編者的寧振話：兩化深度融合是建設制造強國和網絡強國的必由之路，是波信我國制造業實現“換道超車”的必然選擇。黨的息物十八大以來，我國兩化深度融合不斷取得新進展，理系頂層設計逐步加強，統支推進體系持續完善，撐兩發展成效不斷顯現，化深合兩化深度融合發展步入快速發展軌道，度融為中國經濟轉型、寧振提質增效提供了強大動力。波信為集中反映我國兩化深度融合發展的息物方方面面，中國電子報特別策劃推出“改革開放40年·兩化融合”特刊，理系邀請主管部門、統支專家學者撰寫文章，撐兩從工業互聯網平臺、化深合制造業“雙創”、工業電子商務、兩化融合體系貫標、工業信息安全、產業數字化轉型、網絡化協同制造等方面，講述改革開放以來兩化融合發展的主要成就，提出新時代我國兩化融合發展的思路建議。

中國航空工業集團信息技術中心

原首席顧問  寧振波

信息物理系統(CPS)是支撐信息化和工業化深度融合的一套綜合技術體系。近日，就信息物理系統一些熱點問題，《中國電子報》記者對中國航空工業集團信息技術中心原首席顧問寧振波進行了專訪。

兩化深度融合需要從多方面綜合推進

記者：都說信息物理系統是支撐兩化深度融合的綜合技術體系，您怎么看這個問題?

寧振波：兩化深度融合是中國特色，但是要真正實現融合非常困難，問題就是從事工業的技術人員和從事信息技術的人員各說各話、互不理解。工業的人關心的是產品、工藝、生產、設備、管理、物料、協作等，而信息化的人關心的是計算機、控制、軟件、數據庫、電子、網絡等等，經常不在一個頻道上對話。

兩化深度融合要做什么?應該在數字模型、過程仿真、工業互聯網、業務流程管理、業務智能、電子商務、虛擬現實、直接制造、流程電子化、面向服務架構、企業架構、社會協同這12個方面共同推進，12個方面就是一個綜合體系，CPS貫穿于其中。沒有CPS中的賽博，沒有賽博和物理的融合，這12個方面都做不好。因此中國的兩化融合和CPS異曲同工，是支撐兩化深度融合的綜合技術體系。

記者：為什么說“一硬、一軟、一網、一平臺”是信息物理系統的四大核心技術要素?

寧振波：我們把CPS這種閉環系統提煉為：“一硬”(感知和自動控制)、“一軟”(工業軟件)、“一網”(工業網絡)、“一平臺”(工業云和智能服務平臺)，實際上體現了一個智能體的運行過程：狀態感知、實時分析、自主決策、精準執行、學習提升且循環上升。狀態感知靠傳感器，精準執行靠自動控制，這就是“一硬”。實時分析靠軟件，這就是“一軟”。當然傳感器的數據和發給控制器的數據沒有工業數據總線的傳遞肯定不行，這就是“一網”。后臺沒有強大的計算機集群和大量工業軟件分析決策也沒有智能，這就是工業云，就是“一平臺”。因此說“一硬、一軟、一網、一平臺”是信息物理系統的四大核心技術要素。

新一代智能制造以人為主體實現CPS

記者：中國工程院今年2月9日發布的《走向新一代智能制造》里面提出的HCPS是什么含義?

寧振波：中國工程院院長周濟在這個報告中講的HPS系統(Human Physical Systems)是一個二元系統，所提的HCPS(Human Cyber-Physical Systems)是一個三元系統，其核心是人類創造的Cyber，新一代的智能制造是以人為主體的CPS系統，即HCPS系統。2016年9月份，我和幾位專家共同撰寫出版的《三體智能革命》一書，描繪了三體的理論。三體的第一體就是物理實體，物理實體是客觀存在。按照達爾文的進化論，物理實體進化出了植物和動物，動物的最高形態就是有智能的意識人體。有了智能的意識人體，世界就發生了巨大變化，因為人創造了數學、物理、化學等多類學科和算法。人創造了電腦，可以把我們常年積累的知識、經驗甚至是高水平工人的操作技能變為軟件。有智能的人類用了算法、軟件、電腦，就可以把物理實體建模建成數字虛體，也就是虛擬模型，或者說是Cyber體。這也從另一個角度闡述了人類分工，有研究方法的、有開發軟件的，也有專注應用的。

數字虛體兩個作用，第一就是嵌入式系統，既可以研制新設備時全面應用它使得設備智能化，也可以改造傳統設備，使老設備變得“智能”。這里就引出智能制造一個重要概念：傳統的生產型企業轉型升級為生產服務型企業，核心就是產品的智能化。第二個作用就是我們所熟悉的虛擬產品模型、工藝模型、生產模型、試驗仿真模型、維護維修保障模型及各類管理模型等，這些模型構建了人和電腦之間的金橋，使得人和電腦之間有了一個共同的工程語言，換句話說，就是我們人類的大腦所作的事情可以變成軟件、變成模型，而且被電腦所認識并理解執行。在人類持續把成熟的算法、知識、經驗逐步地變成軟件和模型的過程中，不斷地把原先由人腦來干的事情交給電腦來做，我們不就是逐步走向智能了嗎?

智能制造的基礎是完全理解CPS，CPS的基礎是軟件和模型。因此，我們說智能制造難點是建模，焦點在仿真，大規模工業軟件的應用必不可少。

CPS提高產品質量縮短研發周期

記者：為什么德國的“工業4.0”提出1-2-3-8新型工業體系，把CPS系統建立放在第一位?

寧振波：第一，傳統的工業體系，就是人、機、料、法、環、測，也就是愛迪生的試錯法，然而法、環、測三條都是人建立起來的，因此中國工程院院長周濟講傳統制造是HPS系統(Human Physical Systems)。

第二，CPS中的賽博Cyber來源于1947年諾博特維納的控制論，演化出來了CPS。CPS是一種控制機制，賽博是控制、賽博是通信、賽博是虛擬、賽博是是創新、賽博是協同，當然這之后隱藏著大量的計算。CPS簡單說就是虛實精確映射，賽博控制物理。因此一個賽博就創造了一個虛擬空間，也就是我們所說的數字虛體。

第三，這個數字虛體可以是一個嵌入式系統，也可以是虛擬模型(如產品CAD模型、CAE模型、CAPP模型以及各類工程應用和管理模型)。有了這種虛擬產品模型和管理模型，我們就可以在電腦上做大量的設計、分析、仿真、計算，從而來評估產品的功能和性能，而不必再造出產品做試驗來評價產品功能和性能。這樣的做法既提高了產品質量，也會大大縮短產品研發周期，進而增加效益。實際上，這就是第四次工業革命的要點。

記者：現在世界上有基于CPS的智能工廠嗎?

寧振波：回答這個問題之前，我先描述一下智能制造的含義。世間萬物，只有人有智能，人的智能體現在大腦，那么來類比企業，一個企業或者一個工廠的智能體現在什么地方?一個車間或一條生產線、一臺智能設備的智能又體現在哪里?這些都是需要思考的問題。我個人認為，按照管理學理論知識，企業分為決策層、管理層和執行層。一個企業的智能體現在正確的決策管理之下建立的自主研發體系，執行層再強大，不是智能，因此自動化設備、機器人、自動的物料配送、數控機床等再多都是執行層，是自動化的概念，不是智能工廠。

因此，世界上最好的工廠僅僅是數字化工廠，尚沒有智能工廠，智能工廠是目標，不是現在。另外從人類四次工業革命的發展來看，每次工業革命都是幾十年甚至上百年的歷史。如果從2013年4月德國漢諾威博覽會發布“工業4.0”算作第四次工業革命的開始的話，就像一位業內專家所說，智能制造是一次馬拉松比賽，中國作為一名運動員，正在熱身，尚未上場。也就是說，現在世界上還沒有基于CPS的智能工廠。

責任編輯：趙強