数字孪生体作为物理世界和数字空间融合的新型技术概念，已经被美国、英国和德国等列为国家战略。工业4.0研究院在过去五年期间通过研究积累了不少成果，为了加快数字孪生体相关应用，设立了北京翼络数字技术有限公司（简称“翼络数字”），作为承接相关成果的运行实体。

      2019年，工业4.0研究院联合翼络数字公司、安世亚太、天拓四方和EPLAN等发起了“数字孪生体2020+计划”，其中包含数字孪生体研究成果的传播。数字孪生体联盟研究决定，计划截止到2021年中，通过与具有远见的出版社建立战略合作关系，共同开发“数字孪生体系列图书”，为我国数字孪生创新发展做出应有的贡献。

      “数字孪生体系列图书”包含十个主题，即《数字孪生体：第四次工业革命的通用目的技术》、《数字孪生关键技术》、《数字孪生创新生态》、《数字孪生应用》、《数字孪生体标准及测评》、《数字孪生制造》、《数字孪生建筑》、《数字孪生能源》、《数字孪生城市》和《数字孪生国防》。

      作为开放式创新的举措，现公布“数字孪生体系列图书”计划，欢迎有一定研究基础或愿意投入精力开展相关工作的专家学者参与。

附录：数字孪生体系列图书十大主题

      2020年4月15日，工业4.0研究院院长胡权携团队到中国工业互联网研究院（简称“工联院”）交流“数字孪生体2020+计划”，工联院副院长冯旭及相关部门负责人参与了沟通。

      数字孪生体作为承上启下的关键数字技术，在国际上得到广泛的关注和应用，工业4.0研究院对此做了长达四年时间的跟踪研究。

工业4.0研究院与中国工业互联网研究院交流数字孪生体

      为了推进数字孪生体创新发展，2019年10月16日，工业4.0研究院发起了“数字孪生体联盟”（Digital Twin Consortium），把“数字孪生体2020+计划”作为工作重点。

      2018 年11 月1 日，中央编办正式批复设立中国工业互联网研究院，主要开展工业互联网相关的发展战略、规划、政策、标准研究，标识解析体系和网络、平台、安全体系建设，国际交流与合作等工作。

      数字孪生体对工业互联网的发展有比较大的关系，工业4.0研究院与工联院共同探讨了数字孪生体创新发展相关议题。

      为了更好集中资源，解决第四次工业革命研究中所需要的专业知识积累问题，工业4.0研究院自2013年每年都会设定一个主题，2019年的主题为“汽车”，主要依托汽车研究中心（CRC，Car Research Center）开展相关工作。

      前一段时间，工业4.0研究院在开源工业互联网联盟的内部会议上介绍了汽车研究中心，引起了与会人员的兴趣，纷纷询问相关情况，在此对汽车研究中心给大家做一个介绍。

      汽车研究中心应追溯到2015年启动工业4.0创新平台的时候，当时同期发起了开放实验室4.0（OPEN LABS 4.0）计划，设立了汽车实验室4.0，后来工业4.0研究院CPS研究中心关闭（2017年）之后，把相关工作转移到人工智能研究中心，继续深化工业级人工智能的研究。

工业4.0研究院院长胡权为中国重汽主要干部做培训

      作为德国工业的主要支柱，汽车一直是工业4.0研究院的重点。在2017年人工智能和工业互联网验证完成之后，就开始筹建“汽车研究中心”，以满足为国家先进制造产业投资基金服务等目标。

      在此期间，工业4.0研究院为欣旺达、歌尔股份、中国重汽、中国中车、百度汽车、国投创新等提供了培训和咨询服务，形成了初步的汽车行业知识体系。

工业4.0研究院院长胡权与德国大众专家等合影

      2018年5月22日，来自德国大众汽车集团未来制造技术（Future Production Technologies）专家、美国Plug and Play、国务院发展研究中心、国投创新投资管理有限公司、工业4.0研究院等多家单位聚集在奥迪中国大厦会议室，展开了一场工业4.0及未来制造技术的交流会。

      经过充分的准备，工业4.0研究院在2018年正式整合了人工智能研究中心相关资源，设立了汽车研究中心，为2019年度主题奠定了基础。

工业4.0研究院院长、开源工业互联网联盟理事长胡权在一汽大众授课

      截止到现在，工业4.0研究院已经完成以下工作：

      >>> 汽车研究中心已经在工业4.0、工业互联网、智能工厂等多个子课题中获得巨大进展，针对德国三大汽车企业、博世（Bosch）、大陆（Continental）和采埃孚（ZF）等知识库已经建立。

      >>> 通过引入曾在特斯拉、大众集团等工作过的专业人士，汽车研究中心建立了行业经验体系。

      >>>  在开源工业互联网联盟成员单位中，大约有30%的企业跟汽车行业有较深入的关系，初步推动了相关业务对接及交流的机制。

      >>> 针对大众集团的云战略和工业互联网平台战略，已经形成了初步的研究成果，计划在下半年对外公开发布。

      >>> 在开源工业互联网平台的支持下，基于IOT 3000开源工业互联网应用（http://iot3000.openii.cn），工业4.0研究院已经完成了汽车行业工业互联网平台解决方案的设计，包含工业网络、汽车大数据分析以及智能工厂等模块。

      工业4.0研究院汽车研究中心最近将通过开源工业互联网联盟的品牌活动工业互联网沙龙，举办一系列的汽车主题活动，目前已经举办了《德国的“上云”计划对中国的启示》、《中国汽车业将往什么地方走？》、《丰田开放电动车专利的战略意图》、《德国汽车教父看汽车产业的主导者》等，即将举办的活动为《德国大众集团的工业互联网战略是什么？》。

      如果大家对以上活动有兴趣，可以到工业互联网沙龙官方网站（https://www.innovation4.cn/event）查看。

      附录：工业4.0研究院年度主题

      2013年，主题为“工业4.0”（Industrie 4.0），积累工业革命相关研究资料，从商业历史角度认识工业4.0的意义。

      2014年，主题为“信息物理系统”（CPS，Cyber-Physical Systems），积累嵌入式系统及美国NSF相关研究成果，尝试验证Berkeley提供的开源系统。

      2015年，主题为“中国制造2025”（China Manufacturing 2025），重点学习了解中国工程院所做的研究成果。

      2016年，主题为“工业互联网”（Industrial Internet），梳理DARPA提出ARPNet以及互联网演进过程，学习OSI，TCP/IP等标准。

      2017年，主题为“人工智能”（Artificial Intelligence），重点是TensorFlow开源软件的应用。

      2018年，主题为“开源软件”（Open Source），重点是全球（特别是美国）的开源软件发展史，以及相关研究成果。

      2019年，主题为“汽车”（Vehicles），重点是学习汽车构造等技术知识，深刻理解未来汽车的颠覆性创新模式，特别是跟开源工业互联网结合起来。

      2019年4月23日，开源工业互联网联盟秘书长、工业4.0研究院副院长王明芬接受清华大学全球产业研究院邀请，到访并与产研院研究员做了深入交流。清华产研院首席研究员宋德铮对王副院长到来表示欢迎，并主持了分享和双方的交流讨论。

      工业4.0研究院一直对全球产业有多年的跟踪研究，特别对于美国、德国、日本等主要制造强国的跟踪研究非常细致入微。

      前一段时间，德国经济与能源部（BMWi，Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie）发布了“德国工业战略2030”，工业4.0研究院及时进行了全文翻译和解读。

开源工业互联网联盟秘书长、工业4.0研究院副院长王明芬在分享

      清华大学全球产业研究院依托清华大学经济管理学院建设，紧紧围绕国家重大发展战略，高度贴近产业发展实践，深度整合校内外研究力量，广泛开展调查研究，不断形成高水平研究成果，为企业、产业和整个国民经济的转型升级提供智力支持。

      这次交流活动围绕“德国工业战略2030”和“工业4.0愿景2030”，王副院长做了《德国工业战略2030的经济学解读》的分享，双方进行了深入的学术交流。

       “德国工业战略2030”是德国经济与能源部发布的针对社会市场经济新思维，“德国工业4.0愿景2030”则为德国工业4.0平台在不久前的汉诺威工业博览会上发布的工业4.0+，王明芬副院长认为，两个政策的叠加，为德国未来10年的发展锚定了定位。

       中国制造业正在进行高质量转型，借鉴学习“德国工业战略2030”和“工业4.0愿景2030”的经验，可以帮助学界和政策制定者以全球视野回看我国产业政策。

       参与交流的人员主要来自清华产研院的研究人员，他们对工业4.0研究院的工作机制和研究主题非常感兴趣。在主题分享完之后，王明芬副院长针对与会人员提出的问题进行了进一步的阐释，双方也对进一步探讨相关主题进行了探讨。

说明：在德国2019汉诺威工业博览会期间，德国教育与研究部（BMBF，Bundesministerium für Bildung und Forschung）和工业4.0平台（Plattform Industrie 4.0）联合举办了“德国工业4.0愿景2030”的研讨会，对外公开发布了“德国工业4.0愿景2030”（Leitbild 2030 für Industrie 4.0）。

工业4.0研究院对相关内容作了翻译，以便国内行业人士了解。授权方式为CC-BY-SA-3.0（注明来源即可）。

      工业4.0是一项复杂而重大的系统工程，涉及到价值创造、商业成功要素和工作就业这些领域的创新和变革。之前固化的价值链将变得灵活而敏捷，并构建起在全球范围内相互连接的价值系统，进而形成全球数字生态（globale, digitale Ökosysteme）。

       在这个数字生态中，数据及数据应用是数字商业模式的核心要素。

      自2011年工业4.0概念提出以来，工业4.0的实施已经带来长足的进展。尽管如此，我们看到的仅仅还是工业4.0潜力的冰山一角。对德国工商界而言，工业4.0的机遇在于，我们在国际竞争中已处于领先地位，以此为出发点，数字化还将带来如下优势：

       * 进一步巩固我们作为全球工业4.0装备领先供应商的地位；

       * 进一步促进价值创造（工业4.0的应用）。

       这些优势能够保障就业，改善工作环境，并促进社会繁荣，因此我们必须不遗余力地加强这些优势（强大的制造业、先进的科研、隐形冠军、高水平教育等）。

       德国各界必须同心协力，以符合德国社会基本价值观的方式塑造变革，才能够克服当前面临的挑战。这些价值观具有德国特色，其他国家无法简单模仿。如果能够将这套价值观融入工业4.0的创新和应用，将可以加强德国在国际竞争中的地位，使供应商、用户，还有广泛的德国中小企业充分实现工业4.0的潜力。

德国工业4.0愿景2030（Leitbild 2030 für Industrie 4.0）

       有三个密切相关的行动领域对工业4.0的成功实施至关重要——数字主权、互操作性和可持续性。这三大行动领域是在广泛的社会共识上确立的，为德国各界的利益相关者制定进一步计划提供关键的长期指引。

       上述基于价值观的模型应视为一种竞争优势，基于这个模型能够给三大行动领域作出清晰的界定。德国工业4.0平台上所有的利益相关者应遵循这一方法并将其作为未来十年的指导原则。这一方法主要考虑德国工商界的情况，同时也强调开放性，以及与欧洲及全球其他伙伴合作的重要意义。

数字主权（Souveränität）

       数字主权是指市场参与者（企业、员工、科研人员和个体公民）拥有自主决策和参与公平竞争的自由，例如在工业4.0生态中，定义和塑造个性化的商业模式，做出个人的购买决定。

       全球工业4.0生态中的数字主权需要考虑这些要素：

       * 数字基础设施：在不同国家之间构建持续且动态的价值网络，要求为数字化的工业价值创造提供强大而自主的基础设施。数字基础设施必须对市场中所有参与者同等开放可用。数字基础设施提供进入工业4.0生态的入口，确保广泛参与和多元市场。数字基础设施作为一项战略资产，为跨国界、跨行业的数据收集、数据交换和数据应用提供重要的条件和服务。

       * 安全性：数据保护、信息技术和信息安全是深植于德国工业和社会的原则。这些要素是工业4.0实施和数字生态中合作的前提条件。在面临诸多挑战的情况下，关于安全性的这些考虑使工业4.0得以在全球赢得高度信任。企业、员工和一般民众对安全性提出越来越高的要求——他们提供的数据需要得到保护，数据的使用需要透明化，他们要能够自主决定数据如何使用，他们还需要享有“被遗忘权”。

       * 技术进步：工业4.0的数字主权原则要求我们在数字化工业价值创造的核心领域开展“技术中立”的研发和创新。除了技术进步扮演的重要角色，我们还必须重点考虑数据保护的实施、“设计安全”（security by design）、可持续性和互操作性。另外，将新技术集成到应用和数字商业模式中，能够确保所有工业4.0生态的参与者积极推动技术进步并从中获益。

互操作性（Interoperabilität）

       不同利益相关者通过灵活联网来构建敏捷的价值网络，这是工业4.0中数字业务流程的核心要素。在塑造复杂的、去中心化的价值网络时，所有利益相关者的互操作性是关键的战略要素。一方面，高度的互操作性是确保跨企业和跨行业的工厂和流程能够直接联网的必要条件，因此价值网络中的所有伙伴必须对互操作性做出同等的承诺和贡献。另一方面，可互操作的架构和接口让制造商和客户能够轻松地接入数字价值网络，在此基础上创造新商业模式。从这个角度而言，互操作性促进了数字主权的实现。

       全球工业4.0生态中的互操作性需要考虑这些要素：

       * 标准和集成：如果说，集成个性化解决方案来形成工业4.0系统解决方案，这么做使德国工业得以占据全球领先地位，那么原因在于德国在标准制定方面长期持续的大量投入。标准制定大幅减少集成的难度，为互操作性奠定基础。德国在标准制定方面的核心能力需要进一步发展，以适应工业4.0数字生态发展的需要。特别是，我们已经形成了跨领域的参考架构，管理壳方案也提供了真实世界映射到数字世界的方法，这些新方法已经逐渐成熟，成为了“工业4.0标配”。

       * 监管框架：为了确保所有的利益相关者能够在开放的生态系统中公平、平等地连接网络、交换数据和开展合作，我们需要在德国、欧洲和国际层面建立一个监管框架。相关的工作包括明确治理规则和完善创新体系，对数字主权、安全性、员工权益及民众普遍利益等方面深思熟虑。

       * 分布式系统和人工智能：具有嵌入式智能的自主分布式系统对B2B领域数字生态的重要性远甚于B2C领域。在工业4.0生态中，基于标准化的架构，协作地、透明地使用和连接不同种类的机器和用户数据，使生态中的参与者得以借助各种人工智能应用来实现解决方案和商业模式的创新。在将人工智应用到不同层面的工业实践并期望获得收益时，智能数据（以及大数据）的收集和利用扮演着关键角色。

可持续性（Nachhaltigkeit）

       经济、环境和社会的可持续性是德国社会价值观的重要支柱。这可以从两方面加以解释：其一，可持续性是工业4.0固有的特点；其二，工业4.0有力地促进了经济、环境和社会的可持续性。例如，经济繁荣和民众的高质量生活很大程度上取决于未来具有竞争力的工业。完善创新生态和实施工业4.0为我们营造了良好的大环境，从而促进了经济、环境和社会的可持续性，这反过来促使工业4.0得以持续实施和发展，最终有力地维系德国社会的高生活标准。

       全球工业4.0生态中的可持续性需要考虑这些要素：

       * 良好的就业和教育：工业4.0将“人”放在中心位置，致力于改善人类的工作环境。德国创新的装备制造商和具有国际竞争力的消费行业说明，工业4.0帮助德国维持高水平的就业。乘数效应和溢出效应将这一影响延伸到德国的其他行业。德国劳动力接受高水平教育，这为他们今后的终生学习打下坚实基础。大量职业培训机会满足了劳动市场的需求。德国应该发挥和巩固这方面的已有优势，响应持续改变的技能需求。

       * 社会参与：工业4.0是一个变革的过程，牵涉到整个社会，给所有的利益相关者带来深远变革。其中，首要的目标是：工业4.0在工业和社会领域引发的创新不仅带来挑战，更多的是带来机遇。社会变革的过程不仅要求我们在企业层面紧密合作，还要求所有利益相关者共同参与、共商决策：数字技术和人工智能在我们日常生活中的应用，最初仅限于个别企业及其伙伴之间的对话，后来发展为跨企业、跨行业的合作，进而成为整个社会的重要议题。

       * 气候变迁：工业4.0促使资源效率进一步提高。基于设计的方法与基于流程的方法相结合可以在整个产品生命周期中实现材料的循环利用。在面向服务的商业模式中，产品是服务的基础，制造商负责对产品进行维护，因此制造商倾向于打造更具有持续性的产品设计。这意味着工业4.0成为循环经济、环境保护和气候调节的关键使能因素。

注意：为了让国内读者从第一手资料了解”德国工业4.0愿景2030″的情况，本文内容翻译自德文，括号中部分标注为德文。