德国的制造业是世界上最具竞争力的产业部门之一。这归功于德国制造业能够经营管理复杂的工业出产历程，区别任务由位于区别地点的合作伙伴完成。近二三十年来，德国制造业已成功地利用信息通信技术(ICT)实现对工业出产历程的经营管理——如今，大约90%的工业出产历程已应用ICT技术。在过去三十年甚至更早以前，IT革命使我们生活和工作的世界发生了彻底改变，其影响力可媲美分别成就前两次工业革命的机械和电力。

随着个人电脑向智能设备演变，一种新的趋势开始显现：越来越多的IT基础设施和服务通过智能网络(云计算)来提给。伴随微型化和互联网的持续进展，这一趋势宣告了人们期盼的普适计算已成为现实。

通过无线，越来越多功能强大的、自主的微型电脑(嵌入式系统)实现了与其他微型电脑和互联网的互联。这意味着物理世界和虚拟世界(网络空间)以信息-物理系统(CPS)的形式实现了融合。

新的互联网协议IPv6于2012年推出后，目前已经有足够多的IP地址可供智能设备通过互联网实现直接联网。于是，网络资源、信息、物体和人之间能实现物联网及服务互联网。这也将扩展至工业领域：在制造业中，这种技术演化可以描述为“第四阶段的工业化”或“工业4.0”。

工业4.0一词最早是在2011年的汉诺威工业博览会提出。在2012年10月由罗伯特·博世有限企业的SiegfriedDais及德国科学院的HenningKagermann组成的工业4.0工作小组，向德国政府提出了工业4.0的实施建议。

这一概念在德国学术界和产业界推动下形成，现在，它已经成为了德国的国家战略。而工业4.0也有了先期模板，德国的企业正在开展一系列出产实验。

德国制造业是世界最具竞争力的制造业之一，尤其是装备制造业在全球处于领先地位。这在很大程度上源于德国在创新性制造技术方面的研究、开发和出产，以及复杂工业历程经营管理的专业性。德国拥有强大的机器和设备制造业，在信息技术领域表现出很高的水平和能力，在嵌入式系统和自动化工程方面也颇有建树，这些因素共同奠定了德国在制造工程行业中的领军地位。因此，德国能以其得天独厚的优势开拓新型工业化的潜能：工业4.0。

前三次工业革命的发生，分别源于机械化、电力和信息技术。如今，将物联网及服务引入制造业正迎来第四次工业革命。不久的将来，企业能以CPS(Cyber-PhysicalSystems，信息物理系统)的形式建立全球网络，整合其机器、仓储系统和出产设施。

在制造业领域，这些CPS包含能自主交换信息的智能机器、存储系统和出产设施，它们能独立运行和相互控制。这有利于从根本上改善工业历程，包含制造、工程、材料使用、供应链和生命周期经营管理。

智能工厂现在似乎已开始采用一种全新的方式来出产产品。智能产品有唯一的特征被识别，在任何时候都能被定位，我们知道它的进展历程，了解它当前状况，以及实现其目标状态的方式。从通过出口物流下订单的那一刻起，纵向与工厂和企业业务流程联网，横向连接则可实时经营管理衍生价值体系，这二者共同构建了嵌入式制造系统。此外，这些指令都要求启用终端间工程(模式)流经整个价值链。

工业4.0拥有巨大的潜力。智能工厂让客户个性化的定制需求得以满足，这也意味着，即使产品只出产一次，也能通过颇具收益的方式制造出来。在工业4.0中，以供应商为例，动态业务和工程流程能帮他们根据出产需要最终做出相应改变，并灵活应对出产中断和故障。

现在，制造历程中已经能够提给端到端的透明化，以促进决策优化。工业4.0将会开发出创造价值的新方式和新的商业模式。特别是，它将给初创企业和小企业的进展带来机会，下游服务也能从中受益。

此外，工业4.0将正视和解决某些当今世 界面临的挑战，如资源能源利用效率、城镇化、人口结构变化等。工业4.0能持续带来覆盖整个价值网络的资源出产率和效率的增益。它能将人口结构变化和社会因素考虑在内，以适合的方式组织出产。智能辅助系统让工人从单调、程序化的工作中解放出来，能把精力集中在创新和增值业务上。

鉴于熟练工短缺的问题，工业4.0允许老工人延长职业生涯，从而长久地保持出产力。灵活的工作组织形式使工人们能够更好地整合自己的工作，私人生活和持续的职业生涯进展变得更有效率，在工作和生活之间找到了更好的平衡点。

制造工程领域的全球竞争变得愈加激烈，德国不是唯一一个认识到在制造业部署物联网及服务是大势所趋的国家。而且，并非只有亚洲的竞争对手对德国工业造成威胁，美国也在采取措施，通过推进“高端制造业”计划反对“去工业化”。

为了实现工业出产向工业4.0的转变，德国需要采取双重策略。德国装备制造业应寻求稳固在全球市场的领导地位，一如既往地把信息通信技术与其传统的高科技战略实行整合，使自己成为智能制造技术的紧要供应商。与此同时，还有必要为CPS技术和产品创建新的领先市场，并为之服务。要实现上述CPS双重策略的目标，以下工业4.0的基本特征应该得到落实：

(1)通过价值网络实现横向集成

(2)工程端到端数字集成横跨整个价值链

(3)垂直集成和网络化的制造系统

这些特征是制造商在面对变幻莫测的市场能够取得稳固地位的重要因素，同时使它们的价值创造行为适应变化的市场需求。双重物理网络系统战略中提到的特征将允许制造企业在高度动态的市场中达到快速的、准时的、无故障的出产。

德国工业4.0战略将更具灵活性，也更强劲，在工程、规划、制造、运营和物流流程中实施最高标准。这将催生动态的、实时优化、自我组织的价值链，并可通过一系列标准(如成本、可用性和资源消耗)实行优化.这一价值链还需要适当的监管框架、标准化接口和统一的业务流程。

以下是德国工业4.0战略的愿景：

(1)它的最大特点是制造业中所有参与者及资源的高度社会技术互动。互动紧要围绕制造资源网络(制造机械、机器人、输送机和仓储系统及出产设施)实行，这些网络独立自主，在区别状况下能自我经营管理，自我配置，还装备了传感器，分散安装，并融入了相关规划及经营管理系统。作为这一愿景的关键组成部分，智能工厂将被纳入企业内部价值网络，它的特点是包含制造历程和制造产品的端对端工程，实现数字和物理世界的无缝衔接。智能工厂将使不断复杂的制造流程便于经营管理，并能同时确保出产历程的吸引力、出产效益以及工厂在市区环境的可持续性进展。

(2)德国工业4.0战略中的智能产品可明确识别，并有可能随处可见。即使还在出产环节，其自身制造流程的所有细节均可被控。这意味着，在某些领域，智能产品可以控制各出产阶段，实行半自主出产。此外，这还能确保成品了解自身发挥最优性能的参数，并辨别生命周期中发生磨损和毁坏的标记。这些数据可集合使用，以便优化智能工厂的物流、布局、维护以及与业务经营管理应用程序的整合。

(3)德国工业4.0战略实施后，将有可能把个人客户和产品的独特特性融入到设计、配置、订购、计划、出产、运营和回收阶段。它甚至可以在制造和运营之前最后一分钟或实行中提出改变的请求，这将使出产一件定制产品和小批量产品也能产生利润。

(4)德国工业4.0战略的实施，将使员工能根据具体状况实行控制、监管和配置智能制造资源网络和制造步骤。员工再也无需完成例行任务，他们可以更多地关注创新和具备附加值的行为。因此，他们在确保产品质量方面将起到关键作用。同时，灵活的工作条件也将他们的工作和个人需求更好地结合起来。

(5)德国工业4.0战略的实施，需要进一步扩展相关的网络基础设施，并通过服务水平协议进一步规范网络服务质量。这将有望满足大流量数据应用程序和服务供应商的高带宽需求，以保证关键应用程序的运行时间。