工業4.0研究院一直跟蹤德國工業4.0的進展，在2013年發布的《工業4.0未來項目實施建議》報告中，德國明確提出以信息物理系統（CPS，Cyber-Physical Systems）為工業4.0的基礎技術，打造智能化和網絡化的未來世界。

我們回顧一下信息物理系統產生的歷史，2006年美國國家科學基金會（NSF，National Science Foundation）首次提出了信息物理系統的概念，希望在未來10-20年解決相關研究問題，這實際上是創建了一門新的學科。

事實上美國國家科學基金會做到了。

在2016年美國21世紀CPS教育委員會發布了《美國信息物理系統教育規劃報告》，為10年時間的探索和研究畫上了句號。回顧2012年德國國家科學與工程院發布了《德國信息物理系統綜合研究報告》，期間到底發生了什么，很值得探究。

伯克利Ptolemy項目概念圖（Concept Map）

2013年工業4.0研究院成立之初，首要的任務就是學習德國工業4.0相關體系，其中的重點就是研究信息物理系統——畢竟這是德國工業4.0的技術基礎。

為了深入理解信息物理系統的價值，工業4.0研究院主要通過伯克利的Ptolemy開源項目來進行學習研究，通過2年多的研發實踐，終于建立了針對信息物理系統的知識與工程體系（相關報告全部可以在工業4.0創新平臺上找到），可以進一步對工業4.0的具體工程應用進行深化。

不過我們很快發現了一個問題，那就是信息物理系統的工程應用太復雜了，通常的工程師難以在真正的智能制造場景中應用信息物理系統方法。我們開始觀察德國工業4.0是如何解決這個問題的。工業4.0創新平臺上案例庫翻譯了大量的德國案例，部分是德國的信息物理系統實踐，其中一些案例確實取得了成果，但大部分制造業的場景并無信息物理系統的解決方案。

簡單地講，德國信息物理系統實踐的案例，大都從嵌入式系統轉化過來的，而且是一些較為復雜的工業場景才需要用信息物理系統這樣高級的概念。這一點跟國內一些供應商大打信息物理系統的牌是同樣的原因。

美國商務部下屬NIST提出的CPS工程架構

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

在同一時間，工業4.0研究院發現美國國家科學基金會對信息物理系統的支助不斷減少，在邀標的正式文件中，已經出現“可做的創新內容不多”等提法了。雖然美國商務部下屬NIST在繼續開展信息物理系統的工作，但也僅僅是為了固化其研究成果，爭取在復雜系統領域搶奪全球的標準制定話語權。

德國通過3年左右的時間，似乎已經發現信息物理系統工程化應用的難處，在2015年工業4.0相關報告中，已經較少出現信息物理系統等提法，僅限于德國科學與工程院和弗勞恩霍夫等學術機構專家間或提及，而且提及的方式也還主要以描述性為主，缺少工程細節，更談不上通用目的技術所要求的可復制性。

以德國工業4.0平臺（Plattform Industrie 4.0）正式發布的報告來看，由于它主要跟幾大協會共同發布一些報告，部分報告間或提及到信息物理系統，同時還有數字化系統等內容。早在2016年的時候，德國工業4.0平臺就開始圍繞管理殼（Verwaltungsschale，德文）為核心落實其工業4.0愿景了。

德國工業4.0平臺正式文件介紹數字孿生體

在相當長一段時間，德國不少專家在介紹管理殼的時候，仍然以信息物理系統來描述它，這種情況一直延續到2019年3月。

工業4.0研究院德國工作小組成員發現，一直以來德國工業4.0羞于談及美國工業互聯網聯盟（IIC，Industrial Internet Consortium）大張旗鼓推進的數字孿生體，開始出現在德國工業4.0相關報告中。在2019年3月19日發布的《工業4.0管理殼詳解》（注意2018年版本沒有數字孿生體內容），德國工業4.0平臺開始以管理殼是數字孿生體的實現來進行描述。

歐盟地平線科研支持項目Twin-Control

由此可見，德國在意識到信息物理系統缺少美國科研界進行持續研究的情況下難以繼續推進，一直經過了幾年時間才開始認識到美國數字數字孿生體的價值。

工業4.0研究院德國工作小組透露，在2017年的時候，西門子美國公司就已經參與了美國工業互聯網聯盟和國防部不少數字孿生體項目，并把這些經驗帶回到德國。

在2017年的漢諾威工博會上，西門子就開始介紹數字孿生體的解決方案；到2018年的漢諾威工博會，西門子已經可以提出系列的數字孿生體解決方案；當然到2019年漢諾威工博會時期，西門子已經可以從設備、機床、數據采集、云平臺（MindSphere）等多個層面提出全面的數字孿生體解決方案了。

另外一個情況值得關注，目前德國工業4.0平臺已經跟美國工業互聯網聯盟建立了數字孿生體相關的對接專項小組，這也是不斷推進德國工業4.0轉型數字孿生體的一個動力。

當然，工業4.0研究院發起的開源工業互聯網聯盟（Openii Consortium）則完全以數字孿生體作為其基礎技術來構建相關體系。

事實上，連德國的出版社也跟美國的出版社在數字孿生體出版物上開始較勁，德國Springer為了跟美國Elsevier競爭，紛紛抬高給撰寫數字孿生體書籍的作者“高價”，企圖在數字孿生體新的出版機會上占據領先地位。