智慧工廠 生產自動化中的CPS需要關注的三大主題

一個是自適應和自主控制。包括基于部件的自動化（component —based automation）和軟件安裝階段組態（deployment time configuration）。所謂自主控制就是設備在某個環境下，可由自己控制，是自制的。組態分三個階段。現在用的所有都是離線組態，將來的CPS所要解決的問題是測試部件在不同的地方，在提前未知的情況下，把不同物理位置的東西在安裝的過程中間，進行組態。

第二是通信和分散的功能性。這其實就涉及到水平的集成和垂直的集成。而所謂分散的控制，不是分層的控制，對分層通信結構沒有強烈依賴。通信也會隨著分散越來越扁平化，不是一層一層的通信。它應該有一個基于無線和有線（有界的）的一種adhoc通信，可以自由組織，一些節點在不同的地方，遇到不同的環境，可能要通過這種多套的、自組織的網絡來完成。

第三個方面是能感知環境關系的自動化。這就是部件的工作運行與所在的位置沒有關系。可能依據環境、天氣的影響，過程參數和過程結構能進行動態自適應，能夠自己解決這個問題，然后和其他部件一起，在整條生產線中部件能實現其任務，完成一個總的功能性要求。另外，關于人員因素的集成是要以人為中心的制造，增強操作人員的能力。因為人在整個智慧工廠里起到協調、指導、管理的作用。

智慧工廠需要集成和發展的主要技術

智慧工廠是從現有的各種工業自動化技術的基礎上吸收IT技術逐漸發展的。完成這些需要注意分布式自動化、開放的通信和語義可互操作性三個方面。

MES?系統分布式自動化是用現場總線將傳感器、變送器和執行器鏈接、空間分布對象的數據采集、集中式的PLC轉向算法和數據處理。它的特性是在基本服務中對機電一體化功能進行功能性封裝、清晰定義的服務接口（如WSDL）、標準化的通信接口（如SOAP、DPWS），為自動化部件提供可互操作性、便于集成，花最少時間完成集成、過程控制的程序，易于控制，也便于修改。將來不是所有的功能都在一個集中的系統完成，而可能是有許多的功能，通過智慧體完成各種各樣的協調，是一個很好的方法，這對于CPS 智慧工廠非常重要。

開放式通信架構， 不管是運動控制、工廠自動化或者是過程自動化，將來都要追求一種界面，在通信的時候對硬件沒有依賴，所有不同通信的規約，甚至在一種總線下運行。這樣才是一個開放性程序，能把各種技術融合起來，這種理念對將來真正實現智慧工廠有很好的作用。

關于垂直集成和水平集成的互操作問題。垂直集成意味著在企業管理層的軟件和自動化設備之間建立數據連接，要使信號能提升為具有顯性含義。垂直集成是要讓在工廠生產的所有信息都能隨機存取的集成，可以用OPC、UA，有了OPC可以從基礎的嵌入式系統通到ERP上，這一點是可行的技術，可以有開發平臺。

語義互操作是指計算機系統傳輸明確的共享數據能力，它是對信息系統之間能夠進行可用機器計算的邏輯、推理、知識發展和數據聯合的要求。一個計算機系統和另外一個計算機系統進行數據交換時，不僅僅交換數據，而是交換定義非常明確而且可以共享的數據，這樣在任意一個系統里，不會發生歧義，這是將來要實現智慧工廠的重要方法。