自2013年4月德国正式推出工业4.0起，已过去六年左右的时间了。在国内，工业4.0这一名称，应该说是已深入内心，甚至加以发扬光大，曾经看到有农业4.0、教育4.0等的提法。看来，德国人将软件开发中常用的版本命名方法引入到工业革命的划分中，至少在市场推广上取得了相当大的成功。虽然近期国内工业4.0的风头被工业互联网所压制，但仍然是智能制造主题中不可缺少的盘中盛宴。

但对工业4.0这一术语内涵的理解，并未达成广泛的共识。非常有意思的是，大多数人都知道工业4.0指的是第四次工业革命，但具体到谁革了谁的命，谁消失了，谁被取代了，谁又出现了，却并没有一个很清晰具体的认识。

事实上，工业4.0官方在2013年的白皮书《确保德国制造业的未来——实施战略行动工业4.0的建议》中，给出的描述也比较粗犷。概言之，其认为将物和服务互联网（Internet of Things and Services）技术融入制造业，会对制造业的现状发生巨大的改变，这种改变的汇集，称之为第四次工业革命。

其原文表述是：

需要强调的是，工业4.0，目前还是对德国工业未来的愿景，是期待，是一场还未发生的、预计会发生革命。而且这种愿景，是一种基于直觉、想象力、逻辑推理、个人经验、专业背景、德国独特的社会环境等因数的定性的描述。这就为我们每一个人，对工业4.0的理解，留下了广阔的想象空间。所以，结合各自背景的不同，从不同角度给出对工业4.0理解，也属于正常现象了。

另外，德国人认为第四次工业革命，是工业革命的第四个阶段，既然是阶段，就应有累计效应，应该包容前三个阶段的成果，在没有明确什么不是工业4.0的前提下，国内实践中将机器换人、建设自动化生产线等现阶段技术已经相对成熟的工作，挂上工业4.0的标签，你也很难说其绝对有问题。事实上，在工业4.0发源地的德国，同样也存在这样的问题。在工业4.0平台的官网上，就赫然列出近200个的使用案例。

2013年白皮书的发布，标志着工业4.0作为德国国家战略已经成熟。既然是一种战略，要求其描述具体、精准，显然是一种苛求。需要强调的是，说工业4.0是一种战略，是因为，其并没有给出清晰的技术实现途径。而没有能给出清晰的技术路线，是因为现有的集成技术、安全技术、商业模式以及法律法规等方面，还不足以支撑其战略的落地，要实现这种战略，还需要进行大量的方方面面的研发工作。

2016年1月工业4.0官方发布了报告《实施工业4.0战略》。个人认为，这个报告是工业4.0从战略计划转变为战术行动的一个阶段性成熟标志。报告的文字描述、内容的可读性、逻辑的连贯性、技术含量等，与2013年的报告相比高出了不少，拼凑的痕迹大为减少，同时也修正了某些不切实际的表述。大概是，执笔人更换的缘故，另外也是对问题的理解逐步深化的缘故。

其给出了工业4.0的定义如下：

2016年的工业4.0的定义，比2013年的定义，理解起来要容易一些。但对与普通读者，仍是比较困难的一件事。因为，工业4.0总体上看是技术驱动的战略模式，属于自顶向下的灌输，而不是自底向上问题导向的，对于从事具体工作的企业、非专业人士，看得见，摸不着，理解起来，确实困难。

在2016年，工业4.0的官方发布的工作报告《基于应用场景的研究路线图概貌》中给出了9个应用场景。当然提出这些应用场景，其目的是服务于工业4.0研究工作推进的需要，但同时也大开了普通读者进一步理解工业4.0的新视角。

2016年给出的应用场景，较之前相比增加到了9个，命名也发生了变化。近期变为了10个。

这9大应用场景如下：

这九大应用场景，基本上能够说清楚工业4.0，是什么，要做什么，要取代了什么，要研发什么样的新技术，现行法律法规要做出什么样的改变，对劳动力能力新需求，会取得什么样的益处，等等。这些应用场景，无论是数量上，内涵上，命名上，随着德国人的认识的不断深化，也处于不断的发展变化之中。

个人认为，最能表达工业4.0精髓的是应用场景——“订单控制的生产”和“具有适配能力的工厂”。这两个场景是理解其他7个应用场景的基础。为了避免误导读者，也是为了减轻读者查找原文带来的不便，首先给出原文翻译，请读者自行体会理解，个人认为，原文真的不好理解。之后，奉上自己的解读。出于篇幅的考虑，本文重点放在了“订单控制的生产”与“具有适配能力的工厂”这两个场景。

（OCP – Order-Controlled Production）

以下为报告的原文翻译，出于信息丢失而误导了读者的顾虑，尽可直译，读起来恐怕不那么顺畅，请读者见谅：

自治的且自动化的超出了工厂的边界的生产能力的互联，可以满足客户与市场需求。

当下许多产品以一种前所未有的速度不断地发生着变化。直到最近智能电话的显示屏仍旧是扁平的，然而，第一种曲面显示屏已经投入到市场中。当前，在汽车行业使用的材料系列，也在不断地扩展，从铝到高强度的钢乃至纤维增强塑料，许多种类型的材料都在被使用。

创新与产品周期，正变得越来越短，新的生产技术对制造公司带来了压力，促使它们做出越来越快的相应，做出快速的投资决策，无论是对消费品还是对资产品。为了能够应对这种趋势，避免较长的投资决策，公司应该启动超越公司边界的生产能力网络的强化工作。

① 关键点

订单控制的生产应用场景描绘了一种灵活的制造配置。拥有一个超出工厂与公司边界的生产能力与产能网络，该公司将能够快速适应一个不断变化的市场和订单条件，进而能够充分利用现有生产设施的能力和产能。在这种情形下，一个网络向该公司自己所属的其它工厂提供益处，被用于发挥公司投资组合（特别是在生产方面）的价值，以应对快速变化的客户与市场需求。特别地，制造链被依据各种参数，如成本与时间，进行了优化。

就其核心要点，订单控制的生产，一方面是基于单个工艺步骤的标准化，另一方面是基于生产设施能力的自描述性。标准化允许自动的订单计划、分配与执行，因而考虑到了所有的生产步骤和要求的设施。这有使得将单个的工艺模块更为灵活、比先前更早地组合起来成为可能，甚至领用了它们的特殊的能力。

在这方面，公司向其它公司提供它们的生产能力，因而增加了它们自己设备的利用率。其它公司可以按需访问这些能力，因而暂时扩展了它们自己的生产范围。这样做，可用生产能力得到更为有效的利用，订单的波动可能被平滑了。

目的是使将外部工厂连接到一个公司的生产过程中更为容易，尽可能自动化地。特别地，这之中的定单配置过程应当被自动执行。

② 对价值链的影响

今天的相对刚性而分离的价值链上的公司间的协商关系，将被转换为一种相当碎片化的动态的价值链网路，它可以依据单个订单的需要发生变化。这既在水平方向上应用到了整个制造过程，也在垂直方向应用到了生产的涉及到的深度。制造公司将焦点放在了增值的步骤上，这使得它们有别于其他的竞争者。

创建快速且全球化的客户—制造商关系，可能会导致不可预期的竞争情况，因为公司可以从订单到订单地改变它们的角色。动态集成生产能力，将导致更好的机器利用率，并且带来一个结果是减少了机械供应商的需求。

③ 参与者的增值

一方面，制造公司能够依据需要内在地自动地扩展它们的生产能力和产能，通过利用外部的生产模块，没有投资的需要。这使得公司能够非常灵活地对变化的市场及客户需求做出反应。另一方面，在市场上提供它们机器的公司可以优化它们机器的利用率。

下图为其给出订单控制的生产的价值网络。如果理解不了，跳过继续，后面有解读。

制造企业产品价值链的演化，大体上可以分为三个阶段。第一个阶段是局限于企业内部的价值链；第二个阶段是跨企业边界的静态价值链；第三个阶段，也就是现在所说的未来工业4.0的价值链，是跨企业边界的动态价的自组织自治的值链。需要强调的是，这三个阶段不是完全互斥的，在特定时空中，第一阶段与第二阶段存在着交叉，即使是在未来的第三个阶段，也会与第一阶段与第二阶段长期共存。

产品制造价值链，采用那种方式，取决于多种因数，产品本身限制，买方市场还是卖方市场，企业产品制造能力，资源获取能力，产品的技术含量，专业分工协作，市场竞争的压力，等等。

① 局限于企业内部的价值链

这一阶段价值链的特点是：所有增值活动都由制造企业自行完成；价值链是刚性的，如图中直线箭头所示；价值链的集成是静态的，集成的手段大部分是人工，如上图中红色箭头所示；少部分在计算机技术诞生后，通过引入MRP/MRPII等软件实现了计划、部件制造、总装等增值活动的集成，如下图中绿色箭头所示。

② 跨企业边界的价值链

这一阶段价值链的特点是，增值活动超出了企业边界，产品可以由多个制造企业合作完成；但价值链还是刚性的，如上图中实线箭头所示；价值链的集成依然是静态的，集成的手段少部分是人工，如图中红色箭头所示，大部分是借助于信息通讯技术来实现，如下图中绿色箭头所示；诞生了ERP等管理软件，更进一步，出现了支持设计、制造、售后服务集成的CIMS。

大部分价值链集成工作采用信息通讯技术的根本原因在于，制造过程价值链管理的复杂度发生了量级上的飞跃，在各个增值活动之间需要交换的信息量大、种类繁多，而市场竞争要求的响应时间越来越短。

③ 支持产品个性化定制的跨企业边界的动态价值链

那么下一阶段价值链的特点是什么？对了，就是工业4.0时代的全新的价值链——支持产品大规模个性化定制生产组织模式的跨企业边界的动态价值链。如下图所示：

这一阶段价值链的特点是，增值活动超出了企业边界，产品可以由多个制造企业协同完成；每一件产品都可以有自己独立的价值链，依据订单要求和下定单时的特定时空环境，动态生成该订单产品制造的价值链，也就是“订单控制的生产”的含义。这一阶段价值链如上图中的虚线箭头所示。这里，在产品没有制造出来之前，你再也看不到之前在图中所见到的实线箭头所示的价值链，那是一条静态的与具体产品无关的价值链。

上图中示例的三个订单或三个产品分别有三条价值链，正常情况下价值链的数量等同于产品（订单）的数量，最终会形成价值网络是不言而喻的事；制造过程价值链管理的复杂度又提升了一个数量级；价值链仍然需要集成，但人工已无能为力，只能基于信息通讯技术来实现；而且应当是新的信息通讯技术，因为现有的集成技术还不能支撑这种端到端工程集成。原因在于工业4.0要以近乎大批量生产的成本，实现产品大规模定制化生产，不实现这种端到端工程集成，不可能达成工业4.0这个战略目标。

这就是工业4.0定义中“与产品生命周期相对应的整个价值流的下一阶段的组织与控制方式”的深刻含义。

工业4.0时代的价值链，是自组织自治的。是在订单确定后，在所有可行的价值链中，依据判定规则或商业模型，选出来的最好的一条价值链。在价值链选定后，依据商业模型完成协作合同的签订，然后进行生产。

我们以设想出来的一个未来的自行车制造过程为例进行说明。一个自行车制造厂商，除了车把之前，其余部件均批量采购，然后组装。自行车车把，可以按用户需求进行个性化定制，可以选定铝管、碳纤维塑料等材料，也可以在一定约束条件下指定车把的外观形状，但要保证受力的优化分布。

下图为设想中的自行车制造价值链。其中的中介服务是一个设想中的新角色，是一种新业态。

价值链的创建步骤大致如下图。

首先使用产品配置工具，辅助用户完成自行车的定制过程。车把除了提供标准型号供用户选择之外，还可以按用户要求进行定制，但要确保用户定制的车把，是合理的可行的。

自行车制造商使用配置工具收集好用户的定制需求后，以机器可读可理解的形式，连同期望的价格和交货期等数据，传递给中介服务商，由中介服务商查找具有响应能力的供应商。过程见下图。

自行车制造商收到中介服务商预选定的供应商后，使用算法选定成交供应。过程见下图。

自行车制造商自动将合同授予供应商，供应商接受该合同。过程见下图。

供应商制造完成车把后，并将车把交付给自行车制造商。过程见下图。

在通过这个例子进一步理解什么是工业4.0的同时，也要关注一下实施工业4.0，我们将面临的各种挑战：标准，研究，安全，法律，劳工与技能等方面。

上述过程中，各参与方之间交换的电子数据的完整性、时效性和权威性的保证，以及自行车制造商的知识产权的保护，非常重要，是合同能够被成功授予供应商的前提条件，工业4.0的安全问题。

自行车产品价值链，需要依据商业模型，动态自组织完成，工业4.0的商业模型研究问题；发包方与承包方的合同关系是动态生成的，这种合同关系，恐怕还不为现有的法律法规体系所支持，工业4.0的法律法规问题。

个性化定制的车把，对制造工人的技能要求更高，需要给工人更多的培训，需要给工人提供更强大支持工具。工业4.0的劳动组织与技能问题。

端到端工程集成，恐怕是工业4.0中，最让人难以理解的地方了。

这里的端到端，应当理解为，从产品订单，经过创意、设计、制造、售后服务，到回收，这样一条动态创建的价值链的端到端，理论上可以有无数个端到端。

这种端到端的集成需求，前所未见，闻所未闻。要实现这种端到端的集成，应该研究新的集成方法，工业4.0的研究问题。工业4.0参考模型，标准，语义等方面的研究工作服务于这一目标，而工业4.0组件管理壳概念的提出，是向端到端集成这一目标迈出的重要一步。

而基于工程的集成，则是因为工业4.0时代，产品是个性化定制的，每一个产品或多或少都需进行设计，要遵循产品研发的工程过程，当然包含制造已开始后的变更。工程的结果（电子文档，产品模型，制造工艺等），为价值链中每一种价值增值活动所必须。应该有一个服务于价值增值全过程的产品工程模型，工业4.0的研究问题。

总之，实施工业4.0，现有的条件还不具备，还需进行大量的创新性的技术研究，还需在法律法规、安全、劳动力与技能等方方面面做出重大改变。