2009到2012年歐洲深陷債務(wù)危機(jī),，德國經(jīng)濟(jì)卻一枝獨(dú)秀,，依然堅(jiān)挺，它增長的動力來自其基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)——制造業(yè)所維持的國際競爭力,。對于德國而言,，制造業(yè)是傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)增長動力，制造業(yè)的發(fā)展是德國工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的不可或缺因素,?；谶@一共識，德國政府傾力推動進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新,，其關(guān)鍵詞是“工業(yè)4.0”,。
  德國2010年公布的《高科技戰(zhàn)略2020》中，提出了一系列促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新政策,。為使該戰(zhàn)略得到具體落實(shí),，2012年德國政府公布題為《十大未來項(xiàng)目》的跨政府部門的聯(lián)合行動計劃，并決定在2012～2015年間向十大項(xiàng)目資助84億歐元,。被稱為“工業(yè)4.0”的未來項(xiàng)目,，與能源供給結(jié)構(gòu)改革、可持續(xù)發(fā)展等項(xiàng)目同步公布,?！肮I(yè)4.0”未來項(xiàng)目，主要是通過深度應(yīng)用ICT（信息通信技術(shù)）,，總體掌控從消費(fèi)需求到生產(chǎn)制造的所有過程,，由此實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)管理。
  工業(yè)4.0進(jìn)化過程

  工業(yè)革命1.0：18世紀(jì)末期始于英國的第一次工業(yè)革命,，19世紀(jì)中葉結(jié)束,。這次工業(yè)革命的結(jié)果是機(jī)械生產(chǎn)代替了手工勞動，經(jīng)濟(jì)社會從以農(nóng)業(yè),、手工業(yè)為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)型到了以工業(yè)以及機(jī)械制造帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的模式,。
  工業(yè)革命2.0：第二次工業(yè)領(lǐng)域大變革發(fā)生在20世紀(jì)初期,，進(jìn)入了生產(chǎn)線生產(chǎn)的階段，通過零部件生產(chǎn)與產(chǎn)品裝配的成功分離,，開創(chuàng)了產(chǎn)品批量生產(chǎn)的新模式,。20世紀(jì)70年代以后，電子工程和信息技術(shù)的加入實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的最優(yōu)化和自動化,。
  工業(yè)革命3.0：第三次工業(yè)革命始于第二次工業(yè)革命過程中發(fā)生的生產(chǎn)過程高度自動化,。自此，機(jī)械能夠逐步替代人類作業(yè),。
  工業(yè)革命4.0：未來10年,，第四次工業(yè)革命將步入“分散化”生產(chǎn)的新時代。工業(yè)4.0通過決定生產(chǎn)制造過程等的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),，實(shí)現(xiàn)實(shí)時管理,。
  信息物理融合系統(tǒng)（CPS）
  通過通信網(wǎng)絡(luò)，將工廠內(nèi)所有設(shè)備互聯(lián)的“智能工廠”就是其中最好的一個體現(xiàn),。德國制造業(yè)中的所有行業(yè)正在實(shí)施該項(xiàng)目有關(guān)的研究,，并計劃為此投入2億歐元。智能工廠或者“工業(yè)4.0”,，是從嵌入式系統(tǒng)向信息物理融合系統(tǒng)（CPS）發(fā)展的技術(shù)進(jìn)化,。作為未來第四次工業(yè)革命的代表，工業(yè)4.0不斷向?qū)崿F(xiàn)物體,、數(shù)據(jù)以及服務(wù)等無縫連接的互聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng),、數(shù)據(jù)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)）的方向發(fā)展,。
  工業(yè)4.0體現(xiàn)了生產(chǎn)模式從“集中型”到“分散型”的范式轉(zhuǎn)變,，正是因?yàn)橛辛俗寕鹘y(tǒng)生產(chǎn)過程理論發(fā)生顛覆的技術(shù)進(jìn)步，這一切才成為可能,。同時,，分散型智能利用，代表了生產(chǎn)制造過程的虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界之間的交互關(guān)系,，在構(gòu)建智能物體網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用,。未來，工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械不再只是“加工”產(chǎn)品,，取而代之的是,，產(chǎn)品通過通信向機(jī)械傳達(dá)如何采取正確操作的信息與指令。
  CPS連接了虛擬空間與物理現(xiàn)實(shí)世界,，使智能物體通信以及相互作用,，創(chuàng)造一個真正的網(wǎng)絡(luò)世界，它體現(xiàn)了當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)一步進(jìn)化,。與互聯(lián)網(wǎng)或者網(wǎng)上可搜集的數(shù)據(jù),、服務(wù)一起,，嵌入式系統(tǒng)也是構(gòu)成CPS的要素之一。
  CPS可提供構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部分,，并且與“服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)”一體化,，實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0。這些技術(shù)被稱為“實(shí)現(xiàn)技術(shù)”,，培育更加廣泛的,、基于創(chuàng)新型應(yīng)用或過程的新現(xiàn)實(shí)空間，淡化現(xiàn)實(shí)世界與虛擬空間的界限,。實(shí)現(xiàn)技術(shù)就像互聯(lián)網(wǎng)使得個人通信以及相互作用的關(guān)系發(fā)生變革一樣,，將給我們與物理現(xiàn)實(shí)世界之間的相互作用關(guān)系帶來根本性變化。
基于高性能軟件的嵌入式系統(tǒng)與融合在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中的專業(yè)用戶接口之間發(fā)生的相互作用,，將誕生全新的系統(tǒng)功能性世界,。舉一個簡單的例子，智能手機(jī)囊括許多應(yīng)用和服務(wù),，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)備本身通話功能,。由于全新的劃時代應(yīng)用和服務(wù)的提供商將不斷涌現(xiàn)，漸漸形成新的價值鏈,，所以,，CPS也將對現(xiàn)有業(yè)務(wù)與市場模式帶來范式轉(zhuǎn)變。汽車工業(yè),、能源經(jīng)濟(jì),，還有包括諸如工業(yè)4.0的生產(chǎn)技術(shù)的各個工業(yè)部門，將同步因這些新價值鏈發(fā)生巨變,。
  未來智能制造業(yè)
  在未來的智能制造業(yè)中,，CPS對涵蓋自動化、生產(chǎn)技術(shù),、汽車,、機(jī)械工程、能源,、運(yùn)輸以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等眾多工業(yè)部門,、應(yīng)用領(lǐng)域，具有非常重要的意義,。因CPS而實(shí)現(xiàn)的許多應(yīng)用,，將產(chǎn)生新附加價值鏈和業(yè)務(wù)模式。 CPS不僅可以降低實(shí)際成本,，提高能源,、時間等的效率，還能降低CO2排放水平,，在保護(hù)環(huán)境上發(fā)揮重大作用,。
  因?yàn)镃PS的存在,，智能工廠的生產(chǎn)系統(tǒng)、產(chǎn)品,、資源及處理過程都將具有非常高水平的實(shí)時性,，同時在資源、成本節(jié)約中更具優(yōu)勢,。智能工廠將按照重視可持續(xù)性的中心原則來設(shè)計,，因此，服從性,、靈活性,、自適應(yīng)性、學(xué)習(xí)能力,、容錯能力甚至風(fēng)險管理都是其中不可或缺的要素,。智能工廠設(shè)備的高級自動化，主要是由基于自動觀察生產(chǎn)過程中CPS生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的,。通過可實(shí)時應(yīng)對的靈活的生產(chǎn)系統(tǒng),，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)工程的徹底優(yōu)化。同時,，生產(chǎn)優(yōu)勢不僅僅是在特定生產(chǎn)條件下的一次性體現(xiàn),，還可以實(shí)現(xiàn)多家工廠、多個生產(chǎn)單元所形成的世界級網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)化,。
  相對于傳統(tǒng)制造工業(yè),，以智能工廠為代表的未來智能制造業(yè)是一種理想的生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠智能編輯產(chǎn)品特性,、成本,、物流管理、安全,、信賴性,、時間以及可持續(xù)性等要素,，從而為各個顧客進(jìn)行最優(yōu)化的產(chǎn)品制造,。這樣一種“自下而上”型的生產(chǎn)模式革命，不但能節(jié)約創(chuàng)新技術(shù),、成本與時間,，還擁有培育新市場機(jī)會的網(wǎng)絡(luò)容量。