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自2013年4月德國正式推出工業(yè)4.0起，已過去六年左右的時間了。在國內(nèi)，工業(yè)4.0這一名稱，應(yīng)該說是已深入內(nèi)心，甚至加以發(fā)揚光大，曾經(jīng)看到有農(nóng)業(yè)4.0、教育4.0等的提法?？磥恚聡藢④浖_發(fā)中常用的版本命名方法引入到工業(yè)革命的劃分中，至少在市場推廣上取得了相當大的成功。雖然近期國內(nèi)工業(yè)4.0的風頭被工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所壓制，但仍然是智能制造主題中不可缺少的盤中盛宴。

但對工業(yè)4.0這一術(shù)語內(nèi)涵的理解，并未達成廣泛的共識。非常有意思的是，大多數(shù)人都知道工業(yè)4.0指的是第四次工業(yè)革命，但具體到誰革了誰的命，誰消失了，誰被取代了，誰又出現(xiàn)了，卻并沒有一個很清晰具體的認識。

事實上，工業(yè)4.0官方在2013年的白皮書《確保德國制造業(yè)的未來——實施戰(zhàn)略行動工業(yè)4.0的建議》中，給出的描述也比較粗獷。概言之，其認為將物和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things and Services）技術(shù)融入制造業(yè)，會對制造業(yè)的現(xiàn)狀發(fā)生巨大的改變，這種改變的匯集，稱之為第四次工業(yè)革命。

其原文表述是：

需要強調(diào)的是，工業(yè)4.0，目前還是對德國工業(yè)未來的愿景，是期待，是一場還未發(fā)生的、預(yù)計會發(fā)生革命。而且這種愿景，是一種基于直覺、想象力、邏輯推理、個人經(jīng)驗、專業(yè)背景、德國獨特的社會環(huán)境等因數(shù)的定性的描述。這就為我們每一個人，對工業(yè)4.0的理解，留下了廣闊的想象空間。所以，結(jié)合各自背景的不同，從不同角度給出對工業(yè)4.0理解，也屬于正常現(xiàn)象了。

另外，德國人認為第四次工業(yè)革命，是工業(yè)革命的第四個階段，既然是階段，就應(yīng)有累計效應(yīng)，應(yīng)該包容前三個階段的成果，在沒有明確什么不是工業(yè)4.0的前提下，國內(nèi)實踐中將機器換人、建設(shè)自動化生產(chǎn)線等現(xiàn)階段技術(shù)已經(jīng)相對成熟的工作，掛上工業(yè)4.0的標簽，你也很難說其絕對有問題。事實上，在工業(yè)4.0發(fā)源地的德國，同樣也存在這樣的問題。在工業(yè)4.0平臺的官網(wǎng)上，就赫然列出近200個的使用案例。

2013年白皮書的發(fā)布，標志著工業(yè)4.0作為德國國家戰(zhàn)略已經(jīng)成熟。既然是一種戰(zhàn)略，要求其描述具體、精準，顯然是一種苛求。需要強調(diào)的是，說工業(yè)4.0是一種戰(zhàn)略，是因為，其并沒有給出清晰的技術(shù)實現(xiàn)途徑。而沒有能給出清晰的技術(shù)路線，是因為現(xiàn)有的集成技術(shù)、安全技術(shù)、商業(yè)模式以及法律法規(guī)等方面，還不足以支撐其戰(zhàn)略的落地，要實現(xiàn)這種戰(zhàn)略，還需要進行大量的方方面面的研發(fā)工作。

2016年1月工業(yè)4.0官方發(fā)布了報告《實施工業(yè)4.0戰(zhàn)略》。個人認為，這個報告是工業(yè)4.0從戰(zhàn)略計劃轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)術(shù)行動的一個階段性成熟標志。報告的文字描述、內(nèi)容的可讀性、邏輯的連貫性、技術(shù)含量等，與2013年的報告相比高出了不少，拼湊的痕跡大為減少，同時也修正了某些不切實際的表述。大概是，執(zhí)筆人更換的緣故，另外也是對問題的理解逐步深化的緣故。

其給出了工業(yè)4.0的定義如下：

2016年的工業(yè)4.0的定義，比2013年的定義，理解起來要容易一些。但對與普通讀者，仍是比較困難的一件事。因為，工業(yè)4.0總體上看是技術(shù)驅(qū)動的戰(zhàn)略模式，屬于自頂向下的灌輸，而不是自底向上問題導(dǎo)向的，對于從事具體工作的企業(yè)、非專業(yè)人士，看得見，摸不著，理解起來，確實困難。

在2016年，工業(yè)4.0的官方發(fā)布的工作報告《基于應(yīng)用場景的研究路線圖概貌》中給出了9個應(yīng)用場景。當然提出這些應(yīng)用場景，其目的是服務(wù)于工業(yè)4.0研究工作推進的需要，但同時也大開了普通讀者進一步理解工業(yè)4.0的新視角。

2016年給出的應(yīng)用場景，較之前相比增加到了9個，命名也發(fā)生了變化。近期變?yōu)榱?0個。

這9大應(yīng)用場景如下：

這九大應(yīng)用場景，基本上能夠說清楚工業(yè)4.0，是什么，要做什么，要取代了什么，要研發(fā)什么樣的新技術(shù)，現(xiàn)行法律法規(guī)要做出什么樣的改變，對勞動力能力新需求，會取得什么樣的益處，等等。這些應(yīng)用場景，無論是數(shù)量上，內(nèi)涵上，命名上，隨著德國人的認識的不斷深化，也處于不斷的發(fā)展變化之中。

個人認為，最能表達工業(yè)4.0精髓的是應(yīng)用場景——“訂單控制的生產(chǎn)”和“具有適配能力的工廠”。這兩個場景是理解其他7個應(yīng)用場景的基礎(chǔ)。為了避免誤導(dǎo)讀者，也是為了減輕讀者查找原文帶來的不便，首先給出原文翻譯，請讀者自行體會理解，個人認為，原文真的不好理解。之后，奉上自己的解讀。出于篇幅的考慮，本文重點放在了“訂單控制的生產(chǎn)”與“具有適配能力的工廠”這兩個場景。

（OCP – Order-Controlled Production）

以下為報告的原文翻譯，出于信息丟失而誤導(dǎo)了讀者的顧慮，盡可直譯，讀起來恐怕不那么順暢，請讀者見諒：

自治的且自動化的超出了工廠的邊界的生產(chǎn)能力的互聯(lián)，可以滿足客戶與市場需求。

當下許多產(chǎn)品以一種前所未有的速度不斷地發(fā)生著變化。直到最近智能電話的顯示屏仍舊是扁平的，然而，第一種曲面顯示屏已經(jīng)投入到市場中。當前，在汽車行業(yè)使用的材料系列，也在不斷地擴展，從鋁到高強度的鋼乃至纖維增強塑料，許多種類型的材料都在被使用。

創(chuàng)新與產(chǎn)品周期，正變得越來越短，新的生產(chǎn)技術(shù)對制造公司帶來了壓力，促使它們做出越來越快的相應(yīng)，做出快速的投資決策，無論是對消費品還是對資產(chǎn)品。為了能夠應(yīng)對這種趨勢，避免較長的投資決策，公司應(yīng)該啟動超越公司邊界的生產(chǎn)能力網(wǎng)絡(luò)的強化工作。

① 關(guān)鍵點

訂單控制的生產(chǎn)應(yīng)用場景描繪了一種靈活的制造配置。擁有一個超出工廠與公司邊界的生產(chǎn)能力與產(chǎn)能網(wǎng)絡(luò)，該公司將能夠快速適應(yīng)一個不斷變化的市場和訂單條件，進而能夠充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施的能力和產(chǎn)能。在這種情形下，一個網(wǎng)絡(luò)向該公司自己所屬的其它工廠提供益處，被用于發(fā)揮公司投資組合（特別是在生產(chǎn)方面）的價值，以應(yīng)對快速變化的客戶與市場需求。特別地，制造鏈被依據(jù)各種參數(shù)，如成本與時間，進行了優(yōu)化。

就其核心要點，訂單控制的生產(chǎn)，一方面是基于單個工藝步驟的標準化，另一方面是基于生產(chǎn)設(shè)施能力的自描述性。標準化允許自動的訂單計劃、分配與執(zhí)行，因而考慮到了所有的生產(chǎn)步驟和要求的設(shè)施。這有使得將單個的工藝模塊更為靈活、比先前更早地組合起來成為可能，甚至領(lǐng)用了它們的特殊的能力。

在這方面，公司向其它公司提供它們的生產(chǎn)能力，因而增加了它們自己設(shè)備的利用率。其它公司可以按需訪問這些能力，因而暫時擴展了它們自己的生產(chǎn)范圍。這樣做，可用生產(chǎn)能力得到更為有效的利用，訂單的波動可能被平滑了。

目的是使將外部工廠連接到一個公司的生產(chǎn)過程中更為容易，盡可能自動化地。特別地，這之中的定單配置過程應(yīng)當被自動執(zhí)行。

② 對價值鏈的影響

今天的相對剛性而分離的價值鏈上的公司間的協(xié)商關(guān)系，將被轉(zhuǎn)換為一種相當碎片化的動態(tài)的價值鏈網(wǎng)路，它可以依據(jù)單個訂單的需要發(fā)生變化。這既在水平方向上應(yīng)用到了整個制造過程，也在垂直方向應(yīng)用到了生產(chǎn)的涉及到的深度。制造公司將焦點放在了增值的步驟上，這使得它們有別于其他的競爭者。

創(chuàng)建快速且全球化的客戶—制造商關(guān)系，可能會導(dǎo)致不可預(yù)期的競爭情況，因為公司可以從訂單到訂單地改變它們的角色。動態(tài)集成生產(chǎn)能力，將導(dǎo)致更好的機器利用率，并且?guī)硪粋€結(jié)果是減少了機械供應(yīng)商的需求。

③ 參與者的增值

一方面，制造公司能夠依據(jù)需要內(nèi)在地自動地擴展它們的生產(chǎn)能力和產(chǎn)能，通過利用外部的生產(chǎn)模塊，沒有投資的需要。這使得公司能夠非常靈活地對變化的市場及客戶需求做出反應(yīng)。另一方面，在市場上提供它們機器的公司可以優(yōu)化它們機器的利用率。

下圖為其給出訂單控制的生產(chǎn)的價值網(wǎng)絡(luò)。如果理解不了，跳過繼續(xù)，后面有解讀。

制造企業(yè)產(chǎn)品價值鏈的演化，大體上可以分為三個階段。第一個階段是局限于企業(yè)內(nèi)部的價值鏈；第二個階段是跨企業(yè)邊界的靜態(tài)價值鏈；第三個階段，也就是現(xiàn)在所說的未來工業(yè)4.0的價值鏈，是跨企業(yè)邊界的動態(tài)價的自組織自治的值鏈。需要強調(diào)的是，這三個階段不是完全互斥的，在特定時空中，第一階段與第二階段存在著交叉，即使是在未來的第三個階段，也會與第一階段與第二階段長期共存。

產(chǎn)品制造價值鏈，采用那種方式，取決于多種因數(shù)，產(chǎn)品本身限制，買方市場還是賣方市場，企業(yè)產(chǎn)品制造能力，資源獲取能力，產(chǎn)品的技術(shù)含量，專業(yè)分工協(xié)作，市場競爭的壓力，等等。

① 局限于企業(yè)內(nèi)部的價值鏈

這一階段價值鏈的特點是：所有增值活動都由制造企業(yè)自行完成；價值鏈是剛性的，如圖中直線箭頭所示；價值鏈的集成是靜態(tài)的，集成的手段大部分是人工，如上圖中紅色箭頭所示；少部分在計算機技術(shù)誕生后，通過引入MRP/MRPII等軟件實現(xiàn)了計劃、部件制造、總裝等增值活動的集成，如下圖中綠色箭頭所示。

② 跨企業(yè)邊界的價值鏈

這一階段價值鏈的特點是，增值活動超出了企業(yè)邊界，產(chǎn)品可以由多個制造企業(yè)合作完成；但價值鏈還是剛性的，如上圖中實線箭頭所示；價值鏈的集成依然是靜態(tài)的，集成的手段少部分是人工，如圖中紅色箭頭所示，大部分是借助于信息通訊技術(shù)來實現(xiàn)，如下圖中綠色箭頭所示；誕生了ERP等管理軟件，更進一步，出現(xiàn)了支持設(shè)計、制造、售后服務(wù)集成的CIMS。

大部分價值鏈集成工作采用信息通訊技術(shù)的根本原因在于，制造過程價值鏈管理的復(fù)雜度發(fā)生了量級上的飛躍，在各個增值活動之間需要交換的信息量大、種類繁多，而市場競爭要求的響應(yīng)時間越來越短。

③ 支持產(chǎn)品個性化定制的跨企業(yè)邊界的動態(tài)價值鏈

那么下一階段價值鏈的特點是什么？對了，就是工業(yè)4.0時代的全新的價值鏈——支持產(chǎn)品大規(guī)模個性化定制生產(chǎn)組織模式的跨企業(yè)邊界的動態(tài)價值鏈。如下圖所示：

這一階段價值鏈的特點是，增值活動超出了企業(yè)邊界，產(chǎn)品可以由多個制造企業(yè)協(xié)同完成；每一件產(chǎn)品都可以有自己獨立的價值鏈，依據(jù)訂單要求和下定單時的特定時空環(huán)境，動態(tài)生成該訂單產(chǎn)品制造的價值鏈，也就是“訂單控制的生產(chǎn)”的含義。這一階段價值鏈如上圖中的虛線箭頭所示。這里，在產(chǎn)品沒有制造出來之前，你再也看不到之前在圖中所見到的實線箭頭所示的價值鏈，那是一條靜態(tài)的與具體產(chǎn)品無關(guān)的價值鏈。

上圖中示例的三個訂單或三個產(chǎn)品分別有三條價值鏈，正常情況下價值鏈的數(shù)量等同于產(chǎn)品（訂單）的數(shù)量，最終會形成價值網(wǎng)絡(luò)是不言而喻的事；制造過程價值鏈管理的復(fù)雜度又提升了一個數(shù)量級；價值鏈仍然需要集成，但人工已無能為力，只能基于信息通訊技術(shù)來實現(xiàn)；而且應(yīng)當是新的信息通訊技術(shù)，因為現(xiàn)有的集成技術(shù)還不能支撐這種端到端工程集成。原因在于工業(yè)4.0要以近乎大批量生產(chǎn)的成本，實現(xiàn)產(chǎn)品大規(guī)模定制化生產(chǎn)，不實現(xiàn)這種端到端工程集成，不可能達成工業(yè)4.0這個戰(zhàn)略目標。

這就是工業(yè)4.0定義中“與產(chǎn)品生命周期相對應(yīng)的整個價值流的下一階段的組織與控制方式”的深刻含義。

工業(yè)4.0時代的價值鏈，是自組織自治的。是在訂單確定后，在所有可行的價值鏈中，依據(jù)判定規(guī)則或商業(yè)模型，選出來的最好的一條價值鏈。在價值鏈選定后，依據(jù)商業(yè)模型完成協(xié)作合同的簽訂，然后進行生產(chǎn)。

我們以設(shè)想出來的一個未來的自行車制造過程為例進行說明。一個自行車制造廠商，除了車把之前，其余部件均批量采購，然后組裝。自行車車把，可以按用戶需求進行個性化定制，可以選定鋁管、碳纖維塑料等材料，也可以在一定約束條件下指定車把的外觀形狀，但要保證受力的優(yōu)化分布。

下圖為設(shè)想中的自行車制造價值鏈。其中的中介服務(wù)是一個設(shè)想中的新角色，是一種新業(yè)態(tài)。

價值鏈的創(chuàng)建步驟大致如下圖。

首先使用產(chǎn)品配置工具，輔助用戶完成自行車的定制過程。車把除了提供標準型號供用戶選擇之外，還可以按用戶要求進行定制，但要確保用戶定制的車把，是合理的可行的。

自行車制造商使用配置工具收集好用戶的定制需求后，以機器可讀可理解的形式，連同期望的價格和交貨期等數(shù)據(jù)，傳遞給中介服務(wù)商，由中介服務(wù)商查找具有響應(yīng)能力的供應(yīng)商。過程見下圖。

自行車制造商收到中介服務(wù)商預(yù)選定的供應(yīng)商后，使用算法選定成交供應(yīng)。過程見下圖。

自行車制造商自動將合同授予供應(yīng)商，供應(yīng)商接受該合同。過程見下圖。

供應(yīng)商制造完成車把后，并將車把交付給自行車制造商。過程見下圖。

在通過這個例子進一步理解什么是工業(yè)4.0的同時，也要關(guān)注一下實施工業(yè)4.0，我們將面臨的各種挑戰(zhàn)：標準，研究，安全，法律，勞工與技能等方面。

上述過程中，各參與方之間交換的電子數(shù)據(jù)的完整性、時效性和權(quán)威性的保證，以及自行車制造商的知識產(chǎn)權(quán)的保護，非常重要，是合同能夠被成功授予供應(yīng)商的前提條件，工業(yè)4.0的安全問題。

自行車產(chǎn)品價值鏈，需要依據(jù)商業(yè)模型，動態(tài)自組織完成，工業(yè)4.0的商業(yè)模型研究問題；發(fā)包方與承包方的合同關(guān)系是動態(tài)生成的，這種合同關(guān)系，恐怕還不為現(xiàn)有的法律法規(guī)體系所支持，工業(yè)4.0的法律法規(guī)問題。

個性化定制的車把，對制造工人的技能要求更高，需要給工人更多的培訓(xùn)，需要給工人提供更強大支持工具。工業(yè)4.0的勞動組織與技能問題。

端到端工程集成，恐怕是工業(yè)4.0中，最讓人難以理解的地方了。

這里的端到端，應(yīng)當理解為，從產(chǎn)品訂單，經(jīng)過創(chuàng)意、設(shè)計、制造、售后服務(wù)，到回收，這樣一條動態(tài)創(chuàng)建的價值鏈的端到端，理論上可以有無數(shù)個端到端。

這種端到端的集成需求，前所未見，聞所未聞。要實現(xiàn)這種端到端的集成，應(yīng)該研究新的集成方法，工業(yè)4.0的研究問題。工業(yè)4.0參考模型，標準，語義等方面的研究工作服務(wù)于這一目標，而工業(yè)4.0組件管理殼概念的提出，是向端到端集成這一目標邁出的重要一步。

而基于工程的集成，則是因為工業(yè)4.0時代，產(chǎn)品是個性化定制的，每一個產(chǎn)品或多或少都需進行設(shè)計，要遵循產(chǎn)品研發(fā)的工程過程，當然包含制造已開始后的變更。工程的結(jié)果（電子文檔，產(chǎn)品模型，制造工藝等），為價值鏈中每一種價值增值活動所必須。應(yīng)該有一個服務(wù)于價值增值全過程的產(chǎn)品工程模型，工業(yè)4.0的研究問題。

總之，實施工業(yè)4.0，現(xiàn)有的條件還不具備，還需進行大量的創(chuàng)新性的技術(shù)研究，還需在法律法規(guī)、安全、勞動力與技能等方方面面做出重大改變。