如第1章所述,随着市场需求的提高和制造技术的进步,传统的大批量按库存生产的方式逐步被淘汰,取而代之的是更加个性化或定制化的生产,例如按订单生产或者大规模定制。这意味着,即便是最小批量的生产(批量大小为1),从经济的角度上来看也应该有利可图。为了实现这一目标,在工业3.0时代,其解决方案是建立在模块化的产品和标准化的工艺基础之上,通过互联网将供应链上的各个成员和物流环节连接起来,从而推动整个生产和供应链的精确运行,这也就是第1章提到的大规模定制1.0。
而工业4.0最大的创新在于,引入了的新技术——CPS,它可以大幅度提升大规模定制的个性化水平和经济性指标,即大规模定制2.0的水平。此外,CPS的应用不只限于大规模定制,它是整个工业4.0最重要的理论基础,可以被应用在其他许多场景中。本章主要介绍CPS理论和技术的背景、定义、研究进展,以及在实践中如何应用CPS,特别是在制造业中的应用——基于CPS的网络物理生产系统(CPPS)。最后,还扼要介绍了CPS技术在智能电网、智能交通和智能医疗等领域中的应用。