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人类历史上的前三次工业革命，极大地推动了经济的增长和社会的进步。第一次工业革命开始于18世纪60年代，主要标志为蒸汽机的发明和纺织业的机械化，社会由此步入工业生产时代；第二次工业革命开始于19世纪60年代，主要标志为电力的发明和内燃机等的应用，电力的应用不仅进一步扩大了生产规模、提高了生产效率，同时也促使钢铁、机械等重工业迅速发展；第三次工业革命（即第三次科技革命）开始于二十世纪四五十年代，以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，是一场涉及诸多领域的信息控制技术革命。
如果将蒸汽机时代定义为工业1.0、将电气化时代定义为工业2.0、将信息化时代定义为工业3.0，那么工业4.0即智能化时代。工业4.0的概念最早由德国提出，是指利用物联信息系统实现运营信息的数据化、智能化，并构建高效、智能的产品供应链。第四次工业革命实现了工厂与工厂之间、工厂与消费者之间的“智能连接”。
在第四次工业革命中，社会生产方式发生了深刻的变化，主要表现在以下3个方面。第四次工业革命背景下社会生产方式的三大变革见表1-1。
表1-1 第四次工业革命背景下社会生产方式的三大变革
综上所述，第四次工业革命使生产力得到大幅提升，从而加快人类生产和发展的步伐。我国和世界上的其他主要工业国家已经对新一轮的产业结构进行了转型升级，这将在价值链、终端产品、制造过程、生产设备、数据分析平台等方面引起全球竞争格局的变化。
新一代信息技术对传统制造业在服务模式和生产制造等各个方面的改革创新有极大的推动作用。目前，制造业正在以全新的生产服务模式和制造范式出现在大众面前。总体而言，智能制造具有4个新特征，即智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸。
智能制造时代的工厂会逐步走向自动化、智能化、少人化甚至无人化。生产设备之间相连，并且能够自动运行，工厂利用智能物流和智能生产管理就可以控制生产组织调度和原材料供应。以设备互联为基础的智能化生产依赖于智能工厂、数字化车间和柔性生产线。
智能工厂
智能工厂是基于数字化车间并借助物联网和监控等新技术实现生产管理的强化，使计划的合理性和生产过程的可控性得以提升，尽量消除人工对生产线的干预而建设的节能、舒适、高效、环保、绿色的人性化工厂。
借助5G和先进的制造工具促进生产流程的智能化改造，能够让数据跨系统优化、分析、采集、流动，能够让生产方式在智能排产、过程优化、设备性能感知等方面实现智能化。当前我国一些龙头制造业企业积极部署智能工厂模式，促进智能化生产，实现了数字化和智能化转型。
数字化车间
数字化车间是生产车间数字技术和网络技术的综合运用，它以集成数控设备、生产组织系统、工艺设计系统及其他管理系统的方式，搭建起综合信息流自动化的集成制造系统，从整体上完善生产的组织与管理，强化制造系统的柔性生产，提升数字化设备的效率。
柔性生产线
柔性生产是针对大规模生产的弊端所提出来的新型生产模式，以消费者为导向，根据具体需求确定生产模式。
柔性生产线是由柔性生产单元或加工中心构成的能共线生产多种产品的生产线。通常来说，柔性生产线主要表现在以下7个方面。
（1）机器柔性
机器设备在具体实践中能够快速响应不同类型产品的生产。不论是非标准件的生产，还是非标准终端设施的切换，机器设备都可以自动下载，快速更换生产。
（2）工艺柔性
在不改变工艺流程的前提下，生产线对使用的原材料及生产的产品具有较强的适应能力。例如，在针对不同材质、质量的生产件抓取中，协作机器人和生产机器人能够自动采取合适的力度；再如，产线的工艺速度可以根据产品或原材料的变化而做出有针对性的调整。
（3）产品柔性
生产系统能够根据产品的更新换代、转产做出快速、经济的转换，在继承原有产品可用性的基础之上，兼容企业升级或转产的具体需求。例如，比亚迪新能源汽车产线转产口罩等，就是产品柔性的体现。
（4）维护柔性
在相关设备的维护上，采取多种方式对设备故障进行查询和处理，在解决相关故障的同时，确保正常生产。
（5）生产能力柔性
在企业需要生产不同数量的产品时，生产线有较强的应对能力。例如，在遇到订单数量突然变化的情况时，工位和备用物料都能迅速适应，灵活应对。
（6）扩展柔性
根据企业发展、增长需求，灵活地扩展和衍生相关产线，例如，增加对应模块和工艺流程的生产工位，消除拖慢生产整体效率的瓶颈工位等。
（7）运行柔性
在生产同质产品、系列产品时，能够利用不同的设备、材料、工艺甚至工序进行生产。
以上各种柔性生产的实现是一个复杂的过程。首先需要通过各类传感器、机器视觉、测量设备等集成感知；然后实时分析采集到的相关数据，做出生产决策；最后的具体生产则交由工业机器人和数控机床等各种专有设备处理。
目前，制造业业务外包已经成为跨国企业发展的主流方向。在实践过程中，制造业企业在企业内外部搭建以互联网为基础的供应链协作、协同设计和制造平台，集成信息系统、研发系统、运营管理系统等，打通市场需求，跨企业集聚和对接生产能力与创新资源，在设计、制造、供应、服务等环节实现并行组织和协同优化。
制造业企业借助工业互联网平台对生产资源进行整合，创建网络化协同的制造系统，按照流程、工序、结构等对复杂产品的生产任务进行分解，将其细分为部件生产、部件焊接、部件组装等环节，并按照工厂的实际产能对生产任务进行合理分配，以免浪费工厂的生产资源或者使生产任务无法在规定的时间内完成，切实提高生产任务与产能的匹配度。
中国商用飞机有限责任公司借助工业云创建了一个飞机研制系统平台，该平台支持分散在世界各地的近150个供应商进行数据交互，以统一的数据源为基础促使设计、制造、供应等环节实现一体化协同。
中航工业西安飞机工业（集团）有限责任公司将人、资源、信息、物料紧密联系在一起，不仅提高了资源的利用效率，促使各个工艺流程更加灵活，还缩短了飞机的制造周期，只需要大约15个月就能完成整机制造。
中铁工业与浪潮集团携手搭建了一个新型网络协同制造平台，使复杂产品的设计环节实现高效联动，支持多个部门对产品进行联合制造，可以对产品制造、数字化物流等环节进行协同管理，使产品交付周期缩短5%～10%，综合成本降低3%～5%。
制造业逐渐走向分散化生产的道路是清晰可见的。在传统大规模集中式的制造生产中，厂房、设备、工人等重要元素都是不可或缺的，而现在的工业生产模式将从集中式控制转向分散式增强型控制。利用互联网，制造业企业能够汇集全国乃至全世界的制造资源，进行异地网络化协同制造。
此外，制造资源逐渐被上传至云端，只要让制造装备和制造资源联网构建资源池，形成云化资源，便可以让成千上万个中小企业按需付费使用，在大幅降低制造成本的同时，还能解决制造业企业产能过剩的问题，维持产销的动态平衡。
5G时代赋予网络化协同制造新的内涵和应用。企业通过工业云平台和大数据，在企业间运用协同研发、供应链协同、众包设计等新模式进行运营，不但大幅缩减了资源的获取成本，而且加快了从“单打独斗”转向产业协同的步伐。协同研发、供应链协同、众包设计等模式都属于网络化协同，它们为传统企业的创新发展找到了更低成本、更高效率的新途径。
个性化定制是一种按用户需求进行产品定制和服务的生产方式。在实践过程中，制造业企业借助大数据、互联网、工业云等技术，以创建在线设计中心、用户体验中心、用户定制服务平台等互联网平台的方式对用户的个性化需求信息进行采集和对接，使用户在生产的全过程中有更强的参与感，并在个性化方面获得最佳体验，以此激发用户的消费潜力。
作为家电行业的领军企业，海尔不但致力于技术创新，而且在为用户提供个性化定制服务方面也做出了很好的示范。海尔沈阳电冰箱厂借助COSMOPlat工业互联网平台，真正做到了以用户为核心创建产品生态系统，根据用户需求为其定制产品，逐渐放弃传统的大规模制造模式，大力推行大规模定制业务，产品的不合格率大幅降低，产品的生产效率提高了79%，企业营收增长了44%，并且没有出现人们通常认为的产品定制会延长产品生产周期的问题。
作为一家生产经营高档服饰的大型企业，红领集团也在积极尝试个性化定制模式，打造了一个一体化的开放式互联网定制平台——RCMTM。收到用户的定制需求后，该平台可以在5分钟内采集人体19个部位的数据，然后根据数据库内存储的3000多亿个服装版型数据，快速为用户匹配合适的服装版型。在定制化生产模式下，红领集团的生产成本提高了10%，但设计成本减少了90%，生产周期缩短了50%，库存趋近于零，总体来看经济效益得到了大幅提升。
随着新生代消费群体的崛起，定制需求逐渐旺盛。新生代消费群体对品牌的认识更加独到、深刻，希望借助产品彰显个性，简单的功能性产品无法满足他们的需求。在新的产销关系中，企业需要深度掌握用户的个性化需求，在大规模定制方面提升能力，以赢得新生代消费者的青睐。
若要实现个性化定制模式的落地，制造业企业需要提高产品个性化、部件模块化、零件标准化的重组速度，促进生产制造关键环节柔性化改造和组织调整，创建能够动态感知消费需求的设计、制造及服务新模式。
例如，中航第一飞机研究院研制的“新飞豹”轰炸机用到了数字样机技术，切实提高了轰炸机各部件的模块化设计水平，最终形成了54000多个结构件、43万个标准件，使设计周期缩短了68%，设计返工时间减少了30%。
上海外高桥造船有限公司拥有现代化程度较高的大型船舶总装厂，针对豪华邮轮设计创建了一个大型协同设计平台，可以与国外的设计公司进行合作，共同致力于邮轮设计，并简化向船东
送审图纸的流程，可以根据船东反馈对设计方案进行实时修改，切实满足船东的个性化需求，将豪华邮轮的设计效率提高了30%。
5G在智能制造领域的落地，将大大提高产线的灵活性和柔性程度，为大规模普及柔性化生产奠定基础。一方面，在工厂中应用5G网络，不但能缩减机器之间连接线缆的成本，还能凭借连续覆盖、高可靠性的网络，让机器实现自由移动，按需抵达每个地点，在各个场景中不间断工作并对不同的工作内容进行平滑切换。另一方面，5G能够建立起以人和机器为中心的连接工厂内外的全方位信息生态系统，做到信息实时共享。企业的产品设计和生产过程由客户亲自参与，产品状态信息也能被客户实时查询。
最近几年，制造业企业将重点放在价值链和产业链的延伸上，借助制造优势发展服务业，由生产加工向产品研发、流程控制、客户管理、市场营销等生产性服务拓展，企业业务也由生产制造转向提供服务。在实践过程中，制造业企业以大数据、互联网和智能软件为技术基础，创建产品全生命周期管理平台，实施设备维护、远程操控、质量控制、产品溯源、健康状况监测等服务，实现由生产制造商向制造服务商的转变。
企业的运营模式正在发生改变。在传统企业中，产品的设计和生产是重点关注的环节，生产流程在售卖产品并获取收益后结束；而在现在的企业中，售卖产品仅仅是销售的第一步，企业还会借助新一代信息技术对产品的整个生命周期进行维护、支持、运营和管理。
制造业服务化延伸的典型应用场景具体体现在以下3个方面。
产品效能提升服务
（1）设备健康管理
制造业服务平台会不断收集设备制造工艺、运行状况等方面的数据，根据这些数据创建设备故障诊断模型、预测预警模型、健康管理模型等，对设备管理与维护提供强有力的支持。
（2）工业产品远程运维
制造业服务平台会采集产品设计、运行、环境等方面的数据，并根据这些数据对设备故障进行诊断与预测，对设备寿命进行评估等。
（3）设备融资租赁
制造业企业可以借助工业互联网平台收集设备运行过程中产生的各类数据，对企业生产经营数据进行综合分析，创建客户经营、信用等大数据分析模型，为客户信用评级、质量评价提供科学依据。
产业链条增值服务
（1）现代供应链管理
制造业企业可以借助工业互联网平台，面向采购、供应链管理、智慧物流、智能仓储等环节打造云化应用服务，促使制造业企业与供应链各主体的资金流、信息流、商流、物流等实现一体化对接，打造规范化、标准化的业务流程。
（2）分享制造能力
制造业企业可以借助工业互联网平台开发一些工业App，通过App公开发布企业的制造能力，实现供需的实时对接，让制造能力实现在线分享与优化配置，提高制造能力计费的精准性，为全行业的制造资源提供一个公开流动平台，促使制造资源实现泛在连接，切实提高制造资源供给弹性与配置效率。
（3）互联网金融服务
制造业企业可以借助工业互联网平台采集产业集聚区内其他制造业企业的生产经营数据，基于这些数据创建大数据分析模型，对客户经营情况、信用情况等进行分析，开发可以对客户经营状况进行预测的工业App，对企业信用进行评级，对企业的坏账率进行估算，为银行的贷款决策提供科学依据。
综合解决方案服务
（1）智能工厂综合解决方案
机械、船舶、汽车等产品的生产制造过程通常比较复杂，需要分解为若干环节，因此，这些产品制造行业可以借助工业互联网平台对制造单元、加工中心、生产线和车间进行升级，增加各类设备之间的联系，提高设备的智能管控水平，实现对生产现场的全面感知，对生产过程中产生的各类数据进行集成应用，打造一个精准、敏捷、柔性化的生产过程。
冶金、石化等行业通常按照批量或连续的方式开展生产活动，这些行业可以借助工业互联网平台提高整个生产过程的智能化水平，对生产工艺、生产过程、设备运行状态进行实时监测，提高故障诊断的准确性与及时性，提高产品生产质量，实现节能减排，提高整个生产过程的集约化水平，推动整个生产过程不断优化。
（2）创新创业综合解决方案
制造业企业可以利用工业互联网平台对企业内部及产业链上下游的创业创新资源进行整合，利用数字技术对工业生产的全要素进行改造，借助工业互联网平台对这些要素进行共享，为企业的创业创新提供强有力的支持。
在制造业服务化延伸的过程中，企业需要积极利用5G、大数据、云计算等先进技术，采集运行过程中的数据，对数据进行分析，并构建智能化服务平台，在减少资源投入的同时延伸企业的价值链条。