本文简介了联邦教育与研究部（BMBF）关于国家生产研究中的引言部分，在该部分中简要说明了德国发展工业4.0的意义、CPS对生产过程的影响及转变。（编译：深圳市光子智能装备有限公司 郭祖魁）

德国的制造企业一贯通过高品质及精良的产品征服世界，在全球竞争中其他厂商正在迎头赶上，并且提供了越来越有竞争力的产品。消费和资本变得越来越按照客户意愿为转移，并且受到不可预测的需求波动影响。与此同时生产和物流过程必须完全动态响应。 在今天这种现状下，集中控制流程几乎是不可能的。这些要求可以通过基于信息物理系统（CPS）的生产系统来实现，在该系统中通过智能传感器感知周围的环境，通过使用执行器影响环境。产品、机械设备可以在系统的帮助下实现自我优化及重新配置，从而适应不断变化的订单及工作条件。CPS的应用代表了一种生产反思， 联邦教育与研究部（BMBF）专门立项了该研究课题“智能生产网络——对工业4.0的贡献”，这样做的目的是使德国发展成为CPS领先供应商和市场领导者，在该生产研究项目过程中伴随着一批各不相同的合作项目。

CPS从开发到使用

如果CPS的应用导致生产模式转变，它不可避免的影响到现有生产模式下的产品研发过程。这些特定的工程应用将会得到项目支持，通过这些应用使我们能够虚拟生产过程中的CPS真实状态及过程数据以及设备状态或者生产过程。同样在整个生产过程中能够使设备虚拟成像，每次的设备变动自动生成技术文档。在此背景下机器和设备可以根据使用要求进行自我维护保养。

CPS在车间

当CPS控制的机器可以自我识别的时候，也可以和别的机器或者设备进行通信。那么，当有部件接入系统中时，CPS可以实现“即插即用工作”。

CPS在云服务

现在信息技术在应用程序和数据方面使用云服务越来越多，通过这个可扩展的控制平台，CPS应用可以打破目前单片式的控制技术，可以将计算密集型部分放到云服务中，对此现场的机器必须具备很多控制技术，例如实时性、可用性、安全性等。

计划和调度

不断增长的需求和高度个性化的产品导致生产过程中越来越复杂的生产工艺。传统的精细规划系统为了响应这些复杂的需求需要很长的响应时间。信息物理生产系统（CPPS）使用自我优化支持系统和智能传感器，使符合人体工程学的人机交互成为可能，使员工从日常任务中解放出来。

别人在做什么？

未来项目工业4.0德国应该先拔头筹，成为CPS的市场领导者及领先供应商，因此，德国认清在国际竞争中（例如美国、中国）自身在工业4.0中的位置非常重要。德国必须识别这些生产过程中的风险和机遇，通过杠杆原理充分挖掘成功的潜能。因此，我们认识到未来发展的方向！