1.1.1　发展历程

当前，术语“工业4.0”特指下一代工业革命，即第四次工业革命。文献[1]对工业革命的发展历程以及信息物理系统的发展阶段进行了论述。第一次工业革命始于18世纪后半叶，在19世纪有了长足的发展，其标志是机械生产设施（mechanical production facility）的引入。第二次工业革命则是从19世纪70年代开始，由电气化（electrification）和劳动力分工（division of labor）引发的，其中“泰勒主义”是劳动力分工的典型代表。第三次工业革命始于20世纪70年代，其特征是高新电子和信息技术的发展显著地驱动了生产过程的自动化^[2]。

工业4.0为公众所熟知是在2011年，为了加强德国在工业制造领域的全球竞争力，由商界、政界和学界代表组成的协会提出了工业4.0的概念^[3]。工业4.0的倡导者期望其能够给制造产业、工程技术、材料使用、供应链以及生命周期管理中涉及的工业过程带来本质上的改进^[4]。

作为德国政府发布的“德国高新技术战略2020”的重要组成部分，工业4.0旨在引领德国经济的技术创新。政府机构目前已经向该领域的研究项目提供了多达2亿欧元的科研经费^[1]。“工业4.0工作组”（Industrie 4.0 Working Group）于2013年4月发布了“实施建议”（Recommendations for Implementation）的第1版，该文档中指出了工业4.0的三个关键构件：物联网、信息物理系统和智能工厂。“工业4.0工作组”认为将物联网集成到工业过程中是第四次工业革命的关键使能步骤（key enabler）^[2]。物联网使得“事”与“物”能够基于特定的寻址机制，通过与近邻的智能构件进行交互和协作来达到一定的目标，这些交互的“事”与“物”包括RFID、传感器、执行器和移动电话等^[5]。除了物联网，物理世界与虚拟世界的融合是工业4.0的另外一个重要构件^[6]。信息物理系统使得上述融合成为可能，即计算与物理过程的集成。由嵌入式设备构成的网络监测并控制各个物理过程，由于反馈环路的存在，物理过程与计算之间互相影响^[7]。综上所述，智能工厂能够实现万物互联（Internet of Everything，IoE）：通过连接人、物（机器和产品）和数据来生成组织和实施工业过程的新方式。

[1] Drath R,Horch A.Industrie 4.0:Hit or Hype?[Industry Forum][J].IEEE Industrial Electronics Magazine,2014,8(2):56-58.

[2] Henning Kagermann,Johannes Helbig,Ariane Hellinger,and Wolfgang Wahlster.Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0:Securing the future of German manufacturing industry;final report of the Industrie 4.0 Working Group[Z].Forschungsunion,2013.