前三次工業(yè)革命的到來造就了機(jī)械、電氣和信息技術(shù)。如今，物聯(lián)網(wǎng)和制造業(yè)服務(wù)正宣告著第四次工業(yè)革命——工業(yè)4.0的到來。在未來，廠商們將以“信息物理系統(tǒng)”為框架建立包含其設(shè)備、倉儲系統(tǒng)和工業(yè)產(chǎn)品的全球性網(wǎng)絡(luò)。在制造業(yè)領(lǐng)域，CPS包含能夠獨(dú)立交換信息的小型智能機(jī)械、存儲系統(tǒng)和高效的產(chǎn)品設(shè)備，他們能夠獨(dú)立地完成運(yùn)作和互相控制。

隨著CPS的設(shè)備基礎(chǔ)改進(jìn)到涉及制造、工程、材料使用和供應(yīng)鏈以及生命周期管理的工業(yè)工序，智慧工廠似乎已經(jīng)開始使用一種全新的途徑來生產(chǎn)產(chǎn)品了。智能產(chǎn)品的特征十分明顯，它們總是被投以關(guān)注的目光，我們都知曉它的發(fā)展歷程，也了解它的當(dāng)前狀況，同時我們也了解它實(shí)現(xiàn)的方式。當(dāng)指令經(jīng)過CPS系統(tǒng)時，縱向需要經(jīng)過工廠和公司的商業(yè)流程，橫向則連接了可以實(shí)時管理的衍生價值體系，這兩方面共同構(gòu)建了嵌入式制造的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。此外，每一條指令都需要流經(jīng)過程鏈條中的每一個環(huán)節(jié)。

工業(yè)自動化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計算機(jī)和其它信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工控自動化技術(shù)作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。雖然自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用。

未來，“工業(yè)4.0”將首先從兩個方向展開，一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。

工業(yè)4.0將為制造業(yè)帶來巨大的變化

工業(yè)4.0擁有巨大的潛力。智慧工廠讓用戶的個性定制化需求得以滿足，這就意味著，即使是一次性的產(chǎn)品也可以通過頗具收益的方式制造出來。在工業(yè)4.0中，對供應(yīng)商而言，動態(tài)商業(yè)模式和工程流程使生產(chǎn)和交付變得更加靈活，而且對于生產(chǎn)中斷和故障可以靈活反應(yīng)?，F(xiàn)在工業(yè)制造在制造流程中已經(jīng)能夠提供端到端的透明化，以促進(jìn)選擇決策的制定。工業(yè)4.0將會發(fā)掘出創(chuàng)造價值的新方法，開發(fā)出商業(yè)新模型。特別需要說明是，工業(yè)4.0還將給新興公司和小型投資者的發(fā)展帶來契機(jī)，下游的服務(wù)也將從中受益。

未來的工業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營過程中，將通過信息基礎(chǔ)設(shè)施，在集成平臺上，實(shí)現(xiàn)信息的采集、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。在“十五”期間，國家用信息化帶動工業(yè)化的工作重點(diǎn)有三個方面：一是以電子信息技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程自動化、控制智能化和管理信息化水平；二是以先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，推進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)，振興裝備制造業(yè)；三是改造提升重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)及其相關(guān)配套技術(shù)水平、工藝和裝備水平。國家實(shí)施高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的主要目標(biāo)有兩個：一是發(fā)展高技術(shù)，形成新興產(chǎn)業(yè)，培育新的增長點(diǎn)；二是利用先進(jìn)技術(shù)改造和優(yōu)化傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高經(jīng)濟(jì)增長的質(zhì)量。

隨著工業(yè)4.0時代的到來，許多沿用多年，占據(jù)主導(dǎo)地位的工業(yè)自動化技術(shù)，正面臨的淘汰，面臨的更新?lián)Q代的命運(yùn)，而一批以前認(rèn)為是高端的工業(yè)自動化技術(shù)，也隨著新時代的到來，快速的走入到了實(shí)際的應(yīng)用中去，成為新時代的寵兒。

1.以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工控自動化將成為主流

2.PLC進(jìn)入第六代——微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性

3.DCS系統(tǒng)走向測控管一體化設(shè)計

4.控制系統(tǒng)向現(xiàn)場總線（FCS）方向發(fā)展

5.儀器儀表向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化發(fā)展

6.數(shù)控技術(shù)向智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展

7.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)向有線和無線相結(jié)合的方向

8.工業(yè)控制軟件向標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和開放性方向發(fā)展

工業(yè)4.0是工業(yè)生產(chǎn)的一種全新思路，以前人們必須在生產(chǎn)前制定好生產(chǎn)程序，改變一個生產(chǎn)任務(wù)十分耗時費(fèi)力。在新的系統(tǒng)中，產(chǎn)品的組件直接與生產(chǎn)系統(tǒng)溝通，發(fā)出接下來所需生產(chǎn)過程的指令。4.0時代的工業(yè)將改變整個生產(chǎn)技術(shù)的使用，整個系統(tǒng)將更加智能，聯(lián)網(wǎng)更加緊密，不同組件之間可以相互溝通，工作更快、作出反應(yīng)更加迅速。

以往大工廠為了保證生產(chǎn)，即使在閑置時大型設(shè)備也要一直保持運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)在通過信息技術(shù)與硬件軟件的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)讓閑置的設(shè)備休息，并在下一個任務(wù)來臨前及時重新啟動。通過這一技術(shù)，可以使整個生產(chǎn)過程節(jié)能15%。

現(xiàn)在工廠中員工的任務(wù)大多是操作機(jī)器，生產(chǎn)過程都是預(yù)先設(shè)計好的。未來的工人要將自己的經(jīng)驗(yàn)存儲到機(jī)械中，更加智能地與機(jī)器溝通互動。專業(yè)人才也可以在機(jī)器的幫助下在工作中學(xué)習(xí)。

德國聯(lián)盟搶先推進(jìn)“工業(yè)4.0”項(xiàng)目

德國制造工業(yè)是世界上最具競爭力的制造工業(yè)之一，在全球制造裝備領(lǐng)域擁有領(lǐng)頭羊的地位。這在很大程度上源于德國專注于創(chuàng)新工業(yè)科技產(chǎn)品的科研和開發(fā)，以及對復(fù)雜工業(yè)過程的管理。德國擁有強(qiáng)大的設(shè)備和車間制造工業(yè)，在世界信息技術(shù)領(lǐng)域擁有很高的能力水平，在嵌入式系統(tǒng)和自動化工程方面也有很專業(yè)的技術(shù)，這些因素共同奠定了德國在制造工程工業(yè)上的領(lǐng)軍地位。

制造業(yè)工程領(lǐng)域的全球化競爭變得愈加激烈，德國并不是唯一一個在制造業(yè)部署物聯(lián)網(wǎng)和行業(yè)服務(wù)的國家。而且，并不是只有亞洲的很多競爭對手對德國造成了威脅，遠(yuǎn)在大洋彼岸的美國也在通過程序提升“先進(jìn)制造業(yè)”來采取措施反對“限制工業(yè)化”。

為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造到工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)變，德國需要實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)雙重策略。不僅應(yīng)該一如既往地把“信息和通訊科技”和“自身的傳統(tǒng)高科技策略”進(jìn)行整合，以努力成為智能制造科技的主要供應(yīng)商，尋求穩(wěn)固自身在全球市場的領(lǐng)導(dǎo)地位。同時，還應(yīng)創(chuàng)造并服務(wù)于CPS科技和產(chǎn)品。

德國聯(lián)邦政府制定的《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》旨在奠定德國在重要關(guān)鍵技術(shù)上的國際頂尖地位，繼續(xù)加強(qiáng)德國作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國的核心競爭力。其中信息通信技術(shù)顯得尤為重要，它幾乎是所有行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域的重要創(chuàng)新驅(qū)動器。在《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》的計劃行動中，德國聯(lián)盟政府為未來項(xiàng)目“工業(yè)4.0”設(shè)立了雄心勃勃的目標(biāo)：德國要成為現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)（即網(wǎng)絡(luò)物理融合式生產(chǎn)系統(tǒng)）的供應(yīng)國和主導(dǎo)市場。

“工業(yè)4.0”項(xiàng)目的概念描述了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。

在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

“工業(yè)4.0”項(xiàng)目由德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部聯(lián)手資助，聯(lián)盟政府投入達(dá)2億歐元。該未來項(xiàng)目主要分為兩大主題，一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。該計劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者。