自工業(yè)革命開始以來，每一次技術進步都能夠帶來工業(yè)生產效率的大幅提高。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)技術進步僅僅是量的增加，與信息技術、移動通信、電子商務等相比突破甚微。

　　現(xiàn)在，我們正處于第四波工業(yè)浪潮中：新興的數(shù)字技術產業(yè)被稱為工業(yè)4.0，具體即指九項基礎技術進步驅動的轉型。在這些轉變中，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)可以與基于因特網協(xié)議的其它系統(tǒng)相互作用，分析數(shù)據(jù)、進行預測和自動配置來適應變化。工業(yè)4.0可以實現(xiàn)跨設備的數(shù)據(jù)收集和分析，更加靈活高效地生產出低價高質的商品。這反過來還將提高生產效率、轉變經濟發(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時代的九大技術趨勢，并探討其潛在的技術和經濟效益，為制造商和生產設備供應商提供信息。這九大技術進步已應用于制造業(yè)，而隨著工業(yè)4.0的到來，它們將改變生產方式：獨立和優(yōu)化的單元將完全整合為自動化的生產流程，改變供應商、生產商和客戶之間的傳統(tǒng)關系，也改變了人和機器之間的關系。

　　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)化產品質量、節(jié)約能源，提高設備服務。在工業(yè)4.0背景下，將對來自開發(fā)系統(tǒng)、生產系統(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，德國的半導體制造商英飛凌已經采用了將單芯片關聯(lián)的方式，幫助檢測有故障的芯片來提高生產質量。

　　二、自主式機器人

　　許多行業(yè)的生產商長期使用機器人來處理復雜的作業(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習。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，機器人已經被長期使用來處理復雜的任務且仍在不斷發(fā)展。它們正在變得更加自主靈活，最終將學會與人交往，和人類安全地共同工作并向人類學習。這些機器人將價格更低且用處更大，能夠承擔更為復雜的角色。

　　例如，顧家家居已經使用了歐洲制造商的機器設備。這些機器人是相互連接的，以便他們可以協(xié)同工作，并自動調整行動，以配合下一個未完成的產品線。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)機器人供應商ABB推出一款有兩支手臂的機器人，它被稱為“玉米”，專門設計用來與人類一起組裝產品（如電子消費品）。計算機視覺技術的應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仿真材料和產品，但在未來，模擬將更廣泛地應用于裝置運轉中。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)整合網絡的發(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計和制造業(yè)的合作車間，也可作為一個私有云服務。它負責管理多方之間的交換產品和生產數(shù)據(jù)的復雜任務。

　　五、物聯(lián)網

　　如今，只有一些制造商的傳感器和設備進行了聯(lián)網和嵌入式計算，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)網產業(yè)的發(fā)展，更多的設備甚至更多的未成品將使用標準技術連接，可以進行現(xiàn)場通信，提供實時響應。

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

　　六、網絡安全

　　許多企業(yè)依然依賴于未連接或者脫機的管理和生產系統(tǒng)，而到了工業(yè)4.0時代，連接性增強，網絡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)設備供應商正聯(lián)手同網絡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，云技術的性能將提高，只在幾毫秒內就能進行反應。其結果是設備數(shù)據(jù)將存儲在云中，生產系統(tǒng)可以提供更多的數(shù)據(jù)驅動服務，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品的生產中更加廣泛地應用，它可以催生多種復雜而輕巧造型設計。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用于新設計中，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)實技術支持各種服務，比如你可以在倉庫里挑選部件并通過移動設備發(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。

　　另一個應用程序是虛擬培訓。西門子已經開發(fā)了一個虛擬工廠操作員培訓模塊，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)第四次技術革命會引發(fā)四個領域內的收益：

　　生產力方面。在接下來的五年到十年，工業(yè)4.0將會對德國制造業(yè)領域內的更多企業(yè)產生推動作用，并提高生產力，預計產值講會從900億歐元提高到1500億歐元。不計算材料的成本，生產成本可能會提高15%到25%；如果把材料成本計算在內，生產成本可能會提高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)生產力最大的一些改進（20-30%），例如，汽車公司可以預期增加10-20%（圖3）。

　　稅收增長方面。工業(yè)4.0也將推動收入增長。廠家提高設備和新的數(shù)據(jù)應用需求，以及消費者對更廣泛的定制產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的人。在短期內，自動化的趨勢將取代一些操作簡單、重復率高的低技能的工。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)和相關技術員工的需求。

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