工业4.0是兴起于德国、风靡全球的一次新技术革命。德国学术界和产业界普遍认为工业4.0概念是以智能制造为主导的第四次工业革命，旨在通过充分利用信息通讯技术和网络物理系统等手段，将制造业向智能化转型。

　　虽然工业4.0愿景远大，技术尖端，涵盖的内容广泛，但对其主要概念理解起来也并不复杂，可简单归纳为“123”，即1个核心——CPS赛博物理系统，2个主题(智能工厂与智能生产)，3项集成(纵向集成、端对端集成、横向集成)，再外加“双领先的策略”。如果能正确理解这些概念，就能很好理解德国工业4.0的实质，可以很好地指导企业战略、战术的制定及实施。

　　下面我们就一起梳理一下6个常见的认知误区，希望能起到抛砖引玉的效果，促进大家对工业4.0的进一步理解。
 

　　CPS是赛博物理系统(Cyber-Physical Systems)的缩写，是工业4.0的核心。目前，国内学界很多人将CPS翻译成信息物理系统，有些人将CPS理解成了信息化与工业化的结合，从严格意义上来说，这是不准确的。

CPS在工业4.0中的位置
 

　　针对CPS的概念，笔者曾在2015年7月13日《人民邮电报》的《透视智能化转型之二·赛博物理系统：智能制造“炼金术”》一文中进行了重点阐述，下面再简单回顾一下，请大家参考。

　　CPS是一个包含计算、网络和物理实体的复杂系统，通过3C(Computing、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作，通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使赛博空间以远程、可靠、实时、安全、智能化、协作的方式操控一个物理实体。在制造业中，通过CPS系统，将智能机器、存储系统和生产设施融入到整个生产系统中，并使人、机、料等能够相互独立地自动交换信息、触发动作和自主控制，实现一种智能的、高效的、个性化的、自组织的生产方式，推动制造业向智能化转型。

　　Cyber是Cybernetics的字根，来源于希腊语，原意为掌舵术，包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义。这个词最早用于科学术语是美国数学家、控制论创始人维纳在1948年出版的《控制论(Cybernetics)》。1954年，中国航天之父——钱学森先生在其名著《工程控制论(Engineering Cybernetics)》又再次使用了这个词。在钱学森的《工程控制论》英文版中，将“Cybernetics”明确定义为“机械和电机系统的控制和导航科学”。

　　工业4.0北京研究会的研究人员经考察后发现，该词在社会学上得到了更早的应用。1834 年，著名的法国物理学家安培在对科学进行分类时(见《论科学的哲学》)，就把管理国家的科学称为“控制论”(Cybernetique)。

　　从以上的应用案例来看，Cyber的含义与“信息”二字无关，更接近于“控制”。至于这个单词如何翻译，兰光创新认为，既然美国人都没有合适的语言，尚且借助于希腊文，我们建议直接用音译“赛博”可能更好些，能较好地避免歧义。

　　对于CPS，我们不能简单地理解为信息化系统与工业设备的简单相加。CPS系统是一个包含无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等科学在内的系统工程，它具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治等功能，是智能制造的核心与基础。
 

　　“工业4.0”项目主要分为两大主题(也有人加上了智能物流、智能服务等，本文以2个主题为例进行阐述)：

　　一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现;

　　二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

　　在这里，兰光创新发现有些人对“智能工厂”的理解不全面。

　　前面一句“智能化生产系统及过程”，是说除了包括智能化的机床、机器人等生产设施以外，还包括对生产过程的智能化管控系统，如果换成信息化术语，在车间层面就是智能化的MES制造执行系统。而后面一句：“以及网络分布式生产设施的实现”，是指将生产所用的生产设施(如机床、热处理设备、机器人、AGV、测量测试等各种数字化设备)，进行互联互通、智能化的管理，实现信息技术与物理设施的深度融合，这是CPS系统在制造企业中的具体应用，是整个智能工厂的基础。

　　从工业4.0白皮书的对“工业4.0参考架构”定义中，也可以看出，设备的互联互通及智能化管理，是工业4.0的重要组成部分。

　　然而，在书籍或文章中，对智能工厂后半句进行阐述的很少。
 

　　有些人把纵向集成理解成了ERP、MES等信息系统之间的集成，这是不全面的。

　　我们先从德国的定义上看。纵向集成的全称为“纵向集成和网络化制造系统”，其实质是“将各种不同层面的IT系统集成在一起(例如，执行器与传感器、控制、生产管理、制造和执行及企业计划等不同层面)”(摘自德国工业4.0战略计划实施建议)，也就是说将企业内不同的IT系统、生产设施(以数控机床、机器人等数字化生产设备为主)进行全面的集成，目的是建立一个高度集成化的系统，为将来智能工厂中数字化、网络化、智能化、个性化制造提供支撑，其范围远超过信息化系统之间的集成。

　　我们再从德国人的图上看：

　　该图可理解为由三部分组成：

　　左上角，在云丛之中有三个服务器，表示信息化系统以及信息化系统之间的集成关系，并说明将来这些系统有可能部署在云端，这点大家都能看出来。

　　但在这个图的中央，用更大的篇幅展现了各种生产设备，并且用显眼的WIFI符号标明了这些设备是具有网络通讯功能的数字化设备。

　　在图的右侧是一个计算机，表明这是信息化系统，而计算机内的设备之间用虚线连接起来，明显地告诉我们，这些设备之间具有通讯，甚至是采集、分析、决策、执行等功能，是一种网络化制造系统。

　　因此，纵向集成可理解为三个层面：

　　1、企业内部ERP/MES/DNC/MDC等信息化系统之间的深度集成;

　　2、通过设备联网，将各种数字化设备建成网络化、集中管控的设备网络化管理系统;

　　3、信息化系统与设备层之间，具有指令下发、状态反馈、动态调整等功能，体现信息技术与物理设备之间的深度集成。

　　从以上分析看，纵向集成不能只从信息化系统方面进行解读。
 

　　经常看到有些文章中说，工业4.0有三项集成：纵向、横向和端对端，说起来朗朗上口，但实质上出现了顺序不对的问题。兰光创新认为，“纵向、端对端、横向”的顺序不能错，正反两个方向说都可以，德国人倾向用“横向、端对端、纵向”，由大到小的顺序，这可能与工业4.0白皮书是个规划性的文件有关。中国人喜欢说成“纵向、端对端、横向”，是由小到大，由简单到复杂的顺序，符合我们循序渐进的传统思想。但，如果将“端对端”放到最前或者最后，从严格意义上来说都是有问题的。

工业4.0的三项集成

　　有关这三项集成的概念，我们已经在第二讲中进行了详细的解读，这里就不再赘述。

　　简单地讲，纵向集成是一个企业内部的集成，包括企业内部信息化系统之间、信息化系统与生产设备之间的集成，是点的概念，是其他两个集成的基础;端对端是围绕产品生命周期企业间的集成，是产品价值链的集成，是线(或叫链)的概念;横向集成是以供应链为主线，企业间之间的集成，是社会化合作的重要基础，是生态圈、是网的概念，也是难度最大的集成。

　　德国工业4.0战略中，希望通过以上三个集成，全面打通企业内部(信息化系统及生产设备)、企业之间、社会化的集成、协同，实现灵活、个性化、高效、社会化、智能化的生产。
 

　　与一些学者和企业交流时，兰光创新发现普遍存在重硬件轻软件，重硬实力轻软实力的特点。很多人不远万里去德国机床展或者先进企业参观学习，回来后谈论最多的是德国的生产设备多么先进，机器人多么普及，而很少关注人家用的什么软件系统，信息技术和物理设备是如何深度融合的，几乎无人谈及那些企业在员工培训、人才培养、工作组织、企业管理、人文关怀等软实力方面的建设。

　　一说到“2.0补课、3.0普及、4.0示范”，大家都认同，但仔细听听，更多地是聚焦在自动化设备的补课与普及，最典型的就是“机器换人”行动，而很少谈及如何“补上、普及2.0、3.0的软实力”。

　　我们必须深刻地认识到，德美等发达工业国家已经走完了工业2.0、3.0的历程，他们200多年工业文明所沉淀下来的软实力，如严谨的态度、敬业的精神、团队合作、科学的企业管理、成熟的社会化协作等等，是我们所不具备的，是我们必须要“补上”、也必须要“普及”的。机床、机器人等硬件设施，只要有资金就可以快速补上，而这些无形的软实力，恰恰是我们转型升级过程中绕不过去的关键，是一个需要长期积累的过程，也是企业甚至国家最核心的竞争力。

　　基于以上思考与研究，兰光创新在国内首次提出了“CPPS人机网三元战略”，就是呼吁大家要重视“人”在本次革命中的重要意义。CPPS是Cyber-Person-Physical System的缩写，Person指的是劳动者及其技能、素养、精神、组织、管理等。CPPS体现了以人为本，人与赛博、物理虚实两世界的融合、迭代发展，构建以赛博智能为目的的人机网三元战略。

中国特色的CPPS人机网三元战略
 

　　兰光创新认为，企业在制订工业4.0落地战略时，不仅要在先进技术、智能设备上有所突破，更应该发挥人力资源相对充沛的优势，充分发挥人的潜力，在人才培养、企业管理、创新能力等软实力方面快速提升，才能确保工业4.0在企业的成功落地，才能有胜出德美列强的机会!
 

　　在交流过程中，兰光创新发现很多人不了解德国的“双领先策略”，只简单地认为工业4.0是一次工业革命，是德国为了提高自身竞争力的一种战略，从技术方面了解的多些。实际上，工业4.0战略的根本目标是“确保德国制造业的未来”，为实现这一根本目标，德国人还制订了“双领先策略”。

德国工业4.0的“利箭”战略布局图
 

　　第一个是“领先的供应商策略”。在工业4.0白皮书中，德国人说的很清楚：“领先的供应商策略是从设备供应商行业的视角专注于工业4.0 。德国的设备供应商为制造业提供世界领先的技术解决方案，并藉此成为工业4.0 产品全球领先的开发商、生产商和市场先导”。通过此策略，实现工业4.0软硬件及“系统的系统”的解决方案，形成事实上的全球标准，将中国等国家由竞争对手变为方案倾销市场，兵不血刃地占领，这也就是为什么德国西门子、SAP等方案供应商成为工业4.0的最大推手，也是为什么默克尔总理等政要不遗余力推广工业4.0的重要原因。

　　第二个是“领先的市场策略”，强调将德国国内制造业作为主导市场加以培育，率先在德国国内制造企业加快推行“工业4.0”与实施CPS赛博物理系统，进一步壮大德国制造业。也就是说，用工业4.0的理念、技术手段等将德国国内企业武装起来，提升其生产效率与竞争力，确保在全球竞争中占据主动地位。在这个策略上，大家都可以理解。

　　因此，兰光创新认为，我们在研究、学习工业4.0的时候，要有清醒的认识，工业4.0既是指导我们前行的指明灯，同时，也存在着一定的陷阱。我们不要感觉到德国的生产管理模式好，就不顾企业的实际情况，在短时间内购买大量的机器人等高端设备，中了德国人“领先的供应商战略”的“圈套”;还要记住，德国工业4.0是”确保德国制造业的未来”，并非适用于所有国家与所有企业，我们一定要将工业4.0的“确保德国制造业未来”战略目标，转化成“确保自己企业的未来”。着眼未来、立足当下，既要汲取德国工业4.0的精华，又不要死搬教条、盲目跟风，要以“中国制造2025”为宗旨，以“创新驱动、质量引导、绿色发展、结构优化、以人为本”为方针，扬长补短，制定适合自己企业的战略、战术，确保自己企业的未来!

　　本讲回顾了几个有关工业4.0的常见认知问题，希望有助于大家对工业4.0的进一步理解。

　　至此，“工业4.0系列谈”6讲全部讲完了，感谢大家长期的支持与帮助。兰光创新将在适当的时候，推出“工业4.0之数字化车间实践”系列专栏，向大家汇报兰光创新是如何在深入理解工业4.0的基础上，结合中国企业实际情况与各行业特点，在数字化车间方面所进行的实践与探索，希望通过共同交流，共同促进工业4.0在中国的落地，共同促进中国智能制造的发展，欢迎大家的继续关注!

　　谢谢大家!