工業(yè)4.0研究院一直跟蹤德國(guó)工業(yè)4.0的進(jìn)展，在2013年發(fā)布的《工業(yè)4.0未來(lái)項(xiàng)目實(shí)施建議》報(bào)告中，德國(guó)明確提出以信息物理系統(tǒng)（CPS，Cyber-Physical Systems）為工業(yè)4.0的基礎(chǔ)技術(shù)，打造智能化和網(wǎng)絡(luò)化的未來(lái)世界。

我們回顧一下信息物理系統(tǒng)產(chǎn)生的歷史，2006年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF，National Science Foundation）首次提出了信息物理系統(tǒng)的概念，希望在未來(lái)10-20年解決相關(guān)研究問(wèn)題，這實(shí)際上是創(chuàng)建了一門(mén)新的學(xué)科。

事實(shí)上美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)做到了。

在2016年美國(guó)21世紀(jì)CPS教育委員會(huì)發(fā)布了《美國(guó)信息物理系統(tǒng)教育規(guī)劃報(bào)告》，為10年時(shí)間的探索和研究畫(huà)上了句號(hào)。回顧2012年德國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程院發(fā)布了《德國(guó)信息物理系統(tǒng)綜合研究報(bào)告》，期間到底發(fā)生了什么，很值得探究。

伯克利Ptolemy項(xiàng)目概念圖（Concept Map）

2013年工業(yè)4.0研究院成立之初，首要的任務(wù)就是學(xué)習(xí)德國(guó)工業(yè)4.0相關(guān)體系，其中的重點(diǎn)就是研究信息物理系統(tǒng)——畢竟這是德國(guó)工業(yè)4.0的技術(shù)基礎(chǔ)。

為了深入理解信息物理系統(tǒng)的價(jià)值，工業(yè)4.0研究院主要通過(guò)伯克利的Ptolemy開(kāi)源項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)研究，通過(guò)2年多的研發(fā)實(shí)踐，終于建立了針對(duì)信息物理系統(tǒng)的知識(shí)與工程體系（相關(guān)報(bào)告全部可以在工業(yè)4.0創(chuàng)新平臺(tái)上找到），可以進(jìn)一步對(duì)工業(yè)4.0的具體工程應(yīng)用進(jìn)行深化。

不過(guò)我們很快發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，那就是信息物理系統(tǒng)的工程應(yīng)用太復(fù)雜了，通常的工程師難以在真正的智能制造場(chǎng)景中應(yīng)用信息物理系統(tǒng)方法。我們開(kāi)始觀察德國(guó)工業(yè)4.0是如何解決這個(gè)問(wèn)題的。工業(yè)4.0創(chuàng)新平臺(tái)上案例庫(kù)翻譯了大量的德國(guó)案例，部分是德國(guó)的信息物理系統(tǒng)實(shí)踐，其中一些案例確實(shí)取得了成果，但大部分制造業(yè)的場(chǎng)景并無(wú)信息物理系統(tǒng)的解決方案。

簡(jiǎn)單地講，德國(guó)信息物理系統(tǒng)實(shí)踐的案例，大都從嵌入式系統(tǒng)轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的，而且是一些較為復(fù)雜的工業(yè)場(chǎng)景才需要用信息物理系統(tǒng)這樣高級(jí)的概念。這一點(diǎn)跟國(guó)內(nèi)一些供應(yīng)商大打信息物理系統(tǒng)的牌是同樣的原因。

美國(guó)商務(wù)部下屬NIST提出的CPS工程架構(gòu)

在2016年，工業(yè)4.0研究院迅速關(guān)閉了成立幾年時(shí)間的CPS研究中心，但關(guān)于CPS的跟蹤和研究仍然沒(méi)有停止，按照美國(guó)信息技術(shù)與制造業(yè)融合新路徑數(shù)字孿生體方向，工業(yè)4.0研究院開(kāi)始深入研究數(shù)字孿生體（Digital Twin）和數(shù)字線程（Digital Thread），即數(shù)字工程（Digital Engineering）。

在同一時(shí)間，工業(yè)4.0研究院發(fā)現(xiàn)美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)對(duì)信息物理系統(tǒng)的支助不斷減少，在邀標(biāo)的正式文件中，已經(jīng)出現(xiàn)“可做的創(chuàng)新內(nèi)容不多”等提法了。雖然美國(guó)商務(wù)部下屬NIST在繼續(xù)開(kāi)展信息物理系統(tǒng)的工作，但也僅僅是為了固化其研究成果，爭(zhēng)取在復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域搶奪全球的標(biāo)準(zhǔn)制定話語(yǔ)權(quán)。

德國(guó)通過(guò)3年左右的時(shí)間，似乎已經(jīng)發(fā)現(xiàn)信息物理系統(tǒng)工程化應(yīng)用的難處，在2015年工業(yè)4.0相關(guān)報(bào)告中，已經(jīng)較少出現(xiàn)信息物理系統(tǒng)等提法，僅限于德國(guó)科學(xué)與工程院和弗勞恩霍夫等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)專(zhuān)家間或提及，而且提及的方式也還主要以描述性為主，缺少工程細(xì)節(jié)，更談不上通用目的技術(shù)所要求的可復(fù)制性。

以德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)（Plattform Industrie 4.0）正式發(fā)布的報(bào)告來(lái)看，由于它主要跟幾大協(xié)會(huì)共同發(fā)布一些報(bào)告，部分報(bào)告間或提及到信息物理系統(tǒng)，同時(shí)還有數(shù)字化系統(tǒng)等內(nèi)容。早在2016年的時(shí)候，德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)就開(kāi)始圍繞管理殼（Verwaltungsschale，德文）為核心落實(shí)其工業(yè)4.0愿景了。

德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)正式文件介紹數(shù)字孿生體

在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，德國(guó)不少專(zhuān)家在介紹管理殼的時(shí)候，仍然以信息物理系統(tǒng)來(lái)描述它，這種情況一直延續(xù)到2019年3月。

工業(yè)4.0研究院德國(guó)工作小組成員發(fā)現(xiàn)，一直以來(lái)德國(guó)工業(yè)4.0羞于談及美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC，Industrial Internet Consortium）大張旗鼓推進(jìn)的數(shù)字孿生體，開(kāi)始出現(xiàn)在德國(guó)工業(yè)4.0相關(guān)報(bào)告中。在2019年3月19日發(fā)布的《工業(yè)4.0管理殼詳解》（注意2018年版本沒(méi)有數(shù)字孿生體內(nèi)容），德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)開(kāi)始以管理殼是數(shù)字孿生體的實(shí)現(xiàn)來(lái)進(jìn)行描述。

歐盟地平線科研支持項(xiàng)目Twin-Control

由此可見(jiàn)，德國(guó)在意識(shí)到信息物理系統(tǒng)缺少美國(guó)科研界進(jìn)行持續(xù)研究的情況下難以繼續(xù)推進(jìn)，一直經(jīng)過(guò)了幾年時(shí)間才開(kāi)始認(rèn)識(shí)到美國(guó)數(shù)字?jǐn)?shù)字孿生體的價(jià)值。

工業(yè)4.0研究院德國(guó)工作小組透露，在2017年的時(shí)候，西門(mén)子美國(guó)公司就已經(jīng)參與了美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟和國(guó)防部不少數(shù)字孿生體項(xiàng)目，并把這些經(jīng)驗(yàn)帶回到德國(guó)。

在2017年的漢諾威工博會(huì)上，西門(mén)子就開(kāi)始介紹數(shù)字孿生體的解決方案；到2018年的漢諾威工博會(huì)，西門(mén)子已經(jīng)可以提出系列的數(shù)字孿生體解決方案；當(dāng)然到2019年漢諾威工博會(huì)時(shí)期，西門(mén)子已經(jīng)可以從設(shè)備、機(jī)床、數(shù)據(jù)采集、云平臺(tái)（MindSphere）等多個(gè)層面提出全面的數(shù)字孿生體解決方案了。

另外一個(gè)情況值得關(guān)注，目前德國(guó)工業(yè)4.0平臺(tái)已經(jīng)跟美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟建立了數(shù)字孿生體相關(guān)的對(duì)接專(zhuān)項(xiàng)小組，這也是不斷推進(jìn)德國(guó)工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型數(shù)字孿生體的一個(gè)動(dòng)力。

當(dāng)然，工業(yè)4.0研究院發(fā)起的開(kāi)源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（Openii Consortium）則完全以數(shù)字孿生體作為其基礎(chǔ)技術(shù)來(lái)構(gòu)建相關(guān)體系。

事實(shí)上，連德國(guó)的出版社也跟美國(guó)的出版社在數(shù)字孿生體出版物上開(kāi)始較勁，德國(guó)Springer為了跟美國(guó)Elsevier競(jìng)爭(zhēng)，紛紛抬高給撰寫(xiě)數(shù)字孿生體書(shū)籍的作者“高價(jià)”，企圖在數(shù)字孿生體新的出版機(jī)會(huì)上占據(jù)領(lǐng)先地位。