自工業(yè)革命開始以來,，每一次技術(shù)進步都能夠帶來工業(yè)生產(chǎn)效率的大幅提高。19世紀初,，蒸汽機促進了現(xiàn)代工廠的建立,，到了20世紀,，電氣化帶動了工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)并在70年代實現(xiàn)了自動化。然而在隨后的幾十年里,，工業(yè)技術(shù)進步僅僅是量的增加,，與信息技術(shù)、移動通信,、電子商務(wù)等相比突破甚微,。

　　現(xiàn)在，我們正處于第四波工業(yè)浪潮中：新興的數(shù)字技術(shù)產(chǎn)業(yè)被稱為工業(yè)4.0,，具體即指九項基礎(chǔ)技術(shù)進步驅(qū)動的轉(zhuǎn)型,。在這些轉(zhuǎn)變中，傳感器,、機器,、工件和IT系統(tǒng)將相互聯(lián)接起來，超越單個企業(yè)擴大到價值鏈,。這些聯(lián)接系統(tǒng)可以與基于因特網(wǎng)協(xié)議的其它系統(tǒng)相互作用,，分析數(shù)據(jù)、進行預(yù)測和自動配置來適應(yīng)變化,。工業(yè)4.0可以實現(xiàn)跨設(shè)備的數(shù)據(jù)收集和分析,，更加靈活高效地生產(chǎn)出低價高質(zhì)的商品。這反過來還將提高生產(chǎn)效率,、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展模式,、促進工業(yè)增長，最終提升企業(yè)和地區(qū)的競爭力,。

　　波士頓咨詢公司發(fā)布報告介紹了工業(yè)4.0時代的九大技術(shù)趨勢,，并探討其潛在的技術(shù)和經(jīng)濟效益，為制造商和生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商提供信息,。這九大技術(shù)進步已應(yīng)用于制造業(yè),，而隨著工業(yè)4.0的到來，它們將改變生產(chǎn)方式：獨立和優(yōu)化的單元將完全整合為自動化的生產(chǎn)流程,，改變供應(yīng)商,、生產(chǎn)商和客戶之間的傳統(tǒng)關(guān)系，也改變了人和機器之間的關(guān)系,。

　　一,、大數(shù)據(jù)及分析

　　基于大數(shù)據(jù)的分析模式最近只在全球制造業(yè)大量出現(xiàn)，它的優(yōu)勢在于能夠優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源,，提高設(shè)備服務(wù),。在工業(yè)4.0背景下，將對來自開發(fā)系統(tǒng),、生產(chǎn)系統(tǒng),、企業(yè)與客戶管理系統(tǒng)等不同來源的數(shù)據(jù)進行全面的整合評估，使其成為支持實時決策的標準,。例如,，德國的半導(dǎo)體制造商英飛凌已經(jīng)采用了將單芯片關(guān)聯(lián)的方式，幫助檢測有故障的芯片來提高生產(chǎn)質(zhì)量,。

　　二,、自主式機器人

　　許多行業(yè)的生產(chǎn)商長期使用機器人來處理復(fù)雜的作業(yè)，但機器人卻在不斷進化,，甚至可以在更大的實用程序中使用,。它們變得更加自主、靈活,、合作,。最終，它們將與人類并肩合作,，并且人類也要向它們學(xué)習(xí),。這些機器人將花費更少，并且相比于制造業(yè)之前使用的機器人,，它們的適用范圍更廣泛,。

　　在許多行業(yè)中，機器人已經(jīng)被長期使用來處理復(fù)雜的任務(wù)且仍在不斷發(fā)展,。它們正在變得更加自主靈活,，最終將學(xué)會與人交往，和人類安全地共同工作并向人類學(xué)習(xí),。這些機器人將價格更低且用處更大,，能夠承擔(dān)更為復(fù)雜的角色,。

　　例如,，顧家家居已經(jīng)使用了歐洲制造商的機器設(shè)備。這些機器人是相互連接的,，以便他們可以協(xié)同工作,，并自動調(diào)整行動，以配合下一個未完成的產(chǎn)品線,。高端傳感器和控制單元可保證與人類密切合作,。同樣，工業(yè)機器人供應(yīng)商ABB推出一款有兩支手臂的機器人,，它被稱為“玉米”,，專門設(shè)計用來與人類一起組裝產(chǎn)品（如電子消費品）,。計算機視覺技術(shù)的應(yīng)用保證了安全互動和零件識別的實現(xiàn)。

　　三,、仿真模擬

　　在工程階段,，運用了3D仿真材料和產(chǎn)品，但在未來,，模擬將更廣泛地應(yīng)用于裝置運轉(zhuǎn)中,。模擬將利用實時數(shù)據(jù)，在虛擬模型中反映真實世界,，包括機器,、產(chǎn)品、人等等,，這使得運營商可以在虛擬建模中進行測試和優(yōu)化,。例如西門子就開發(fā)出了可以模擬的虛擬機器，從而使加工過程減少了80%,。

　　四,、水平和垂直系統(tǒng)集成

　　目前，大多數(shù)的IT系統(tǒng)都沒有被完全整合,，公司,、供應(yīng)商和客戶之間聯(lián)系并不密切，從企業(yè)到車間的功能也缺乏完整的一體化,。即使是工程本身,，從產(chǎn)品到工廠自動化，缺乏完全集成,。隨著工業(yè)4.0的到來,，公司和部門間將更具凝聚力，數(shù)據(jù)整合網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將使價值鏈實現(xiàn)真正的自動化,。

　　例如,，達索系統(tǒng)和云供應(yīng)商Boostaerospace聯(lián)手為歐洲航空航天和國防工業(yè)建立了一個合作平臺——AirDesign。該平臺可以作為一個工作空間設(shè)計和制造業(yè)的合作車間,，也可作為一個私有云服務(wù),。它負責(zé)管理多方之間的交換產(chǎn)品和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的復(fù)雜任務(wù)。

　　五,、物聯(lián)網(wǎng)

　　如今,，只有一些制造商的傳感器和設(shè)備進行了聯(lián)網(wǎng)和嵌入式計算，它們通常處于一個垂直化的金字塔中,，距離進入總體控制系統(tǒng)的智能化和自動化水平仍有一定距離,。隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更多的設(shè)備甚至更多的未成品將使用標準技術(shù)連接，可以進行現(xiàn)場通信,，提供實時響應(yīng),。

　　驅(qū)動和控制系統(tǒng)供應(yīng)商博世力士樂，生產(chǎn)了一種半自動的閥門生產(chǎn)設(shè)施,，可以分散地分析生產(chǎn)過程,。產(chǎn)品通過無線電頻率識別碼進行識別，并且工作站能夠“獲知”每個產(chǎn)品必須執(zhí)行的生產(chǎn)步驟,，從而適時地進行特定的操作,。

　　六、網(wǎng)絡(luò)安全

　　許多企業(yè)依然依賴于未連接或者脫機的管理和生產(chǎn)系統(tǒng),，而到了工業(yè)4.0時代,，連接性增強，網(wǎng)絡(luò)安全威脅也急劇增加,。不過人們可以對整個新框架充滿信心,，工業(yè)設(shè)備供應(yīng)商正聯(lián)手同網(wǎng)絡(luò)安全公司進行合作和收購。

　　七,、云計算

　　在工業(yè)4.0時代里,，更需要跨站點和跨企業(yè)的數(shù)據(jù)共享，與此同時,，云技術(shù)的性能將提高,，只在幾毫秒內(nèi)就能進行反應(yīng)。其結(jié)果是設(shè)備數(shù)據(jù)將存儲在云中,，生產(chǎn)系統(tǒng)可以提供更多的數(shù)據(jù)驅(qū)動服務(wù),，許多工業(yè)監(jiān)測和控制處理也將進入云端。

　　八,、增材制造

　　企業(yè)已開始采用增材制造,，比如用3D打印生產(chǎn)單個組件。進入工業(yè)4.0,，這種增材制造方法將在小批量定制產(chǎn)品的生產(chǎn)中更加廣泛地應(yīng)用,，它可以催生多種復(fù)雜而輕巧造型設(shè)計。高性能且分散的增材制造系統(tǒng)將減少運輸距離和庫存,。例如,，航空公司已將增材制造工藝應(yīng)用于新設(shè)計中，既能減輕飛機重量,，還能降低鈦等原料的費用,。

　　九,、增強現(xiàn)實

　　增強現(xiàn)實技術(shù)支持各種服務(wù),，比如你可以在倉庫里挑選部件并通過移動設(shè)備發(fā)送維修指令。這些系統(tǒng)目前正處于起步階段，未來,，企業(yè)將更加廣泛的使用增強現(xiàn)實技術(shù)為工人提供實時信息,，改進決策和工作程序。目前這種系統(tǒng)已經(jīng)以谷歌眼鏡的形式進入了市場,，工人可以透過虛擬現(xiàn)實的眼鏡看到實際的場景,。

　　另一個應(yīng)用程序是虛擬培訓(xùn)。西門子已經(jīng)開發(fā)了一個虛擬工廠操作員培訓(xùn)模塊,，利用增強現(xiàn)實眼鏡,，創(chuàng)造了以工廠人員處理突發(fā)事件的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的3D環(huán)境。

　　工業(yè)4.0的影響

　　量化影響：以德國為例

　　為了對工業(yè)4.0的潛在的世界范圍內(nèi)的影響有更進一步的量化的理解,，我們對德國制造業(yè)展望進行了分析,，發(fā)現(xiàn)第四次技術(shù)革命會引發(fā)四個領(lǐng)域內(nèi)的收益：

　　生產(chǎn)力方面。在接下來的五年到十年,，工業(yè)4.0將會對德國制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的更多企業(yè)產(chǎn)生推動作用,，并提高生產(chǎn)力，預(yù)計產(chǎn)值講會從900億歐元提高到1500億歐元,。不計算材料的成本,，生產(chǎn)成本可能會提高15%到25%；如果把材料成本計算在內(nèi),，生產(chǎn)成本可能會提高5%到8%,。工業(yè)各行業(yè)差別很大。工業(yè)零部件制造商有望實現(xiàn)生產(chǎn)力最大的一些改進（20-30%）,，例如,，汽車公司可以預(yù)期增加10-20%（圖3）。

　　稅收增長方面,。工業(yè)4.0也將推動收入增長,。廠家提高設(shè)備和新的數(shù)據(jù)應(yīng)用需求，以及消費者對更廣泛的定制產(chǎn)品的需求將越來越多,，這可以稅收增加300億歐元,，或德國的大約占GDP的1%。

　　就業(yè)方面,。工業(yè)4.0將使德國在未來五年內(nèi)就業(yè)增長6%,。（如圖4）在同一時期，機械工程部門對員工的需求可能會上升10%之多,。然而,，也會因此需要會不同技術(shù)的人。在短期內(nèi),，自動化的趨勢將取代一些操作簡單,、重復(fù)率高的低技能的工,。同時，軟件,、連接和分析越來越多地被使用,，將增加對軟件開發(fā)和相關(guān)技術(shù)員工的需求。

　　投資方面,。在接下來的十年里,，為適應(yīng)生產(chǎn)過程一體化，德國生產(chǎn)商投資約2500億歐元,。工業(yè)4.0將直接影響生產(chǎn)商和他們的勞動力以及供應(yīng)制造系統(tǒng)的公司,。