为了保持德国制造业的未来，德国提出了基于信息物理系统（CPS，Cyber-Physical Systems）的工业4.0概念和体系，似乎德国已经在装备领域占据先机，但最近工业4.0研究院一份关于美国数字化装备的研究报告显示，美国有可能在面向未来的竞争领域，觅得一个新的技术领地。

      在德国正式推出工业4.0之前，曾经做了一个专门研究信息物理系统的agendaCPS项目，其目的就是帮助德国构建装备制造的无人区，并且期望在这个市场占领主要的市场份额。

      在装备制造和市场生态双领先策略的指引下，诸如西门子、SAP和博世等德国企业结合嵌入式系统的优势，成功的构建了数字化工厂（Digital Factory）的解决方案。但从解决方案本身具有的新意和创新性来看，美国基于数字孪生体（Digital Twin）和数字线程（Digital Thread）构建的数字制造系统，更具有生命力。

      在数字孪生体为主题的工业4.0研讨会上，工业4.0研究院指出，美国发明数字孪生体，其目的就是为了解决复杂系统的本质问题，这是美国先进制造战略计划在创造新市场方面的一个重要体现。

      关于数字孪生体解决的四大本质问题，情况如下：

      问题一：实现真正的全生命周期管理

      虽然制造执行系统（MES，Manufacturing Execution System）以及产品生命周期管理（PLM，Product Lifecycle Management）被创造出来很多年，但只是在少数一些行业实现了应用，并没有在种类繁多的工业领域得到普遍应用，其根本原因就是数字空间与物理现场的交互比较复杂，现有手段难以解决很多工程问题，实用性不强。

      要实现真正的产品全生命周期管理，必须实现虚拟与现实世界的一一精准对应，才可能产生较好的工程效果。数字孪生体可谓就是应需而生，它的主要创始人Michael Grieves就是一位PLM专家，他在知名的数字孪生体白皮书中就明确指出了这个需求。

      问题二：复杂制造工程需要新的工具

      为了制造复杂的产品（例如航天军工等），需要高级的数字化工具，以保证复杂产品的数字化设计和生产现场的数字化管理需要，传统的IT系统难以胜任这样的工作，而且传统的IT工具难以适应生产制造环节的较大调整，这对于任何一个复杂产品都是难以接受的限制。

      问题三：钢铁及化工等流程行业的需要

      一直以流程行业企业为主的美国智能制造领导联盟（SMLC，Smart Manufacturing Leadership Coalition)对这个问题做了较为全面深入的研究，在提交给NNMI审议的全国智能制造创新中心（CESMI，Clean Energy Smart Manufacturing Institute），就是为了解决清洁能源（Clean Energy）的智能制造创新问题的，其中，就明确指出流程行业所面临的数字化挑战。

      问题四：物联网带来的大量数字化挑战

      除了以想象不到的规模增长的物理设备数字化要求，还有它们之间联网所带来的关系数字化等，这都给传统的IT基础设施和应用工具带来了灾难性的挑战，一方面需要可以随时随地的数据存储平台，另外一方面还需要对大量的数字化后的数据进行智能化处理，这直接需要知识自动化等应用，因为要实现更好的智能产品自决策，迫切需要把人工智能、数据科学等新型研究成果应用到物联网场景。

      总的来讲，美国在为数字化装备创造新概念和新工具方面，已经走到了较为前沿的地方。中国国内具有互联网思维和IT技术能力的企业相对较多，但面向未来布局数字化装备的企业，目前还不多，这需要国家产业政策以及风险资本对数字化装备产生兴趣，从而推进数字化装备的快速发展。