Czym są systemy cyberfizyczne? Systemy cyberfizyczne (CPS) stanowią podstawę technologiczną, która umożliwia płynne połączenie świata fizycznego z wirtualnym światem informatyki.

Streszczenie

W erze cyfryzacji i czwartej rewolucji przemysłowej, znanej jako Industry 4.0, systemy cyber-fizyczne (CPS) odgrywają absolutnie kluczową rolę. Stanowią one technologiczną podstawę, która umożliwia płynne połączenie świata fizycznego z wirtualnym światem informatyki. Ale co dokładnie kryje się za tym terminem i jaki potencjał otwierają te złożone systemy dla przyszłości przemysłu i nie tylko?

CPS: definicja

Systemy cyberfizyczne, często określane skrótem CPS, to inteligentne systemy łączące w sobie komponenty mechaniczne i elektroniczne z nowoczesną informatyką i oprogramowaniem. Systemy te są w stanie rejestrować dane ze świata fizycznego, przetwarzać je cyfrowo, analizować, a następnie na podstawie tych informacji sterować lub wpływać na procesy fizyczne.

Są to systemy wbudowane, które zbierają informacje za pośrednictwem czujników i działają w świecie fizycznym za pomocą urządzeń wykonawczych. Zdolność do samoorganizacji i adaptacji do zmieniających się warunków sprawia, że zaawansowane systemy cyberfizyczne są decydującym czynnikiem w rozwoju złożonych aplikacji w różnych dziedzinach.

CPS vs. IoT: Jaka jest różnica?

• Systemy cyberfizyczne (CPS): CPS wykraczają poza wymianę danych i sieć. Głęboko integrują procesy fizyczne z cyfrowym poziomem sterowania. CPS jest nie tylko połączony w sieć, ale także jest w stanie autonomicznie reagować na zebrane dane oraz aktywnie kontrolować i optymalizować procesy fizyczne.
• Internet rzeczy (IoT): W celu gromadzenia i wymiany danych IoT koncentruje się przede wszystkim na łączeniu w sieć przedmiotów i urządzeń codziennego użytku. Celem jest umożliwienie "obiektom sieciowym" komunikowania się ze sobą i dostarczania informacji. Typowym przykładem IoT jest Smart Home, który steruje oświetleniem i ogrzewaniem za pomocą aplikacji.

Obszary zastosowań systemów cyberfizycznych są zróżnicowane i obejmują zarówno produkcję przemysłową, jak i codzienną infrastrukturę.

Systemy autonomiczne i mobilność

CPS są niezbędne w dziedzinie mobilności i robotyki:

• Pojazdy autonomiczne: Samojezdne samochody i ciężarówki, które wykorzystują różne czujniki do odbioru otoczenia i podejmowania autonomicznych decyzji w celu bezpiecznej nawigacji.
• Roboty przemysłowe: Roboty, które nie tylko wykonują zaprogramowane zadania, ale mogą również reagować na zmiany w swoim otoczeniu i odpowiednio dostosowywać swoje ruchy.

E-zdrowie

W sektorze opieki zdrowotnej CPS umożliwiają nowe formy opieki i monitorowania pacjentów:

• Inteligentne urządzenia medyczne: Urządzenia, które stale monitorują parametry życiowe pacjentów i automatycznie uruchamiają alarmy lub podają leki w przypadku odchyleń.
• Telemedycyna: Systemy umożliwiające lekarzom zdalne monitorowanie i leczenie pacjentów.

Możliwości i potencjał Industry 4.0

•  Efektywność i produktywność: Automatyzacja i optymalizacja procesów zwiększają wykorzystanie zasobów i wydajność produkcji.
•  Elastyczność: CPS umożliwiają szybką adaptację do zmian rynkowych i wymagań klientów dzięki dynamicznie rekonfigurowalnym systemom.
•  Modele biznesowe: Połączone produkty i usługi tworzą przestrzeń dla usług opartych na danych i nowych podejść.
•  Decyzje: Dane w czasie rzeczywistym zapewniają precyzyjną podstawę do podejmowania decyzji.
•  Mniej ingerencji człowieka: Systemy autonomiczne wykonują niebezpieczne lub powtarzalne zadania.
•  Wytrzymałość: Automatyczne nadzorowanie, wykrywanie i usuwanie usterek zwiększa niezawodność.

Podsumowanie

Systemy cyberfizyczne są siłą napędową transformacji naszego przemysłu i społeczeństwa. Umożliwiają one płynne łączenie procesów fizycznych z sieciami komputerowymi, tworząc nową generację inteligentnych, połączonych w sieć i autonomicznych systemów, które mają potencjał, aby ulepszyć nasz świat.