以綠色、智能為主題的2012年德國的漢諾威博覽會展示了工業(yè)4.0的概念工藝, 讓在場的人大開眼界，成為第四次工業(yè)革命開端的歷史標(biāo)志;雖然這次展會有上千家中國企業(yè)參展，但是中國企業(yè)的智能化程度遠不及德國企業(yè)，只是單純的展示機械零配件，相對德國企業(yè)高度智能化的產(chǎn)品來說顯得差距很大；德國企業(yè)則主要展示了機器人、機械臂、3D打印、VR、AR技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用, 以及把工業(yè)制造小型化、分散化的理念。

工業(yè)4.0概念包括兩方面的意思：一方面表示制造業(yè)已經(jīng)進入了第四個發(fā)展階段，通過互聯(lián)網(wǎng)將實體世界與信息系統(tǒng)相結(jié)合，使得企業(yè)未來將機械設(shè)備、庫存系統(tǒng)以及物資融合在一起，而系統(tǒng)、設(shè)備、物資之間可以自主交換信息、開展行動、相互監(jiān)控；另一方面，4.0這樣的版本稱呼更明確的表明了本次革命不限于傳統(tǒng)意義上的機械以及設(shè)備制造變革，而是由信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)的新型變革；
 

在工業(yè)4.0的概念中， 所有參與制造的設(shè)備都可以相互交換數(shù)據(jù)， 而且能實現(xiàn)跨越多條價值鏈的橫向集成，橫向集成是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生產(chǎn)制造領(lǐng)域的深入應(yīng)用，同時也是社會生產(chǎn)力大大提升的階段；
 

一切要從產(chǎn)品部件的大規(guī)模生產(chǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄖ苹a(chǎn)開始。在生產(chǎn)之前，這些產(chǎn)品的使用目的就已確定，并且在生產(chǎn)之前，包括部件所需的全部信息，就已經(jīng)存在于“虛擬現(xiàn)實”中，所有其他相關(guān)的部件也要在虛擬環(huán)境中規(guī)劃，這些部件也有自己的名稱和地址，具體的身份信息，因此這些部件知道什么時候，哪條生產(chǎn)線，或哪個工藝過程需要它們。

通過這些方式，這些部件得以協(xié)商確定各自在數(shù)字化工廠中的位置，然后經(jīng)過數(shù)公里的距離到達目的地，到達加工中心后，工件會被識別出來，生產(chǎn)設(shè)備實時調(diào)用所需要的全部加工信息，加工完成后，通過光學(xué)設(shè)備，或其他測量設(shè)備對其進行檢測，可在現(xiàn)場及時發(fā)現(xiàn)并剔除不合格的產(chǎn)品，如果及其需要補給或保養(yǎng)，則會在缺料或故障之前發(fā)出故障請求，系統(tǒng)會記錄庫存數(shù)量，并對庫存及時更新，加工過程中，產(chǎn)品的所有的相關(guān)數(shù)據(jù)，都存在自己的數(shù)字化產(chǎn)品記憶庫中，這樣可以***的追蹤生產(chǎn)的每個步驟，機器設(shè)備和工件之間可以直接交流，從而自主決定后續(xù)的生產(chǎn)步驟，組成一個分布式、高效、靈活的系統(tǒng)。

信息物理融合系統(tǒng)，正是實現(xiàn)這一切的關(guān)鍵技術(shù)。但即使是高度自動化的生產(chǎn)，人類的創(chuàng)造力、經(jīng)驗、以及評估、判斷實際狀況的能力任然不可替代。自動化和人工緊密結(jié)合，在質(zhì)量控制方面，員工可以使用“增強現(xiàn)實”技術(shù)，來判定產(chǎn)品是否已達到規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而判定是否可以將產(chǎn)品發(fā)給客戶?！?/span>
 

在工廠真正智能化之前，必須要解決幾個重要問題，其中包括標(biāo)準(zhǔn)化和信息安全方面的問題，工業(yè)4.0 將為此提供巨大的機遇。　　從大規(guī)?？椭苹a(chǎn)，到個人定制化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，需要信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實、智能機械的支持，智能機械則需要馬達、驅(qū)動器、控制器、編碼器、傳感器、視覺識別系統(tǒng)等支持。

 

此外，現(xiàn)代3D、4D可視化技術(shù)不斷進步，此項技術(shù)幫助人們看見原本無形的現(xiàn)象，并及早對其進行驗證，從而實現(xiàn)新的產(chǎn)品特性和功能；虛擬工程的投入使用讓人們可以切實、直接的體驗?zāi)切┪磥淼摹嶋H尚不存在的物體。

 

20世紀(jì)80年代的“視窗、指針、菜單”模式依然支配著我們的日常生活。由此產(chǎn)生了虛擬工程的核心問題：虛擬現(xiàn)實技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展在何種程度上能夠作為人類與機器之間自然直觀合作形式的基礎(chǔ)，為人機交互的變化做出貢獻？要弄清這個問題，***個就是要研究人類在何種程度上可以將他的直覺與天性運用到和機器的互動中。這里所指的是人的整體行為，比如身體姿態(tài)、手勢、語言。
 

由此我們可以看出，虛擬工程的目標(biāo)是借助虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)來模擬人類的多樣的輸入和輸出途徑，以求完美的互動。這樣人們就無需再學(xué)習(xí)如何操作系統(tǒng)，而是系統(tǒng)反過來學(xué)習(xí)如何服務(wù)人類。這就是當(dāng)代人類向“有能力的人”轉(zhuǎn)變所面臨的比較大挑戰(zhàn)之一。它由計算機交互模擬組成，模擬器追蹤參與者的位置和動作，并且用一個或者多個人類的感官來替代或者延伸他們的反饋，從而使得參與者感覺自己精神上沉浸或者置身于模擬環(huán)境中。

 

除了一些又經(jīng)濟實力的部門，如汽車和航空航天工業(yè)之外，虛擬現(xiàn)實在工業(yè)上還無法得到推廣。近年來游戲產(chǎn)業(yè)的一項重大模式轉(zhuǎn)變在工程學(xué)領(lǐng)域也同樣受到了重視。但作為經(jīng)典人機界面的計算機桌面環(huán)境將會慢慢退出歷史舞臺，取而代之的是以用戶為中心的新型系統(tǒng)；人們不再操作系統(tǒng)，而是直接改變可視化內(nèi)容，這些系統(tǒng)界面必須具有相當(dāng)高的沉浸度才能使得用戶有置身虛擬世界的感覺；娛樂行業(yè)的3D電視、頭戴顯示器、游戲主機可以通過手勢操控達到這一要求，這些技術(shù)的優(yōu)點在于他們能更快的將信息傳遞給用戶，用戶通過感官能更好的融入界面中，從而縮短信息處理時間，加速互動并做出更好的判斷，信息、網(wǎng)絡(luò)、動畫、聲音、物理等實時仿真也可被納入虛擬場景中。

邁向工業(yè)4.0之路是循序漸進、不管嚴(yán)禁的：許多基礎(chǔ)技術(shù)仍然需要進一步發(fā)展，現(xiàn)存的制造業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施需要適應(yīng)工業(yè)4.0時代的要求，建立有效的信息物理系統(tǒng)模型也需要新工具、新技術(shù)、新方法的大力支持。但只要與信息技術(shù)全面整合、具備先進分析和預(yù)測能力的工業(yè)4.0 得以成功運用和實施，企業(yè)的全球競爭力將得以提高，本土制造業(yè)將得以恢復(fù)，全新的市場將得以開創(chuàng)。