在2015年4月，德国率先提出工业4．0的顶层架构RAMI模型，这个模型甚至先于美国工业互联网联盟IIC提出的工业互联网参考框架IIRA。

图1 2015年4月 1.0版本 ZVEI

这个RAMI模型给出了德国工业的整体框架体系的思考。而在微观的基础上，德国同时提出了“工业4.0组件”的概念，区分了“工业4．0组件”和“非工业4.0组件”。

图2 非工业4．0组件，2015年4月

在很久一段时间，非工业4．0组件是我们所熟悉的“物”，包括设备，元器件，甚至是一个软件程序。这是一个“黑暗的世界”，它通过既定的或者特定的连接，实现对外的沟通。

而这一切，都通过一个叫做“管理壳”进行。

对每一个“物”增加了一个“管理壳”，工业4.0 组件就变得开始能够对外进行有效地交流。“智能体”出现了，无论是一台智能机床，或者是一个智能传感器，它都封装了自己的各种信息。

在工业领域，人们习惯用模型化的方法来提出产品需求、描述产品功能／生产流程、描述和控制各种技术形式（软、硬、网、机、电、磁、液、气等）的生产工具。

然而，如何对既定的设备资产，进行更好的探索。本文的研究者试图这里给“管理壳”下一个尝试性的定义。

”清单”用来表示组件内容目录，如功能、信息、通信等业务活动的层次范围；“组件管理器”来管理组件范围内的相关资产。管理壳清晰界定该组件所在的层次、价值流、级别，确认了所需的数据、功能与安全要求，规避了因为不按标准建设组件系统而在未来可能发生的信息失控问题。

图3 管理壳，ZVEI，2016．11

管理壳中的诸项内容都尽量做到遵从标准，为未来的系统扩展和万物互联打好基础。图3简介了管理壳及子模块的特性需要符合的标准与规范。

图5 管理壳需要符合的标准

有了这些基本的规范与标准示例，管理壳之间，就可以开始进行数据与信息的交换。在图4中，管理壳之间的“连线”，可以比喻成某种形式上的“类数据总线”，因为所有资产之间的数据检索、查询与交换所形成的数据流，都是通过“类数据总线”进行。

图6 管理壳的互联性，ZVEI，2016．11

如果为了简单描述，不妨略带武断地说，CPS是工业4.0的使能技术，而管理壳则是CPS的一个标准化的界面。管理壳与CPS，二者是分工合作、完美协作，实现两个最优：

资产最优管理：管理壳让所有的系统组件之间、系统的系统（SoS）之间变得容易集成、容易打通。尽管管理壳的作用是以给系统和系统组件穿上具有唯一标识的“数字化马甲”、促进互联互通为主，并不负责深入到物理实体内部。

资源最优配置：打通二者的界限与隔阂，把知识和算法嵌入软件，软件嵌入芯片，芯片嵌入到物理实体之中，由此而最终让系统行为在赛博的作用下变得精确可控，让企业资源得到最优配置。

不固根基，难起高楼。德国工业4．0从RAMI和 CPS体系出发，稳扎稳打地来构建工业4．0基础组件，从而通向智能工厂的构建。而深入了解管理壳，则是理解智能生产最为基础的必修课。

如果要实现CPS更为广泛的应用，很难躲开对管理壳的深入研究和应用。

后记

德国在工业4．0组件和管理壳的研究，跟工业4．0实践并线前行，一步一呼应，给我们留下了深刻的印象。中国智能制造要深入落地，此一刻，更需要这样的屏息静气，探索背后理论模型和应用实践的对接。