信息物理系统：工业 4.0 的核心
实施工业 4.0 解决方案的主要理念是让制造企业加强各部门之间的协作 ，实时向正确的人提供正确的信息。目标是在正确的时间促进适当的决策，从而提高效率和生产力。
网络物理系统
实施工业 4.0 概念的关键要素是信息物理系统 (CPS) . “信息物理系统”一词是由美国国家科学基金会的 Helen Gill 创造的。
根据 NIST 特别出版物 1500-201 网络物理系统框架：第 1 卷，概述， 网络物理系统是智能系统，包括物理和计算组件的工程交互网络 .该出版物强调，这些高度互连和集成的系统提供了新的功能，以提高生活质量，并在个性化医疗保健、应急响应、交通流量管理、智能制造、国防和国土安全以及能源供应等关键领域实现技术进步和使用。因此，CPS 在实现创新应用和影响全球经济中的多个经济部门方面具有巨大潜力。
Acatech（德国国家科学与工程学院）在其报告中Cyber-Physical Systems， 将 CPS 描述如下：信息物理系统是具有嵌入式软件的系统（作为设备、建筑物、运输工具、运输路线、生产系统、医疗流程、物流流程、协调流程和管理流程的一部分）。网络物理系统：
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直接记录物理数据 使用传感器并影响物理过程 使用执行器
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评估和保存 记录数据 并主动或被动地与物理和数字交互 世界
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已连接 通过数字通信设施在全球网络中相互交流
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使用全局可用 数据和服务
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拥有一系列专用的多模式人机界面
结果是为我们日常生活的各个领域提供了丰富的解决方案和应用程序。
制造和信息物理系统
从制造业的角度来看，网络物理系统是一个支持互联网的物理实体 ，例如泵或压缩机，嵌入计算机和由传感器和执行器组成的控制组件。这种分配了 IP 地址的实体能够自我监控，生成有关其自身功能的信息，并与其他关联实体甚至外部进行通信。它是一种自我调节和自主的操作。
在未来几年，随着第四次工业革命的发展，工业公司将开始越来越多地利用 CPS 的原则，通过提高生产力、有效部署所有资源来帮助实现卓越运营（包括物质和人力）、客户满意度和股东价值的提升。展望这一发展，世界经济论坛创始人兼执行主席克劳斯·施瓦布（Klaus Schwab）用“第四次工业革命”一词来描述这一趋势。
工业 4.0 的基础是在第三次工业革命期间奠定的，其特点是电子和计算机的广泛应用，以实现工业生产过程的自动化。 电子和计算机的广泛使用 它们的价格下降、计算机的小型化和稳健性以及计算和处理能力的大幅提高。数字和通信技术开始融合。我们见证了边缘/云计算、工业物联网 (IIoT)、人工智能 (AI)、自主机器人等发展的第一阶段。数字技术与工业技术的融合将改变制造业并帮助实现工业 4.0 的愿景。
工业 4.0 的宗旨是制造公司将能够通过确保机器/工厂设备、物流系统、工作-进行中的组件，以及此类其他元素（包括人员）直接相互通信以实现协作 .想要将其愿景与工业 4.0 保持一致的制造公司必须采取措施将现有物理实体转变为网络物理系统 .
根据自己的评估，每家公司都必须确定其工业厂房的机器、设备或其他物理系统有可能实现最大价值。公司必须进一步整合它们与网络系统并演变成网络物理系统网络。例如，炼油厂可能有现场和场外油罐区，管道、控制阀和泵站将它们连接到主工厂。农场维护，目前的做法通常是人工检查和定期维护，这既昂贵又效率低。通过将这些资产转换为 CPS 并使用合适的分析软件支持它们，炼油厂将能够切换到远程监控和预测性维护可以受益。
工业技术