序一

Cyber-Physical System（CPS），目前在中国被译为信息-物理系统或赛博物理系统，但是这些译名在国内许多产学研专家中引起了一些争议，认为它们并不能表达CPS的真正内涵。美国国家科学基金会（NSF）在2006年首次提出CPS，并将其作为重点资助的前沿技术方向。在过去几年中，CPS的概念已经开始广泛影响许多国家的先进制造业和工业转型的战略，如美国总统科学技术顾问委员会将CPS列为未来竞争力技术的首位，德国也以CPS为核心制定了“工业4.0”国家战略。德国所推动的是以制造为导向的赛博-物理制造系统（Cyber-Physical Production System, CPPS），而美国CPS的研究是以更广泛的产业应用及国家安全为导向。中国也在探索自己的工业转型之路，相继提出了“两化融合”“互联网+”和“中国制造2025”等国家战略，并将CPS列为主要技术方向。然而，在国内的学者、企业和政府对CPS的探索过程中，由于对它的定义和解释不能达成共识，所以在科研和产业化投入方面始终没有找到非常准确的方向。CPS对中国企业的重要性不言而喻，在过去三十年快速成长的历程中，中国工业引进了许多国外先进产业和装备，也在一些产业领域逐渐形成了自己的核心竞争力，如高铁、风电、光伏、航空航天等；但是在一些核心零部件及装备上依然存在缺口，对中国工业的可持续发展造成了瓶颈，这背后的深层原因是制造知识的缺失。如果CPS能够利用大量的制造和运维数据促进知识的产生和传承，就可以帮助中国制造加快缩短核心技术的步伐。

我与李杰教授相识二十多年，一直关注李杰教授及他建立的智能维护系统（IMS）研究中心所从事的科研活动。李杰教授从2000年开始致力于工业智能维护系统和工业大数据的研究及产业化应用，并最早提出了孪生模型（Twin Model）的概念。2014年，美国NSF给IMS中心颁发“国家科技创新奖”，以表彰IMS中心对全球工业界所产生的影响，其中包括对工业互联网、赛博-物理系统和工业大数据等新兴产业方向和技术概念的催化作用。李杰教授认为，CPS是可以实现知识挖掘和创新的手段，他在这本书中，从CPS的来源、定义、系统技术、应用体系和案例等方面做了系统性的阐述，并首次提出将CPS译为“赛博实体系统”更加合适，书中涉及的案例涵盖了智能控制、智能管理、智能运维、智能服务和智能体系等多个方面。这些案例具有广泛的代表性和体系性，能够为中国探索自己的智能化升级道路提供很好的借鉴。同时，这本书也解释了美国和德国等国家，在推动工业智能化升级的过程中的优势及缺口，强调了中国如何根据自己的国情来利用CPS建立自己的核心竞争力并实现产业转型，对中国的企业和政府都有很好的借鉴意义。这是中国第一本系统介绍CPS理论和应用的书，可作为产学研各个领域了解和发展CPS技术的参考资料。

同时，李杰教授及其科研团队提出了“以数据为基础，挖掘不可见世界的价值”和“以CPS体系为核心，实现知识的自主产生与延续”等理念，为突破我国自主工业知识的瓶颈提供了非常有价值的参考。

因此，我们理应欢迎更多像李杰教授这样，既通晓国际工业及制造领域学术和产业发展，又熟悉中国现状的学者对CPS的定义、技术构成和应用方向提出自己的见解和论述。

愿这本书与CPS一起深深扎根于中国制造的土壤！

李培根

中国工程院院士

2017年2月9日于武汉