工業4.0的內核是第四次工業革命
顧名思義
工業4.0概念源於2011年漢諾威工業博覽會，德國業界提出該想法是想通過物聯網等技術應用來提高德國製造業水平。隨後，德國成立了“工業4.0工作組”，並於2013年4月發布了《保障德國製造業的未來：關於實施工業4.0戰略的建議》的報告。報告將18世紀引入機械製造設備定義為“工業1.0”；20世紀初的電氣化定義為“工業2.0”；自20世紀70年代自動化技術大發展以來，工業生產的規模越來越大，工藝越來越複雜，技術要求越來越高，在生產的效率、質量上人們做了不斷的改進和提高，一個大規模、大批量的簡單智能化生產模式出現了，這被定義為“工業3.0”。
隨著信息技術與工業技術的高度融合，網絡、計算機技術、信息技術、軟件與自動化技術的深度交織產生新的價值模型，在製造領域，這種資源、信息、物品和人相互關聯的“虛擬網絡—實體物理係統”（Cyber-physical Systems，CPS）被德國人定義為“工業4.0”。
同時，德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部也於2013年將工業4.0項目納入了《德國2020高技術戰略》的十大未來項目中。德國機械及製造商協會（VDMA）等協會還合作設立了“工業4.0平台”。
接著，德國電氣電子和信息技術協會於2013年12月發布工業4.0標準化路線圖，同年召開的漢諾威工業博覽會的主題“融合的工業——下一步”則很好地契合了德國自2013年以來力推的創新概念——工業4.0。德國總理默克爾則將工業4.0稱作“一座裏程碑”。
在這個宏大概念的背後，有著德國政府、德國工程院、弗勞恩霍夫協會、西門子公司以及眾多中小企業等德國學術界和產業界的合作與支持，德國政府甚至提供了2億歐元的資金支持。
作為未來生產的代表性概念之一，德國政府提出的工業4.0計劃被理解為第四次工業革命，它意在升級工業體係，形成“智能製造”的未來。工業4.0強調兩大主題：一是“智能工廠”，重點研究智能化生產係統及過程以及網絡化分布式生產設施的實現；二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用。由此可見，工業4.0並不陌生，當前智能化、信息化、綠色生產已經將製造業推到變革的門檻，工業4.0隻是臨門一腳。
德國工業4.0戰略的主要內容
賽迪智庫工業經濟所副所長劉春長將德國工業4.0的核心內容總結為：建設一個網絡（信息物理係統）、研究兩大主題（智能工廠、智能生產）、實現三大集成（橫向集成、縱向集成與端對端集成）、推進三大轉變。
一是建設一大網絡，即信息物理係統（CPS）。CPS的核心思想是強調虛擬網絡世界與實體物理係統的融合。換言之，即強調製造業在數據分析基礎上的轉型。進一步講，CPS的主要特征可以用“6C”來定義，即Connection（連接）、Cloud（雲儲存）、Cyber（虛擬網絡）、Content（內容）、Community（社群）、Customization（定製化）。CPS可以將資源、信息、物體以及人員緊密聯係在一起，從而創造物聯網及相關服務，並將生產工廠轉變為一個智能環境。
二是研究兩大主題，即智能工廠與智能生產。實現工業4.0的核心是智能工廠與智能生產。作為目標核心載體的智能工廠，即分散的、具備一定智能化的生產設備，在實現了數據交互之後，能夠形成高度智能化的有機體，實現網絡化、分布式的生產設施；智能生產的側重點在於將人機互動、智能物流管理、3D打印等先進技術應用於整個工業生產過程。
未來智能工廠與智能生產的實現意味著，較之傳統生產模式，新的生產方式將大幅提高資源利用率，產品生產過程中的實時圖像顯示使得虛擬生產變為可能，從而減少材料浪費；個性化定製將成為可能並且生產速度大幅提高。
三是實現三大集成。即價值鏈上企業間的橫向集成、網絡化製造係統的縱向集成以及端對端工程數字化集成。
在生產、自動化工程以及IT領域，價值鏈上企業間的橫向集成是指將使用於不同生產階段及商業規劃過程的IT係統集成在一起，這包括發生在公司內部以及不同公司之間的材料、能源以及信息的交換（比如入站物流、生產過程、出站物流、市場營銷），橫向集成的目的是提供端對端的解決方案。
與此相對應，網絡化製造係統的縱向集成是指將處於不同層級的IT係統進行集成（如執行器和傳感器、控製、生產管理、製造和企業規劃執行等不同層麵），其目的同樣是提供一種端對端的解決方案。
端對端工程數字化集成是指貫穿整個價值鏈的工程化數字集成，是在所有終端實現數字化的前提下所實現的基於價值鏈與不同公司之間的一種整合，這將在最大限度上實現個性化定製。在此模式下，客戶從產品設計階段就參與到整條生產鏈，並貫穿加工製造、銷售物流等環節，可實現隨時參與和決策並自由配置各個功能組件。
四是促進三個轉變。（1）實現生產由集中向分散的轉變，規模效應不再是工業生產的關鍵因素，工業生產的基本模式將由集中式控製向分散式增強型控製轉變。（2）實現產品由大規模趨同性生產向規模化定製生產轉變，未來產品都將完全按照個人意願進行生產，極端情況下，將成為自動化、個性化的單件製造。（3）實現由客戶導向向客戶全程參與的轉變，客戶不僅出現在生產流程的兩端，而是廣泛、實時參與生產和價值創造的全過程。
總之，德國工業4.0的核心，就是利用信息通信技術把產品、機器、資源和人有機結合在一起，通過信息通信技術建立一個高度靈活的個性化和數字化的智能製造模式。在此模式中，CPS係統將推動生產對象直接或借助互聯網通過M2M（machine-to-machine，機器對機器）通信自主實現信息交換、運轉和互相操控；智能工廠能夠自行運轉，產品與機器可以相互交流，機器可以自組織生產，供應鏈將自動化協同，產業鏈分工將被重組，創造新價值的過程將發生改變。