工业4.0的核心是信息物理系统（CPS），它是一个集合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C技术，即通信技术（Communication）、计算机技术（Computer）和控制技术（Control）的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现了数字世界和机械设备与物理世界的交互关系，最终实现生产过程的可控和可调。工业4.0将建成一个基于工业价值链的网络，在这个网络中，机器设备、仓储系统以及制造设施被置于同一平台，共同形成信息物理系统。在生产环境中，构成该信息物理系统的智能机器、仓储系统以及制造设施共同发挥作用，实现交换信息、触发流程，以及自动控制等功能。

工业4.0主要分为三大主题：

一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。智能工厂是实现智能制造的重要载体，它是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术和设备监控技术来加强制造业的管理和服务，实现工厂的办公、管理及生产自动化，从而掌握产销流程、提高生产过程中的可控性、实时精准采集生产线上的数据资料，从而合理安排生产计划与生产进度，达到加强及规范企业管理、减少人工工作失误、堵塞各种漏洞、提高生产效率、进行安全生产、加强与外界的联系、提供决策参考并拓宽国际市场的目的。

作为智能工厂，必须具备“三高”优势，即高科技、高智商和高装备。智能工厂是通过生产系统中配备的CPS来实现的。相比于传统生产系统，智能工厂的产品和生产过程都是在CPS的基础上存在的，因此，在成本、资源上都比传统生产系统更具优势。从制造业的角度来说，智能工厂的意义在于提高单位时间内的生产效率，最大限度地提高了生产力。

智能工厂是工业4.0时代的发展趋势，也是制造业企业迈向工业4.0的基础。目前，德国人工智能研究所的智能工厂已与众多机器人技术、信息技术、激光感应技术相关的企业合作，进行技术实验。实验结果已经被运用在德国大型企业的生产线上，如西门子、博世、巴斯夫等，并取得了丰硕的成果。

二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。(www.daowen.com)

智能生产是对传统生产技术的一种巨大变革，是工业4.0实现智能制造的必然趋势。智能生产是一个理想的生产系统，可以按照客户的要求编辑产品的特征、成本、生产时间、物流管理和安全性能等要素，从而为不同的客户生产满足其特定需求的产品，并且实现产品的最优化生产制造。典型如3D技术在工业生产中的应用，日本3D打印技术通过学术界、政府和企业的联合，慢慢实现了其在医疗、建筑、工程和施工、工业设计、汽车制造、航空和航天领域的应用，这就是工业4.0时代的产物。全新的产业价值链、生态系统和竞争格局的出现势必会加大智能生产的力度、加快智能生产的步伐，使得智能制造得到快速实现。

进行智能生产只需要一套完整的智能装备和一个智能工厂就可以进行生产了。智能工厂系统可以在PC端、平板电脑、手机等任何一种智能设备上进行操作。操作者只要拿着一台具有智能化系统软件的手机就可以坐在办公室对整个流程进行控制。整个产品的制作过程，即从原料的输出到成品的输出，全部都在掌控之中。就算在中途改变了某个收据，各部门之间也可以及时沟通，从而使信息互通的延迟时间为零。

三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。

智能物流就是物流的智能化，是在现代物流的基础上，利用条形码、射频识别技术、全球定位系统、传感器等先进物联网技术，通过信息处理和网络通信技术平台应用于物流业，实现货物运输过程的自动化运作和高效率管理，提高物流业的服务水平，降低成本并减少自然资源和社会资源消耗。物流可以通过信息系统和自动化设备独立进行订单处理、物流运输、仓储配送、包装、装卸等基本活动。实现经济高效的发展目标，具有自动化、网络化、信息化、集约化、社会化等特点。

智能物流是工业4.0的重要组成部分。智能物流有三个核心要素，分别是：智能单元化物流技术、自动化物流装备以及智能物流信息系统。自动化物流装备是智能物流的基础，在此基础上再集成感知传感、信息化、人工智能等技术实现智能化。自动化物流装备包括自动化搬运与输送系统、自动化分拣与拣选系统、自动化仓库系统、自动信息处理与控制系统等。工业4.0时代，客户需求高度碎片化、个性化，产品研发和生产周期不断缩短，这个趋势不仅是智能生产需要面对的问题，也是支撑生产的物流体系需要面对的巨大挑战。智能物流系统在自动化、标准化的基础上，集成传感器、物联网、互联网进行信息化，实现物与物、物与人、人与人的互联，利用大数据、人工智能、云计算等技术充分提高物流效率，使供给方及时获取信息、迅速做出反应，也使需求方快速获得所需产品与服务。智能物流是连接供应、生产和客户的纽带，是智能制造不可或缺的组成部分。