何謂網實整合系統？ 網實整合系統 (CPS) 是實現實體世界與虛擬資訊技術世界無縫相連的技術基礎。
摘要
在數位化與第四次工業革命（亦即眾所週知的工業 4.0）時代中，網實整合系統 (CPS) 扮演著至關重要的核心角色。它們是實現實體世界與虛擬資訊技術世界無縫相連的技術基礎。然而，這個術語背後究竟蘊含著什麼具體意涵？這些複雜系統又為產業及更廣闊領域的未來，開啟了哪些潛在可能性？
CPS：定義
網實整合系統，常簡稱為 CPS，是將機械與電子元件，透過現代資訊技術及軟體緊密結合的智慧系統。此類系統能夠擷取實體世界的資料，進行數位化處理與分析，並依據這些資訊回控或影響實體流程。
其本質為嵌入式系統，透過感測器蒐集資訊，並經由致動器對實體環境產生作用。這種自我組織與適應動態條件的能力，使得先進的網實整合系統，成為推動各領域複雜應用發展的關鍵驅動要素。
連接數位與實體世界
深度整合，正是網實系統的運作核心。它們透過建立不間斷的資訊與控制流，消弭了數位與實體世界之間傳統的分野。感測器會擷取如溫度、壓力或位置等實體量測值，並將其轉換為數位資料。這些資料透過有線或無線網路，傳送至集中式或分散式的運算單元，
並在該處（通常會運用人工智慧技術）進行處理與分析。隨後，系統便會運用所獲得的分析結果，透過致動器（例如馬達、閥門）直接對實體流程進行介入與調控。
CPS 與 IoT 的差異為何？
- 網實整合系統 (CPS)：CPS 統超越了單純的聯網與資料交換。它們將實體流程與數位控制級別進行深度整合。真正的 CPS 不僅具備聯網功能，更能依據所蒐集的資料自主回應，主動調控並持續優化實體運作流程。
- 物聯網 (IoT)：為實現資料蒐集與交換，物聯網主要聚焦於日常物件與裝置的聯網， 其核心在於讓「聯網物件」相互通訊並提供資訊。例如能透過應用程式控制照明與空調的智慧家庭，即為典型的物聯網應用範例。
應用領域
網實整合系統的應用場域極為廣泛，涵蓋範圍從工業生產延伸至日常基礎設施。
工業 4.0 中的 CPS（智慧型工廠）
在工業 4.0 中，CPS 是「智慧型工廠」的骨幹。它們在此實現了生產流程的全面數位化與聯網化， 使機器、產品與物流系統能夠相互通訊、交換狀態資訊，並實現高度自主運作。
- 智慧生產線：具備自我配置與調適能力，可靈活製造多樣化產品的機械系統。
- 前瞻性維護 (Predictive Maintenance)：透過感測器監控機械元件的狀態，並提前預警潛在的故障風險。
- 自主搬運系統：在工廠內自動搬運物料與產品的無人搬運車系統。
智慧型基礎建設（智慧電網、智慧家庭）
CPS 對提升關鍵基礎設施的效率與安全性貢獻卓著：
- 智慧電網：為動態調控與優化能源生產、配送及消耗（例如整合再生能源），CPS 運用智慧電網達成供需平衡。
- 智慧家庭：雖然常被歸類於物聯網領域，但能夠智慧化且自適應地調控供暖、通風及安防等系統的複雜智慧家庭系統，亦可視為 CPS 的應用實例。
自主系統與交通領域
在交通領域與機器人技術領域，CPS 扮演著不可或缺的角色：
- 自動駕駛車輛：透過多種感測器感知周圍環境，並能自主決策以安全行駛的自駕車與自駕卡車。
- 工業機器人：不僅能執行預設任務，還能感知環境變化並即時調整運作模式的智慧機器人。
電子健康
在醫療保健領域，CPS 實現了新型態的病患照護與監測：
- 智慧醫療裝置：能夠持續監測患者生命徵象，並在數據異常時自動發出警報或施予藥物的裝置。
- 遠距醫療：讓醫師能夠遠端監測並診治病患的系統。
工業 4.0 的機遇與潛力
- 效率與生產力：自動化與流程優化提升了資源利用率與生產效能。
- 靈活性：CPS 能透過動態重組的系統架構，快速適應市場變遷與客戶需求。
- 商業模式：聯網產品與服務為資料驅動服務與創新商業模式開拓了空間。
- 決策：即時資料提供精確的決策基礎。
- 降低人為介入：自主系統接管高風險與重複性任務。
- 系統韌性：自檢、故障偵測與排除能力，強化了系統的運作可靠性。
總結
網實整合系統是驅動產業與社會轉型的核心力量。它能無縫銜接實體流程與電腦網路，從而創造出新一代的智慧化、聯網化與自主化系統，這些系統蘊含著從根本改善世界的潛力。
