Ein CPS (cyber-physisches System) ist ein System, das physische Prozesse mit Rechen- und Kommunikationsfähigkeiten integriert. CPS sind darauf ausgelegt, das Verhalten physischer Systeme und Prozesse in Echtzeit zu steuern und zu überwachen, wobei eine Kombination aus Sensoren, Aktoren und Rechenalgorithmen zum Einsatz kommt.
CPS stehen auch in engem Zusammenhang mit dem Internet der Dinge (IoT) und der Industrie 4.0, bei denen es ebenfalls um die Integration physischer Systeme und Prozesse mit Rechen- und Kommunikationsfunktionen geht. Der Hauptunterschied besteht jedoch darin, dass CPS für die Echtzeitsteuerung und -überwachung physischer Systeme konzipiert sind, während es beim IoT eher darum geht, physische Objekte zur Datenerfassung und -analyse mit dem Internet zu verbinden.
Eine als CPS ausgebildete Membraneinheit verbindet physische Komponenten – wie Filtereinheiten, Pumpen und Sensoren – mit digitalen Komponenten wie Steuerungen, Datenanalyse, Simulation und Vernetzung. Im Fall eines Membransystems bedeutet das, dass Parameter wie Druck, Durchfluss, Verschmutzungsgrad, Temperatur u.a. kontinuierlich durch Sensoren erfasst und in Echtzeit an eine digitale Steuerungseinheit übertragen werden. Dort können Daten verarbeitet, ausgewertet und zur Optimierung von Betrieb, Wartung und Energieeffizienz genutzt werden. Ein solches System ist z. B. in der Wasseraufbereitung, Lebensmittelverarbeitung oder pharmazeutischen Produktion relevant, wo Prozesssicherheit, Qualität und Ressourceneffizienz zentrale Anforderungen sind. Interessant wird diese Verbindung durch die Möglichkeit, autonome oder prädiktive Steuerstrategien zu implementieren, Wartung proaktiv zu planen (Predictive Maintenance) oder sogar KI-gestützt Betriebsstrategien dynamisch anzupassen. Auch erlaubt die digitale Vernetzung eine zentrale Überwachung mehrerer Anlagenstandorte, was in globalen Produktionssystemen zunehmend an Bedeutung gewinnt.