智能工厂的技术基础是智能制造与CPS，物联智能工厂是通过无线互联网来连接工人与机器，让机器明白要生产什么及怎样生产的。就目前而言，包括德国在内的发达国家，都还处于工业4.0时代的初期阶段。
老牌科技巨头西门子公司已经与一些工厂签订了发展工业4.0的计划。计划的主要内容是生产“智能生产线”等设备。拜耳、戴姆勒、宝马汽车等德国制造业的知名企业，都是西门子公司的服务对象。连前面提到的巴斯夫智能工厂，使用的也是西门子公司制造的“智能生产线”。
迄今为止，西门子已经耗费25年的光阴来研究数字化生产。西门子在德国某市的一个工厂，有75%的流水线实现了自动化生产。整个生产过程是由1150名员工操纵计算机来控制的。
西门子的一位董事会成员指出：“如果要设计一个全程自动化，并且依靠互联网的智能生产线，还需要大概十年的努力。如果说智能工厂是万丈高楼，那么我们现在已经有了砖头。”
在这场新工业革命中，制造业转型的最大的阻力，或许恰恰来自高度依赖信息技术的互联网巨头。
作为第三次工业革命的标志性成果，互联网席卷了包括农业在内的几乎所有传统产业。就算是制造业也处于互联网的覆盖之下。在信息社会中，企业与客户之间的主要交易渠道就是互联网。据统计，德国有95%的网页搜索流量来自搜索引擎巨头——谷歌公司。也就是说，传统制造业要想用互联网完成转型升级，不得不与互联网巨头进行合作。
作为工业4.0计划的推动者，美国国家工程院专家提醒德国同行道：谷歌与亚马逊等互联网巨头垄断了消费者与企业之间的沟通桥梁，德国工业界对此应当高度关注。
如今，互联网巨头不再满足于做IT软件，纷纷利用自身的垄断优势来推广产品与服务，而不仅仅是做电子邮箱等软件。就连可穿戴设备、自动驾驶汽车等智能化产品，也成为谷歌公司的发展目标。而亚马逊也不仅仅止步于赚网上商城的暴利，无人机物流与实体超市都成为亚马逊帝国进军的新方向。
换句话说，工业制造业在推进工业4.0发展时，跨国互联网巨头也在以自己的方式吞并实体经济，特别是正在迈向工业4.0时代的制造业。对于制造业而言，数字化经济是一块诱人的蛋糕，但光有工业技术优势，还不足以赢得先机。
工业4.0时代的数字化经济，不光是需要智能化的工业生产线，还需要用大数据技术来优化企业及客户的一切信息。谁能掌握客户及行业的大数据，谁就能赢得更多的市场份额，谁就可以将智能工厂的技术优势转化为实实在在的经济地位。问题是，掌握必要的大数据的是谷歌、亚马逊等美国互联网巨头，而不是西门子等以智能技术见长的德国科技制造业大佬。
尽管德国政府对此表示忧虑，但学术界与企业界并不十分担忧。西门子公司的高层人士表示：谷歌在互联网领域的垄断地位，并不会对西门子的智能化生产带来多少威胁。因为第四次工业革命不是光有大数据就能完成的。西门子与谷歌在未来说不定会发展成合作伙伴的关系，利用各自的优势互补，共同推动工业4.0建设。
3.即将来袭的第四次工业革命
杰里米·里夫金在《第三次工业革命》一书中描绘的自动化工厂，还在众多读者的脑中回荡。但他没想到的是，第三次工业革命已经悄悄结束。德国、美国等发达国家早就把目光放在了另一个崭新的时代——第四次工业革命（工业4.0）。最先提出“工业4.0”概念的德国工业界，给全世界带来了一个疑问——假若用物联网及服务来改造制造业，世界将会怎样？
作为全球制造业最发达的国家，德国用“工业4.0”战略再次震撼全球。第四次工业革命即将在各国掀起一场风暴。对于每个国家而言，融入这次浪潮只是时间问题。先来看看第四次工业革命将会为我们带来什么。
在工业3.0时代，发达国家制造业完全实现了自动化和透明化的生产流程。当世界进入工业4.0时代后，制造业将全面整合“分布式自组织式”的生产流程与大规模单件生产工艺。换句话说，就是把信息与实体进行无缝对接，一切机器设备都被纳入统一的智能化网络。这个智能化网络可以根据数据自主调整生产流程，并且自动修复机械故障，以最有效率的生产方式制造出多样化的个性化定制产品。专家将这个过程称为“智能制造”，将拥有这种生产技术的工厂称为“智能工厂”。
最早提出“工业4.0”概念的德国，已经有高科技企业为制造业工厂提供智能化生产线。例如，前面提到的西门子智能生产线。这种智能制造的生产设备，将被越来越多的企业所运用。
我们不妨大胆想象一下智能工厂的美妙景象。
在一个飞机制造厂里，各条生产线有条不紊地运行着。车间里一个人都没有，只有造型各异的智能机器人。它们不但装配工艺快捷娴熟，还能根据指令灵活改变工作任务。虽然这在工业3.0的自动化工厂中也能实现，但不同的是，这些机器人不需经过人工操作就能相互沟通。
当一台智能机器人改变工作内容或装配速度时，它会自主通知下一岗位的智能机器人做好相应的准备。而产品在投入使用时，其自带的传感器会自动采集飞机在运行过程中的各种数据。这些数据被自动上传到智能网络当中，系统的智能软件系统可以据此精确分析飞机的各种状况，甚至预测飞机故障发生的方式与时间，并即时提出预防性保养方案。如此一来，产品的安全性与使用寿命都将得到大幅度提升。
毫不夸张地说，智能工厂是第四次工业革命的重要发展项目。其卓越的智能制造能力，可以将工人从机械化的流水工作里解放出来。工人无须再将精力浪费在单调的机械重复劳动中，而能把更多能力用于研发新技术与寻找新的增值业务上。
从更长远的角度看，第四次工业革命可以让工厂构建更为灵活的组织形式。工人也可以灵活调整生活方式，为事业和生活寻找一个更合适的平衡点。这也许是第四次工业革命对人类最重要的贡献之一。
工业4.0更大的意义在于，打破现实世界与虚拟的数字世界之间的界限，将两个世界彻底融为一体。
德国专家认为，第四次工业革命最主要的驱动力，是一个高度智能化的产业物联网（Industrial Internet of Things）。这种产业物联网依托于大数据分析技术，以物联网为核心。工厂的生产流程、产品设计、技术研发、用户服务等各环节，都被纳入到这个智能网络当中。人与智能机器通过数据实现信息沟通，让科幻电影中的神奇景象变成活生生的现实。
根据英国牛津经济研究院的分析报告，产业物联网应用所产生的价值可以在20国集团的GDP总量中占据高达62%的比重。而根据美国通用电气公司的估算，到2030年时，产业物联网将为全球GDP贡献出高达15万亿美元的产值。工业4.0的长远意义由此可见一斑。
随着第四次工业革命的到来，世界将在以下几个方面发生革命性的变化。
第一，工业领域将成为新工业革命的策源地。
在工业4.0时代中，工厂不再只是简单的生产基地，而是进化为CPS中的“智能空间”。智能工厂与物联网及服务网络的高度融合，让生产流程中的所有环节都能实现智能化转换。工厂的生产、管理、仓储、营销、服务通过数字信息链连接成一个密不可分的整体。
此外，智能工厂制造的产品也将获得自己独有的数字化记忆。例如前文所述的西门子智能生产线，在每个产品中植入一种相当于“黑匣子”的智能芯片。这个“黑匣子”将自动记录该产品在生产、维修、回收等环节的一切数据。产品有了数字化记忆，就能与智能机器人，甚至客户进行沟通。
借由这项技术，个性化定制产品的生产加工将进入一个崭新的阶段。人们在这次工业革命中需要重新思考机器人在工业生产中扮演的角色。装有各种传感器的智能机器人，不需要由人工操作，而是直接根据产品“黑匣子”中的数字化记忆（指令）来加工产品。
智能生产线还能自动连接“云端”平台，寻找不同的专家。专家只需要提供全套维修技术内容与虚拟工具，而智能机器人可以自主思考，运用专家提供的有效信息来进行自我管理与自我完善。
第二，大数据将改变固有的数据管理方式与客户关系管理模式。
从某种意义上说，工业4.0时代也可以被称为工业大数据时代。因为按照传统的生产管理方式，企业的数据分散在各个部门的数据库中，缺乏横向联动。决策者想及时、准确地提取企业各个方面的数据，存在技术上与管理上的困难。而工业大数据的出现，使得企业可以把各部门的数据全部集中在一个云平台上。通过云平台来充分挖掘各部门的数据中的有用信息，从而建立一个完整的PLM（产品生命周期管理）系统。
在产业物联网中，不仅上游的生产流程会运用到智能技术，下游的营销及客户关系管理环节也会广泛使用大数据工具。大数据可以深度挖掘各种传感器采集的客户信息，并通过智能软件分析出每个客户的需求曲线变化，从而进一步自动生成最符合客户当前需求的产品设计及营销推广方案。
第三，未来的企业组织会发生深刻变革。
制造业企业作为发展工业4.0的主力军，将会彻底革新自己的组织形式。随着新技术的普及，生产效率极大提升，交易成本迅速下滑，那些不能适应环境变化的低科技含量的传统制造业，将被无情地淘汰。但光有技术研发优势，不代表企业可以适应越来越变化多端的追求个性化和人性化的市场。
对于那些掌握核心科技的制造业巨头而言，传统的企业组织缺乏足够的灵活性与便捷性。亚马逊等以零售为主业的互联网巨头，恰恰以善于灵活应对消费者的多样化著称。这对首倡工业4.0的制造业是一个严峻的挑战。
因此，制造业企业将在CPS等高新技术的支持下，变革自己的组织形式。美国专家预测：未来的企业组织形式可能接近机动灵活的特种部队，以研发、生产、营销、服务一体化的编制精干的小组为基本单位，独立负责处理各自的细分市场。而企业高层一方面在战略决策环节集权化，另一方面又将战术层次的决策管理权下放至各个小组，寻求集权与放权的平衡，实现从指令性管理向合作式管理的转型。
总之，悄然降临的第四次工业革命与第三次工业革命一样，将会彻底改变人类的生产生活方式。
4.工业4.0时代带来的机遇与挑战
从某种意义上说，工业4.0战略是被2008年国际金融海啸催生的。沉溺于虚拟经济的西方国家在此前纷纷实行“去工业化”策略，把许多制造业工厂设在海外。这导致“产业空心化”问题泛滥成灾。金融海啸让西方国家重新认识了实体经济与虚拟经济的关系。于是各国又设法将制造业重新搬回来，启动“再制造业化”的道路。与此同时，互联网经济的迅猛发展对传统制造业形成了强烈冲击。如果传统制造业不能因时变革，则会像过去那样难以承受虚拟经济的冲击。
德国的“工业4.0”战略，就是在这个背景下提出的。为了避免再度陷入“去制造业化”的恶性循环，德国试图通过构建智能制造技术标准与智能生产体系来全面升级工业生产方式。其传统制造业正朝着智能化、网络化的方向转型，在融入互联网经济浪潮的同时，发起第四次工业革命。
工业4.0的横空出世，对全世界所有的制造业大国而言，既是一个实现跨越式发展的机遇，也可能是被颠覆式创新淘汰的挑战。
在工业4.0时代，全球供应链条将得到全面翻新。可以说，无论是企业的商业模式还是工厂的生产方式，都会发生革命性升级。
在互联网经济横行的今天，消费者需求越来越多样化与个性化。企业再也不能依赖种类单调的大规模标准化产品来打动目标客户群体。云计算等大数据技术的出现，使得企业可以实时了解不断变化的目标客户的消费偏好与消费特征，将资源与技术集中用于提供符合客户个性化需求的产品与服务。
但要实现这种完全以用户需求为核心的商业模式，存在一个技术瓶颈。传统的工业生产方式是通过大规模标准化生产来降低产品的成本的，而以用户为中心的商业模式，需要的是千人千面的个性化定制产品。这与整齐划一的标准化生产相互矛盾。因此，个性化定制产品的成本在工业2.0及工业3.0时代都很难降低，形成规模效益。而工业4.0的技术革命打破了这个僵局，让大规模生产个性化定制产品从梦想变成了现实。
例如前面提到的西门子公司的智能生产线，通过在每个产品标签上贴智能芯片的办法，让流水生产线中的设备可以根据每个产品芯片中蕴藏的数据，自动改变产品的组装方式与内容。这种智能制造的新兴生产方式，可以让多样化的个性化定制产品在同一条流水生产线上进行制造，从而将个性化定制模式的灵活性与标准化生产的规模效应有机结合起来。
有了工业4.0的智能制造技术支持，企业才能充分利用大数据挖掘到客户信息，制作出满足所有客户个性化需求的产品。
