The Fourth Industrial Revolution & What Were Those Other Two?
第四次工業革命和另外兩次工業革命是什麼？
工業 4.0 是製造/生產及相關行業和價值創造過程的數位化轉型。
工業 4.0 與第四次工業革命交替使用，代表了工業價值鏈組織和控制的新階段。
資訊實體系統構成了工業 4.0 （例如，「智慧機器」）的基礎。他們使用現代控制系統，具有嵌入式軟體系統並處理網路網址，以透過物聯網進行連接和尋址。
工業 4.0 是指借助資訊和通信技術（Plattform Industrie 4.0）實現工業機器和流程的智慧聯網
透過這種方式，產品和生產方式可以聯網並可以「通信」，從而實現新的生產方式、價值創造和即時優化。網路實體系統創造了智慧工廠所需的能力。這些與我們從工業物聯網中了解到的功能相同，例如遠端監控或跟踪和追踪，僅舉兩個。
工業 4.0 被定義為「當前製造技術自動化和數據交換趨勢的名稱，包括資訊物理系統、物聯網、雲端運算和認知計算以及創建智慧工廠」。
工業 4.0 是一個願景，它從一項目的在使德國製造業更具競爭力的倡議（「工業 4.0」）演變為全球採用的術語。
工業 4.0 經常與第四次工業革命的概念互換使用。它的特點是，除其他外，
- 甚至比第三次工業革命更加自動化，
- 透過工業物聯網支持的網路實體系統，連接實體世界和數位世界，
- 從中央工業控制系統，轉變為智慧產品定義生產步驟的系統，
- 閉環數據模型和控制系統，以及
- 產品的個性化/客製化。
目標是實現自主決策流程，即時監控資產和流程，並透過利益相關者的早期參與，以及縱向和橫向整合，實現同樣即時連接的價值創造網路。
工業 4.0 是一個動態的願景、政策和概念，參考架構、標準化，甚至定義都在不斷變化。
第四次工業革命，以及工業 4.0 背後的驅動因素和技術的影響，在概念推出後，已經從各個部門的角度進行了審視。這導致了更多的「4.0」術語，通常基於學術工作。示例包括物流 4.0 （物流和運輸）、建築 4.0 （建築行業）、能源 4.0 （能源和公用事業行業）等等。
大多數工業 4.0 計劃，都是範圍有限的早期項目。實際上，大多數數位字化和數位化工作都發生在第三次，甚至第二次工業革命技術/目標的背景下。
從本質上講，使工業 4.0 成為可能的技術，利用現有數據和充足的額外數據源，包括來自連接資產的數據，以在多個層面上提高效率、改造現有製造流程、創建跨價值鏈的端到端資訊流，並實現新的服務和商業模式。
工業 4.0 的核心包括利用資訊系統，將自主和自主決策（部分）轉移到網路實體系統和機器。
要了解工業 4.0，必須了解完整的價值鏈，其中包括供應商以及各種形式的智慧製造所需的材料和組件的來源、端到端的數位供應鏈，以及所有製造的最終目的地/生產，無論中間步驟和參與者的數量如何：最終客戶。
啟用更直接的個性化生產、服務以及客戶/消費者互動模型（包括從實際產品使用中獲取即時數據），並在可能的情況下減少數位供應鏈模型中，中介機構的低效率、不相關性和成本在這種以客戶為中心的意義上，工業 4.0 的一些目標越來越苛刻，他們重視速度、（成本）效率和增值創新服務。
最後，它仍然是業務 —— 透過創新和業務模式和流程轉型的創新轉折：增加利潤、降低成本、增強客戶體驗、優化客戶生命週期價值，和盡可能提高客戶忠誠度、銷售更多產品，並創新以實現成長和保持相關性的成長。。
工業4.0：精髓簡述
工業 4.0 是製造業（及相關行業）在大數據、人員、流程、服務、系統和支持物聯網的工業資產的互聯環境中的資訊密集型轉型，並將可操作的數據和資訊的生成、利用和利用作為實現智慧產業，和產業創新協作生態系統的方式方法。
因此，工業 4.0 是一個具有清晰框架和參考架構的廣闊願景，主要特點是在所謂的網路實體系統中，橋接實體工業資產和數位技術。
一個關鍵的角色，確實是由事物或物聯網的網路發揮，在工業 4.0 工業物聯網與它的許多範圍物聯網堆棧組件，從物聯網平台小號到工業物聯網 Gateway，設備等等。
然而，當然不僅僅是物聯網：雲端運算（和雲端平台）、大數據（高級數據分析、數據湖、邊緣智能）與（相關的）人工智慧、數據分析、儲存和網路邊緣的計算能力（邊緣計算）、移動、數據通信/網路技術、HMI 和 SCADA 等層面的變化、製造執行系統(MES)、企業資源規劃（ERP，成為 i-ERP）、可程式邏輯控制器（PLC） , 感測器和執行器, MEMS 和換能器 （再次是感測器）和創新的數據交換模型都發揮著關鍵作用。
此外，同樣的技術，如機器人流程自動化(RPA)、人工智慧（AI 引擎、機器學習）、兩者的結合等等，都出現在所有軟體領域，如企業資訊管理、業務流程管理和採購市場中的應用，當然也出現在支持物聯網的工業/製造應用，和物聯網製造平台中。
工業 4.0 不是你一夜之間意識到的「東西」。就像 IoT 佈署的情況一樣，你需要一種策略性和分階段的方法。
這與數位化轉型策略完全相同，當我們查看工業 4.0 策略和實施，以及工業 4.0 的狀態和組織，從初始階段和試點，轉向更具創新性的方法時的成熟度，在優化和自動化方面傳統的垂手可得的成果。如果你趕時間，可以查看有關工業 4.0 成熟度模型和路線圖的章節。
整個價值鏈的數據和優化
正如你將在本指南中發現的那樣，工業 4.0 被視為整個生命週期中，下一個階段組織和控制的產品價值鏈。
資訊實體系統是產品設計、原型製作和開發、遠端控制、服務和診斷、狀態監測、主動和預測性維護、追踪和追溯、結構健康和系統健康監測、規劃等領域的基礎和新功能、創新能力、敏捷性、即時應用等。
這些後一種功能還導致了用例和佈署的類型，以及工業 4.0 的好處，我們稍後將介紹這些功能，包括個性化功能、即時警報和干預、創新服務模型、動態產品改進、提高生產力、更高-時間，最終是新的商業模式。
工業 4.0 的新能力導致了「萬物智慧」現象，這些現象通常最受關注：從智慧電網、智慧能源和智慧物流到智慧設施，包括智慧建築、智慧工廠和智慧辦公室，再到上述智慧製造、智慧工廠、智慧城市等。
工業 4.0 是向資訊實體系統的演進，代表著第四次工業革命在通往具有工業物聯網和製造業分散智慧的端到端價值鏈的道路上
本指南深入介紹了資訊實體系統、其組件（例如智能控制系統和嵌入式軟體系統）及其在製造和工業發展中的地位（從機械系統開始）。
工業 4.0 建立在上述端到端產品生命週期，和價值流中的數據模型和數據映射之上。工業 4.0 中的所有技術都需要以整合為關鍵的角度來看待。
第一個整合（或融合）是資訊技術（IT）和營運技術（OT）的整合。
沒有 IT 和 OT 的融合，就沒有工業轉型，更不用說現代樓宇管理和其他幾個領域，其中一方面是物聯網，另一方面是 IT 和 OT 相遇的地方，不同傳統系統之間的孤島消失了，這是在接近所有行業的情況下。IT 和 OT 融合的本質圍繞著數據（以及他們多年來一直使用的系統）、流程和人員/團隊。同樣，物聯網在這裡是關鍵，因為物聯網也是從捕獲（以及隨後的數據分析/利用）開始的。可以肯定地說，工業 4.0 之所以成為可能，是因為物聯網。工業 4.0的技術本質有時也被稱為網路實體融合。
由於 IT、OT 及其骨幹網（如網路和基礎設施，我們還可以添加 CT 或通信技術）的融合，本質上歸結為受物聯網數據（雲基礎設施、伺服器基礎設施、儲存和邊緣基礎設施等）許多人將工業 4.0 視為第三次工業革命的延續。
另一方面，包括工廠在內的所有組織中，持續自動化的影響，對工作和社會都有明顯的影響。然而，這裡也有人認為，這僅僅是第三次工業革命的後續步驟的結果，其中自動化已經在許多層面上進行了密集化。不管這些討論如何，很明顯，工業 4.0 的第四次工業革命方面贏得了辯論。
工業 4.0 中的整合：隨著所有系統的變化進行縱向和橫向整合
在本指南中，我們將進一步探討工業 4.0 模型中的兩個關鍵整合。
第一個是垂直整合，傳統自動化金字塔中的所有系統都會受到影響：從現場層和控制層到生產層、營運層和企業規劃層。
垂直整合將使傳統的自動化金字塔視圖消失。這同樣適用於跨越這些不同級別的多個系統和應用。其他系統（如 ERP）將發生巨大變化，而其他系統將被工業物聯網平台範圍內，快速新興的應用所取代，特別是製造平台和垂直平台，用於行業許多方面的各種任務和用例，具有更多功能和以可互操作的「系統的系統」方法，以及物聯網平台和功能，整合到其中的數位轉換平台，和業務應用相結合。
第二個是橫向整合，它不是像縱向整合那樣的幾個系統的分層視圖，而是提到的端到端價值鏈：從產品開發和生產階段的供應商和流程、資訊流和 IT 系統到物流、配送和最終客戶。
這也會影響工業市場中使用的各種系統，最終都是關於數據以及如何、為什麼以及在正確的時間和地點使用它，以正確的理由來解釋資訊管理和商業智慧的古老咒語專家，當然還有很好的舊 DIKW 模型；從數據到知識，還有額外的行動層：決策。而在工業 4.0 中，這意味著人類、半自主和自主（儘管最好將其視為一個連續體）
在這個快速介紹性概述中，要提到的另一個要素確實是半自主和自主決策，工業和物流 4.0 的基石，自組織工廠和自主生產願景的本質，以及最終的夢想物聯網、人工智慧、新的整合系統、高級分析等，都發揮著盡可能多的自動化。
它直接涉及我們接下來要介紹的內容：工業 4.0、技術和工人，其中的觀點是增強能力、不同技能、節省人力等，其中承諾是擁有「過時工作」的工人將找到其他工作（強調「承諾」，因為到目前為止，自動化導致大量失業）。
工業 4.0：技術、安全、人員/工人和社會
在深入探討所有提到的演進、整合、網路實體演進、物聯網元素、大數據方面之前，在研究工業 4.0 的起源、定義、演進、全球影響、類似舉措、工業 4.0 設計原則、建構塊和參考架構模型工業 4.0 ，最後對技術和人員進行總結，以結束這個快速介紹。
隨著工業4.0，分佈式數據儲存將成為安全方面的主要挑戰之一（Umsetzungsstrategie Industrie 4.0）
需要注意的是，工業 4.0 不僅僅是這些技術。它還著眼於社會和工人的影響和作用（例如，人與機器之間的協作與協作機器人或協作機器人、工廠工人在所有這些變化中所需的新技能組合，以及不可避免的由於持續自動化而導致的失業提到 - 以及如何應對這一重大挑戰）。仍然; 許多人認為沒有強調「人性化」，因此有了工業 5.0的概念。
此外，工業 4.0 還非常注重安全性。這不僅意味著數據和通信網路的安全、數據保護（包括個人數據保護，特別是自《通用數據保護條例》、《電子隱私條例》和即將出台的多個領域的規則，包括綠色設施、能源和生態，以及消費市場出現醜聞之後的個人數據）、最廣泛意義上的網路安全和工業控制系統安全（ICS 安全），以及工人、工業資產、關鍵基礎設施和「實體安全」的保護和安全。
隨著工業資產和關鍵基礎設施（從關鍵電力建築到能源網路等）連接起來，並且在傳統上相當孤立的工業環境中攻擊正在上升，在工業 4.0 中，漏洞和攻擊的風險和危險是巨大的，這需要終結 —— 端到端的「安全設計」方法。由於攻擊增加並且後果可能很高，因此還建議不要只關注網路安全，而是將其與風險管理、業務連續性和其他領域相結合，也就是所謂的網路彈性，隨著我們不斷轉型，這成為必須。
這一整體安全挑戰，當然還有 ICS 安全和端到端網路安全挑戰，在工業 4.0 挑戰和風險中名列前茅。
在工業 4.0 技術層面，最後，在提到的技術（或更確切地說是技術組）之上，例如物聯網、大數據、IT、OT、多種安全技術（工業網路安全、關鍵設施的可視化監控、監控工人的可穿戴設備）危險環境中的安全）、人工智慧(AI)、雲、邊緣、霧等等，你可以添加：增材製造和 3D 列印、數位雙胞胎、虛擬和增強實境 （也在數位雙胞胎模擬的背景下），先進的機器人和協作機器人、自主生產、快速應用開發、自主生產、貫穿整個價值鏈的一致工程、徹底的數據收集和供應、系統整合（參見縱向和橫向整合）、廣泛的網路和通信技術、整合和連接標準/協議，使各種 IT 和 OT 協議可互操作的方法，以及更多即將出現的方法，例如區塊鍊和技術，不僅可以滿足對更多頻寬的需求，還可以為連接的設備供電。
在技術方面，重要的是要查看物聯網等術語下的技術，還要查看它們如何連接，尤其是在這個技術層面（數據以及你如何利用、保護、交換、豐富甚至貨幣化的方式）在上面列表中的中心關鍵字也是整合：從 IT 和 OT 的整合到 IoT 和 AI 的整合；大數據、物聯網和人工智慧；區塊鍊和物聯網。
這或多或少為專業人士總結了工業 4.0 的關鍵方面、要素和演變。在本頁的其餘部分，我們將更深入地了解提到的元素，以及更多內容。有些在指南中，有些是添加的，暫時鏈接到。
工業 4.0 的起源和歷史
儘管工 4.0 最初主要用於製造（在與正在發生的其他舉措，如對比度工業網路與工業網路聯盟或IIC） ，它事實上是進一步去。
經濟正處於第四次工業革命的邊緣。在網路的推動下，現實世界和虛擬世界不斷向物聯網融合(Die neue Hightech-Strategie Innovationen für Deutschland)
參與工業 4.0 的幾方，自己將其轉移到智慧交通和物流、智慧建築、智慧採礦、智慧石油和天然氣、智慧醫療保健，以及智慧“x”或“任何”。請記住，在工業 4.0 視圖中，智慧產品使我們從集中控制系統，轉變為智慧產品定義生產過程步驟的方法。智慧“x”處於更高級別。然而，讓我們來看看我們是如何到達那裡的，以及工業 4.0 的起源/歷史。
開始：工業 4.0 和德國高科技策略的重新定位
2006 年，德國政府在漢諾威工業博覽會上提出了「高科技策略」。
在「Die Neue Hightech-Strategie Innovationen für Deutschland」中，政府解釋瞭如何推動創新，這不僅僅是技術創新的問題，也是以社會整體為中心的「社會創新」，有點像日本社會 5.0 .
戰略調整包括五個核心要素，其中包括推動研發優先事項並涉及多個部門。其中之一是定義未來創造價值和（提高）生活品質的任務的優先級，其中一項未來任務是「數位經濟和社會」。
正是在這裡，工業 4.0 首次被提及與第四次工業革命的到來有著明確的關係，由網際網路和物聯網驅動。文件描述了未來工業生產的特點如下：
- 高度個性化（personalization）的產品，生產高度靈活；
- 客戶和業務合作夥伴儘早參與/參與設計和價值創造過程；
- 連接生產和高品質的服務，這將導致所謂的混合產品。
政府表示有意支持商業和科學界開發，和實施工業 4.0，並額外關注安全以及對勞動和就業的影響。其他數位優先事項包括智慧服務、智慧數據、雲端運算、數位/智慧網路、數位科學、數位教育和數位生活環境。大多數都與工業 4.0 密切相關。
為了檢查高科技戰略的優先事項並提出創新建議，成立了一個創新政策工作諮詢小組。德國國家科學與工程學院(acatech) 的 Henning Kagermann 博士和之前在 SAP 工作的博士被任命為負責人。
未來項目工業4.0
五年後的 2011 年，德國人工智慧研究中心( DFKI) 的 Kagermann 博士、Wolfgang Wahlster 博士和聯邦研究和教育部的 Wolf-Dieter Lukas 博士介紹了諮詢工作的結果跨多個領域的小組，包括工業 4.0，從那時起廣為人知。
第四次工業革命的商業潛力不僅在於營運流程優化，還在於其為廣泛的應用提供服務。因此，物聯網得到了所謂的「服務網路」的補充，因為智能產品提供了作為智慧服務的能力（工業 4.0：Mit dem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution，2011）
在漢諾威工業博覽會以新聞發布會的形式展示之前，他們發表了一篇文章（PDF 打開），標題為「工業 4.0：Mit dem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution」 （工業 4.0：通往物聯網的第四次工業革命）。
由於網絡物理系統，未來的工業 4.0 項目被採用，並圍繞創建新的商業模式展開。為了進一步發展它，Plattform Industrie 4.0 由 Bitkom （德國數字協會）、VDMA （德國機械工程工業協會）和 ZVEI （德國電氣工業）於 2013 年創建，後來其他人加入。
與包括 acatech 在內的其他合作夥伴一起，他們仍然致力於工業 4.0，其中包括標準化和國際合作水平，衡量工業 4.0、教育和研發的進展。然而，工業 4.0 不僅僅是一個產業政策問題。它還解決了資源效率、環境保護或城市化等生態和社會挑戰。
如今，Plattform Industrie 4.0 仍然致力於，透過其工作組在標準、規範、參考架構、安全、應用程序、商業模式、法律方面（以及數據-相關）、工作、教育和技能、全球合作等。鑑於工業 4.0 的國際化，Plattform Industrie 4.0 幾年來也有一個英文網站，儘管仍然強調德語。
工業 4.0 願景和技術，以不同速度在全球範圍內的傳播，與全球普遍的挑戰和可能性，以及與美國工業、日本工業、歐盟工業倡議等合作實現的交叉融合有關。向前。儘管如此，在比今天更多的公司中實現工業 4.0 願景之前，還有幾個障礙需要克服。
工業 4.0 定義 – 什麼是工業 4.0？
工業 4.0 的初始目標通常是自動化、（製造）流程改進和生產力/生產優化；更成熟的目標是以資訊和服務為基石的創新，和向新的商業模式和收入來源的過渡。讓我們看一下工業 4.0 的一些定義。
工業4.0的原始定義
2011 年提出的工業 4.0 定義相當冗長。在一篇題為「工業 4.0 – 面向未來的智慧製造」的論文中，GTAI （德國貿易和投資）研究了什麼是智慧工業（工業 4.0 的同義詞）以及工業 4.0 意味著什麼的問題。
摘錄：智慧工業或「工業 4.0」是指從嵌入式系統，到網路實體系統的技術演進……工業 4.0 代表著即將到來的第四次工業革命，即將到來的物聯網、數據和服務網路。去中心化智慧有助於創建智慧對象網絡和獨立的流程管理，真實和虛擬世界的交互代表了製造和生產流程的一個重要的新方面。
它沒有完成！論文中的更多內容（PDF 打開）和下面的工業 4.0 定義列表。
更多工業 4.0 定義
顯然，並非所有工業 4.0 的定義都相同。工業 4.0 在實踐中對很多人來說意味著很多事情，有些人認為是工業 4.0 的定義，有些人則不然。
工業 4.0 被定義為「當前製造技術自動化和數據交換趨勢的名稱，包括資訊實體系統、物聯網、雲端運算和認知計算以及創建智慧工廠」。
提出工業 4.0 概念的工作組，將其視為一系列生產中的顛覆性創新和工業流程的飛躍，從而顯著提高了生產力。這被視為第四次發生此類中斷。（德國聯邦教育和研究部，未來項目：工業 4.0）
這個工業 4.0 定義接近原始定義，但不完全正確，或者至少不再正確，因為工業 4.0 超越了工廠，也不僅僅是自動化和數據交換（例如工人的關鍵角色，關鍵角色能源效率等）。
如果我們把前面提到的德國工業 4.0 平台，作為工業 4.0 的官方參考，那麼每個平台的官方定義是這樣的：「工業 4.0 是指工業機器和流程的智慧聯網，借助工業 4.0 資訊和通信技術」。
工業 4.0 和第四次工業革命 (4 IR)
提醒一下，隨著工業 4.0 越來越流行，這四次工業革命的經典觀點是：
- 第一次工業革命，真的是一場革命，除此之外，由於蒸汽機的發明，水和蒸汽動力的使用，以及各種其他機器，將導致社會的工業轉型，包括火車、製造機械化和大量的煙霧。
- 第二次工業革命通常被視為電力和新的製造「發明」（例如裝配線）導致大規模生產領域，並在一定程度上實現自動化的時期。
- 第三次工業革命與電腦、電腦網路（廣域網、局域網、城域網……）的興起、製造業機器人技術的興起、連接性，以及顯然網路的誕生有關，網路是資訊方式的重大改變者處理和共享，以及以前實體環境的電子任何版本的演變，自動化程度更高。
- 在第四次工業革命中，我們從「僅僅」網路和客戶端 - 伺服器模型轉向無處不在的行動性、數位和實體環境的橋接（在製造業中稱為網路實體系統）、IT 和 OT 的融合，以及所有前面提到的技術（物聯網、大數據、雲等），以及額外的加速器，如高級機器人和人工智慧/認知技術，這些技術使工業 4.0 能夠以全新的方式，實現自動化和優化，從而為創新和真正全面的創新，提供充足的機會自動化，並將行業提升到一個新的水準。
有些人還喜歡在工業 4.0 中添加人/數位身心融合中的技術和連接性。
將人工智慧、超連接性和數據分析注入到事物、機器、通信、行動的方式中，並透過無處不在的萬物互聯，在工業 4.0 夢想的幾乎每一件/機器中產生可操作的見解是一回事，融合人與機器（或技術擴展）的距離仍然有點遠，它是如此複雜，將導致更多的辯論（也是道德的），因此它已被 IDC 稱為第四個平台。
在波士頓諮詢集團看來（我們在下面討論他們的工業 4.0 研究）工業 4.0 是指九種數位工業技術的融合和應用：先進機器人、增材製造、增強實境、模擬、橫向/縱向整合、工業網路、雲、網路安全以及大數據和分析。
很明顯，今天一些公司已經投資了其中的一些技術；主要是第三平台的傳統支柱，如雲和大數據/分析，並且越來越多地從整合的角度在工業物聯網中，因此與這些「技術」中的一些或可能更好的重疊：技術集和連接的好處。
工業 4.0 和工業網路
顯然，不僅在德國（和歐洲），製造業（以及一些相關行業和流程）的數位化轉型正在工業 4.0 領域的工業巨頭（博世、西門子，等等）發生。
第四次工業革命與工業網路的第三次產業創新浪潮
如前所述，在美國，GE 和一系列其他工業企業（包括非美國企業，也是「工業 4.0 平台」的成員）發起了工網路聯盟。
工業網路，正如我們之前寫的由美國工業巨頭 GE 創造的一個術語，看起來很像工業 4.0。儘管在上面的波士頓諮詢集團圖片中，提到它是機器和產品網路中的一種使能工業技術，和 IIoT 的網路對象通信領域。
然而，工業 4.0 與工業網路的不同之處在於，工業網路最初被視為第三次工業創新浪潮。因此，這是第三次創新浪潮，而不是行業的第四次革命。
它只顯示了相對革命性的術語，因為工業網路的三個創新浪潮分別是：
- 工業革命。真正的一次或多或少是工業 4.0 視圖中第一次和第二次革命的組合。
- 網路革命：「計算能力和分佈式資訊網路的興起」。
- 工業網路：工業 4.0 中所謂的第四次工業革命。
然而，今天，四次工業革命的概念已被廣泛採用，工業 4.0 也是如此。
全球化、架構和標準化：工業 4.0 與工業網路聯盟的合作
與德國的「Plattform Industrie 4.0」（工業 4.0 平台）相比，工業網路聯盟採用了更跨行業的方法，後者更側重於製造（儘管它也用於物流等）。
隨著工業網路聯盟和 Plattform Industrie 4.0 共同努力和觀點，越來越多的公司成為這兩個平台的成員，兩個組織開始尋找相似之處和協作。畢竟，我們仍然生活在一個全球化的世界中，當然在工業生產和相關市場中。
因此，合作變得顯而易見，更重要的是因為兩個行業機構，都在研究架構框架。在工業 4.0 和「Plattform Industrie 4.0」的背景下，這個框架被稱為 RAMI 4.0，是工業 4.0 參考架構模型的縮寫。工業網路聯盟的框架被稱為 IIRA，工業網路參考架構的縮寫。
2016 年初，工業網路聯盟和 Plattform Industrie 4.0 宣布合作，重點是標準化、「新」製造的架構、業務目標，以及物聯網在其中的作用。
如果你看看今天的工業 4.0，你會發現對工業的關注也越來越多，除了工業網路聯盟中已經存在的製造業之外，我們接下來要解決的網路實體系統，被超越了網路實體生產系統的範圍，同時也是狀態監控和遠端可能性等的促成因素，從長遠來看，這不僅僅是啟用和推動智慧工廠。
工業 4.0 的狀態
撇開所有的革命和協會不談，問題是我們在工業 4.0 中走了多遠。製造企業準備好了嗎？在這種工業環境中，準備就緒意味著什麼？
換句話說：工業 4.0 或工業網路的特徵、原則、技術成熟度水準、（已實現和期望的）收益和實現是什麼？你會注意到這些問題的答案，與任何行業的數位化轉型，以及任何數位化轉型策略挑戰中的答案非常相似。畢竟; 最後，無論製造業的技術和市場環境如何，數位化轉型在任何尋求類似能力和結果的行業中，都是普遍存在的。然而，正如本文開頭所述，工業 4.0 是一個願景和現實，具有項目和實現願景的明確步驟。
工業 4.0，從某種意義上說是製造業的數位化轉型，今天仍然主要關注轉型和「成熟」的第一階段，從收益和潛力的角度來看：提高生產力、自動化和優化營運流程、業務流程，以及從物聯網支出角度來看的第一大物聯網用例：製造營運，其次是（預測性）維護和智慧維護服務。
工業 4.0 和成熟的第一階段
這也是波士頓諮詢集團在 2016 年 12 月的一份報告中發現的：公司正在實施工業 4.0，但以相當臨時和孤立的方式實施。
這與我們在數位化轉型或革命（如果你願意的話）的任何行業中，看到的現象完全相同。隨著組織從或多或少明顯的目標轉向，真正的創新甚至顛覆，這是更廣泛的可能性生態系統的第一階段。下面來自波士頓諮詢集團的插圖，顯示了這個更廣泛的可能性生態系統的某些方面，超出了提高生產力的維度。
換句話說：大多數製造和工業公司（有很多例外，我們在本網站上提到了幾個），仍處於轉型意圖存在，且存在孤立努力的階段，但往往缺乏更大的圖景，更廣泛的策略，或者正如波士頓諮詢集團在工業 4.0 背景下所說的「綜合計劃」。
該公司表示，工業 4.0 在議程上名列前茅，但在實踐中，工業 4.0 的一兩個孤立方面得到了實施。示例：大數據和/或機器人技術。
這確實是成熟的第一階段，其中還關注提到的優化和自動化目標和收益，這是完全正常的，但不應就此止步。
你可以將此與 IDC 關於從物聯網試點項目，逐漸演變為更具可擴展性的佈署的調查結果，進行完美比較，IDC 發現這些佈署所尋求的好處，主要集中在內部目標和營運上。
這種情況將持續一段時間，因為儘管大型物聯網項目越來越多，但物聯網更多地被視為策略和戰術，而不是轉型和內部目標是關鍵。
工業 4.0 – 下一個成熟階段
波士頓諮詢集團表示，絕大多數受訪者將工業 4.0 視為提高生產力的機會 —— 並分析了在實踐中如何做到這一點 —— 相似之處非常明顯。那麼，進入下一個成熟階段需要什麼？
工業 4.0 是當前製造技術自動化和數據交換的趨勢。它包括網路實體系統、物聯網和雲端運算。工業 4.0 創造了所謂的「智慧工廠」。
不是為了成熟，而是為了超越提高生產力，實現更高的敏捷性、即時機會、創新能力的發展和真正的創新，確定新的資訊驅動和服務導向的收入來源等等目標？
答案與所有數位化轉型一樣，挑戰也是如此。開發新的能力，在智慧、人員、流程和創新等式中尋找新機會，並創造具有競爭力的利益和服務，這將對商業模式甚至整個行業產生重要影響，需要的不僅僅是項目，更是生產率。
實際上，即使在「工業 4.0」“發布”十年之後，我們看到大多數企業仍處於至少一位分析師的網路實體融合努力的早期階段。
工業 4.0 的挑戰和風險
在工業 4.0 中，我們也發現了那些永恆的障礙。波士頓諮詢集團等確定：
- 策略的定義（針對工業 4.0），挑戰第一。
- 重新思考組織和流程以最大化結果。
- 了解業務案例。
- 進行成功的試點。
- 讓組織意識到需要採取行動。
- 變更管理，所以經常被忽視。
- 公司文化。
- 真正的部門互聯。
- 天賦…。
它們都是我們在許多其他領域看到的挑戰，我們至少要添加兩個（還有更多）：
- 卓越的資訊管理，因為它是關於在相關性、創新和即時可用性的背景下，為任何所需的業務、員工和明顯的客戶目標，提供可操作的情報和連接的資訊和流程的卓越性。
- （網路）安全（和隱私）。在越來越多的在物聯網的產業網路攻擊是一個事實，作為 IT 和 OT 收斂。此外，阻礙 IIoT 計劃的主要原因之一是對安全性的擔憂，而 IIoT 是工業 4.0 的關鍵組成部分。
除了這些挑戰之外，還有其他幾個與實踐、技術和生態系統相關的挑戰：
- IT 和 OT 整合方面的挑戰。
- 數據合規性問題。
- 在不確定時期管理風險和降低成本。
- 處理互聯供應鏈的複雜性。
- 更好地了解 IT 和 OT 技術，更重要的是，了解如何利用它們。
- 改變客戶和工業合作夥伴的需求。
- 競爭以及工業 4.0 冠軍快速獲得競爭優勢的事實。
- 永恆且極其重要的人類挑戰（人才、未來的工作、就業……）。
雖然領先的製造商正在克服上述挑戰，有些已經克服了，但其他製造商需要加快步伐。波士頓諮詢集團的報告題為「在工業 4.0 中實現價值衝刺」並非巧合。
害怕他人帶頭是一個好的顧問嗎？不？你需要從某個地方開始嗎？是的，你可以。即使恐懼是一個糟糕的顧問，在數位化轉型是一場包含多次衝刺的馬拉松的世界中，是否是時候衝刺以實現工業 4.0 的價值？看看班上最好的人在做什麼，我們會說是的。
工業 4.0 的好處
無論是工業 4.0、智慧工業還是工業網路，製造商改變他們的工作方式都有很多好處。
我們在本概述前面已經提到了一些好處、風險和挑戰，但讓我們仔細看看一些主要優點。本網站上的其他文章也對其中一些進行了更深入的探討。
工業 4.0 的基本目標，是使製造業和物流等相關行業更快、更高效、更以客戶為中心，同時超越自動化和優化，發現新的商業機會和模式。
工業 4.0 的大部分好處顯然類似於製造業數位化轉型的好處、物聯網在製造中的使用、營運和業務流程優化、資訊驅動的價值生態系統、整體數位化轉型、工業網路以及我們網站上的許多其他主題。但是，讓我們總結一下工業 4.0 的一些主要優勢。
透過優化和自動化提高生產力
正如工業 4.0 狀態部分所述，優化流程和生產力是製造商看到的第一個好處。
這也是工業 4.0 項目的首要目標之一。換句話說：節省成本、提高盈利能力、減少浪費、自動化以防止錯誤和延誤、加快生產速度以在整個價值鏈中，即時工作並發揮整體價值鏈的作用，速度對每個人都非常重要，數位化紙質流，能夠在生產問題等情況下，更快地進行干預。
這是懸而未決的果實，但很重要。除了我們之前提到的 BCG 的研究之外，首先在這些領域進行投資的跡像很明顯。同樣，從支出的角度來看，製造商投資物聯網 (IoT) 預算的第一個用例是製造業務，這並非巧合（所有製造用例的物聯網總成本為 1780 億美元，其中高達 1025 億美元，2016 年）。工業 4.0 提供了各種優化解決方案，從優化的資產利用率和更順暢的生產流程，到更好的物流和庫存管理。
即時經濟中即時供應鏈的即時數據
雖然我們剛剛在優化、自動化和提高生產力的背景下提到了速度，但它在許多其他方面也有好處。
許多生產力提高的好處，與成本和流程優化的內部目標有關。然而，同時有幾個也符合增強以客戶為中心的觀點。
工業 4.0 關乎產品的整個生命週期，製造顯然不是獨立存在的。如果你查看製造營運所在的整個價值鏈和生態系統，就會發現許多利益相關者參與其中。這些都是客戶。客戶還希望提高生產力，無論他們處於供應鏈的哪個位置。如果最終客戶想要快速獲得優質產品，並且對客戶體驗、品質、服務和在他們想要的確切時間交付的產品有更高的期望，這會影響整個供應鏈，一直到製造和其他環節。
在日益實時的經濟中，速度不僅是一種競爭優勢和客戶期望，它還是一個協調、成本和價值創造的問題。此外，客戶只是期望它。
數據和資訊的關鍵作用再次浮出水面。
工業 4.0、智慧工廠、供應鏈、知情客戶、一致性：這一切都與數據有關，從實際操作到產品交付給最終客戶，甚至更遠。
您儘早收集的數據越多，這些數據在重要的時候越及時地到達重要的地方，供應鏈的價值就越大。事實上，這是 RAMI 4.0 的三個維度之一的本質，即參考架構模型工業 4.0，我們將在下面討論。
透過高級維護和監控可能性提高業務連續性
當工業資產損壞時，需要對其進行修復。這會花費時間、金錢，而且通常需要支持人員和工程師進行大量的移動。
當關鍵的工業資產（例如汽車製造廠的工業機器人）放棄時，損壞的不僅僅是機器人。生產受到影響，造成大量金錢損失和客戶不滿，有時生產可能會完全中斷。這是每個人最可怕的噩夢，因為業務連續性是一個非常重要的問題。
除了所有更換/修復工作、資源和成本之外，聲譽可能會受到損害，訂單可能會被取消，並且每一小時都在浪費金錢。如果工業資產已連接並且可以被監控（例如健康狀態監控）通過物聯網，問題在發生之前就得到解決，好處是巨大的。可以設置警報，主動維護資產，即時監控和診斷成為可能，工程師可以解決問題，如果它們確實發生在遠處，列表還在繼續。此外，我們將獲得模式和見解以優化問題似乎更頻繁的領域，並且我們將看到一個新的維護服務世界。難怪資產管理和維護是製造業物聯網投資的第二大領域。
更優質的產品：即時監控、支持物聯網的品質改進和協作機器人
我們提到客戶想要速度。然而，這並不意味著他們準備好以品質換取速度，恰恰相反。
如果你的生產系統及其更廣泛的環境中的一切都與智慧感測器、軟體、物聯網技術、洞察力系統和客戶相關聯，你還可以提高產品品質。自動化在這裡肯定發揮著重要作用，網路實體系統（更多見下文）和物聯網的典型組件，也發揮著重要作用，可以即時監控品質方面，機器人可以減少錯誤。
另一方面，正如前面提到的，要解決的風險和挑戰之一是：理論上，自動化程度越高，人們的工作就越少。其他提到的好處也是如此，例如維護（你需要工程師支持的次數越少，你需要的支持工程師就越少）。這是一個困境和已知問題，我們將在稍後介紹。與此同時，要知道機器人不會很快取代所有人類工作。很多公司都增加了機器人的使用，同時僱傭了更多的人。我們在品質上下文中提及它的原因是，這肯定是你看到協作機器人出現的一個領域（協作機器人是高級協作機器人的一個奇特術語，或者更簡單地說：適合人機協作的機器人）。
更好的工作條件和可持續性
談到人，人（和社會）維度在工業 4.0 中無處不在。此外，如果我們著眼於可能性和收益，人類、社會甚至環境方面是工業 4.0 目標的關鍵。
根據工廠或倉庫中的即時溫度、濕度和其他數據改善工作條件，在發生事故時快速檢測和加強保護，檢測氣體、輻射等的存在，更好的溝通和協作可能性，重點是人體工程學、清潔空氣和清潔工廠計劃（當然在工業 4.0 中，因為歐盟希望在清潔空氣和清潔任何技術方面處於領先地位），不勝枚舉。
「新」消費者的個性化和客製化
我們都知道：消費者的行為和偏好發生了變化。數位工具改變了我們工作、購物和生活的方式。
如前所述，人們對快速響應和即時資訊/交付的要求也越來越高。最重要的是，消費者還喜歡一定程度的個性化，具體取決於上下文。以運動鞋為例。一旦同一雙鞋的幾種顏色就足夠了，請知道我們希望能夠以任何方式訂製它們。
除此之外，另一種現象正在發生，它確實擾亂了傳統的供應鏈。消費者越來越獲得（並希望）與品牌及其製造能力進行直接互動的可能性。如上所述訂製產品的數位平台、縮短生產和交付之間的路線、共同創造的可能性等等。在許多製造環境中，這些事情已經發生。這不僅僅是在消費者環境中。我們也越來越多地在 B2B 環境中看到客製化，即使只是貼標籤、添加訂製功能或調整產品的任何特徵。
如果你想大規模提供這些服務，甚至將它們轉化為競爭優勢，那麼工業 4.0 中的自動化，以及多項技術和流程就變得必不可少。一個沒有透露細節的真實例子：一家大型銀行希望在其所有分支機構（面向客戶的環境）中使用具有自己的外觀、感覺和功能的特定辦公設備，作為品牌重塑的一部分。還有很多例子。
提高敏捷性
既然我們談到了競爭優勢和訂製，我們還需要解決敏捷性、可擴展性和靈活性問題。
我們期望從支持 IT 服務和技術（例如雲）中，獲得的可擴展性和敏捷性同樣適用於製造業。這與之前的客製化主題部分相關，但主要是關於利用技術、大數據、人工智慧、機器人和網路實體系統，來預測和滿足季節性需求、生產波動、縮小規模或擴大規模的可能性；換句話說：所有有時或多或少可預測的調整，可以變得更可預測或不可預測，但由於提高了可見性、靈活性，以及從一個角度根據最佳生產要求利用資產的可能性，因此可以進行處理時間和規模。
創新能力和新收入模式的發展
正如你在我們的數位化轉型策略概述中所讀到的，數位化轉型涉及多個層面、步驟和能力。
你可以轉變流程、特定職能、客戶服務、體驗和技能組合，但最終真正的價值是透過利用新的、通常是資訊密集型的收入來源和生態系統，實現創新能力，例如在部署 as-a-為客戶提供服務能力、先進的維修服務等。
最後，工業 4.0 也與此有關。這是我們經常寫的一個話題。你可以在我們關於製造業數位化轉型的文章中閱讀更多相關資訊。
工業 4.0 策略與實施
如前所述，重要的是要指出工業 4.0 仍然主要是一個願景。這是否意味著它只是一個模糊的想法？不，恰恰相反。
但我們確實看到的是，大多數組織仍處於工業 4.0 準備的早期階段，目前主要是臨時工作。然而，與其他演進相比，工業 4.0 的願景得到了更多的研究和記錄。
工業 4.0 是一個願景和現實，並附有實現願景的戰略路線圖
讓我們比較數位化轉型和工業物聯網在其中的作用，隨著機械、工程和製造的發展，工業 4.0 本質上是關於什麼的。
擁有全面工業 4.0 策略的企業相信，他們在多個維度上都更加成功，包括與財務業績、社會影響、人才和技術投資相關的衡量標準（德勤）
數位化轉型雖然在學術上受到關注，並且存在由眾多人開發的眾多數位化轉型框架和路線圖策略，但沒有通用的定義，也沒有明確的行業方法。工業物聯網的實施也是如此。
就像數位化轉型和工業物聯網一樣，工業 4.0 的採用發生在組織的個人環境中。然而，工業 4.0 不僅僅是製造業的自動化，最終也展示了轉型的願景，它由一個包含學術界、公司等的大平台進行了徹底的研究、準備和展示，因為它是一個明確的任務。
從本質上講，這意味著在工業 4.0 中，在實際實施真正發生之前，有大量工作、參考模型、路線圖和詳細描述的組件。這是非常獨特的。
因此，就像數位化轉型一樣，工業 4.0 需要一種分階段的方法，即最早成熟階段和領域的舉措最終導致實現綜合願景和現實。然而，與數位化轉型相反，這一願景和現實得到了更多的研究、記錄和標準化（儘管提到需要在單個業務的背景下工作）。
工業 4.0 成熟度模型和路線圖基礎
在工業 4.0 成熟度模型中，有多種方法可以查看提到的分階段方法。一種這樣的成熟方法著眼於資訊和實際操作，以及製造系統的角度，將自主機器和系統視為真正的工業 4.0。
在這種漸進的方法中，每個階段都建立在下一個階段並增加更多價值，我們從數據的角度從數據到資訊，再到知識再到智慧和行動。確實，很好的舊 DIKW 模型。
從系統和設備/機器的角度來看，這些階段分別對應於看到正在發生的事情（數據），知道為什麼會發生（分析，知識），預測會發生什麼（基於我們之前開發的模式和能力以及人工智慧）邁向工業 4.0 所追求的最終步驟：自主機器在自我優化的工業 4.0 系統中做出自主反應。
第二種成熟度方法更多地圍繞業務本身，並且與你在任何項目中通常會看到的內容相對應。
我們想要實現什麼，我們今天有什麼（評估），我們要去哪裡以及到達那裡的缺失環節是什麼（稱為工業 4.0 中的方法論分析，其中差距分析是其中的一部分），然後是佈署策略計劃，並在流程、安全、技能、技術和實施方面製定明確的路線圖。
而且，與往常一樣，接下來當然是監控和改進。
工業 4.0 整體策略挑戰
雖然一些組織在工業 4.0 方面或多或少具有一致和整體的策略，但大多數組織沒有。與許多業務領域一樣，缺乏策略被證明是主要挑戰之一。
那些擁有長期策略的公司，與其他公司之間存在很大差距。另一方面，需要說的是，那些所謂的「燈塔」往往活躍在行業中。事實是，大多數組織都沒有工業 4.0 策略，而且還受到策略短期主義的影響。這甚至並不令人驚訝，因為一些品牌策略家多年來一直在大喊大叫，現在組織整體過於關注短期，原因部分與時代精神和我們此時此刻的即時性有關. 不斷變化的需求以及財務和競爭原因都發揮著作用。
無論如何，在工業 4.0 的範圍內，很明顯，臨時和孤立的計劃（到目前為止絕大多數計劃）不會削減它，除非它們是策略旅程的一部分。而且很多時候它們不是，導致結果比希望的少，甚至失敗。
在德勤的 2020 年工業 4.0 報告中，對短期的關注和缺乏整體策略再次變得清晰。
德勤表示，工業 4.0 的快速顛覆使得組織保持整體、綜合策略和尋求長期成長機會變得非常重要。然而，調查表明領導者還有很長的路要走。三分之二的受訪者表示他們沒有解決工業 4.0 的正式策略，只有 10% 的受訪者表示他們制訂了綜合戰策略，在整個組織中整合了對工業 4.0 的關注。
資訊實體系統：工業 4.0 的基石
資訊實體系統 (CPS) 一方面是工業 4.0 的構建塊，另一方面是工業 4.0 願景的一部分。
資訊實體系統是具有嵌入式計算和儲存，可能性的智慧實體組件、對象和系統的組合，它們透過網路連接，是物聯網、數據和服務範圍內工業 4.0 智慧工廠概念的推動者，具有專注於流程。
簡而言之，正如該術語所示，網路實體系統是指工業環境中數位（網路）和實體的橋樑。
工業 4.0 願景中的資訊實體系統 (CPS)
這可能看起來仍然很複雜，但話又說回來，網路實體系統很複雜。此外，該術語並不新鮮，在工程和行業背景下更為人所知。
它更適合融合 IT/OT 世界的營運技術 (OT) 方面，這在工業 4.0 和工業網路中是典型的。因此，如果你想了解工業 4.0 或工業網路，你需要了解一些基本的操作、生產和機械術語。
工業 4.0 視圖中的資訊實體系統基於最新的控制系統、嵌入式軟件系統和 IP 地址（與物聯網的鏈接變得更加清晰，雖然嚴格來說兩者並不相同，但它們肯定是雙胞胎，因為我們見下一個「章節」。）
在機械、工程等的工業 4.0 背景下，網路實體系統被視為不斷改進增強和功能整合的下一個階段。
將工業 4.0 視為整個產品生命週期價值鏈的組織和控制的下一個新階段，CPS 適合的這種持續改進從機械系統開始，轉向機電一體化（我們使用控制器、感測器和執行器，更多物聯網中熟悉的術語）和自適應電子，現在正在進入網路實體系統興起的這個階段。
資訊實體系統本質上，使我們能夠使工業系統能夠進行通信和聯網，從而增加現有的製造可能性。
它們為結構健康監測、跟踪和追踪、遠端診斷、遠端服務、遠端控制、狀態監測、系統健康監測等領域帶來了新的可能性。
正是有了這些可能性，透過聯網和通信的網路實體模組和系統，連接或智慧工廠、智慧健康、智慧城市、智慧物流等現實才有可能如前所述。
工業 4.0 之前的資訊實體系統
在最初的定義中，可以追溯到十多年前，IP 地址在網路實體系統中沒有特別提及。
2008 年，加州大學伯克萊分校的 Edward A. Lee 教授將網路實體系統定義如下：「網路實體系統 (CPS) 是計算和實體過程的整合。嵌入式電腦和網路監視和控制實體過程，通常帶有回饋迴路，其中實體過程影響計算，反之亦然」。
在他的伯克萊網站頁面上，Lee 教授鏈接到cyberphysicalsystems.org，你可以在其中找到他的定義和思維導圖形式的 CPS 概念圖，你可以在其中單擊各種組件以閱讀更多資訊。對於德國工業 4.0 學術界和工業界人士而言，CPS（以及網路/數位和實體的橋樑）是工業 4.0 的關鍵。
資訊實體系統還包括仿真維度和孿生模型、智慧分析、自我意識（自我配置）等。我們之前已經解決了其中一些主題，包括數位孿生。
希望網路實體系統演變的概念、背景和現實的本質現在變得更加清晰了。注意：網路實體系統和網路實體製造系統或網路實體生產系統 (CPSS) 之間存在差異，我們從技術組件轉移到更重要的過程和應用維度。
網路實體系統：關鍵特徵總結
接下來，我們深入了解物聯網及其在工業 4.0 中的地位。你會注意到兩者實際上都是雙胞胎。
在此之前，我們總結了網路實體系統的一些關鍵特徵，因為它們與物聯網相關：
- 資訊實體系統被視為製造、機械和工程的下一個進化。基本維度是數位和實體的橋接，這可能要歸功於網路技術，以及資訊技術和營運技術的橋接/融合。
- 資訊實體系統可以通信。它們具有智慧控制系統、嵌入式軟體和通信功能，因為它們可以連接到網路實體系統網路中。
- 資訊實體系統可以被唯一辨識。他們處理一個 IP（網路協議）地址，這意味著他們使用網路技術，並且是萬物互聯的一部分，他們可以在其中唯一尋址（每個系統都有一個標識符）。
- 資訊實體系統具有控制器、感測器和執行器。在網路實體系統（機電一體化和自適應電子技術）之前的先前階段，情況已經如此；然而，正如我們將在物聯網中看到的那樣，它扮演著重要的角色。
- 資訊實體系統是工業 4.0 的基本構建塊，也是製造（及其他）附加功能的推動者，例如跟踪和追溯和遠端控制（有關這些功能的更多資訊，請參見下一節 CPS 和物聯網）。
- 可能歸功於網路實體系統的功能使智慧工廠、智慧物流（物流 4.0）和其他智慧應用領域成為可能，其中包括能源、石油和天然氣以及公用事業。
工業 4.0 建構模組：（工業）物聯網
正如所承諾的，物聯網是時候了。如前所述，物聯網 (IoT) 在工業 4.0 及其國際同行中無處不在。
正如你在我們的工業物聯網 (IIoT) 頁面上閱讀的那樣，並從上圖關於網路實體系統的資訊中推斷，CPS 本質上主要是關於工業物聯網。
物聯網和網路實體系統：相似的特徵
根據定義，IP 地址的存在意味著網路實體系統，作為對象連接到（物聯網）網路。IP 地址還意味著網路實體系統可以在網路中被唯一標識。這也是物聯網的一個關鍵特徵。
資訊實體系統還配備了感測器、執行器和作為物聯網一部分的所有其他元素。網路實體系統，就像物聯網需要連接一樣。所需的確切連接技術取決於上下文（在兩者中）。
物聯網由具有嵌入式或附加技術的對象組成，這些技術使它們能夠感知數據、收集數據並出於特定目的發送數據。根據對象和目標，這可能是捕獲有關移動、位置、氣體存在、溫度、設備「健康」狀況的數據，這個列表是無窮無盡的。這些數據本身只是一個開始，真正的價值始於物聯網項目目標範圍內的分析和行動。
物聯網設備也可以接收數據和指令，同樣取決於「用例」。所有這些也適用於網路實體系統，它們本質上是連接的對象。有更多相似的特徵，但您已經看到有多少共同點。
啟用 CPS 的功能和物聯網用例
此外，由網路實體系統啟用的新功能，例如結構健康監控、跟踪和追踪等，本質上就是我們所說的物聯網用例。
換句話說：你可以用物聯網做什麼。其中一些以跨行業的方式使用，超出了製造業。
以下是我們之前處理的啟用 CPS 功能的兩個示例，以及它們如何真正成為 IoT 用例。
在實踐中跟踪和追踪可能性會導致多個物聯網用例，其中包括醫療保健、物流、倉儲、運輸、採礦，甚至是面向消費者的物聯網用例。後者有大量的應用和眾多的解決方案和技術。你可以使用 IoT 跟踪和追踪你的滑板、寵物以及任何真正的東西。
結構健康監測也無處不在，主要涉及工程、建築維護、設施管理等行業。使用合適的感測器和系統，你可以監測各種物體的結構健康狀況，從橋樑和建築物中的物體到生產資產製造業，和工業 4.0 中的網路實體資產。
智慧工廠、智能工廠和智慧應用
新功能，其中我們剛剛提到了兩個，這要歸功於工業 4.0 視圖中的 CPS，從而使智慧工廠、智能工廠和任何智慧事物成為可能。
智慧物流等的核心推動力是什麼？事實上，（工業）物聯網，超越了感測器、執行器、通信能力和數據收集/分析的簡單方面。你可以將此與萬物互聯的萬物互聯視圖完美地進行比較，將連接的對象、人員、流程和數據作為智慧應用的建構塊。
這是工業 4.0 的 CPS 觀點與物聯網現實之間的另一個關鍵相似之處，這是工業 4.0 的關鍵。
總結：事實上，你可以將網絡物理系統稱為製造業工業物聯網中的（儘管是先進的）事物。因此，CPS 和物聯網事實上不僅僅是雙胞胎。
參考建築模型工業 4.0 (RAMI 4.0)
如前所述，工業網路聯盟有一個框架，稱為 IIRA （工業網路參考架構），而德國的「Plattform Industrie 4.0」開發了所謂的參考架構模型工業 4.0 （RAMI 4.0）。
工業 4.0 和 RAMI 4.0：國際擴張
RAMI 4.0雖然起源於德國，但與工業4.0一樣，在其他國家也發揮著越來越大的作用。事實上，「工業 4.0 平台」正在尋求在歐洲層面以及與全球其他國家保持一致。
即使一些歐盟國家使用智慧工廠、未來工業、數位化生產或智慧製造等不同術語，歐盟委員會（EC）也在進行干預。
3D RAMI 4.0 模型表明生產對象必須在其整個生命週期中進行跟踪
2017 年初，在 EC 的“歐洲工業數字化”項目範圍內舉辦了一次論壇。工業 4.0 和 RAMI 4.0 在EC網站上的各種程序中也被清楚地提及（並且有一個包含工業 4.0 參考架構模型精髓的 PDF 文件，並非沒有原因）。
在上述論壇上，即 2017 年初舉行的所謂“利益相關者論壇”，圍繞工業 4.0 的國際合作是主題之一。“工業 4.0 平台”藉此機會進一步擴大了與法國未來工業聯盟(Alliance Industrie du Futur)和意大利智能工廠項目(Fabbrica Intelligente)等的雙邊關係。在歐盟之外，合作夥伴包括提到的 IIC （工業互聯網聯盟）和日本的機器人革命計劃（同時，日本在 CeBIT 2017 貿易展上宣布了其包羅萬象的社會 5.0 計劃）。
如前所述，本頁底部提供了對工業 4.0 技術、概念和原則的持續接受和利用的概述，以及全球範圍內的十多個工業 4.0 計劃。
RAMI 4.0 的關鍵要素（和工業 4.0 組件）
關於 RAMI 4.0，您需要了解哪些關鍵方面（架構模型概述嵌入在下面）？
首先，要知道有兩個文件奠定了工業 4.0 和 RAMI 4.0 的基礎。
工業 4.0 工作組調查結果報告
2013 年，發布了所謂的“Umzetsungsempfehlungen”文件。它本質上是“工業 4.0”工作組的報告，其中涵蓋了原則和基礎，包括：
- 跨增值網絡的橫向整合。
- 垂直整合和網絡/連接的生產系統
- CPPS（信息物理生產系統）技術
- 整個價值鏈中工程的一致性。
- 勞動/工作的新社會基礎設施。
我們提到第一個文檔的這些主題，因為我們將更深入地處理它們。
工業 4.0 戰略實施文件：RAMI 4.0 的用武之地
第二份文件“Umsetzungsstrategie”是一份包含工業 4.0 戰略轉化和實施建議的文件，於 2015 年發布，包含 RAMI 4.0 模型、工業 4.0 組件和實施研究路線圖。
正是這份文件，更具體地說，是 RAMI 4.0 和我們在這里處理的工業 4.0 組件。
RAMI 4.0的三個維度
RAMI 4.0 架構參考模型使用 3 個維度進行解釋：
- 第一個維度由層次結構級別組成。
- 第二個維度涵蓋生命週期和價值流。
- 第三個也是最後一個維度涵蓋了所謂的 RAMI（架構）層。
層級
層級維度由 7 個聚合層組成，分別是 1）互聯世界，2）企業，3）工作中心，4）站（或機器），5）控制設備，6）現場設備（傳感器和執行器）和 7 ） 產品。
重要的是要注意：雖然傳統上這些級別被視為“真正的層次結構”並被描繪為金字塔，但在工業 4.0 中，它們更多地被設想和描繪為無處不在的連接現實中的網格，包括流程、設備、產品、組織、生態系統等。在顯示工業 3.0 的金字塔中，只有 6 個級別，企業位於頂部。雖然從技術和商業的角度來看，互聯世界的互聯程度要高得多，但我們必須指出，早在任何人談論工業 4.0 之前，就存在擴展企業及其生態系統這樣的東西。
層級維度是我們在關於無處不在的連接性和數字化轉型的文章中多次討論的內容，但在不同的層級範圍內，智能產品和智能工廠是這個互聯世界的一部分。
它還涉及技術（我們在其中全麵類似去中心化）（IT，尤其是 OT）以及跨層次結構級別的參與者無處不在的交互，從而將產品視為網絡的一部分。
生命週期和價值流維度
正如該術語已經描述的那樣，生命週期和價值流維度涵蓋 RAMI 4.0 中相關生命週期以及整個價值鍊和各種流程（和利益相關者）中的各種數據映射階段。
我們稍後將更深入地介紹這一點，因為它是數據部分的關鍵，從預生產開發產品數據模型開始，從想法和開發開始（數據等，一直到下游的進一步階段，包括實際生產和各種過程，直到生產對象報廢並被回收或丟棄）。這個想法：早期的數據越多，後期的價值就越大。
架構層
第三個維度，架構層，由 6 個組件組成：業務、功能、信息（a）、通信、集成和資產。
本質上，我們談論的是 1) 企業及其業務流程，2) 資產的功能，3) 所需的數據，4) 作為獲取信息的通信，5) 集成為，引用，“從現實世界到數字世界的過渡6) 資產作為現實世界中的實物。
將所有三個維度結合在一起，除了漂亮的視覺效果之外，您還擁有一個面向服務的 3D 架構。
工業 4.0 原則：橫向和縱向整合
在介紹 RAMI 4.0（如 2015 年的文檔中提到的對工業 4.0 戰略和實施的建議）之後，讓我們來看看其他一些所謂的工業 4.0 原則。
這些是在 2013 年的報告中確立的，工業 4.0 工作組在報告中介紹了他們的發現，其中包括這些原則和基礎。請記住，如前所述，我們將更深入地介紹，這些建議、原則等主要與製造有關，但事實上的工業 4.0、其原則、願景和要素正在超越製造——並將繼續這樣做隨著工業 4.0 從願景變為現實，以應對其他行業今天已經發生的不可避免的轉型。
儘管橫向和縱向整合之間存在差異，但目標是相同的：各種系統之間和所有流程之間的生態系統範圍的數據信息，使用數據傳輸標準並為自動化供應鍊和價值鏈創建基礎。
工業 4.0 中的橫向集成
橫向集成是指 IT 系統在各種生產和業務規劃流程之間的集成。
在這些不同的過程之間存在著材料、能量和信息的流動。此外，它們涉及內部和外部（合作夥伴、供應商、客戶以及其他生態系統成員，從物流到創新）流程和利益相關者。
換句話說：橫向整合是關於整個價值鍊和供應鏈的數字化，其中數據交換和連接的信息系統佔據中心位置。可以想像，這不是一項小任務。首先，在組織內部仍然存在相當多的斷開連接的 IT 系統。這對所有組織來說都是一個挑戰，無論是否是工業組織。如果您開始考慮與供應商、客戶和其他外部利益相關者的無縫集成和數據交換，情況會變得更加複雜。
還要記住 RAMI 4.0 的生命週期和價值流維度，在這裡我們談到了早期數據收集和供應的重要性。
無論是涉及產品數據還是有關橫向價值鏈中提到的各種流程和其他流程的信息（因此，從供應商和生產到最終客戶和/或其他利益相關者/合作夥伴的路徑），在這方面仍有很多工作要做看待。
儘管如此，它對於工業 4.0 和整個企業來說都至關重要。對水平連接信息系統的這種需求的好處和驅動因素與我們在信息管理中發現的非常相似，如果系統沒有集成，則缺點也是如此。
我們談論的是客戶服務和滿意度（供應鏈中有許多客戶）、計劃、員工生產力和滿意度、速度等等。將其與保險場景中的信息管理挑戰進行比較：如果後台信息（例如索賠流程）未與前端連接，那麼如果客戶尋求信息或進程的（狀態）幫助。這在工業 4.0 和製造業中完全相同。我們只是在談論更多的利益相關者、高度相互依賴的流程和利益相關者、更多的流程和數據等等。
毫無疑問，橫向整合有助於橫向協調、協作、成本節約、價值創造、速度（作為平穩服務和運營的推動因素，同時也加快上市時間和工人的效率）以及創建橫向生態系統的可能性價值，基於信息。
然而，這並不是因為它很容易。詢問任何行業的任何組織。最後但並非最不重要的一點：我們不只是在談論信息。最終重要的是知識、洞察力和行動。
工業 4.0 中的垂直整合
橫向整合是關於供應鏈/價值鏈中的 IT 系統和流程以及在其中發生的各種流程，而縱向整合則具有層次結構。
換句話說：它是關於將不同分層生產和製造級別的 IT 系統集成到一個綜合解決方案中，而不是橫向級別。
這些層級分別是現場級（通過傳感器和執行器與生產過程接口）、控制級（機器和系統的調節）、生產線級或實際生產過程級（需要監控和控制）、運營層面（生產計劃、質量管理等）和企業計劃層面（訂單管理和處理、更大的整體生產計劃等）。
這種垂直整合中的典型解決方案和技術包括控制製造過程並位於控制層的 PLC，支持各種生產過程層和監督任務的SCADA，事實上通常用於工業控制系統，MES 或製造執行系統進行管理層級和企業級的智能ERP，是這個層次圖中的最高層。
如前所述，MES（製造執行系統）作為信息和連接的數字中心在工業 4.0 轉型的第一階段發揮著核心作用。
工業 4.0 中的自動化金字塔和新商業模式
如前所述，工業 4.0 提供的機會超出了自動化、更高效率等目標。正如工業 4.0 背後的人所說，真正的機會在於識別和實施新的商業模式。
工業 4.0 的真正機遇在於新商業模式的識別和實施
雖然說起來容易做起來難（對於許多公司來說，達到這些階段和目標幾乎是不可能完成的任務，當然現在，這也是他們主要關注分階段方法或更小的步驟的原因之一，正如您在我們關於工業轉型的文章中所讀到的那樣)，這是真正的目標：基於數據的新商業模式、新生態系統和服務客戶的新方式，以新的方式滿足需求並創造新的收入來源。
這些更雄心勃勃的產業轉型目標主要圍繞所謂的自動化金字塔的服務維度展開。
下面是這種自動化金字塔的一個很好的例子，由 invilution 人員提供。事實上，它看起來像上面的垂直整合圖像。工業 4.0 背後的人並不是發明了一切，對吧？我們現在所擁有的是物聯網日益增長的重要性。工業 4.0 當然很大程度上是關於 IT 進入一個與物聯網相結合的 OT 世界以及 IT 與 OT 之間的融合。而且，是的，它也有點像 DIKW 金字塔，一個永遠存在的模型，用於展示從數據到信息到知識到智慧（以及在某些描述中到行動）的路徑，最終它們都非常相關.
那個自動化金字塔實際上只是對組織中工業 4.0 實施的描述，不僅對於一直活躍在工業自動化領域的人來說看起來很熟悉，而且對於許多已經看過工業自動化戰略方面的人來說也會很熟悉。物聯網策略。
我們將從轉型的角度來看待工業 4.0 實施的自動化金字塔（稱之為工業轉型金字塔），它由 4 個層次組成。
在查看 OSI 等網絡模型層時，也要考慮它們，因為顯然存在技術維度，IT 和 IoT 人員當然也會認識到很多。
正如工業 4.0 的其他方面（例如垂直整合和水平整合），本質上我們談論的是數據，從連接的資產開始，一直到建立在使用傳感器和系統識別資產的服務上，這些傳感器和系統攜帶被分析的信息並跨網絡發送到構建新服務的其他平台。如果您碰巧看到這個簡單的自動化金字塔，您會注意到我們已經對其進行了一些調整，因為用於部署新服務的生態系統維度有所欠缺（更多內容見下文）。
第一級：傳感器和執行器——連接應該連接的東西
自動化金字塔的第一層涉及傳感器和執行器。在物聯網環境中，我們會說“事物和設備”層，儘管在這裡您也可以想像其他技術和系統。
第一層主要由產品和製造資產和組件組成，它們成為信息載體，因為它們可以通過傳感器進行尋址、定位和識別並相互連接。幾乎是物聯網的基礎：將需要連接的東西連接到“感知”需要“感知”的東西，連接數字和物理，並為下一個層次奠定基礎。
第二級：系統和內部服務——監控和管理
建立在傳感器、執行器和基本數據的連接層之上的服務和系統層，支持以新的方式組織和管理價值鏈。
在這裡，我們遇到了能源監控以及機器、建築物、基礎設施等資產的系統和狀況的監控和管理等應用。換句話說：主要是監控和管理，儘管考慮到下一步：我們進行監控是有原因的——為了增強、理解和構建新的能力。雖然它更多地屬於第三級，但您可以在這裡想像應用程序，例如，您可以找到基於性能獲利的方法。
第 e 級：連接性——連接新的應用程序和功能
添加額外的連接層，不僅連接資產，而且連接數據和監控系統，然後我們來到物聯網和 IP 服務模型，這些模型支持更智能的應用程序和新功能，例如預防性/預測性維護、資產跟踪等，從而有已經改變了許多組織的業務方法。
最初，這些維護、跟踪和其他應用程序通常側重於內部操作，但當然，當在客戶生態系統環境中部署和提供時，有些應用程序可以成為額外的收入來源，例如通過提供可以帶來新收入或作為為您銷售的設備提供服務，同時降低您自己（服務和支持）和您的客戶（減少停機時間）的成本。
第四級：新服務和生態系統——轉型
最後，第四層是您可以利用功能和服務以及數據/智能來真正轉變您的業務模型，具體取決於上下文的無數服務。
這些可能包括使消費者能夠定制他們訂購的商品和銷售高級服務以產生新的收入來源的應用程序，當然是在數據生態系統和可能的合作夥伴內開發服務時。在這裡，您還可以開始開發新服務，通過從您的智能係統和其他具有互補系統的系統中聚合數據和智能，並利用全新的客戶群，這意味著您的核心業務發生重大轉變。也正是在這裡，我們看到了工業物聯網數據交換和貨幣化平台。在這個階段，限制你能做什麼的不是技術，而是你的視野和想像力。
但同樣，它看起來比在實踐中更容易。從減少紙張和遺留系統到簡單地連接資產和利用物聯網，在第一層彌合 IT 和 OT 集成挑戰，並能夠監控和管理需要監控和管理的任何東西，從能源到結構等等，這已經是一個巨大的挑戰許多人的步驟。
工業 4.0 設計原則
工業 4.0 通常在六個所謂的設計原則中重新開始，本質上是工業 4.0 願景的一部分，並為想要了解、識別和實施工業 4.0 項目的公司提供更清晰的指導方針。
關於這些設計原則已經有大量的學術工作，所以你可能會發現其他術語，可能是四個而不是六個設計原則。從本質上講，它們相對簡單——應該可以解釋工業 4.0 到底意味著什麼。
這些相對知名的工業 4.0 設計原則是 1) 互操作性（現在有時也稱為互連或簡稱為連接），2）信息透明（也稱為虛擬化或虛擬實體），3）去中心化（也稱為去中心化/自主決策或自治） )、4) 實時能力、5) 技術援助和服務導向（具有人機交互）和 6) 模塊化。
更詳細地了解這些工業 4.0 設計原則。
互操作性、互連性、連通性
為了向智能製造、智能工廠或互聯行業邁進，您需要在現實事物、人、標準、工作流程（人和機器）等方面架起橋樑。並連接所有您需要的數據和網絡。它們都必須互操作和互連。
您需要連接 IT 和 OT，您需要擁有能夠通過傳感器和其他設備進行連接和通信的機器等資產，您需要連接人員、數據、機器等。這確實主要是關於物聯網，從更廣泛的角度來看，服務互聯網、人的互聯網、服務和物聯網、萬物互聯網，無論你喜歡什麼名字。
互操作性也與協作有關，能夠讓許多（真的很多）標準相互交流，從而可以利用來自各種來源的數據（為什麼我們使用工業物聯網網關、物聯網平台並談論 IT 和 OT 集成，這超出了技術的範疇）並且也與人類協作有關，即 IT 和 OT 團隊）。
互操作性是指連接的設備、連接的通信技術、連接的人、連接的數據、人與機器的連接和協作、機器與機器的工作、可互操作的統一和整體信息、安全和數據層等。互操作、互通，在不止一種意義上與縱向和橫向一體化有關。
信息透明、虛擬化和虛擬實體
向朋友解釋信息透明度（或虛擬化）可能有點困難，因為它與信息透明度無關。
信息透明度本質上是信息系統和網絡物理系統通過創建數字模型來模擬和創建物理世界元素的虛擬副本的能力，這些數字模型由您通過傳感器獲得的所有這些數據以及互操作和互操作提供。事物'。
沒有互操作性，信息透明和虛擬化是不可能的，因為信息需要放在上下文中，並且系統是上下文感知的，也可以結合來自其他來源的信息。在工業 4.0 的網絡物理術語中，您可以說您需要來自網絡環境（虛擬、數字）和物理環境（了解空間和地點的上下文）的信息。
最後請注意，我們談論的是上下文感知信息。這基本上意味著兩件事：1) 信息不是數據，記住 DIKW 模型，因此分析和從數據到信息的移動等等是這裡的關鍵，2) 上下文感知也意味著信息可能會有所不同，不僅取決於收集和豐富它的實際上下文，但也包括其範圍的上下文，這可能意味著實時信息等。向朋友解釋它的更簡單的方法可能是說幾乎所有東西都有一個虛擬副本。
權力下放、自主決策和自治
如前所述，工業 4.0 的核心目標之一是為機器和網絡物理系統帶來自主和自主決策。
只有這樣，才能處理不確定性、響應個性化需求、智能工廠的概念及其在互連生態系統中的位置、所需的數據分析和各種物流所需的敏捷性和靈活性才能得到增強，滿足速度的需要。我們在關於物流 4.0 的文章中更深入地解決了自治和（半）自治決策和情報的這一方面。
去中心化不僅僅是工業 4.0 和物流 4.0 中的一個規定，它非常普遍：物聯網、霧和邊緣計算、智能移動到無數應用程序的邊緣，包括樓宇自動化、區塊鏈，不勝枚舉。事實上，物聯網事實上是分散的。我們正在談論分佈式現實。然而，在工業 4.0 和物流 4.0 的範圍內，它本質上描述了自主生產系統、倉儲自主決策（智能貨架、協作機器人……）以及無數其他方面和應用（自動駕駛汽車、關閉控制）中現象的運動關閉或打開它們、在生產中做出決策、預測性維護，等等）。
分散和自主決策不僅是工業 4.0 的技術和網絡物理系統的關鍵，而且在人的方面也是關鍵，因為並非所有決策都可以完全自動化，人為規劃、解釋和決策仍然是關鍵，在許多情況下，與人協作的半自主能力的混合（例如協作機器人）。
關於權力下放和自治的討論遠未結束，當然從人和決策的角度來看。在工業 4.0 中，口頭禪是只有在出現問題等情況時才讓決策進入“更高級別”。然而，在實踐中這並不總是可以實現的，更不用說理想了。
實時能力
如果您努力在機器和網絡物理系統級別獲得更多自主權，那麼您這樣做是為了提高效率並滿足日益實時的經濟需求。
在更廣泛的協作和生態系統背景下，智能製造環境中的高級分析、物聯網以及信息和生產系統都與實時功能的開發有關。
沒有互操作性，就不可能實現信息透明和虛擬化。
因此，在數據層面，將其轉化為可操作的情報和行動/決策，以及在整個製造、物流和“智能工廠”運營的流程和運作層面，需要一個真正的——時間能力。從這個角度來看，靈活性、預測性維護、能夠在發生故障時快速更換資產以及物聯網都很重要，這也涉及前面提到的設計原則和之前解決的決策方面的數據。
此外，實時能力對於最後兩個設計原則、面向服務和模塊化至關重要。
技術援助和服務導向
服務導向與即服務經濟、服務互聯網以及製造業需要更多地滿足客戶對具有增值服務（例如個性化）的服務和產品的需求的明顯事實有關，而不是公司決定生產。從某種意義上說，它正在以客戶為中心和不斷變化的客戶需求範圍內改變製造業。
然而，服務導向也與製造商和其他行業需要開發基於數據、智能化的新服務，並尋求新的基於服務的收入模式的需求有關。此外，技術援助，更具體地說是維護，是一項核心原則，因為物聯網和數據分析只是允許服務和維護的轉換。有很多公司通過簡單地向他們銷售的設備添加智能級別和與物聯網的連接來改變他們的服務模式。
輔助系統還必須為“內部客戶”服務：所有可能的員工都需要能夠做出決定，其中不斷變化的技能組合也出現了，並得到了使他們能夠這樣做的多個系統的支持。在這裡，我們還遇到了人機交互。
最後，服務方面還與基於數據的新即服務模型的開發有關，但也與機器即服務模型的演變有關。
模塊化
模塊化意味著很多事情，這取決於您如何看待它：廣泛的智能工廠環境中的各種單獨模塊，或者只是作為敏捷性和靈活性的最終結果。
我們之前已經從客戶需求的角度討論了靈活性和敏捷性的範圍，能夠針對不可預測的和不斷增長的個性化需求進行規劃。
您可以說模塊化與從僵化的系統、不靈活的模型和線性製造和規劃到客戶、整個供應鏈中的合作夥伴、監管機構、市場條件和所有其他可能導致對轉型和靈活性的需求被置於中心位置。模塊是本地控制的，沒有層次結構。
工業 4.0 和技術
之前在工業 4.0 概述中，我們涉及了多項技術。如果您查看波士頓諮詢集團的演示文稿和數據，您將看到工業 4.0 中的一些主要技術。
提醒一下：BCG 提到了先進的機器人技術、增材製造、增強現實、模擬、橫向/縱向集成、工業互聯網（物聯網）、雲、網絡安全，最後是大數據和分析。
它們中的大多數實際上是幾種技術的總稱。在此頁面（和其他地方）之前，我們已經將橫向和縱向集成、網絡物理系統和工業物聯網作為具有許多技術和組件的真正廣闊的現實進行了處理。我們還有數十篇關於 BCG 所稱的九種數字工業技術的上述融合和應用的其他演變的文章。
跨越物理和數字領域、各自流程以及這些領域之間通信的安全性是工業 4.0 成功的先決條件。僅以隔離方式實施的安全性很容易被繞過，並且是無效的。
然而，不是將您轉到其他頁面並考慮工業範圍內某些技術的特定方面，我們將放大一些在製造業和工業市場中相當典型的技術。那些不太典型的（典型的是 IT 和 OT 的集成、增材製造、工業機器人等）可能就是你今天看到的那些：物聯網、大數據、雲，也許是 3D 打印等。它們是我們在 IDC 所謂的具有轉型支柱和創新加速器的第三平台中遇到的技術。
技術作為改進和（新）能力的推動者
那麼，哪些技術才是工業 4.0 的真正關鍵？這取決於，但物聯網顯然至關重要，因為它使大多數所謂的工業 4.0 槓桿（見下文）成為可能。
安全性也是工業 4.0 願景的固有部分。事實上，大多數提到的技術都是必不可少的，因為它們不可避免地相互關聯和相互依賴。那麼，我們從哪裡開始呢？
最好的開始方式是查看您的目標和挑戰以及您在工業 4.0 之旅中所需的能力。
大數據、分析、雲（和霧）、人工智能和模擬，僅舉幾例，都是關於我們希望在工業 4.0 中看到的適應性、靈活性、模塊化、可擴展性以及快速部署和集成能力。這些功能在我們之前列出的許多工業 4.0 資源（例如 Gartner 的頁面）中都有體現，也是達到目的的手段。
請注意，一些諮詢公司和分析師將其他數字技術視為工業 4.0 的推動者。移動設備和技術只是一個例子。人機關係中更高級的界面是另一個（或者更好：人與技術之間關係中的新界面作為機器使我們忽略了軟件正在吞噬世界的關鍵軟件維度。想想人工智能代理和機器人或其他上下文中的現象，例如機器人流程自動化或 RPA）。
一系列槓桿和價值驅動因素的工業 4.0 技術
顯然，您不能一次實施所有技術，也不應該一次實施。我們之前研究過工業 4.0 的戰略維度，並將繼續關注它。
如果你想在技術之旅中有一個更以價值為導向和目標驅動的觀點，你可能想看看麥肯錫幾年前製造的所謂的數字指南針，尤其是其中的價值驅動因素。
對於仍處於工業 4.0 旅程開始階段的許多組織來說，這可能看起來有點讓人不知所措，但當您仔細觀察時卻並非如此。
核心是我們都知道並涉及 8 個領域/維度的價值驅動因素：上市時間、供需匹配、質量、庫存、勞動力、資產利用率、資源/流程和服務/售後服務。
因此，這些確實是一些主要領域，在該指南的範圍內，您可以同時為一個或多個利益相關者創造更多價值。因為顯然，這不僅僅是關於這 8 個維度本身，而是關於如何改進與有形價值有明確聯繫的人員的各種流程和體驗的問題。
指南針的第二部分顯示了與價值驅動因素相關的工業 4.0 槓桿。例如：為了更好地利用您的資產，遠程監控和預測性維護可以幫助您實現這一目標。
從技術的角度來看，關鍵是要了解“執行”遠程監控/控制和/或預測性維護需要哪些技術，而正是在這裡，我們開始研究大數據分析等技術，當然還有像您一樣的物聯網如果它們與這樣做的目的無關，則無法從您的資產中獲取用於監控/維護目的的數據。
儘管麥肯錫和許多其他公司是工業 4.0 的絕對領導者，但在進行分析並起草服務於您的業務的計劃和路線圖之後，從您的個人目標和實現這些目標的方法開始仍然很重要。
在研究技術之前：優先排序和處理複雜性的戰略和整體需求
從這個意義上說，我們對工業 4.0 的看法與我們對數字化轉型的看法完全相同：技術是推動者，還有很多值得關注的地方。
雖然這聽起來像是商業常識，但它經常被遺忘。因此，不要過分強調“您真正應該擁有的技術”，同時也要注意那裡的許多模型、框架和指南針。
如果您嘗試將其可視化，那麼工業 4.0 供應鏈廣告的現實看起來就像一個巨大的複雜網格，其中包含大量移動連接、節點和維度。然而，技術和工業 4.0 旨在以優先和分階段的方式降低我們以及我們的流程、合作夥伴、客戶和供應鏈的複雜性。正是在這種審視我們的複雜性的練習中，我們建立了能力來創新和發展能力和靈活性，這最終主要是通過利用我們發現的機會，為我們的各個利益相關者使用新穎的方法來處理和消除複雜性。複雜的現實。
這需要每個組織採用不同的方法，即使我們可以藉鑑許多共同的經驗教訓和策略。然而，從來沒有一種萬能的。例如，再看看麥肯錫的數字羅盤。您可能想要改善客戶服務；指南針的深綠色部分。但這並不意味著預測性維護、遠程維護和虛擬引導式自助服務是實現這一目標的解決方案。例如，勞動力部分也是客戶服務的關鍵。庫存部分也是如此。上市時間和質量如何？或者靈活利用您的資產。它們都在更好地為客戶服務方面發揮著作用。
這就是為什麼工業 4.0 就像數字化轉型一樣，顧名思義是一個整體，無法在插圖中捕捉到，無論是我們製作的插圖、麥肯錫的數字指南針還是任何框架。把它們當作它們的本質：思考處理複雜性的工具和指南針，並提供我們可以在我們自己的、日益數字化的、挑戰和機遇的現實中利用的想法或方法，工業轉型和技術適合。
工業 4.0 和無處不在的技術賦能創新
在運營技術和傳統製造技術意義上的製造（和供應鏈管理）技術層面，很明顯，在信息技術（例如 IP、分析和人工智能）、物聯網、物聯網、幾乎所有層面的科學研究和創新以及技術創新。
誰能想到有一天會出現一個刀架，它可以從加工過程中收集數據，然後將這些數據發送到儀表板，以便為操作員提供有關細長管狀部件內部發生的情況的見解？誰能想到有一天像空中客車這樣的公司會擁有一個航空數據平台並將其商業化？
工業 4.0 中所有技術演變的特點是它向各個方向發展。並且它被稱為 IT 或 OT 並不重要。例如，根據 IDC 對 2018 年及以後的製造預測，我們正在從 ERP 轉向智能 ERP，其中嵌入式智能構成了自動化大規模流程的支柱，並將執行時間加快了 25%。那個安全的骨幹網準備集成物聯網、認知（人工智能和機器學習）甚至區塊鏈技術，到 2021 年，五分之一的最大（全球 2000 強）製造商將依賴它。
下一代壓力機和模具設備、製造執行系統的演變、新的 CAD 和 CAM 應用程序、成型材料、數字平台和行業雲、智能資產、通過虛擬現實、眾包和產品虛擬化實現的客戶驅動設計可能性，以及改變和未來是漫長的。然而，像往常一樣，並非所有事情都與每個人都相關。更多關於上述預測以及製造中使用的運營技術和工業技術的演變，以及通過下面的按鈕與 IT 相結合。
工業 4.0 技術高管最期待從
在波士頓諮詢集團總結了工業 4.0 的這九項技術之後，其他公司也緊隨其後並不斷添加技術。我們甚至將自動駕駛汽車視為工業 4.0 技術。
這並不重要。正如德勤 2020 年年度全球工業 4.0 報告《第四次工業革命：準備與責任的交叉點》（PDF 打開）再次顯示，“四大”技術仍有望發揮最深刻的影響。對接受調查的高管（他們並不真正代表中小企業）組織的影響：物聯網、人工智能、雲和大數據/分析迄今為止領先。
看到 3D 打印、增強現實和邊緣計算排名如此之低，人們可能會感到驚訝，但這並不應該是一個驚喜。許多高管仍然試圖了解工業 4.0，供應商告訴和想要銷售的內容與買家想要的內容之間顯然存在差異，並且很少有組織對工業 4.0 有某種連貫和長期的戰略。
報告信息圖中的下圖顯示了每個受訪者的預期影響：
- 物聯網以 72% 領先
- AI（並確實添加了 ML） 68%
- 雲基礎設施以 64% 位居第三
- 54% 的人認為，好的舊大數據/分析最具影響力。
其餘的不言自明。但是，請注意納米技術的地位，例如，它遠高於增強現實。
超越自動化金字塔：中斷的應用程序級別
儘管我們經常提到自動化金字塔的傳統形象（就像我們喜歡繼續參考 DIKW 模型來解釋事物一樣），其漂亮而簡單的層次結構在工業 4.0 的垂直整合中佔據中心位置，同時很明顯，這個金字塔以及主要是它各個層次背後的東西都被破壞了。
雖然對於許多公司來說，工業 4.0 和工業物聯網還遠未成為現實，但工業轉型的準備工作對硬件、工業製造軟件、技術、流程以及它們的集成、連接和互操作性都有影響。
層次結構和解決方案的邊界模糊
正如各種技術和我們傳統自動化金字塔的各個層次之間的界限正在變得模糊一樣，數據、通信和系統孤島也是如此。
隨著向雲的遷移、物聯網的重要性日益增加以及將系統與我們在工業 4.0 和第三平台及其創新加速器中看到的適當的新技術連接起來的需求，解決方案格局正在隨著 IT 的持續集成而發生變化和OT。它帶來了許多挑戰，在價值創造、連接數據和安全性等方面，僅舉幾例。
工業 4.0 的設計原則，如互操作性、虛擬化、去中心化、實時能力、面向服務的方法和模塊化，都在我們所知的各種工業解決方案的徹底改變架構中發揮著關鍵作用
但是，需要從某個地方開始。而且通常從業務和技術堆棧的邊緣開始。請記住傳統的自動化金字塔，即傳感器、執行器和網絡物理系統所在的位置並滿足 PLC 控制級別。正是在這裡，在 SCADA 系統中，隨著一切變得集成，或者更好地，通過越來越多的模塊化方法相互連接，旅程開始了。
僅從軟件供應商的角度來看，這對許多人來說也是一個挑戰。製造執行系統和 SCADA 系統，僅舉兩個例子，它們已經存在很長時間了，並不是為上述演變而設計的。它通常會導致客戶真正不想要的附加方法。ERP 軟件、製造執行系統、SCADA 系統甚至“較低”級別的徹底架構變化和演變是不可避免的。從長遠來看，它們甚至遠遠超出了當今大多數人可以想像的“平台”和“面向服務”模型。
ERP 轉向具有人工智能、物聯網和區塊鏈的智能 ERP 的例子就是一個完美的例證。如前所述，對於許多組織來說，僅從虛擬貨幣的角度來看，區塊鏈仍然是他們從未聽說過或知道的。
借助邊緣計算和人工智能，更廣泛的製造運營領域的其他應用正在成為 SCADA、MES 等長期未來的眾多不確定因素之一。一定要期待這樣一種景觀，其中植物地板並不重要，甚至植物本身也不重要。這是整個價值鏈，包括對多工廠協調、智能供應鏈管理和麵向服務的方法的日益增長的需求，即功能即服務，最終我們轉向在各個層面無縫互連的智能部分。
想想前面提到的工業 4.0 的設計原則：互操作性、虛擬化、去中心化、實時能力、面向服務的方法和模塊化。它們都在存在的各種解決方案的徹底變化的架構中發揮作用。
快速瀏覽一下我們經典自動化金字塔前 3 層的一些演變，隨著系統開始使用相同的工業協議和 IIoT語言，它開始看起來像一個網格。
不斷變化的企業資源規划水平
在 ERP 層面，前面提到的向 ERP 演進，其中人工智能的關鍵作用將被注入到所有應用程序中，甚至沒有人知道。
利用區塊鏈、機器學習、高級分析等從根本上處理所有交易、合同、管理、預測、自主、分析以及所有尚未解鎖的所有數據的更多方面智能 ERP 準備好導致看不見的以結果為重點的流程自動化和速度水平。當 Excel 運行生產時，它確實不同於 ERP。
中斷的製造執行系統級別
在製造執行系統的層面上，我們已經開始擺脫傳統的單一遺留記錄系統，但這裡還有很多準備改變。
再想想人工智能和機器學習，增加自主性，前面提到的轉向面向服務和模塊化服務方法，與更多系統的集成比已經有的案例和嵌入式系統中的 MES 功能更加端到端 -末端方法超出了工廠樓層，更不用說單個工廠了。
複雜的 SCADA 系統級別
最後是 SCADA。正如前面提到的，SCADA 系統目前仍然是可操作性水平的重要一步，並且被視為連接分佈式資產的關鍵，就像通常生成可操作的情報一樣。
儘管在中短期內，人們普遍認為工業物聯網和 SCADA 將保持或成為好朋友，因為當今有大量需要 SCADA 的情況，但從長遠來看，SCADA 可能會隨著 ERP 中的安全性、智能性和功能性而消失，在 PLC 和物聯網中只會在各個層面上增加。
從長遠來看，SCADA 在整體物聯網和技術演進的範圍內繼續保持相關性的論據很少。然而，這不是為了明天。首先要改變的是 HMI/SCADA 軟件和整個 HMI 層，因為大量新技術可實現大量新的人機界面體驗。
然而，這里以及所有其他提到的級別還有很長的路要走，至少在SCADA/HMI 安全問題的級別上。
最終是“人類系統”決定
工業 4.0 的目標非常明確。到達那裡是另一場球賽。也許我們甚至永遠不會完全到達那裡，沒有人擁有水晶球。
然而，與此同時，對於一些人來說，它仍在擺脫紙張，對於另一些人來說，它正在迎頭趕上，而對於一些人來說，它正在走向創新，最終它是關於什麼的：根據定義，實際結果是人類。而所有提到的軟件和系統，優化、自動化、創造價值和改變體驗的流程和方式的巨大變化最終是否會完全發生，也是一個人的問題。
因為這很簡單：重要的不是可操作的智能，也不是可操作的智能與更多連接和倍增智能的聯繫，而是您使用它的目的和用途。
世界各地的工業 4.0 計劃和演變
正如我們在文章的介紹中以及在工業 4.0 的 RAMI 4.0 參考架構模型的範圍內所提到的，工業 4.0 視圖和概念顯然已經全球化並繼續這樣做。
在美國，工業 4.0 事實上對智能製造計劃產生了重要影響，並且與工業互聯網聯盟合作。
此外，越來越多的組織和國家開始採用工業 4.0。例子包括英國（工業 4.0 和圍繞 4IR 的工作，EEF 的第四次工業革命的縮寫）、日本（那裡有，正如已經提到的與日本機器人革命倡議的合作）、中國（工業 4.0 大綱在那裡）“中國製造 2025”的基礎）以及我們之前提到的眾多歐盟倡議。2017 年 3 月 23 日，僅歐盟一項就研究了調整現有 12 項和即將實施的 9 項國家產業轉型計劃的計劃。基本上所有這些公司都在利用工業 4.0 概念，不管它們有多少不同的名稱。
然而，工業 4.0 的全球擴張不僅僅是政府倡議或協議的問題。這也是工業巨頭和領先諮詢公司越來越關注工業 4.0 的結果。
從普華永道和埃森哲到麥肯錫；他們都積極參與工業 4.0。來自歐盟以外的工業巨頭在工業 4.0 中的一個例子是 Infosys，它支持德國科學與工程院 Acatech （它創造了工業 4.0 一詞）的計劃，以創建工業 4.0 成熟度索引。
該聯盟於 2016 年春季成立，旨在在 2017 年 4 月之前準備好工業 4.0 成熟度指數，其中包括研究機構和多個行業機構，以及 Infosys 等公司。
期待一系列公告和合作夥伴關係在全球範圍內進一步推動工業 4.0 概念。最後但並非最不重要的一點，請記住，我們不僅看到工業 4.0 的全球/區域擴張：工業 4.0 原則和技術在製造業以外的垂直市場（醫療保健、公用事業、智慧城市、石油和氣體等）。
工業數據空間
以弗勞恩霍夫研究所為主導的各種研究組織和德國政府正在推動基於標準化通信接口的安全數據共享的參考架構模型和虛擬構造。
可以說，工業數據空間旨在在越來越多的數據環境中定義連接智能服務和物聯網的數據架構，希望成為全球標準。工業數據空間專注於多個現有平台的連接，並希望使合作夥伴能夠在一個明確的預定義模型中共享數據以實現數字化轉型，其中數據主權和數據安全是重點關注領域。
工業數據空間協會正在與具有類似架構框架的其他組織、德國和歐盟以外的國家在向歐洲數據空間的運動範圍內進行會談。儘管工業 4.0 是一個重要的焦點，但工業數據空間也延伸到其他行業。下圖來自歐盟網站上 Jan Jürjens 教授的演講（可在此處下載 PDF 格式）顯示了工業數據空間的一些核心原則。
工業 4.0 常見問題
工業 4.0 是指借助信息和通信技術 (ICT)，通過機器和流程的智能聯網實現工業轉型。該術語可與“第四次工業革命”互換使用。
RAMI 4.0，工業 4.0 參考架構模型，是一個三維地圖，展示瞭如何以結構化的方式接近工業 4.0，使利益相關者能夠相互了解。RAMI 4.0 將所有元素和 IT 組件組合在一個層和生命週期模型中。
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