1.CPS应用场景概览

         目前，CPS受到工业领域的广泛关注，并已在多个环节得到应用和体现。通过对目前CPS在工业领域中的应用程度、重要性、代表性进行筛选和考量，本文选择从智能设计、智能生产、智能服务、智能应用这四个方面，结合CPS的关键特征和关键技术实现对CPS的应用场景进行阐述和说明。

2.CPS典型应用场景

        1）智能设计

         随着CPS的成熟，在产品及工艺设计、工厂设计过程中的大部分工作都可以在虚拟空间中进行仿真，并实现迭代和改进。通过基于仿真模型的“预演”，可以及早发现设计中的问题，减少或避免实际生产中的问题，从而缩短产品设计到生产的周期，并提高产品的可靠性。

        2）智能生产

         生产制造是制造企业运营过程中非常重要的活动，CPS可以打破生产过程的信息孤岛现象，实现设备的互联互通，实现生产过程监控，合理管理和调度各种生产资源，优化生产计划，达到资源和制造协同，实现“制造”到“智造”的升级。

        3）智能服务

         通过CPS按照需要形成本地与远程云服务相互协作、个体与群体、群体与系统的相互协同一体化工业云服务体系，能够更好地服务于生产，解决装备运行日益复杂、使用难度日益增大的困扰，实现智能装备的协同优化，支持企业用户经济性、安全性和高效性经营目标落地。

        4）智能应用

         工业产品不同与大众消费品，可以将企业用户作为生产工具纳入再生产体系当中，创造服务、获取利润。通过上述“新四基”的建设，将设计者、生产者和使用者的单调角色转变为新价值创造的参与者，并通过新型价值链的创建反馈到产业链的转型，从根本上调动各个参与者的积极性，实现制造业转型。

3.CPS建设路径

        CPS在状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的数据闭环下，可以实现生产制造的自主协调、智能优化和持续创新，对于企业制造的各个环节都可以得到很大的提升。但是企业在建设CPS的过程中要充分考虑CPS的层级特征，根据实际情况采取不同的应对措施。CPS的建设不可能一蹴而就，一定是循序渐进、逐渐深入的，其建设路径可以分为如下几个阶段：CPS体系设计、单元级CPS建设、系统级CPS建设和SoS级CPS建设阶段。 

        其中在建设CPS的初期，应该从行业背景出发，结合自身特点，针对应用模式、层次架构、安全体系、标准规范体系等方面开展CPS建设相关的整体体系设计。

        当企业处于单元级CPS建设阶段，首先应明确单元级CPS的建设目标，即通过物理硬件、嵌入式软件及通信模块构成含有“感知-分析-决策执行”数据自由流动的闭环，实现资源的优化配置。在具体建设上应将感控设备安装、制造工艺与流程数字化作为重点。

        当企业处于系统级CPS建设阶段，需要实现更大范围、更宽领域的数据自由流动，更多关注多个单元级CPS之间的互联互通、协同控制。在具体建设上应将工业网络的建设作为重点。

        当企业处于SoS级CPS建设阶段，要实现多个系统级CPS的有机组合，更多关注于数据存储和分布式处理能力、智能服务能力，在具体建设上应将大数据平台、智能服务平台的建设作为重点。