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世界变化之迅速，总是令人始料不及。也许，你还在为书中描写第三次工业革命的自动化工厂惊叹不已，大洋彼岸的工业界却已经发生了翻天覆地的变化。无数优秀企业正用实际行动告诉你：第三次工业革命早已结束，一个崭新的时代已经到来！
一股革新的力量正在德国工业界上空迅速扩散。在告别机械化、电气化和信息技术之后，德国迎来了工业化的第四个阶段。2013年4月的汉诺威工业博览会上，德国首次提出工业4.0这一概念，举世哗然。这个世界制造业最发达的国家，再一次以其全新的理念，向全球工业提出了挑战：如果将物联网及服务引入制造业，这个世界会变成什么样？“我们正拥抱一个伟大的时代”，掀起一场全球化的工业4.0革命风潮，或许只是时间问题。
德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一。德国拥有全球领先的机械和装备制造业，在德国隐形冠军（Hidden Champions）前百强中，就有22家机械和设备制造商；在全球信息技术研发领域，德国拥有显著地位，在嵌入式系统和自动化工程领域也具有很高的技术水平。这些使得德国在创新制造技术方面的研究、开发和生产，以及在复杂工业过程管理方面能够实现高度专业化，并且成就了其在工业3.0时期的领先地位和在制造工程行业中的领导地位。
在新时代发展的巨大压力下，为进一步增强国际竞争力，德国凭借上述独特优势，正着手开发新型工业化的潜力——工业4.0，并着重推进这个产官学一体化的新一代工业升级计划，将工业4.0推向了改革的制高点。
德国工业4.0战略的主旨在于，通过充分利用信息通信技术和信息物理系统（Cyber Physical System，CPS）相结合的手段，推动制造业向智能化转型。具体而言，其主要表现在以下几个方面。
“连接”是工业4.0永恒不变的主题词，而连接的范围之广，几乎涵盖了所有的设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户——要将他们紧密地连接在一起。工业4.0顺应万物互联的发展趋势，将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施，通过信息物理系统“编织”成一个智能网络，使得产品与生产设备之间、不同的生产设备之间、数字世界和物理世界之间能够相互联通，使得机器、工作部件、系统以及人类社会能够通过网络，持续不断地保持数字信息的交流。
生产设备间的互联 由不同类型和功能的智能单机设备的互联，可以组成智能生产线；不同智能生产线之间的互联又组成了智能车间；智能车间的互联组成智能工厂；不同地域、行业、企业的智能工厂的互联则又组成了一个智能制造系统。更为重要的是，这些智能单机设备、智能生产线、智能车间以及智能工厂，可以自由、动态地进行组合，以满足不断变化的制造需求。
设备和产品的互联 比生产设备间的互联更进一步的是，生产设备和产品之间能够通信，这使得产品能够“理解”制造的细节并协助生产过程的推进。与设备互联的产品似乎被赋予了智慧，知道“自己将被如何使用”，回答诸如“我是什么时候被制造的”“哪组参数应该被用来对我进行处理”“我应该被传送到哪儿”等问题。正如德国总理默克尔（Angela Dorothea Merkel）在2014年汉诺威工博会上所指出的，工业4.0意味着智能工厂能够自行运转，零件与机器可以进行交流。
虚拟和现实的互联 信息物理系统是工业4.0的核心，它通过将物理设备连接到互联网，使物理设备具备了计算、通信、控制、远程协调和自治这五大功能，从而实现虚拟网络世界与现实物理世界的融合，将原先由冷冰冰的机器、生产线组成的冷冰冰的工厂转变为一个具有“温度”的智能环境——智能制造的核心就在于实现机器智能和人类智能相互协作，实现生产过程的自感知、自适应、自诊断、自决策、自修复。
万物互联 顾名思义，万物互联（Internet of Everything，IOE）就是将人、物、数据和程序通过互联网连接在一起，实现所有人和人、人和物、物和物之间的相互连接，进而重新构建起整个社会的生产工具、生产方式以及生活场景。这其中，人们能够以多种方式通过社交网络连接到互联网，基于感知、传输、处理而产生的各类人造物将成为网络的终端，由此使得人、物、数据能够在网络环境下进行流程再造；最终，人类对外部世界的响应模式也将因为在线化、实时化的数据与智能处理发生重大改变。
工业4.0将无处不在的传感器、嵌入式终端系统、智能控制系统、通信设施通过信息物理系统形成一个智能网络，使人与人、人与机器、机器与机器，以及服务与服务之间能够互联，从而实现横向、纵向、端对端的高度集成。
纵向集成 所谓的纵向集成，是指在企业内部所实现的所有生产、运营环节信息的无缝连接，也就是说，企业内部信息流、资金流和物流的集成，是在哪一个层次、哪一个环节、哪一个水平上，是在生产环节上、跨流程/部门的环节上的集成，还是产品全生命周期的集成——这是所有生产智能化的基础。
横向集成 跨出单个企业的范畴，集成扩展到了不同企业之间。横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合，为实现各企业间的无缝合作，提供实时产品与服务，推动企业间研产供销、经营管理、生产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成，进而实现产品开发、生产制造、经营管理等在不同企业间的信息共享和业务协同。
端到端集成 如果再延伸到整个价值链，运用信息物理系统，能够实现价值链上各个环节的集成。所谓端到端集成就是围绕产品全生命周期的价值链，通过对价值链上不同企业资源的整合，实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护等在内的产品全生命周期的管理和服务；通过集成参与产品价值链创造的各供应商、制造商、分销商以及客户信息流、物流和资金流，在为客户提供更有价值的产品和服务的同时，重构产业链各环节的价值体系。
SAP高级副总裁柯曼（Clas Neumann）曾指出，企业数据分析就像汽车的后视镜，开车没有后视镜就没有安全感，但更重要的是车前档风玻璃——对实时数据的精准分析。这句话凸显了数据对于工业4.0的重要性。
产品数据 产品的各种数据被记录、传输、处理和加工，使得对产品全生命周期的管理成为可能，也为满足个性化的产品需求提供了条件。首先，内嵌在产品中的传感器将获取更多的、实时的产品数据，使得产品管理能够贯穿需求、设计、生产、销售、售后乃至淘汰报废的全部生命历程；其次，在企业与消费者之间的交互过程以及交易行为中，也将产生大量数据，这些数据能够帮助消费者参与到产品的需求分析和产品设计、柔性加工等创新活动中。
运营数据 工业生产过程中无所不在的传感、连接，产生了丰富的数据，这些数据使企业能够在研发、生产、运营、营销和管理方式进行创新。首先，产生于生产线、生产设备的数据可以用于对设备本身进行实时监控；其次，通过对采购、仓储、销售、配送等供应链环节上的数据进行采集和分析，能够为企业决策提供有效的指导，进而大幅提升运营效率，并且大幅下降运营成本；再次，对销售数据、供应商数据的变化进行实时分析，还可以动态调整、优化生产及库存的节奏和规模。
价值链数据 大数据技术的发展和应用，使得价值链上各环节的数据和信息能够被深入分析和挖掘，为企业管理者和参与者提供审视价值链的全新视角，使得企业有机会把价值链上的更多环节转化为企业的战略优势。
外部数据 大数据分析技术在宏观经济分析、行业市场调研中得到了越来越广泛的应用，已经成为企业提升管理决策和市场应变能力的重要手段。少数领先的企业已经通过为各个层级员工提供信息、技能和工具，引导员工更好、更及时地在“影响点”做出有效决策。
对实时数据的精准分析 无论是产品数据、运营数据、价值链数据还是外部数据，如果只是将它们收集好放在那里而不做任何实时分析，那也是白搭。因此，对实时数据进行精准分析，是工业4.0的生产体系区别于传统工业生产体系的本质特征。在工业4.0时代，制造型企业的数据将呈现爆炸式增长，所有的生产装备、感知设备、联网终端，包括生产者本身都在源源不断地产生数据，这些数据将渗透到企业运营、价值链乃至产品的整个生命周期，进而铸成工业4.0和制造业革命的基石。
工业4.0的实施过程实际上就是制造业创新发展的过程，技术、产品、模式、业态、组织等方面的创新将层出不穷。
技术创新 工业4.0在技术层面的创新将主要在以下三条轨道上进行：一是在信息技术体系中，新型传感器、集成电路、人工智能、移动互联以及大数据的创新将不断演进，并且这些创新将为新技术在其他行业的融合、渗透奠定技术基础；二是在信息化创新环境下，传统工业模式下的创新流程、创新手段和创新模式将不断被优化，并在既有的技术路线上持续演进；三是传统工业与信息技术将融合发展，其中既包括信息物理系统、智能工厂整体解决方案等一系列综合集成技术，也包括集成工业软硬件的各种嵌入式系统、虚拟制造、工业应用电子等单项技术突破。
产品创新 随着信息通信技术不断融入工业装备，工业产品将逐渐向数字化、智能化方向发展，进而产品结构也将得到持续的优化和升级。一方面，汽车、船舶、家居的智能化创新步伐正在加快，如汽车正进入“全面感知+可靠通信+智能驾驶”的新时代；另一方面，制造装备正从单机智能化向智能生产线、智能车间到智能工厂演进，提供工厂级的系统化、集成化、成套化的生产装备将成为产品创新的重要方向。
模式创新 首先在生产模式层面，工业4.0要求从过去的“人脑分析判断+机器生产制造”转变为“机器分析判断+机器生产制造”的方式，基于信息物理系统的智能工厂和智能制造模式正在引领制造方式的变革；其次在商业模式层面，由于工业4.0所具备的“网络化制造”“自我组织适应性强的物流”和“集成客户的制造工程”等特征，使得其在追求新的商业模式时，将率先满足动态的商业网络而非单个公司。此外，网络众包、异地协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理等新型智能制造模式也将加速构建产业竞争的新优势。
业态创新 伴随着信息技术等的升级应用，从现有产业领域中衍生、叠加出的新环节、新活动，将发展成为新的业态，也就是说，在新市场需求的拉动下，将会形成引发产业体系重大变革的产业。从目前来看，工业云服务、工业大数据应用、物联网应用都有可能成为或者催生出一些新的产业和新的经济增长点。制造与服务融合的趋势，使得全生命周期管理、总集成总承包、互联网金融、电子商务等得以在加速重构的产业价值链新体系中发挥重要作用。
组织创新 在工业4.0时代，很多企业将会利用信息技术手段和现代管理理念，进行业务流程重组和企业组织再造，现有的组织体系将会被改变，符合智能制造要求的组织模式将会出现。基于信息物理系统的智能工厂将会加快普及，从而进一步推动企业业务流程的优化和再造。
在工业4.0时代，物联网和（服）务联网将渗透到工业的各个环节，形成高度灵活、个性化、智能化的生产模式，推动生产方式向大规模定制、服务型制造、创新驱动转变。
从大规模生产向个性化定制转型 在工业4.0时代下的生产过程，将实现极大的自由度与灵活性，通过在各个环节植入用户参与界面，新的生产体系能够针对不同客户及产品进行不同的设计、采购、生产计划、加工以及物流配送，极端情况下还可以进行个性化的单件制造，并且对于单件产品的设计、制造、配送等环节都能够实现赢利。在这一过程中，客户由部分参与转变为全程参与，他们不仅会出现在生产流程的两端，还将广泛、实时地参与到生产和价值创造的全过程。
从生产型制造向服务型制造转型 服务型制造是未来工业转型的重要方向，越来越多的制造型企业将围绕产品全生命周期的各个环节不断融入能够带来市场价值的增值服务，以此从提供产品转变为提供融入大量服务要素的产品与服务的组合。
从要素驱动向创新驱动转型 在工业4.0时代，以廉价劳动力、大规模资本投入等传统要素为驱动的发展模式将难以为继，移动互联网、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术在制造业的集成应用，将带来产业链的协同开放创新，带来客户的参与式创新，带来制造业技术、产品、工艺、服务的全方位创新，同时将不断催生和孕育出新技术、新业态和新模式，从而激发整个社会的创新、创业激情，加快从传统的要素驱动向创新驱动转型。