什麼是第四次工業革命？
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| 不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測 |
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 與第四次工業革命互換使用，代表了工業價值鏈組織和控制的新階段。
網路實體系統構成了工業 4.0 的基礎（例如，「智慧機器」）。他們使用現代控制系統，具有嵌入式軟體系統，並處理網路地址以透過物聯網 （物聯網）進行連接和尋址。
透過這種方式，產品和生產方式可以聯網，並可以「交流」，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瞭解的功能相同，例如遠端監控或跟蹤和追蹤，僅舉兩個。
工業 4.0 被定義為「製造技術中當前自動化和數據交換趨勢的名稱，包括資訊實體系統、物聯網、雲端運算和認知運算以及創建智慧工廠」。
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
工業 4.0 是一個願景，它從目的在提高德國製造業競爭力（「工業 4.0」）的倡議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和
- 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，在概念提出後，已經從各個領域的角度進行了審視。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 （建築業）、能源 4.0 （能源和公用事業行業）等。
大多數工業 4.0 計劃都是範圍有限的早期項目。實際上，大多數數位和數位化努力，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，以在多個層面提高效率，轉變現有製造流程，在價值鏈中創建端到端資訊，流並實現新的服務和商業模式。
要了解工業 4.0，必須了解完整的價值鏈，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：最終客戶。
啟用更直接的個性化生產、服務和客戶/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，中介的低效率、無關性和成本，是工業 4.0 的一些目標是在這種以客戶為中心的意義上，即要求越來越高的客戶重視速度、（成本）效率和增值創新服務。
最終，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可能的客戶忠誠度、銷售更多、創新以實現增長和保持相關。
工業 4.0 的核心包括（部分）將自主和自主決策轉移到網路實體系統和機器，並利用資訊系統。
工業 4.0：簡述其本質
工業 4.0 是在大數據、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，製造業（及相關行業）的資訊密集型轉型，生成、利用和利用可操作的數據和資訊，作為實現智慧產業和產業創新協作生態系統的途徑和途徑。
因此，工業 4.0 是一個具有清晰框架和參考架構的廣闊視野，其主要特點是在所謂的網路實體系統中連接實體工業資產和數位技術。
物聯網或物聯網確實發揮了關鍵作用，在工業 4.0 工業物聯網的範圍內，它具有許多物聯網堆棧組件，從物聯網平台到工業物聯網 Gateway、設備等等。
然而，當然不僅僅是物聯網：雲端運算（和雲平台）、大數據（高級數據分析、數據湖、邊緣智慧）以及（相關）人工智慧、數據分析、儲存和網路邊緣的運算能力（邊緣運算）、行動、數據通信/網路技術、HMI 和 SCADA 等水平的變化、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 和感測器（又是感測器）和創新的數據交換模型，都發揮著關鍵作用。
此外，在企業資訊管理、業務流程管理和採購市場中的應用，當然也體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 並不是你一夜之間就意識到的「東西」。就像物聯網佈署的情況一樣，你需要一種策略性的分階段方法。
這與數位化轉型策略完全相同，並且在我們查看工業 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時得到深入介紹。在優化和自動化方面傳統的唾手可得的成果。如果你趕時間，這裡有一章是關於工業 4.0 成熟度模型和路線圖的。
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 被視為產品價值鏈整個生命週期中，組織和控制的下一個階段。
資訊實體系統是產品設計、原型設計和開發、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能力、創新能力、敏捷性、即時應用等。
後面的這些功能也導致了應用案例和佈署的類型，以及我們稍後介紹的工業 4.0 的好處，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，新的商業模式。
工業 4.0 的新能力帶來了「智慧一切」現象，這往往是最受關注的：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，再到前面提到的智慧製造、智慧工廠、智慧城市等。
工業 4.0 是向網路實體系統的演進，代表著第四次工業革命，在通往端到端價值鏈的道路上，工業物聯網和製造業的分散智慧
本指南深入解釋了資訊實體系統、其組件（例如智慧控制系統和嵌入式軟體系統）及其在製造業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從集成是關鍵的角度來看待。
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，就沒有產業轉型，更不用說現代樓宇管理和其他幾個不同傳統系統之間的孤島消失的領域，一方面是物聯網，另一方面是 IT 和 OT 相遇，這是接近所有行業的情況。IT 和 OT 融合的本質圍繞著數據（以及它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，只有物聯網才有可能實現工業 4.0。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（例如網路和基礎設施，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）影響的網路、IT 技術和 IT 基礎設施的高級和增強應用。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後續步驟的結果，自動化已經在許多層面上得到了強化。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已經贏得了辯論。
工業 4.0 中的整合：隨著所有系統的變化，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。
首先是垂直整合，傳統自動化金字塔中的所有系統都受到影響：從現場層和控制層到生產層、營運層和企業計劃層。
垂直整合將使傳統的自動化金字塔視圖消失。跨越這些不同級別的多個系統和應用也是如此。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，迅速出現的應用所取代，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，獲得更多功能和透過可互操作的「系統中的系統」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進行組合。
第二個是橫向整合，它不是像縱向整合那樣對多個系統進行分層視圖，而是關於端到端價值鏈：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。
這也影響了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口頭禪專家，當然還有舊的 DIKW 模型；從數據到知識以及額外的行動層：決策。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，提到的另一個關鍵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、高級分析等都在發揮作用，實現盡可能多的自動化。
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、節省人力等等，其中承諾是「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，大量失業是自動化的結果）。
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，以及查看工業 4.0 的起源、定義、演進、全球影響、類似措施、工業 4.0 設計原則、建構塊和 Reference Architecture Model Industrie 4.0 是關於技術和人員的最後一句話，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 不僅僅與這些技術有關。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，如協作機器人或協作機器人，在所有這些變化中工廠工人所需的新技能，以及由於持續的自動化不可避免地導致的失業）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「人情味」，因此提出了工業 5.0 的概念。
此外，工業 4.0 也非常注重安全性。這不僅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，特別是自從通用數據保護條例、電子隱私條例和未來幾個領域的規則出台以來，包括綠色設施、能源和生態，以及消費市場出現醜聞後的個人數據）、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等）的連接和攻擊在傳統上相當孤立的工業環境中的增加，漏洞和攻擊的風險和風險在工業 4.0 中是巨大的，這需要一個終結端到端的「設計安全」方法。由於攻擊增加且後果可能很嚴重，因此還建議不僅關注網路安全，還建議將其與風險管理、業務連續性和其他領域相結合，這也稱為網路彈性，並且隨著我們不斷轉型，這將成為必須。
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 挑戰和風險中排名靠前。此外，根據 Gartner 的說法，網路實體系統和物聯網是外部攻擊面管理，迅速崛起的重要因素。最後但並非最不重要的一點是，與數位化轉型一樣，工業轉型是一種生態系統遊戲。事實上，這意味著與越來越多的合作夥伴，和其他利益相關者進行更緊密的整合：帶來更多機會，但也帶來更多風險的第三方，導致對第三方風險管理或 TPRM 的更多關注。
最後，在工業 4.0 技術水準上，在提到的技術（或者更確切地說是技術組）之上，例如物聯網、大數據、IT、OT、幾種安全技術（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）危險環境中的安全性）、人工智慧(AI)、雲、邊緣、霧等你可以添加：增材製造和 3D 列印、數位雙胞胎、虛擬和擴增實境 （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、快速應用程序開發、自主生產、整個價值鏈的一致工程、徹底的數據收集和供應、系統整合（參見垂直和水平整合）、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，例如區塊鏈和技術，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，還要查看它是如何連接的，特別是在這個技術層面（數據以及你如何利用、保護、交換、豐富甚至貨幣化它是如上表所示），關鍵詞也是整合：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；區塊鏈和物聯網。
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上述元素以及更多內容。有些在指南本身中，有些是添加的並暫時鏈接到。
工業4.0的起源和歷史
儘管工業 4.0 最初主要用於製造業（與其他正在發生的措施相比，例如工業互聯網聯盟或 IIC 的工業網路），但事實上它正在走得更遠。
經濟正處於第四次工業革命的邊緣。在網路的推動下，現實和虛擬世界不斷向物聯網方向融合（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、智慧醫療保健和智慧「x」或「任何東西」。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，讓我們看看我們是如何到達那裡的，以及工業 4.0 的起源/歷史。
開端：工業 4.0 和德國的高科技策略重新定位
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，政府解釋了其目的在推動創新的方式，這不僅僅是技術創新的問題，還涉及以社會整體為中心的「社會創新」，有點像日本社會 5.0。
策略重新定位，除其他外，將推動研發重點並涉及多個部門，包括五個核心要素。其中之一是定義未來任務的優先事項，以創造價值和（提高）生活品質，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，與由網路和物聯網驅動的第四次工業革命的到來有著明確的關係。該文件描述了未來工業生產的特點如下：
- 產品高度個性化（個性化），生產高度靈活；
- 客戶和業務合作夥伴早期參與/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，同時更加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。
為了審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 博士曾在 SAP 工作，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 博士和聯邦研究與教育部的 Wolf-Dieter Lukas 博士介紹了諮詢工作的成果跨多個領域的團隊，包括從那時起廣為人知的工業 4.0。
第四次工業革命的商業潛力不僅在於營運流程優化，還在於其為廣泛應用提供的服務。因此，物聯網得到了所謂的「服務網路」的補充，因為智慧產品提供了智會服務的能力（工業 4.0：Mit dem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution，2011）
在以新聞發布會的形式在漢諾威工業博覽會上發表演講之前，他們發表了一篇題為「工業 4.0: Mit dem Internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution」的文章( Industry 4.0 : on the road to to第四次工業革命與物聯網）。
由於網路實體系統，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，平台工業 4.0 由 Bitkom （德國數位協會）、VDMA （德國機械工程工業協會）和 ZVEI （德國電氣工業）於 2013 年創建，後來又有其他人加入。
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。
今天，Plattform Industrie 4.0 仍然致力於透過其工作組在標準、規範、參考架構、安全性、應用、業務模型、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 幾年以來也有一個英文網站，儘管仍然以德語為重點。
工業 4.0 願景和技術以不同的速度在全球傳播，這與全球範圍內的普遍挑戰和可能性以及與美國工業、日本工業、歐盟工業倡議等的合作促成的交叉施肥有關向前。儘管如此，在比今天更多的公司實現工業 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；更成熟的目標是創新，以及向以資訊和服務為基石的新業務模式，和收入來源的轉型。讓我們看一些工業 4.0 的定義。
工業4.0的原始定義
2011 年提出的工業 4.0 的定義相當冗長。在一篇題為「工業 4.0——未來的智慧製造」的論文中，GTAI （德國貿易與投資部）研究了智慧工業（工業 4.0 的同義詞）是什麼，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 代表即將到來的第四次工業革命，即將走向物聯網、數據和服務網路。去中心化智慧有助於創建智慧對象網路和獨立的流程管理，真實世界和虛擬世界的交互代表了製造和生產過程的一個重要新方面。
而且還沒有完成！更多內容見論文（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 的定義都是相同的。在實踐中，工業 4.0 對許多人來說意味著很多事情，有些人認為這是工業 4.0 的定義，而其他人則不會。
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、雲端運算和認知運算，以及創建智慧工廠」。
提出工業 4.0 概念的工作組，將其視為生產中的一系列顛覆性創新和工業流程的飛躍，從而顯著提高生產力。這被視為第四次發生這種中斷。（德國聯邦教育和研究部，未來項目：工業 4.0）
這個工業 4.0 的定義接近原始定義，但並不完全正確，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）。
如果我們將上述德國平台工業 4.0 作為工業 4.0 萬物的官方參考，那麼該平台的官方定義如下：「工業 4.0 是指工業機器和過程的智慧聯網資訊和通信技術」。
工業 4.0 和第四次工業革命 (4IR)
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，這真的是一場革命，除其他外，由於蒸汽機的發明，水和蒸汽動力以及各種其他機器的使用，將透過火車、製造機械化導致社會的工業轉型和大量的煙霧。
- 第二次工業革命通常被視為電力和它所促成的新製造「發明」（例如裝配線）導致大規模生產領域，並在一定程度上導致自動化的時期。
- 第三次工業革命與電腦、電腦網路（WAN、LAN、MAN……）的興起、製造中機器人技術的興起、連接性以及顯然網路的誕生有關，網路是資訊方式的重大變革被處理和共享，以及向以前實體環境的 e-anything 版本演變，自動化程度更高。
- 在第四次工業革命中，我們從「僅」網路和客戶端-伺服器模式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）以及高級機器人和人工智慧/認知等附加加速器，使工業 4.0 能夠以全新的方式實現自動化和優化，從而帶來充足的創新機會和真正全面自動化並使行業更上一層樓。
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、超連接和數據分析注入事物、機器、通信、行動並產生可操作的洞察力，在工業 4.0 夢想的幾乎每一件/機器中無處不在的萬物互聯是一回事，融合人與機器（或技術擴展）的關係還有些遠，而且它非常複雜，會引發更多的爭論（也是道德的），它已經被 IDC 稱為第四個平台。
在波士頓諮詢集團（我們在下面討論他們的工業 4.0 研究）看來，工業 4.0 是指九種數位工業技術的融合和應用：先進機器人技術、增材製造、擴增實境、模擬、水平/垂直整合、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一些技術。主要是第三平台的傳統支柱，例如雲和大數據/分析，並且從整合的角度越來越多地出現在工業物聯網中，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，不僅僅是在德國（和歐洲），製造業（以及一些相關行業和流程）的數位化轉型正在與工業 4.0 領域的工業巨頭（博世、西門子等）一起發生。
第四次工業革命與工業網路第三次產業創新浪潮
如前所述，在美國，通用電氣和一系列其他工業參與者（包括也是「平台工業 4.0」成員的非美國企業）發起了工業網路聯盟。
正如我們之前所寫的那樣，工業網路是美國工業巨頭 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，它被提及為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，第三波創新而不是行業的第四次革命。
它只是顯示了三個工業網路創新浪潮的相對革命性術語分別是：
- 工業革命。真正的或多或少是工業 4.0 觀點中第一次和第二次革命的結合。
- 網路革命：「運算能力和分佈式資訊網路的興起」。
- 工業網路：工業 4.0 中的第四次工業革命。
然而，今天，四次工業革命的概念已得到廣泛採用，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「Plattform Industrie 4.0」（工業 4.0 平台）相比，工業網路聯盟的跨行業方法更側重於製造業（儘管它也用於物流等）。
由於工業網路聯盟和工業 4.0 平台分享了許多努力和觀點，越來越多的公司成為這兩個平台的成員，這兩個組織開始尋找相似之處和合作。畢竟，我們仍然生活在一個全球化的世界中，當然是在工業生產和相關市場中。
因此，協作變得顯而易見，尤其是因為兩個行業機構都在研究架構框架。在工業 4.0 和「工業 4.0 平台」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，是工業網路參考架構的縮寫。
2016 年初，工業網路聯盟和平台工業 4.0 宣布了他們的合作，重點關注標準化、「新」製造業的架構、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，你會注意到除了製造業之外，工業網路聯盟的情況也越來越受到關注，我們接下來將要解決的網路實體系統的範圍也越來越廣。網路實體生產系統的範圍，而且還作為狀態監測和遠端可能性等的推動者，從術語上講，這些不僅僅是支持和推動智能工廠。
工業 4.0 的現狀
撇開所有的革命和聯想不談，問題是我們在工業 4.0 中走了多遠。製造企業準備好了嗎？在這種工業背景下，準備就緒意味著什麼？
換句話說：工業 4.0 或工業網路的特點、原則、技術成熟度水準、（已實現和期望的）收益和實現是什麼？我們從哪裡開始？您會注意到，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都非常相似。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，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，其中包含專案和朝著願景邁出的明確步驟。
工業 4.0，從不止一個方面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，從利益和潛力的角度來看：提高生產力、自動化和營運流程的優化、業務流程，以及從物聯網支出角度來看排名第一的物聯網應用案例：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，但採用的是臨時性和孤立的方式。
這與我們在任何處於數位化轉型或革命（如果你願意的話）的行業中看到的現象完全相同。這是更廣泛的可能性生態系統的第一階段，因為組織從或多或少明顯的目標轉向真正的創新甚至顛覆。波士頓諮詢集團的下圖展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並且存在孤立努力的階段，但通常缺乏更大的圖景，更廣泛的策略，或者正如波士頓諮詢集團在工業 4.0 環境中所說的「綜合計劃」。
該公司表示，工業 4.0 在議程上排名靠前，但實際上實施了工業 4.0 的一兩個孤立方面。示例：大數據和/或機器人技術。
這確實是成熟的第一個階段，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，但不應止步於此。
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發現進行完美比較，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。
這種情況可能會持續一段時間，因為儘管大型物聯網專案的數量越來越多，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——並分析了這是如何在實踐中完成的——兩者的相似之處非常明顯。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。它包括資訊實體系統、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，而是為了超越生產力的提高，轉向更高的敏捷性、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，挑戰也一樣。開發新的能力，在智力、人員、流程和創新等式中尋找新的機會，並創造可以對商業模式，甚至整個行業產生重要影響的有競爭力的利益和服務，需要的不僅僅是項目，還有更多生產率。
在實踐中，即使在工業 4.0 「啟動」十年後，我們看到大多數企業仍處於網路實體融合工作的早期階段，至少一位分析師表示。
工業 4.0 的挑戰和風險
正是在這裡，我們在工業 4.0 中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（工業 4.0），第一個挑戰。
- 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。
- 使組織意識到需要採取行動。
- 變更管理，因此經常被忽視。
- 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，因為這一切都是關於可操作的情報，和連接的資訊，以及在相關性、創新和即時可用性的背景下為任何期望的業務、員工和明顯的客戶目標提供的卓越流程。
- （網路）安全（和隱私）。隨著 IT 和 OT 的融合，工業物聯網中越來越多的攻擊已成為事實。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，還有其他幾個與實際、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並降低成本。
- 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。
- 改變客戶和行業合作夥伴的需求。
- 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、工作的未來、就業……）。
雖然領先的製造商正在克服上述挑戰，有些已經克服，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。
害怕別人帶頭是個好顧問嗎？不？你需要從某個地方開始嗎？是的，你可以。在數位化轉型是一場需要多次衝刺的馬拉斯松的世界中，即使恐懼是一個糟糕的顧問，是時候在工業 4.0 中衝刺價值了嗎？看看班裡最好的人在做什麼，我們會說是的。
工業 4.0 的好處
無論是工業 4.0、智能工業還是工業網路，製造商在改變他們的工作方式方面都有很多好處。
我們在本概述前面提到了一些好處、風險和挑戰，但讓我們更仔細地了解一些主要優勢。其中一些也在本網站的其他報導中進行了更深入的探討。
工業 4.0 的基本目標是讓製造業——以及物流等相關行業——更快、更高效、更以客戶為中心，同時超越自動化和優化，發現新的商機和模式。
顯然，工業 4.0 的大部分好處類似於製造業數位化轉型的好處、物聯網在製造業中的使用、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，流程和生產力的優化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、加快生產以實現更多即時工作，並在整個價值鏈中發揮作用，其中速度對每個人都非常重要，紙質數位化流動，能夠在生產問題的情況下更快地進行干預等等。
這是低懸的果實，但很重要。除了我們前面提到的 BCG 的研究之外，這些領域的投資首先進行的跡象很明顯。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營運（物聯網在所有製造應用案例中的總價值為 1780 億美元，這一數字高達 1025 億美元），這並非巧合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。
許多提高生產力的好處，都與成本和流程優化的內部目標有關。然而，與此同時，有幾個也符合增強以客戶為中心的觀點。
工業 4.0 是關於產品的整個生命週期的，製造業顯然不是獨立存在的。如果你查看製造業務所在的整個價值鏈和生態系統，就會涉及到許多利益相關者，這些都是客戶。客戶還希望提高生產力，無論他們位於供應鏈中的哪個位置。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、服務和產品，在他們想要的確切時間交付的期望有所提高，那麼這會影響整個供應鏈，一直到製造乃至更遠。
在日益即時的經濟中，速度不僅是一種競爭優勢和客戶期望，它也是一個協調、成本和價值創造的問題。此外，客戶只是期望它。
數據和資訊表面再次發揮了非常重要的作用。
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，從實際營運到將產品交付給最終客戶等等。
你儘早收集的數據越多，這些數據就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，我們將在下面解決。
透過先進的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。這需要時間、金錢，而且經常需要支持人員和工程師的大量移動。
當汽車製造廠中的工業機器人等關鍵工業資產放棄時，損壞的不僅僅是機器人。生產受到影響，花費大量金錢和客戶不滿意，有時生產可能會完全中斷。這是每個人最糟糕的噩夢，因為業務連續性是一個非常受關注的問題。
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，並且隨著時間的流逝，金錢就會被扔掉。如果工業資產已連接並可被監控（例如健康狀態監控）透過物聯網，問題在發生之前就得到解決，好處是巨大的。可以設置警報，可以主動維護資產，可以進行即時監控和診斷，工程師可以解決問題，如果它們確實發生在遠處，那麼列表還在繼續。此外，我們將獲得模式和洞察力，以在事情似乎更經常出現問題的領域進行優化，並且我們將看到一個新的維護服務世界打開了。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，這並不意味著他們已經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所有內容都與智慧感測器、軟體、物聯網技術、洞察系統和客戶掛鉤，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（更多下文）和物聯網的典型組件也是如此，可以即時監控品質方面，機器人減少錯誤。
另一方面，如前所述，要應對的風險和挑戰之一是：理論上，自動化程度越高，人們的工作量就越少。其他提到的好處也是如此，例如維護（你需要的支持工程師越少，你需要的支持工程師就越少）。這是一個進退兩難的已知問題，我們將在後面介紹。與此同時，確實知道機器人不會很快接管所有人類工作。許多公司增加了機器人的使用，同時僱傭了更多人。我們在品質方面提到它的原因是，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、社會甚至永續性方面是工業 4.0 目標的關鍵。
根據工廠或倉庫的即時溫度、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，專注於人體工程學、清潔空氣和清潔工廠計劃（當然是工業 4.0，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），名單還在繼續。
「新」消費者的個性化和定制
我們都知道：消費者的行為和偏好已經改變。數位工具改變了我們工作、購物和生活的方式。
人們對快速響應和即時資訊/交付的要求也越來越高，如前所述。除此之外，消費者還喜歡一定程度的個性化，具體取決於具體情況。以運動鞋為例。一旦同一雙鞋的幾種顏色就足夠了，就知道我們希望能夠以任何方式客製化它們。
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。消費者越來越多地獲得（並希望）與品牌及其製造能力直接互動的可能性。如前所述，用於客製化產品的數位平台、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，即使只是貼上標籤、添加客製化功能或調整產品的任何特性。
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，以及多種技術和流程將成為必需品。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客製化，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）中獲得相同的可擴展性和敏捷性，在製造業中也是如此。這與之前的定制主題部分相關，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，但可以透過提高可見性、靈活性，以及從以下角度利用資產，來滿足最佳生產要求的可能性，來處理時間和規模。
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次、步驟和能力。
你可以改變流程、特定功能、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來實現的，從而實現創新能力，例如佈署 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 也是如此。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報導中了解更多相關資訊。
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，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 是一個願景和一個現實，具有實現願景的策略路線圖
讓我們比較一下數位化轉型和工業物聯網在其中的作用，隨著機械、工程和製造的演變，工業 4.0 本質上就是這樣。
擁有全面工業 4.0 策略的企業認為，他們在多個方面都取得了更大的成功，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(Deloitte)
數位化轉型雖然在學術上受到重視，儘管存在眾多由無數人開發的數位化轉型框架和路線圖策略，但沒有統一的定義，也沒有明確的行業範圍的方法。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，最終也顯示出轉型的願景，它是由一個包含學術界、公司等的大平台進行徹底研究、準備和展示的，因為這是一項明確的任務。
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、路線圖和描述良好的組件。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，在最早的成熟階段和領域中的措施，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（儘管提到的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，有幾種方法可以查看上述分階段方法。一種這樣的成熟方法，將自主機器和系統視為真正的工業 4.0 的資訊，和實際操作和製造系統視角。
在這種循序漸進的方法中，每個階段都建立在下一個階段並增加更多價值，我們從數據到資訊，再到知識，再到智慧和從數據角度採取的行動。確實，不錯的舊 DIKW 模型。
從系統和設備/機器的角度來看，這些階段對應，分別是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）工業 4.0 追求的終極步驟：自主機器在自我優化的工業 4.0 系統中的自主反應。
第二種成熟度方法更多地圍繞業務本身，並且與你通常在任何項目中看到的內容相對應。
我們想要實現什麼，我們今天擁有什麼（評估），我們想去哪裡以及到達那裡缺少哪些環節（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、安全性、技能、技術和實施方面有明確的路線圖。
而且，與往常一樣，這當然是監控和改進。
工業 4.0 整體策略挑戰
雖然一些組織在工業 4.0 方面或多或少有一致和整體的策略，但大多數組織沒有。事實證明，缺乏策略是許多業務領域面臨的主要挑戰之一。
那些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，而且還遭受策略短期主義的困擾。這甚至不足為奇，因為一些品牌策略家多年來一直在喊叫，現在組織整體上過於關注短期，部分原因與時代精神，和我們對即時的現在和現在的痴迷有關。不斷變化的需求，以及財務和競爭原因都在起作用。
無論如何，在工業 4.0 的範圍內，很明顯，到目前為止，絕大多數計劃都是臨時的和孤立的計劃，除非它們是策略旅程的一部分，否則它們不會削減它。很多時候他們不是，導致結果比希望的要少，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必須保持整體、綜合策略並尋求長期成長機會。然而，調查顯示，領導者還有很長的路要走。三分之二的人表示他們沒有正式的策略來解決工業 4.0，只有 10% 的人表示他們有全面的策略，在整個組織中整合對工業 4.0 的關注。
網路實體系統：工業 4.0 的基石
網路實體系統 (CPS) 一方面是工業 4.0 的組成部分，另一方面是工業 4.0 願景的一部分。
網路實體系統是具有嵌入式運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，正如該術語所表明的那樣，網路實體系統是指工業環境中數位（網路）和實體的橋接。
工業 4.0 願景中的網路實體系統 (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，在工程和行業環境中更為人所知。
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營運、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、嵌入式軟體系統，以及 IP 地址（與物聯網的聯繫變得更加清晰，雖然嚴格來說兩者並不相同，但它們肯定是雙胞胎，因為我們請參閱下一個「章節」。
在機械、工程等領域的工業 4.0 環境中，資訊實體系統被視為不斷改進增強和功能整合演進的下一個階段。
將工業 4.0 視為整個產品生命週期中，價值鏈組織和控制的下一個新階段，CPS 的這種持續改進從機械系統開始，轉移到機電一體化（我們使用控制器、感測器和執行器等）物聯網中熟悉的術語）和自適應電子學，現在正進入網路實體系統興起的這個階段。
網路實體系統本質上，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。
它們在結構健康監測、追踪和追溯、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實現，如前所述，互聯或智慧工廠、智慧健康、智慧城市、智慧物流等現實成為可能。
工業 4.0 之前的網路實體系統
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，加州大學伯克利分校的 Edward A. Lee 教授將網路實體系統定義如下：「網路實體系統 (CPS) 是運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，通常使用回饋迴路，其中實體過程影響運算，反之亦然。」
在他在伯克利網站上的頁面上，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個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來說，CPS（以及網路/數位和實體的橋樑）是工業 4.0 的關鍵。
網路實體系統還包括模擬維度和孿生模型、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，包括數位雙胞胎。
希望向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。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，我們從技術組件轉向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，我們將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是雙胞胎。
在此之前，我們總結了與物聯網相關的資訊實體系統的一些關鍵特徵：
- 網路實體系統被視為製造、機械和工程領域的下一次發展。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。
- 網路實體系統可以通信。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。他們處理了一個 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，可以在其中唯一地尋址它們（每個系統都有一個標識符）。
- 網路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學）之前的早期階段，情況就是如此；然而，正如我們將在物聯網中看到的那樣，它發揮著重要作用。
- 網路實體系統是工業 4.0 的基本建構塊，也是製造（及其他）附加功能的推動者，例如追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
正如所承諾的那樣，物聯網的時間到了。如前所述，物聯網 (IoT) 在工業 4.0 及其國際同行中無處不在。
正如你可以在我們關於工業物聯網 (IIoT) 的頁面上看到的，並從上圖中關於網路實體系統的圖形中推斷出，CPS 本質上主要是關於工業物聯網的。
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。
網路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，就像物聯網一樣需要連接性。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，並為特定目的發送數據。根據對象和目標，這可能是捕獲有關行動、位置、氣體存在、溫度、設備「健康」狀況的數據，列表是無窮無盡的。這些數據只是一個開始，真正的價值始於在物聯網專案目標範圍內，對它們進行分析和採取行動。
物聯網設備也可以接收數據和指令，同樣取決於「應用案例」。所有這些也適用於資訊實體系統，它們本質上是連接的對象。還有更多相似的特徵，但你已經看到有多少共同點了。
支持 CPS 的功能和物聯網應用案例
此外，由資訊實體系統啟用的新功能，例如結構健康監測、追踪和追溯等，本質上就是我們所說的物聯網應用但案例。
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，超越了製造業。
下面是我們之前處理的兩個啟用 CPS 的功能示例，以及它們如何真正成為 IoT 用例。
在實踐中，追踪和追溯的可能性導致了多個物聯網應用案例，其中包括醫療保健、物流、倉儲、運輸、採礦，甚至面向消費者的物聯網用例。後者有大量的解決方案和技術的應用。你可以使用物聯網追踪和追溯你的滑板、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，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、智慧工廠和智慧應用
新功能，我們剛剛提到了其中兩個，並且由於工業 4.0 視圖中的 CPS 而成為可能，反過來又啟用了智慧工廠、智能工廠和任何智慧。
什麼是智慧物流等的核心使能？事實上，（工業）物聯網，除了感測器、執行器、通信能力和數據收集/分析的簡單方面。你可以將此與作為智慧應用建構塊的連接對象、人員、流程和數據的萬物互聯視圖進行完美比較。
這是工業 4.0 的 CPS 觀點與工業 4.0 的關鍵物聯網現實之間的另一個關鍵相似之處。
總結：事實上，你可以將網路實體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 和物聯網實際上不僅僅是雙胞胎。
參考建築模型工業 4.0 (RAMI 4.0)
正如提到的工業網路聯盟有一個框架，稱為 IIRA （工業網路參考架構），德國「平台工業 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 與工業 4.0 一樣起源於德國，但在其他國家也發揮著越來越大的作用。事實上，「Platfform Industrie 4.0」正在尋求歐洲層面，以及與全球其他國家的一致性。
即使一些歐盟國家使用智慧工廠、未來工業、數位生產或智慧製造等不同術語，歐盟委員會（EC）也在介入。
3 維 RAMI 4.0 模型顯示，必須在其整個生命週期中追踪生產對象
2017 年初，在歐共體的「數位化歐洲工業」項目範圍內舉行了一次論壇。工業 4.0 和 RAMI 4.0 在 EC 網站上的各種程序中也有明確的提及（並且有一個包含工業 4.0 參考架構模型精髓的 PDF可以在上面找到，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」上，圍繞工業 4.0 的國際合作是主題之一。「Plattform Industrie 4.0」利用這一機會進一步擴大了與法國未來工業聯盟(Alliance Industrie du Futur)和義大利智慧工廠項目(Fabbrica Intelligente)等的雙邊關係。在歐盟之外，合作夥伴包括上述 IIC （工業網路聯盟）和日本的機器人革命倡議（同時，日本在 CeBIT 2017 貿易展上宣布了其包羅萬象的社會 5.0 倡議）。
如前所述，本頁底部概述了對工業 4.0 技術、概念和原則的持續接受和利用以及全球十幾個工業 4.0 計劃。
RAMI 4.0（和工業 4.0 組件）的關鍵要素
關於 RAMI 4.0，您需要了解哪些關鍵方面（架構模型概述在下面嵌入）？
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，其中包括原則和基礎，包括：
- 跨增值網路的橫向整合。
- 垂直整合和網路/連接的生產系統
- CPPS（網路實體生產系統）技術
- 整個價值鏈的工程一致性。
- 勞動/工作的新社會基礎設施。
我們在第一個文檔中提到了這些主題，因為我們將更深入地處理它們。
工業 4.0 策略實施文件：RAMI 4.0 的用武之地
第二份文件「Umsetzungsstrategie」是一份包含工業 4.0 策略翻譯和實施建議的文件，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。
這是本文檔，更具體地說，是我們在此處處理的 RAMI 4.0 和工業 4.0 組件。
RAMI 4.0 的 3 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
層次結構維度由 7 個聚合級別組成，即 1) 互聯世界、2) 企業、3) 工作中心、4) 工作站（或機器）、5) 控制設備、6) 現場設備（感測器和執行器）和 7 ） 產品。
需要注意的是：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 個層級，企業位於頂部。雖然從技術和業務的角度來看，互聯世界的聯繫確實要緊密得多，但我們必須指出，早在有人談論工業 4.0 之前，就已經存在諸如具有生態系統的擴展企業之類的東西。
層級維度是我們在關於無處不在的連接和數位化轉型的報導中，多次討論的內容，但在不同的層級範圍內，智慧產品和智慧工廠是這個互聯世界的一部分。
它還涉及技術（我們在所有方面都類似的去中心化）（IT，尤其是 OT）以及跨層級的參與者無處不在的交互，由此產品被視為網絡的一部分。
生命週期和價值流維度
正如術語已經描述的那樣，生命週期和價值流維度涵蓋了 RAMI 4.0 中相關生命週期，以及整個價值鏈和各種流程（和利益相關者）的各種數據映射階段。
稍後我們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，從構思和開發開始（數據等，一直到下游的其他階段，包括實際生產和各種過程，直到生產對象壽命結束並被回收或丟棄）。這個想法：早期的數據越多，以後的價值就越大。
架構層
第三個維度，架構層，由 6 個組件組成：業務、功能、資訊（a）、通信、集成和資產。
本質上，我們在談論 1) 企業及其業務流程，2) 資產的功能，3) 所需的數據，4) 作為資訊訪問的通信，5) 整合，引用，從現實世界到數位世界的轉變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：橫向和縱向一體化
在對 RAMI 4.0 的介紹（如 2015 年文件中提到的工業 4.0 策略和實施建議）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 年報告中確立的，其中工業 4.0 工作組介紹了他們對這些原則和基礎等方面的調查結果。請記住，正如我們將更深入地介紹的那樣，這些建議、原則等主要是關於製造業的，但事實上的工業 4.0，其原則、願景和要素已經超越了製造業——並將繼續這樣做隨著工業 4.0 從願景變為現實，以迎接當今已經發生的其他行業不可避免的轉型。
儘管水平和垂直整合之間存在差異，但目標是相同的：各種系統之間和所有流程的生態系統範圍的數據資訊，使用數據傳輸標準並為自動化供應和價值鏈奠定基礎。
工業 4.0 中的橫向整合
橫向整合是指 IT 系統在各種生產和業務規劃過程中的整合。
在這些不同的過程之間，存在著物質、能量和資訊的流動。此外，它們既關注內部作為外部（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）的流動和利益相關者。
換句話說：橫向整合是關於整個價值和供應鏈的數位化，其中數據交換和連接的資訊系統佔據中心位置。可以想像，這不是一項小任務。首先，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。如果你開始考慮與供應商、客戶和其他外部利益相關者的無縫整合和數據交換，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，我們在這裡討論了早期數據收集和配置的重要性。
無論是關於產品數據，還是關於橫向價值鏈中提到的各種流程，和其他流程的資訊（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），在這方面仍有相當多的工作要做看待。
儘管如此，它對於工業 4.0 和整個業務都非常重要。橫向連接資訊系統的這種需求的好處和驅動因素，與我們在資訊管理中發現的相當，如果系統沒有整合，則缺點也是如此。
我們談論的是客戶服務和滿意度（供應鏈中的許多客戶）、計劃、員工生產力和滿意度、速度等等。將其與保險場景中的資訊管理挑戰進行比較：如果後台資訊（例如索賠流程）未與前端連接，則客戶服務代理在尋求資訊，或資訊時無法足夠快地幫助客戶對進程（狀態）的幫助。在工業 4.0 和製造業中也是如此。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（作為平穩服務和營運的推動力，同時也加快上市時間和工人效率），以及創建橫向生態系統的可能性價值，基於資訊。
然而，這並不是因為它很容易就很容易。詢問任何行業的任何組織。最後但同樣重要的是：我們不只是在談論資訊。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 IT 系統和供應/價值鏈中的流程，以及在其中發生的各種流程，而縱向整合則具有層級組件。
換句話說：它是將不同層次生產和製造級別的 IT 系統（而不是水平級別）整合到一個全面的解決方案中。
這些層次級別分別是現場級別（透過感測器和執行器與生產過程交互）、控制級別（機器和系統的調節）、生產線級別或實際生產過程級別（需要監控和控制）、營運層面（生產計劃、品質管理等）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 或製造執行系統的管理級，和企業級智慧ERP，這是該層次結構圖中的最高級別。
如前所述，MES（製造執行系統）作為資訊和連接的數位中心，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，真正的機會在於辨識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辨識和實施
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實際上是一項不可能完成的任務，但現在當然，這也是他們主要關注分階段方法或較小步驟的原因之一，正如你可以在我們關於工業轉型的報導中看到的那樣)，這是真正的目標：基於數據的新商業模式、新的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。
這些更宏大的產業轉型目標，主要圍繞著所謂的自動化金字塔的服務維度展開。
下面是這樣一個自動化金字塔的一個很好的例子，由 invilution 的人提供。確實，它看起來像上面的垂直整合圖像。並不是說工業 4.0 背後的人發明了一切，對吧？我們現在所擁有的是物聯網日益成長的重要性。工業 4.0 當然在很大程度上是關於 IT 進入 OT 的世界，結合 IoT 以及 IT 和 OT 的融合。而且，是的，它看起來也有點像 DIKW 金字塔，一個永遠存在的模型，展示了從數據到資訊到知識到智慧的路徑（以及在某些描述到行動），最終它都非常相關.
自動化金字塔實際上只是對組織中工業 4.0 實施的描述，不僅對那些一直活躍於工業自動化領域的人來說很熟悉，而且對許多已經研究過工業策略方面的人來說也很熟悉。物聯網策略。
我們將從轉型的角度，來看實施工業 4.0 的自動化金字塔（稱為工業轉型金字塔）由 4 個級別組成。
在查看網路模型（例如 OSI 和其他模型）時也要考慮它們，因為顯然存在技術維度，IT 和物聯網人員 - 當然 - 也會認識到很多。
就像工業 4.0 的其他方面（例如垂直整合和水平整合）一樣，本質上我們談論的是數據，從連接的資產開始，一直到基於感測器和系統辨識資產的服務，這些感測器和系統攜帶的資訊，會被分析並透過網路發送到建構新服務的其他平台。如果你碰巧看到這個簡單的自動化金字塔，你會注意到我們已經對其進行了一些調整，因為用於佈署新服務的生態系統維度有所不足（更多內容見下文）。
第一層：感測器和執行器——連接應該連接的東西
自動化金字塔的第一層涉及感測器和執行器。在物聯網上下文中，我們會說「事物和設備」層，儘管在這裡你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，它們成為資訊載體，因為它們可以透過感測器進行尋址、本地化和辨識，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，將數位和實體連接起來，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
建立在感測器、執行器和本質上的數據連接層之上的是服務和系統層，它支持組織和管理價值鏈的新方式。
在這裡，我們遇到了諸如能源監控以及機器、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——增強、理解和建立新的能力。雖然它更多地屬於第三級，但你可以在這裡想像應用，例如，您可以找到基於性能獲利的方法。
水平你：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，還連接數據和監控系統，然後我們進入物聯網和 IP 服務模型，實現更智慧的應用和新功能，如預防性/預測性維護、資產追踪等許多組織的業務方法，已經發生了變化。
最初，這些維護、跟踪和其他應用通常專注於內部營運，但當然，當在客戶生態系統環境中佈署和提供時，有些可以成為額外的收入來源，例如通過提供可以帶來新收入的維護合同，或作為使用你銷售的設備進行服務，同時為你自己（服務和支持）和您的客戶（減少停機時間）降低成本。
第四級：新服務和生態系統——轉型
最後，第四層是你可以利用能力和服務，以及數據/智慧的地方，你必須根據上下文透過無數服務真正轉變你的業務模型。
這些可能包括使消費者能夠客製化他們訂購的商品，和銷售高級服務，以產生新的收入來源的應用，尤其是在數據生態系統，和可能的合作夥伴內開發服務時。也在這裡，你可以開始開發新服務，這意味著你的核心業務將發生重大轉變，方法是聚合來自你的智慧系統，和其他具有互補系統的數據和智慧，並利用全新的客戶群。我們也在這裡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，它看起來當然比實際操作要容易。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 整合挑戰，並能夠監控和管理從能源到結構等任何需要監控和管理的內容，這已經是一個巨大的挑戰為許多人邁出一步。
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得到恢復，本質上是工業 4.0 願景的一部分，並為想要理解、辨識和實施工業 4.0 項目的公司提供更清晰的指導方針。
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 最終意味著什麼。
這些相對知名的工業 4.0 設計原則是 1) 互操作性（有時也稱為互連或簡稱連接），2) 資訊透明性（也稱為虛擬化或虛擬實體），3) 分散化（也稱為分散/自主決策或自治） ），4）即時能力，5）技術援助和服務導向（人機交互）和6）模組化。
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
為了轉向智慧製造、智慧工廠或互聯行業，你需要連接真實事物、人、標準、工作流程（人和機器）等事物。並連接所有你需要的數據和網路。它們都必須相互操作和相互連接。
你需要架起 IT 和 OT 的橋樑，你需要擁有可以透過感測器，和其他設備連接和通信的機器等資產，你需要連接人員、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，是服務網路、人的網路、服務和物聯網、萬物網路，無論你喜歡什麼名字。
互操作性也是關於協作，讓許多（真的很多）標準相互交流的能力，以便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 Gateway、物聯網平台，並談論 IT 和 OT 整合，這超出了技術範圍）並且也是關於人類協作，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、連接並與機器協作的人、機器與機器一起工作、可互操作的統一和整體資訊、安全和數據層等等。相互操作和相互聯繫，在不止一種意義上與縱向和橫向整合相關聯。
資訊透明、虛擬化和虛擬實體
資訊透明度（或虛擬化）可能有點難以向朋友解釋，因為它與資訊的透明度無關。
資訊透明度本質上是資訊系統和網路實體系統，透過創建數位模型來模擬和創建實體世界元素的虛擬副本的能力，這些數位模型由你透過感測，器獲得的所有這些數據提供，並具有互操作性和互操作性'事物'。
沒有互操作性，資訊透明和虛擬化是不可能的，因為資訊需要放在上下文中，並且系統是上下文感知的，也可以結合來自其他來源的資訊。在工業 4.0 的網路實體術語中，你可以說你需要來自網路環境（虛擬、數位）和實體環境（了解空間和地點的上下文）的資訊。
最後請注意，我們談論的是上下文感知資訊。這本質上意味著兩件事：1）資訊不是數據，請記住 DIKW 模型，因此分析和從數據到資訊的移動等，是這裡的關鍵；2）上下文感知也意味著資訊可以不同，不僅取決於收集和豐富資訊的實際上下文，但也包括其範圍的上下文，這可能意味著即時資訊等。向朋友解釋它的更簡單方法，可能是說幾乎所有東西都有一個虛擬副本。
去中心化、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路實體系統，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、智慧工廠的概念及其在互聯生態系統中的位置、所需的數據分析和各種物流所需的敏捷性和靈活性，滿足速度的需要。我們在關於物流 4.0 的報導中，更深入地處理了自主和（半）自主決策和智能的這一方面。
去中心化不僅在工業 4.0 和物流 4.0 中被賦予，而且無處不在：物聯網、霧和邊緣運算、智慧行動到無數應用的邊緣，包括樓宇自動化、區塊鏈等等。事實上，物聯網事實上是一個分散的給定的。我們談論的是分佈式現實。然而，在工業 4.0 和物流 4.0 的範圍內，它基本上描述了自主生產系統、倉儲（智慧貨架、協作機器人等）中的自主決策，以及無數其他方面和應用（自動駕駛車輛、關閉控制）中的現象運動關閉或打開它們，在生產中做出決策，預測性維護，你說的）。
去中心化和自主決策，不僅是工業 4.0 的技術和網路實體系統的關鍵，而且在人的方面也是如此，因為並非所有決策都可以完全自動化，人工規劃、解釋和決策仍然是關鍵，在許多情況下存在與人協作的半自主能力的組合（例如協作機器人）。
關於權力下放和自治的討論遠未結束，當然從人類和決策的角度來看。在工業 4.0 中，口頭禪是只在出現問題等情況下才讓決策進入「更高層次」。然而，在實踐中，這並不總是可以實現的，更不用說是可取的了。
即時能力
如果你努力在機器和網路實體系統級別上，實現更多自主權，那麼你這樣做是為了提高效率，並滿足日益即時的經濟需求。
在更廣泛的協作和生態系統背景下，智慧製造環境中的高級分析、物聯網以及資訊和生產系統，已經與即時能力的發展有關。
沒有互操作性，資訊透明和虛擬化是不可能的。
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「智慧工廠」營運的流程和功能層面，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和物聯網都很重要，這也涉及到前面提到的設計原則，和數據到前面處理的決策方面。
此外，即時能力對於最後兩個設計原則，面向服務和模組化是必不可少的。
技術援助和服務導向
服務導向與即服務經濟、服務網路，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，而不是什麼公司決定生產。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開發事實上基於數據、轉化為智慧的新服務，以及尋求基於服務的新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變。有很多公司透過簡單地在他們銷售的設備中，增加智慧水準和與物聯網的連接，來改變他們的服務模式。
輔助系統還必須服務於「內部客戶」：所有需要能夠做出決定的可能的工人，不斷變化的技能組合也涉及到，並得到幾個系統的支持，使他們能夠這樣做。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式的開發相關，但也基於向機器即服務模式的演變。
模組化
模塊化意味著很多東西，這取決於你如何看待它：廣泛的智慧工廠環境中的各種單獨模組，或者只是作為敏捷性和靈活性的最終結果。
我們之前已經涵蓋了這一點，其中包括從客戶需求角度的靈活性和敏捷性範圍，能夠為不可預測的和不斷成長的個性化需求進行計劃。
您可以說，模組化與從剛性系統、不靈活模型和線性製造和規劃，轉變為客戶、整個供應鏈中的合作夥伴、監管機構、市場條件，和所有其他可能因素的需求不斷變化的環境有關。轉型和靈活性的需求被置於中心位置。這些模組是本地控制的，沒有層次結構。
工業 4.0 和技術
在之前的工業 4.0 概述中，我們談到了幾種技術。如果您查看波士頓諮詢集團的演示文稿和數據，你將看到工業 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、擴增實境、模擬、水平/垂直整合、工業互聯網（物聯網）、雲、網路安全，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整合、網路實體系統和工業物聯網，作為具有許多技術和組件的非常廣闊的現實來處理。我們還有數十篇關於上述九種數位工業技術（BCG 稱之為）的融合和應用的其他演變的報導。
跨越實體和數位領域的安全性、各自的流程，以及這些領域之間的通信是工業 4.0 成功的先決條件。僅以孤立方式實施的安全性很容易被繞過並且無效。
然而，與其將您發送到其他頁面並考慮工業範圍內某些技術的特定方面，我們將放大更多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 的整合、增材製造、工業機器人等）可能是你今天看到的那些：物聯網、大數據、雲，也許是 3D 劣印等。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非常重要，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？
開始的最佳方式，是查看你的目標和挑戰，以及你在工業 4.0 旅程中所需的能力。
大數據、分析、雲（和霧）、人工智慧和模擬，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、模組化、可擴展性，以及快速佈署和整合能力。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位技術，作為工業 4.0 的推動者。行動設備和技術只是一個例子。人機關係中，更高級的介面是另一個（或更好：作為機器的人與技術之間的關係中的新介面，使我們忽視了他們所說的軟體，正在吞噬那個世界的世界中的關鍵軟體維度。想想人工智慧代理和機器人或其他上下文現象，如機器人過程自動化或 RPA）。
一系列槓桿和價值驅動因素中的工業 4.0 技術
顯然，你不能一次實施所有技術，也不應該這樣做。我們之前研究過工業 4.0 的策略維度，並將繼續關注它。
如果你想在技術之旅中，擁有更以價值為導向和目標驅動的觀點，你可能需要查看麥肯錫幾年前製作的所謂的數位指南針，尤其是其中的價值驅動因素。
對於許多仍處於工業 4.0 旅程初期的組織來說，這可能看起來有點壓倒性，但仔細觀察卻並非如此。
中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、品質、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，你可以同時為一個或多個利益相關者，創造更多價值。因為很明顯，這不僅僅是關於這 8 個維度，而是關於如何改進，與有形價值有明確聯繫的相關人員的各種流程，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：為了更好地利用你的資產，遠端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，這是一個了解「進行」遠端監控/控制和/或預測性維護需要哪些技術的問題，正是在這裡，我們開始研究諸如大數據分析之類的技術，當然還有像你一樣的物聯網，如果它們與這樣做的目的無關，則無法從你的資產中獲取用於監控/維護目的的數據。
儘管麥肯錫等公司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為你的業務服務的計劃和路線圖之後，從你的個人目標和實現這些目標的手段開始仍然很重要。
在查看技術之前：優先級和處理複雜性的策略和整體需求
從這個意義上說，我們對工業 4.0 的看法與我們對數位化轉型的看法完全相同：技術是推動者，還有更多值得關注的地方。
雖然這聽起來像是普通的商業常識，但它經常被遺忘。所以，不要過分強調「你真正應該擁有的技術」，還要小心那裡的許多模型、框架和指南針。
如果你嘗試將其可視化，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，其中包含大量行動的連接、節點和維度。然而，技術和工業 4.0 目的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。正是在這個審視我們複雜性的練習中，我們建構了創新和發展能力，和靈活性的能力，最終主要是透過利用我們在複雜的現實。
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，從來沒有一刀切的。例如，再看看麥肯錫的數位羅盤。你可能想改善客戶服務；指南針的深綠色部分。但這並不意味著預測性維護、遠端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。那麼上市時間和品質呢？或者靈活地利用你的資產。他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 就像數位化轉型一樣，從定義上講是一個整體，無法在插圖中捕捉到，無論是我們製作的、麥肯錫的數位指南針還是那裡的任何框架。把它們當作它們是什麼：工具和指南針來思考處理複雜性，並提供我們可以在我們自己的、日益數位化的、挑戰和機會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 和無處不在的技術創新
在營運技術和傳統製造技術意義上的製造（和供應鏈管理）技術水準上，資訊技術（例如 IP、分析和人工智慧）、物聯網、幾乎所有層面的科學研究和創新和技術創新。
誰能想到有一天會有一個刀架，它可以收集加工過程中的數據，然後將這些數據發送到儀表板，從而為操作員提供關於細長管狀部件內部，發生的情況的洞察力？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 中所有技術發展的特點，是它向各個方向發展。並且它是否被稱為 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 向智能 ERP 轉變，其中嵌入式智慧構成了自動化大規模流程的支柱，並將執行時間加快了 25%。這種安全的骨幹有望整合物聯網、認知（人工智慧和機器學習）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。
下一代壓力機和工具設備、製造執行系統的演變、新的 CAD 和 CAM 應用、成型材料、數位平台和行業雲、智慧資產、透過虛擬實境、眾包和產品虛擬化實現客戶驅動的設計可能性，清單改變和尚未到來的是漫長的。但是，像往常一樣，並非所有內容都與每個人都相關。更多關於上述預測以及製造中使用的營運技術和工業技術的演變，以及透過下面的按鈕與 IT 相結合。
工業 4.0 技術高管最期待
在波士頓諮詢集團總結了工業 4.0 的這 9 種技術之後，其他人很快跟進，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 年度全球工業 4.0 報告，此次題為「第四次工業革命：準備與責任的交匯點」 （PDF打開）再次表明，「四大」技術仍有望擁有最深刻的對受訪高管（並不真正代表中小企業）的組織的影響：物聯網、人工智慧、雲和大數據/分析遠遠領先。
看到 3D 劣印、擴增實境和邊緣運算的排名如此之低，人們可能會感到驚訝，但這並不令人驚訝。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，並且很少有組織在工業 4.0 方面有一些連貫的長期策略。
報告資訊圖中的下圖顯示了受訪者的預期影響：
- 物聯網領先 72%
- AI（並添加 ML）68%
- 雲基礎設施以 64% 排名第三
- 54% 的人認為良好的舊大數據/分析具有最深遠的影響。
其餘的不言自明。但是，請注意奈米技術的地位，例如，它遠高於擴增實境。
超越自動化金字塔：中斷的應用級別
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），其漂亮且易於查看的層次結構在工業 4.0 的垂直整合中佔據中心位置，同時很明顯，這個金字塔，主要是它各個層次背後的東西都被打亂了。
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會對硬體、工業製造軟體、技術、流程，以及它們的整合、連接和互操作性產生影響。
層次結構和解決方案級別的邊界模糊
正如各種技術與傳統自動化金字塔的各個層次之間的界限，越來越模糊一樣，數據、通信和系統孤島也是如此。
隨著向雲的遷移、物聯網的日益重要，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，看到的適當新技術連接起來的需求，解決方案格局正在隨著 IT 的持續整合而發生變化和舊約。它帶來了許多挑戰，例如價值創造、連接數據和安全性等。
工業 4.0 的設計原則，如互操作性、虛擬化、去中心化、實時功能、面向服務的方法和模塊化，都在我們所知道的各種工業解決方案的根本變化架構中發揮著關鍵作用
但是，需要從某個地方開始。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，感測器、執行器和網路實體系統，位於其中並滿足 PLC 控制級別。隨著一切變得整合，或更好地與越來越模組化的方法相互連接，旅程就在這裡和 SCADA 系統中開始。
僅從軟體供應商的角度來看，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，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 軟體、製造執行系統、SCADA 系統甚至「較低」級別的根本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」的模型。
ERP 向人工智慧、物聯網和區塊鏈的智慧 ERP 轉變的例子，就是一個很好的例子。如前所述，對於許多組織而言，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了解的東西。
隨著邊緣運算和人工智慧的出現，製造業務更廣泛領域中的其他應用，正成為 SCADA、MES 等長期未來的眾多不確定性之一。請期待這樣一個景觀，其中重要的不是廠房，也不是植物本身。這是整個價值鏈，包括對多工廠編排、智慧供應鏈管理，和面向服務的方法的日益成長的需求，其中功能就是服務，最終我們轉向在各個層面無縫互連的智慧零件。
想想前面提到的工業 4.0 的設計原則：互操作性、虛擬化、分散化、即時功能、面向服務的方法和模組化。它們都在存在的各種解決方案，根本的變化架構中發揮作用。
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計划水平
在 ERP 層面，有前面提到的向 ERP 的演變，其中人工智慧的關鍵作用，將被注入到所有應用中，而人們甚至都不知道它。
利用區塊鏈、機器學習、高級分析等從本質上處理所有交易、合同、管理、預測、自主、分析，以及所有仍有待解鎖的數據的更多方面，以結果為重點的流程自動化水準和速度。它確實不同於 ERP，因為 Excel 運行生產。
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記錄遺留系統，但這裡也有很多變化。
再想想人工智慧和機器學習，增加自主性，前面提到的向面向服務和模組化服務方法的轉變，與更多系統的整合，而不是嵌入式系統中的案例和 MES 功能，具有更多的端到端最終方法超出了工廠生產線，更不用說單個工廠了。
複雜的 SCADA 系統級別
最後是 SCADA。如前所述，SCADA 系統目前仍然是可操作性水準上的重要一步，並且被視為連接分佈式資產的關鍵，通常可以生成可操作的情報。
儘管從中短期來看，工業物聯網和 SCADA 將繼續存在或成為好朋友，因為今天有很多情況需要 SCADA，但從長遠來看，SCADA 可能會隨著 ERP 中的安全性、智慧性和功能性而消失，在 PLC 和物聯網中只會在各個層面上增加。
從長遠來看，很少有關於 SCADA 的論點在整體物聯網和技術演進的範圍內繼續保持相關性。然而，這不是明天。首先將發生變化的是 HMI/SCADA 軟體和整個 HMI 層，因為大量新技術可實現大量新的人機介面體驗。
然而，在這裡，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。
最終決定權的是「人類系統」
工業 4.0 的目標非常明確。到達那裡是另一場球賽。也許我們甚至永遠無法完全到達那裡，沒有人擁有水晶球。
然而與此同時，對於一些人來說，它仍然在擺脫紙質，對於另一些人來說，它正在迎頭趕上，對於一些人來說，它正在走向創新，而它最終的意義在於：根據定義，實際結果是人類。而所有提到的軟體和系統、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慧，也不是可操作的智慧與更多的連接和倍增的智慧的連接，而是你使用它和用它做什麼。
世界各地的工業 4.0 倡議和演變
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 的觀點和概念顯然已經全球化，並且繼續如此。
在美國，工業 4.0 實際上對智慧製造計劃產生了重要影響，並且與工業網路聯盟進行了合作。
此外，越來越多的組織和國家正在採用工業 4.0。例子包括英國（工業 4.0 和圍繞 4IR 的工作，EEF 第四次工業革命的縮寫）、日本（如已提到的與日本機器人革命倡議的合作）、中國（工業 4.0 大綱所在的地方）「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，僅歐盟就制訂了調整現有 12 項，和即將實施的 9 項國家行業轉型計劃的計劃。從本質上講，它們都在利用工業 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，不僅僅是政府舉措或協議的問題。這也是工業巨頭和領先的諮詢公司，越來越關注工業 4.0 的結果。
從普華永道、埃森哲到麥肯錫；他們都積極參與工業 4.0。一個來自歐盟以外的工業巨頭，積極參與工業 4.0 的例子是 Infosys，它支持德國科學與工程學院 Acatech （創造了工業 4.0 術語）的計劃，以創建工業 4.0 成熟度索引。
該聯盟成立於 2016 年春季，目的在在 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。
預計一系列公告和合作夥伴關係，將進一步推動工業 4.0 概念，在全球的進一步發展。最後但同樣重要的是，請記住，我們不僅看到了工業 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介面的安全數據，共享參考架構模型和虛擬構造。
可以說工業數據空間（ Industrial Data Space），目的在定義在越來越多的數據環境中連接智慧服務和物聯網的數據架構，希望成為全球標準。Industrial Data Space 專注於連接多個現有平台，並希望使合作夥伴能夠在明確的預定義模型中，共享數據以實現數位化轉型，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其他具有類似架構框架的組織、德國和歐盟以外的國家就向歐洲數據空間邁進的範圍進行談判。儘管工業 4.0 非常受關注，但工業數據空間也延伸到其他行業。下圖來自於 Jan Jürjens 教授在歐盟網站（可在此處下載 PDF）上的演示文稿，展示了工業數據空間的一些核心原則。
工業 4.0 常見問題
什麼是工業 4.0？
工業 4.0 是指借助資訊和通信技術 (ICT) 透過機器和流程的智慧網路實現工業轉型。該術語可與「第四次工業革命」互換使用。
工業4.0從何而來？
工業 4.0 來自德語術語「工業 4.0」。它首先用於高科技策略專案中，以改變德國製造業，其中物聯網和網路實體系統佔據中心位置，並進一步關注生產、人員、環境和安全。
什麼是工業 4.0 設計原則？
工業 4.0 的設計原則能夠辨識和實現工業轉型中的應用。設計原則是：互操作性、虛擬化、權力下放、即時能力、服務導向、模組化。
什麼是參考架構模型工業 4.0 (RAMI 4.0)？
RAMI 4.0是工業 4.0 的參考架構模型，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理解。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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