Der Begriff wurde 2013 in Deutschland von einer Arbeitsgruppe mit Vertretern aus Forschung, Fachverbänden und namhaften Industriebetrieben aufgrund der Vorreiterrolle in industrieller Automationstechnologie definiert. Die Deutsche Wettbewerbsfähigkeit soll damit langfristig gesichert werden.
Nach der 1. industriellen Revolution, der Erfindung von Dampfmaschinen, der 2. durch Massenproduktion, der 3. durch computer­ gestützter Produktionssteuerungen besteht die 4. in der Digitalisierung industrieller Prozesse durch Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI).

Maschinen, Lagerhäuser und Produktionsanlagen werden als „Cyber­-Physische Produkti­ons-Systeme“ (CPPS) virtualisiert (Auch „digitaler Schatten“ oder „digital twin“ genannt). Diese digitalen Repräsentanten sind in der Cloud global Vernetzt. Sie können untereinander Daten über Bestände, Aufträge, Auslastung, Nachfrage oder Status austauschen und sich z.B. mittels KI selber steuern. Dadurch entstehen intelligente Fabriken. Diese „smart factories“ ermöglichen neuartige Geschäfts­modelle und intelligente Produkte. Solche Produkte sind eindeutig identifizier-­ und lo­kalisierbar, kennen ihre Nutzung und ihren Status. Durch diese Erkenntnisse können zukünftige Produkte auf effektiven Nutzen ausgerichtet und deren Qualität verbessert werden.

Smart factories sind innerhalb der Ge­schäftsprozesse vertikal, entlang Wertschöp­fungsketten horizontal vernetzt. Es entstehen ganze Wertschöpfungsnetzwerke, die in Echtzeit direkt durch Kundenaufträge steuerbar sind. Durch die Koordination von Prozessen und Terminen wird die Effizienz gesteigert. Kunden können Produkte stark individualisieren. Diese Einzelanfertigungen können profitabel verkauft werden. Auf „last minute“ Anpassungen an Produkten kann genau so wie z.B. auf Lieferunterbrüche rea­giert werden.

Der gesamte Herstellungspro­zess wird transparent und Entscheidungspro­zesse durch Integration von IT Systemen op­timiert. Luxusautos werden schon heute nach diesem Konzept gebaut.

Was sind die Treiber für Industrie 4.0?

1. Autonome Roboter

2. Simulation

3. Horizontale und vertikale Integration

4. Internet of things (I0T)

5. Cybersicherheit

6. Cloud

7. Additive Herstellungsverfahren

8. Augmented reality

9. Big data analytics