工业4.0的缘起
“工业4.0”一词最早出现在2011年德国举行的汉诺威工业博览会上，在2013年汉诺威工业博览会上，“工业4.0”概念正式由德国“工业4.0小组”提出。在德国政府2010年推出的《高技术战略2020》中，工业4.0被列为十大未来项目之一。德国的“工业4.0”战略旨在保持“德国制造”的国际竞争力。
项目由德国联邦教研部与联邦经济技术部联手资助,政府投入达2亿欧元，注重中小企业。该未来项目主要分为两大主题，一是“智能工厂“，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是”智能生产“，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。
德国学术界和产业界认为“工业4.0”是继机械化、电气化和信息技术之后，以智能制造为主导的第四次工业革命。主要是指通过信息通讯技术和虚拟网络-实体物理网络系统（CPS）的结合，将制造业向智能化转型，实现集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，最终建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务生产模式。
虚拟网络-实体物理网络系统（CPS）包括智能机器、储存系统和生产设施，各个部分能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制。而物联网、服务网以及数据网是“工业4.0”的基础。
工业4.0的进化历程
与美国流行的第三次工业革命的说法不同，德国将制造业领域技术的渐进性进步描述为工业革命的四个阶段，即工业4.0的进化历程(图1)。
工业1.0。18世纪60年代至19世纪中期，通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化可称为工业1.0。这次工业革命的结果是机械生产代替了手工劳动，经济社会从以农业、手工业为基础转型到了以工业以及机械制造带动经济发展的模式。
工业2.0。19世纪后半期至20世纪初，在劳动分工的基础上采用电力驱动产品的大规模生产可称为工业2.0。这次工业革命，通过零部件生产与产品装配的成功分离，开创了产品批量生产的新模式。
工业3.0。始于20世纪70年代并一直延续到现在，电子与信息技术的广泛应用，使得制造过程不断实现自动化，可称为工业3.0。自此，机器能够逐步替代人类作业，不仅接管了相当比例的“体力劳动”，还接管了一些“脑力劳动”。
工业4.0。德国学术界和产业界认为，未来10年，基于信息物理系统(Cyber-Physical System，CPS)的智能化，将使人类步入以智能制造为主导的第四次工业革命。产品全生命周期和全制造流程的数字化以及基于信息通信技术的模块集成，将形成一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式。
“工业4.0”为我们展现了一幅全新的工业蓝图：在一个“智能、网络化的世界”里，物联网和务联网(服务互联网技术)将渗透到所有的关键领域，创造新价值的过程逐步发生改变，产业链分工将重组，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。
德国工业4.0背后的战略意图
一方面对抗美国互联网。工业4.0是德国希望阻止信息技术不断融入制造业之后带来的支配地位。工业4.0希望用“信息物理系统”升级“智能工厂”中的“生产设备”，使生产设备因信息物理系统而获得智能，使工厂成为一个实现自律分散型系统的“智能工厂”；另一方面压制中国制造业。中国制造业的快速发展使得德日等国的制造业感受到了巨大的威胁，德国对中国制造业的防备之心显而易见，工业4.0战略的推进也是德国保持国际竞争力的重大举措。
实施中的重大问题
网络基础设施投入的问题。德国的传统强项是工业和生产技术。而要想真正推动工业4.0，网络基础设施也需要满足很高的要求。工业4.0的重点在于把信息互联技术与传统工业制造相结合。在未来的生产过程中，将不仅是人与人之间的交流，机械之间也会形成数字互联，进行信息交流。据德国国家科学与工程院估计，工业4.0可以使企业的生产效率提高30%。而要想真正推动工业4.0，网络基础设施也需要满足很高的要求。工业4.0需要所有企业之间的完全联网，而且联网的实时性非常重要。这对德国现有的网络情况来说是一个巨大的挑战，特别是那些自己没有网络建设能力的中小企业也需要被纳入这个网络体系。有机构估计，如果德国全境安装光纤网络的话，花费将达到800亿欧元。即便不是全部使用光纤网络，高昂的投入从何而来目前还没有具体的结论。
信任与安全问题。在工业4.0背景下，网络安全问题非常紧要。工业4.0的要求是，所有生产环节完全实现联网，如何实现安全的网络联接，对数据进行端到端加密，阻止信息被监听。对于这些联邦政府还没有提出具体的举措。