在历史的进程中，我们可以观察到每一次工业革命都是在崭新的起点上孕育产生，其中以工业革命初始阶段为最大的发展契机。例如，18世纪末见证了首个工业革命的诞生，其核心特征在于以蒸汽机作为驱动引擎，推动工业化生产的发展。这场革命使得人类首次得以用机械设备取代繁重的手工劳动，进而促使经济从以农业和手工艺为主导的形态，转向以机械制造为基础的新型发展模式；紧接着，19世纪初迎来了第二次工业革命，这次革命以电力驱动的大规模生产为显著特点，通过零部件和装配线的有效分离，实现了生产的规模化；到了20世纪中期，以电子与信息技术的深度融合为标志的第三次工业革命，使得工业生产达到了前所未有的高度自动化水平。这三场工业革命为欧美各国奠定了引领世界经济的坚实工业基础。

     然而，随着时间的推移，工业生产的产品日益丰富，工业生产结构也随之变得愈发复杂且精密。生产线及生产设备内部的信息流动量以及管理工作所需的信息量都呈现出急剧增长的态势，传统的自动化制造系统在信息处理能力、效率以及规模等方面已无法满足工业制造的实际需求。为了应对这一挑战，信息通信技术（ICT）的广泛应用在很大程度上缓解了这一困境。如今，ICT已经成为支撑绝大多数工业制造流程的关键支柱。

     伴随着个人电脑向多元化智能设备的演变，以及云计算服务和互联网技术的飞速发展，越来越多功能强大且具备自主性的智能设备正以无线方式实现与互联网或其他设备间的直接连接。这催生了物联网、服务网以及数据网的出现，推动了现实世界与虚拟网络空间的深度融合，形成了一种全新的虚拟网络-实体物理网络系统（CPS）。这种技术革新直接影响了工业领域，通过构建一个覆盖全部生产过程的全球化网络，工业领域将首次实现资源、信息、物品、设备与人的全面互联互通。

     在这个变革的过程中，我们并未引入任何全新技术，而是强调利用信息通讯技术与信息物理生产系统（CPS）的有机结合，以此来颠覆现有的工业生产与服务模式。德国将这种逐步推进的技术进步称之为工业的第四个阶段——工业4.0。

     德国作为最早提出工业4.0理念的国家，在其政府发布的《高技术战略2020》中，工业4.0被列为十大未来重点项目之一。“工业4.0”一词最初于2011年在德国举办的汉诺威工业博览会亮相，而在2013年的同一场合，“工业4.0”概念则由德国“工业4.0小组”正式提出。

     在德国学界和业界，对于“工业4.0”概念的理解较为统一，即认为这是继机械化、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。其核心内容是通过信息通讯技术与虚拟网络-实体物理网络系统（CPS）的紧密结合，引导制造业向智能化方向转型升级，实现从集中式控制向分散式增强型控制的根本性转变，最终构建起一个高度灵活、个性化且数字化的产品与服务生产模式。

      虚拟网络-实体物理网络系统（CPS）涵盖了智能机器、存储系统以及生产设施等多个组成部分，这些部分能够相互独立地进行信息交流、触发动作以及实施控制。而物联网、服务网以及数据网正是“工业4.0”的基石所在。