德国学术界对于工业4.0的定义是“继机械化、电气化和信息技术之后，以智能制造为主导的第四次工业革命，主要是指通过信息技术和虚拟网络，即信息物理系统（Cyber-Physical System，CPS）的结合，将制造业智能化，实现集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，最终将实现以智能工厂和智能制造为基础的全新的生产方式”。

工业4.0，是基于工业发展的不同阶段做出的划分。按照目前的共识，工业1.0是机械制造时代，实现了机械生产代替手工劳动；工业2.0是电气化时代，依靠生产线实现了批量生产；工业3.0是信息化时代，依靠电子系统和信息技术实现了生产自动化；工业4.0则是利用信息化技术促进产业变革的时代，是一场由自动化生产到智能化生产的革命。

工业1.0是机械制造时代。第一次工业革命是18世纪60年代从英国发起的技术革命，以蒸汽机为标志，用蒸汽动力驱动机器取代人力，开创了机械生产取代最原始手工劳动的时代，使当时经济社会以农业、手工业为基础向工业、机制造业转型，从而带动经济发展的新模式。

工业2.0是电气化自动化时代。第二次工业革命始于19世纪60年代后期，以电力的广泛应用为标志，用电力驱动机器取代蒸汽动力，人类开始进入了电气时代。电力的广泛应用促进了生产流水线的出现，生产形态的变革对工业效率产生了巨大的影响，零部件生产与产品装配实现分工，从此工业进入大规模生产时代，出现了产品批量生产的高效新模式。

工业3.0是电子信息化时代。20世纪50年代后，第三次工业革命全面爆发，它以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命，人类开始进入科技时代。在工业3.0时代，电子计算机技术得到了迅猛发展，人类作业逐步被机械自动化生产制造方式取代，部分体力劳动和脑力劳动也由机器来完成，生产效率、分工合作、机械设备寿命、良品率都有很大的提高。

工业4.0是智能化时代，实现由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活、个性化、数字化的产品与服务的生产模式，是一场从自动化生产到智能化生产的巨大革命。智能制造实际上可以被看作是一个庞大的智能运作系统，在设计、研发、生产、管理、销售、运输、售后等各个环节都实现智能化，而每个环节又是智能制造系统的一部分。

工业4.0是一场以信息技术的突破性应用为主导驱动力的社会生产力变革。自计算机芯片处理技术、数据存储技术、网络通信技术和分析计算技术获得重大突破后，以计算机、互联网、移动通信和大数据为主要标志的信息技术、信息产品和信息获取处理方法呈现指数级增长，并在社会经济中广泛运用，与现实生活深度融合，由此带来诸如智能制造、工业互联网等一系列生产生活方式的革命性变革，为社会生产力革命性发展奠定了技术基础。

当前，工业4.0主要是以九项数字化工业技术为基础的变革，这九大支柱技术中很多已经应用在制造业中，但工业4.0将这些技术整合到一起，成为完整的生产流程，进而改变供应商、制造商和消费者之间的关系，以及人与机器之间的关系。

大数据分析：在制造业领域，基于海量数据的分析能帮助企业优化生产质量、节省能源并改进设备服务。在工业4.0的环境下，对不同数据源，如生产设备和系统以及企业和客户管理系统等进行收集和分析将成为未来企业进行实时决策的标准配备。(www.daowen.com)

自动机器人：在工业4.0的环境下，机器人更加灵活智能，它们之间不但可以互通互联，更可以安全地与人类一起工作，甚至从人类身上学习新的技能。这些新机器人不但在性能上远超今天的工业机器人，更大大降低了成本。

模拟技术：可以用实时数据来模仿包括机器、产品和人在内的物理世界，将新产品放入虚拟的生产环境中。在进行实际生产前，公司可以对这些新产品进行测试和优化，从而减少设备装配调试的时间并提高产品质量。

水平和垂直系统整合：随着工业4.0的发展，公司、部门和职能将成为更加紧密的整体，一条横跨公司的数据网络将让价值链真正实现自动化。

工业物联网：物联网将实现决策的去中心化，互联设备能进行自动分析和决策，对环境变化进行实时反应。随着物联网时代的到来，越来越多的设备甚至包括一些半成品，都将装备嵌入式计算技术，并通过标准技术实现互联，不同地理位置的产品设备将能进行互动和沟通，并由中央处理器集中控制。

网络安全：工业4.0使得原先相互隔绝的设备将以统一协议相互连接，工业系统和生产线将连接成一体。届时，保护关键工业系统和生产线免受网络安全威胁的需求将大幅提高。安全可靠的网络通信以及身份辨别和接入管理系统将变得至关重要。

云计算：随着工业4.0的到来，越来越多与生产相关的任务需要更多的跨地域和跨公司的数据分享。云技术的性能将会不断增强，机器数据和功能将逐渐迁移到云端，生产系统数据服务也会应运而生，检测和控制生产流程的系统也会搬到云端。

增材制造（3D打印）：在工业4.0时代，增材制造将会广泛地应用到小批量生产定制产品上，带来诸如复杂或超轻量的设计等结构优势，高性能、去中心化的增材制造系统将降低产品的物流成本和库存。

虚拟现实技术：虚拟现实技术可以在很多方面协助工人生产，为工人提供实时信息，帮助他们进行实时决策，改善生产流程。使用虚拟现实眼镜的工人可以通过远程接受指令来正确装配零件或者协助调试。