工業(yè)4.0在全球引起了熱浪，但沒有一個國家，像德國這樣，成立專門的機構進行深耕細挖。整個工業(yè)體系，都圍繞工業(yè)4.0進行構建。如此抽象的一個概念，硬是被德國人一筆一劃地描繪出來。

德國工業(yè)思維，看得見，卻未必學得會。

工業(yè)4.0的金字塔司令部

德國成立的工業(yè)4.0平臺，是“工業(yè)數(shù)字化”數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)的中心樞紐，來自150多個組織的350多名利益相關者，參與平臺的工作。而它的核心是各個工作組，通過各領域專家的協(xié)同、中小企業(yè)的支持，以及組織開展國際合作，從而將各種專業(yè)知識匯聚在一起。

它采用了一種扁平的決策機制：從頂層的工業(yè)4.0平臺，到中間的標準化委員會（Standardization Council Industrie4.0， SCI4.0）和面向企業(yè)的實驗室網(wǎng)絡（Lab Networks Industrie4.0， LNI4.0）。這是一個從上到下、從下到上的三元治理結構。

圖1：金字塔型決策機制

但在一開始，工業(yè)4.0平臺也是一種“亂糟糟”的結構。

工業(yè)4.0是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃。該項目由德國聯(lián)邦教育局及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟技術部聯(lián)合資助，投資預計達2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應性、資源效率及人因工程學的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。其技術基礎是網(wǎng)絡實體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。

圖2：早期工業(yè)4.0平臺的結構（2016）

對比2016年的工業(yè)4.0平臺，就知道這兩年，工業(yè)4.0平臺的組織結構進行了精致的進化。

目前工業(yè)4.0共有六個工作組，包括第一工作組WG1，主要是參考架構、標準和規(guī)范，主席來自ABB；第二工作組則是技術與應用場景，主席來自菲尼克斯；第三工作組是互聯(lián)系統(tǒng)的安全性，主席來自博世公司；第四工作組是法律框架，主席來自蒂森克虜伯；第五工作組是就業(yè)、教育與培訓，主席來自德國金屬工業(yè)協(xié)會；第六工作組是工業(yè)4.0的數(shù)字化商業(yè)模型，主席來自埃森哲咨詢公司。

2016年4月，在柏林成立了德國工業(yè)4.0標準化委員會（SCI4.0），目標就是協(xié)調國際標準組織。SCI負責跟這些密密麻麻的國際組織，進行對標和連接，從而最終建立德國自己的工業(yè)4.0的技術路線圖和標準架構。這個組織最大的特點就是跨領域，它很好地結合了機械、電氣和IT領域，因此，受到廣泛的歡迎。

圖3：標準環(huán)生的工業(yè)4.0

而對待不同的國家戰(zhàn)略，SCI有條不紊地跟中國智能制造、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟IIC、日本IVI協(xié)會、法國、意大利、澳大利亞都建立了合作機制。

最下面是工業(yè)4.0實驗室網(wǎng)絡（LNI4.0），負責具體落實標準的測試、實驗和反饋。這是一個面向企業(yè)、面向落地的應用型組織。它最大限度地把德國工業(yè)4.0所有能達成的共識，用實踐和落地的方式，傳遞給了德國中小企業(yè)。

圖4：三元治理的循環(huán)

有了這三者的分工，工業(yè)4.0可以在各個層面上，輕松對接。既推動德國企業(yè)的相互聯(lián)系，又大大促進國際交流。目前德國工業(yè)4.0已經(jīng)跟中國、美國IIC、日本工業(yè)價值鏈IVI、澳大利亞、法國和意大利等，都建立了雙邊對接關系。中德兩國于2015年5月成立了中德智能制造/工業(yè)4.0標準化工作組。目前已在參考模型互認、信息安全和功能安全、工業(yè)網(wǎng)絡與邊緣計算、案例、預測性維護、人工智能應用，以及工業(yè)4.0組件/管理殼/數(shù)字雙胞胎等方面開展合作交流。

可以說，德國精確地構建了一個面向工業(yè)4.0的頂層治理結構。

如德國戰(zhàn)車一樣的精準。

向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)拓展：基于價值的服務VBS（Value-based scenario）

在工業(yè)4.0的大背景下，人們漸漸意識到，要實現(xiàn)制造業(yè)數(shù)字化，除了技術驅動的自下而上的方法外，還必須通過自上而下的驅動方式。后者來自業(yè)務場景和商業(yè)模式的驅動，從而衍生出很多的技術應用實例。而這些實例，同樣是獲得新產(chǎn)品、解決方案和服務，以及標準化的基礎。

如何在技術層面上以實例的形式描述參與者與技術系統(tǒng)的相互作用。已經(jīng)通過工業(yè)4.0平臺的具體應用場景來設定考慮范圍。

德國工業(yè)4.0 平臺提出了一種新的想法：基于價值的服務（Value-based scenario， VBS），即基于場景出發(fā)，考慮數(shù)字工業(yè)服務的價值。

在考慮產(chǎn)品是一臺機器設備的情況下，傳統(tǒng)只有兩類角色：設備供應商和設備擁有者。

圖5：基于價值的服務應用場景VBS

然而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，使得這個最傳統(tǒng)的應用場景，正在引入兩個額外的角色：服務平臺運營商和數(shù)據(jù)驅動型服務商。

那么在將來，誰將完成這些額外的業(yè)務角色？是機器的供應商，還是機器的擁有者。這個問題隨著數(shù)字技術的引入，眾多的第三方已經(jīng)蜂擁而至。這也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺最令人困惑的一點：每家供應商角色，都在模糊，而且都在交叉。

德國工業(yè)4.0平臺認為，基于VBS的應用場景的推進，是深化工業(yè)4.0的重要基石。

德國問什么是數(shù)字商業(yè)模式

什么是數(shù)字商業(yè)模式？

這個問題還需要回答嗎？德國人并不這么想。

德國工業(yè)4.0對價值創(chuàng)造的貢獻，正在聚焦于兩個點上：一個是行動機制，一個是數(shù)字商業(yè)模式的架構。政府、科學家、商業(yè)協(xié)會和社會合作伙伴都在討論圍繞著德國工業(yè)可帶來的附加值，以及如何提高德國的競爭力和生活質量的問題。

德國工業(yè)4.0平臺組，專門增加了第6個數(shù)字商業(yè)模式工作組，以需求解決這些問題，并通過不同利益攸關方之間的有條理的討論，為采取行動提供動力。

圖6：數(shù)字商業(yè)模式的創(chuàng)新驅動力

德國工業(yè)4.0平臺找到了兩個基礎。一個是根據(jù)Osterwalder和Pigneur(2010)對商業(yè)模式的定義，即商業(yè)模式是描述組織如何創(chuàng)建、交付和捕獲價值的基本原理。這通常包括價值主張、價值創(chuàng)造架構、合作伙伴網(wǎng)絡。第二個是根據(jù)Jaekel(2015)的看法，價值創(chuàng)造架構中的數(shù)字業(yè)務模式的特點是專注于數(shù)據(jù)和分析，并通過平臺將其合作伙伴網(wǎng)絡組織為一個可擴展的生態(tài)系統(tǒng)。這與價值主張（產(chǎn)品和服務）和利潤模式（成本結構和收入）的轉變密切相關。

那么第6工作中的任務之一，就是研究如何將這一定義應用于產(chǎn)品制造。

真是一個新奇的任務。相對于國內制造而言，最常談的就是“新制造”和“新模式”。然而無人知道背后的內涵究竟是什么。而德國人第一個想到的就是先確定概念基礎，取得“共識起點”。

德國人提供了一些答案，值得注意的一點是：“通過提高軟件在產(chǎn)品中的份額——通常與平臺的使用相結合，會加強更大的可擴展性。”

圖7：體驗成為基石之一

工作組鄭重提醒德國制造商，一定要把重點從“產(chǎn)品和生產(chǎn)”擴展到“基于數(shù)據(jù)服務的運行機制”，即“智能產(chǎn)品+智能服務+新體驗”。智能服務就是基于數(shù)據(jù)產(chǎn)生的新價值，例如，無人駕駛不會發(fā)生事故的車輛。

圖8：數(shù)字商業(yè)模式的新思維

推動數(shù)字商業(yè)模式轉變的基石，是智能產(chǎn)品、平臺、生態(tài)系統(tǒng)和數(shù)字雙胞胎。而所有這些背后是通過底層技術來實現(xiàn)更強大的連通性、更快的速度和更小的尺寸。

數(shù)據(jù)的質量(“原材料”)、操作系統(tǒng)和治理結構決定了關鍵的不同。為了提供盡可能好的運營環(huán)境，需要正確的監(jiān)管和以人為本的關鍵驅動因素。

圖9：德國工業(yè)4.0進展

管理殼：萬物有外衣

工業(yè)4.0組件是為了實現(xiàn)將各項資產(chǎn)集成到信息世界應運而生的。這里的資產(chǎn)包括所有為實現(xiàn)工業(yè)4.0解決方案而需要“連接”的內容，例如，機器及其零部件；供應材料、零件和產(chǎn)品；圖紙、布線圖等交換的文件；合同和訂單等。

而將這些工業(yè)4.0組件，進行數(shù)字化表達的最有價值的轉化方式，就是德國工業(yè)4.0平臺提出的管理殼。企業(yè)的各種資產(chǎn)的數(shù)字化形式，通過資產(chǎn)管理殼（Asset Administration Shell， AAS）來表達。

工業(yè)4.0組件中，通過管理殼來實現(xiàn)數(shù)字化集成。它可以將資產(chǎn)集成到工業(yè)4.0通信中；為資產(chǎn)的所有信息提供受控訪問；是標準化并且安全的通信接口；支持在沒有通信接口的情況下，使用條形碼或二維碼來集成“被動”資產(chǎn)；并且在網(wǎng)絡中是可尋址的，可以對資產(chǎn)進行明確的識別。可以說，管理殼是工業(yè)4.0組件的“互聯(lián)網(wǎng)表達器”。

圖10：符合IEC PAS 63088標準的管理殼

從2015年開始，德國一直圍繞著管理殼，做各種模型描述和標準覆蓋。這些相互交織的模型，加上來自企業(yè)的實踐，正在將德國制造的產(chǎn)品推進到賽博（Cyber）空間中去。德國最以為榮的機器，很快就會變成帶有數(shù)字雙胞胎的機器。德國機器的數(shù)字化就緒度，抬頭可見。

圖11：德國管理殼

在2018年11月德國紐倫堡展會上，德國公布了管理殼的最新進展。

圖12：管理殼在物聯(lián)網(wǎng)平臺上的應用

管理殼可以覆蓋生產(chǎn)、制造系統(tǒng)和業(yè)務的全部生命周期。下面以發(fā)動機為例，介紹管理殼中包含的相關內容。首先在工程階段，管理殼會考慮各項功能。例如，發(fā)動機的扭矩和軸高等性能將放入管理殼中。下一步，選擇制造商提供的某一特定類型（type）的發(fā)動機，有關此類發(fā)動機的更多信息將被添加到管理殼中。

接下來，發(fā)動機制造商提供一個組件用以對發(fā)動機進行計算和模擬， 從而對上一步的選型進行模擬和確認。在調試階段，發(fā)動機會被訂購，發(fā)動機類型（type）會變?yōu)閹в行蛄刑柕陌l(fā)動機實物（instance），該序列號是這一發(fā)動機所特有的數(shù)據(jù)。這樣，管理殼進一步得到豐富。在發(fā)動機運行階段，測量的溫度，振動等運行參數(shù)也會記錄在管理殼中。

對發(fā)動機進行維護保養(yǎng)的數(shù)據(jù)也會記錄在管理殼中。發(fā)動機使用壽命終止后，會更換新的發(fā)動機。更換后，新發(fā)動機的類型（type）&實物（instance）的所有信息都將被記錄在管理殼中。供應商、工程合作伙伴、系統(tǒng)集成商、運營商和服務合作伙伴等價值鏈中的所有合作伙伴都可以交換管理殼中的信息。

目前工業(yè)4.0平臺已發(fā)布的管理殼成果物包括：管理殼框架、工業(yè)4.0組件之間的關系、管理殼作為基于工業(yè)4.0通信的倡議，以及管理殼的安全性等。

圖13：管理殼的實施思路

可以說，德國管理殼，是以工業(yè)4.0頂層架構RAMI4.0做為“針”，以各種技術標準作為“線”，密密麻麻地為德國機器縫制的一個軟猬甲。而RAMI4.0和管理殼，都是由第一工作組：參考架構、標準和規(guī)范負責研發(fā)。

圖14：管理殼的工業(yè)伙伴眾多

這是德國機器未來的新戰(zhàn)袍，也許令人想到機甲戰(zhàn)士。如果考慮德國工業(yè)4.0平臺組，不遺余力地與各國進行對接。德國這些管理殼，很快也會成為機器制造的國際性管理殼，那么在數(shù)字空間中，數(shù)字雙胞胎的基因將由這些管理殼確定。它們的標簽是“德國造”。這也是德國工業(yè)所有數(shù)字雙胞胎的大本營。

“工業(yè)4.0” 研究項目由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟技術部聯(lián)手資助，在德國工程院、弗勞恩霍夫協(xié)會、西門子公司等德國學術界和產(chǎn)業(yè)界的建議和推動下形成，并已上升為國家級戰(zhàn)略。德國聯(lián)邦政府投入達2億歐元。

德國政府提出“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略，并在2013年4月的漢諾威工業(yè)博覽會上正式推出，其目的是為了提高德國工業(yè)的競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領先機。 該戰(zhàn)略已經(jīng)得到德國科研機構和產(chǎn)業(yè)界的廣泛認同，弗勞恩霍夫協(xié)會將在其下屬6-7個生產(chǎn)領域的研究所引入工業(yè)4.0概念，西門子公司已經(jīng)開始將這一概念引入其工業(yè)軟件開發(fā)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)。

工業(yè)4.0是德國政府提出的一個高科技戰(zhàn)略計劃。該項目由德國聯(lián)邦教育局及研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟技術部聯(lián)合資助，投資預計達2億歐元。旨在提升制造業(yè)的智能化水平，建立具有適應性、資源效率及人因工程學的智慧工廠，在商業(yè)流程及價值流程中整合客戶及商業(yè)伙伴。其技術基礎是網(wǎng)絡實體系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)。