2009到2012年歐洲深陷債務危機，德國經濟卻一枝獨秀，依然堅挺。德國經濟增長的動力來自其基礎產業(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)的經濟增長動力，制造業(yè)的發(fā)展是德國工業(yè)增長的不可或缺因素，基于這一共識，德國政府傾力推動進一步的技術創(chuàng)新，其關鍵詞是“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，2012年德國政府公布題為《十大未來項目》的跨政府部門的聯合行動計劃，并決定在2012～2015年間向十大項目資助84億歐元。被稱為“工業(yè)4.0”的未來項目，與能源供給結構改革、可持續(xù)發(fā)展等項目同步公布。“工業(yè)4.0”未來項目，主要是通過深度應用ICT(信息通信技術)，總體掌控從消費需求到生產制造的所有過程，由此實現高效生產管理。

       工業(yè)4.0進化過程

       工業(yè)革命1.0：18世紀末期始于英國的第一次工業(yè)革命，19世紀中葉結束。這次工業(yè)革命的結果是機械生產代替了手工勞動，經濟社會從以農業(yè)、手工業(yè)為基礎轉型到了以工業(yè)以及機械制造帶動經濟發(fā)展的模式。

       工業(yè)革命2.0：第二次工業(yè)領域大變革發(fā)生在20世紀初期，形成生產線生產的階段。通過零部件生產與產品裝配的成功分離，開創(chuàng)了產品批量生產的新模式。20世紀70年代以后，隨著電子工程和信息技術充實到工業(yè)過程之中，實現了生產的最優(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)生的生產過程高度自動化。自此，機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”生產的新時代。工業(yè)4.0通過決定生產制造過程等的網絡技術，實現實時管理。

       信息物理融合系統(tǒng)(CPS)

       通過通信網絡，將工廠內所有設備互聯的“智能工廠”就是其中最好的一個體現。德國制造業(yè)中的所有行業(yè)正在實施該項目有關的研究，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)展的技術進化。作為未來第四次工業(yè)革命的代表，工業(yè)4.0不斷向實現物體、數據以及服務等無縫連接的互聯網(物聯網、數據網和服務互聯網)的方向發(fā)展。

       工業(yè)4.0體現了生產模式從“集中型”到“分散型”的范式轉變，正是因為有了讓傳統(tǒng)生產過程理論發(fā)生顛覆的技術進步，這一切才成為可能。同時，分散型智能利用，代表了生產制造過程的虛擬世界與現實世界之間的交互關系，在構建智能物體網絡中發(fā)揮重要作用。未來，工業(yè)生產機械不再只是“加工”產品，取而代之的是，產品通過通信向機械傳達如何采取正確操作。

       CPS連接了虛擬空間與物理現實世界，使智能物體通信以及相互作用，創(chuàng)造一個真正的網絡世界。CPS體現了當前嵌入式系統(tǒng)的進一步進化。與互聯網或者網上可搜集的數據、服務一起，嵌入式系統(tǒng)也是構成CPS的要素之一。CPS可提供構建物聯網的基礎部分，并且與“服務互聯網”一體化，實現工業(yè)4.0。這些技術被稱為“實現技術”，培育更加廣泛的基于創(chuàng)新型應用或過程的新現實空間，淡化現實世界與虛擬空間的界限。實現技術就像互聯網使得個人通信以及相互作用的關系發(fā)生變革一樣，將給我們與物理現實世界之間的相互作用關系帶來根本性變化。

       基于高性能軟件的嵌入式系統(tǒng)與融合在數字網絡中的專業(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，智能手機囊括許多應用和服務，已經遠遠超出設備本身通話功能。由于全新的劃時代應用和服務的提供商將不斷涌現，漸漸形成新價值鏈，所以，CPS也將對現有業(yè)務與市場模式帶來范式轉變。汽車工業(yè)、能源經濟，還有包括諸如工業(yè)4.0的生產技術的各個工業(yè)部門，將同步因這些新價值鏈發(fā)生巨變。