Существует общая тенденция возрастания сложности [1] систем, технологий и алгоритмов, которая порождает ряд производных проблем. В частности, создание сложных технических систем, информационных систем и интеллектуальных систем – требует специальной поддержки [2]. К числу таких сложных систем относятся кибер-физические системы [3] (cyber-physical system – CPS). Один из видов поддержки сложных систем представляет собой создание специальной архитектуры системы. Проектирование и развертывание кибер-физической производственной системы в настоящее время выполняют на основе архитектуры 5C [4]. Архитектура 5С в качестве основой технологической функции осуществляет поддержку кибер-физической системы. Концептуально архитектура 5С представляет собой информационную конструкцию [5], включающую: соединение, преобразование, кибер, познание и конфигурация (что на англ соответствует connection, conversion, cyber, cognition, configuration).
Прежде чем говорить об архитектуре необходимо отметить особенности кибер-физической системы, которые должна учитывать данная архитектура и помогать в их реализации. Кибер-физическая система является распределенной системой [6], что уже выдвигает требования к ней как к распределенной системе [7]. Технически кибер-физическая система [8] интегрирует сенсоры, исполнительные устройства и интеллектуальные узлы сети, что требует ее интегративности [9]. Кибер-физическая система требует разработки специальных методов вычислений внутри сети, аналогичные параллельным вычислениям [9], что требует разработки специальных алгоритмов [11] с учетом архитектуры системы.
Кибер-физическая система требует создания возможности реконфигурации информационных потоков на основе внутреннего анализа и управления. Кибер-физическая система требует создания собственных вычислительных ресурсов на основе относительно маломощных вычислительных ресурсов интеллектуальных узлов. Это в итоге требует создания подобия некой кластерной вычислительной системы внутри CPS. Все это помогает реализовать архитектура 5С. Архитектура представляет собой многослойную информационную конструкцию.
Информационная конструкция 5С представляет собой пятиуровневую пирамидальную модель. Нижний уровень задает «умное соединение». Следующий уровень образует конверсия данных. Средний уровень – кибер уровень Второй сверху уровень – уровень познания. Верхний уровень задает конфигурацию.
На нижнем уровне «умное соединение» устройства могут быть сконструированы для самоподключения и самоконтроля для его поведения. На следующем уровне «Конверсия» данные от устройств с автономным подключением и датчиков измеряют характеристики критических проблем с самосознанием, машины могут использовать самосознающую информацию для самоопределения своих потенциальных проблем. На уровне «Кибер (Cyber)» каждая машина создает свой «двойник», используя эти инструментальные функции, и далее характеризует шаблон здоровья машины, основанный на методологии «Time-Machine». Установленный «близнец» в киберпространстве может выполнять самоанализ для одноранговой производительности для дальнейшего синтеза. На уровне «Познание (Cjgnition)» результаты самооценки и самооценки будут представлены пользователям на основе «инфографического» значения, чтобы показать содержание и контекст потенциальных проблем. На уровне «Конфигурация» машина или производственная система могут быть переконфигурированы на основе критериев приоритета и риска для достижения отказоустойчивости [12].
Эту архитектуру рассматривают как «передовую практику» в разработке программного обеспечения для робототехники, поскольку она эволюционировала во время накопления опыта разработки программного обеспечения и была применена к десяткам и десяткам новых разработок программного обеспечения. Основой архитектуры служит ядро «распределенные системы управления (Embedded Control Systems)», которое в машиностроении служит основой проектирования высокоуровневыми проектами сложной «системы – систем» (system-of-systems). Обычно мир рассматривают как систему систем [13]. Но появился класс сложных систем, для которых компоненты состоят не из подсистем, а из систем. Это повышает сложность проектирования и разработки ПО для таких систем. Архитектура 5C решает задачи для сложных систем, которые называют системами систем. В теории обработки данных эта проблема имеет название проблемы больших данных [14]. В теории сложных систем она трансформируется в проблему «системы систем». Архитектура 5С является решением проблемы «система систем» и частично решением проблемы больших данных.