自21世纪初起，信息及通讯技术步入了飞速的革新之路。为了让控制技术与互联网上的其他应用相结合，2006年，美国国家科学基金会（National Science Foundation，简称NSF）的杰出科学家海伦·吉尔女士首次提出了信息物理融合系统（Cyber-Physical System，简称CPS）的理念，这一理念的提出，无疑将互联网技术的发展推向了一个全新的高峰。信息物理融合系统是一种集计算、通信与控制三大要素于一身的新型智能系统，它将计算过程与物理过程紧密结合，形成了一个有机整体。CPS涵盖了广泛的系统工程领域，包括无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信以及网络控制等等，使得物理系统具备了计算、通信、精确控制、远程协作以及自主运行等多种功能。这种由智能网络世界与实体物理世界深度糅合而成的CPS亦被誉为“工业物联网”。

     作为一个高度工业化且以制造业为主导的出口型经济技术大国，德国为了确保其在全球制造业中的领先地位，立足于本国实际情况，于2012年首先大胆尝试将CPS技术引入制造业，并提出了以信息物理融合系统为核心的第四次工业革命战略规划——“工业4.0”。借助CPS信息物理融合系统的强大功能，将制造和物流环节进行技术整合，并在工业流程中充分运用物联网及其服务，从而催生出了一种全新的工厂系统——智能工厂（Smart Factory）。在“工业4.0”时代，每家工厂企业都将构建属于自己的“数字企业平台”，通过开放的接口将虚拟环境与基础设施完美融合，进而构筑成信息物理融合系统（CPS），生产自动化系统也将随之升级为信息物理融合生产系统（CPPS）。智能工厂系统与传统的工厂自动化系统有着本质上的区别，智能工厂采用的是面向服务的体系结构，具体的体系架构详见图1所示。从图中我们不难发现，针对传统自动化系统中的现场级，智能工厂采用了物联网技术；对于控制级，则采用了CPPS信息物理融合生产系统；同时，监控管理级则与安全可靠、值得信赖的云网络主干网相连，并采用了由服务互联网提供的各项服务。

     机器对机器通讯（Machine to Machine，简称M2M）是一种基于特定终端行业，以公共无线网络为接入方式，为广大客户提供的机器间通信解决方案，以满足客户在生产过程监控、指挥调度、远程数据采集与测量、远程诊断等多方面的信息化需求。M2M并非单纯的数据在机器与机器之间的传输，而是一种智能化、交互式的通信方式，即使在无人干预的情况下，机器也能依据预设程序自动进行通信，并根据接收到的数据进行智能化决策，向相关设备发送正确的指令。鉴于工业控制对可靠性的极高要求，因此在生产流程控制环节，我们通常采用靠近工厂机器设备的CPPS系统。根据爱德华·A·李教授的定义，CPS是一种将计算过程与物理过程紧密结合的集成系统，它利用嵌入式计算机和网络对物理过程进行实时监测与控制，并通过反馈回路实现计算过程与物理过程的相互影响。CPPS系统是一种网络型嵌入式系统，它将颠覆传统自动化系统在个人电脑时代建立的体系架构，从而全面实现分布式智能。