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古往今来，人类的进步与开发创新解决方案来生产我们所消费和使用的物品的能力密切相关。在石器时代和金属时代，我们的祖先通过手工和驯化动物的帮助生产物品，但到了18世纪，情况发生了翻天覆地的变化。
流体力学的发现及其创新应用将彻底改变工业生产。由此，开启了第一个工业时代。从那时起，更新的创新不断涌现，引领我们进入工业 4.0 和智能工厂。在此，我们将概述每个工业时代的里程碑。
工业 1.0
16和17世纪蒸汽机的发展为引进机械生产设备和第一个工业时代铺平了道路。到18世纪，商用蒸汽机问世，专门为用户提供持续的动力供应，这实际上使手工劳动退居次要地位。蒸汽机的发明为人类提供了源源不断的能源，工业 1.0 由此开始，人类可以大量生产物品，销售给更多的客户。第一个工业时代的重要里程碑包括
- 托马斯-萨弗里（Thomas Savery）的水泵是第一台商用蒸汽动力设备。
- 托马斯-纽科门（Thomas Newcomen）的连续动力蒸汽机引入了连续动力传输。
- 埃德蒙-卡特赖特（Edmund Cartwright）开发了蒸汽动力织布机，为工业生产或大规模生产提供了支持。
工业 2.0
与蒸汽机的发明开启了第一个工业时代一样，更稳定、更持续的动力源的发明导致了被称为工业 2.0 的第二个工业时代的到来。在这种情况下，电力的发现带来了至今仍在使用的创新性工业努力。
工业 2.0 始于20世纪初，当时开发出了依靠电力运行的机器。在此之前，尼古拉-特斯拉（Nikola Tesla）、托马斯-爱迪生（Thomas Edison）和迈克尔-法拉第（Michael Faraday）等发明家的工作导致了利用电力为机器提供动力。随着电力驱动的机器日益突出，弗雷德里克-泰勒提出了精益生产的原则，并由亨利-福特付诸实践。装配线的引入和标准化也是工业 2.0 的一个重要里程碑：
- 迈克尔-法拉第于 1821 年发明了电动机。
- 亨利-福特实现装配线或生产线的标准化。
- 在丰田工厂内应用精益生产实践来优化生产流程。
工业 3.0
电子工业的进步和工厂自动化的引入带来了下一次工业革命，并推动了工业 3.0 的诞生。20世纪最后几十年，第一台自动注塑机问世，为世界带来了工业自动化的可能性。
对自动化机器的需求推动了电子元件和设备行业的进步，因为制造这些机器需要专门的硬件。因此，可编程徽标控制器、印刷电路板等技术应运而生，以建造更高效的设备，减少制造过程中的人工参与。
在开发电子和生产机器硬件方面取得的长足进步，以及对自动化的需求，促进了用于监控工业活动的应用软件的开发。因此，在工业 3.0 期间，以互联网为动力的信息时代被用来构建用于管理生产流程的定制软件和平台。所建立的平台包括企业资源管理、供应链和仿真建模应用程序。第三个工业时代的显著里程碑包括
- 20 世纪 60 年代可编程逻辑控制器的发明。
- 20 世纪 80 年代将互联计算机网络应用于工业领域
工业 4.0
20 世纪 90 年代互联网和电信业的蓬勃发展彻底改变了我们连接和交换信息的方式，从而开创了信息时代。随着电信技术的进步和网络覆盖范围的扩大，制造业的下一个范式转变目前被称为工业 4.0。
工业 4.0 的宗旨是模糊物理世界和虚拟世界之间的界限，实现 "熄灯 "工厂，减少人工操作，提高自动化程度，并改善工业设施的安全性。工业 4.0 由网络物理系统（CPS）定义，它实现了机器与机器、机器与设备以及人与机器之间的通信。CPS 使工业机器之间以及机器与生产环境之间能够进行智能通信，而不受物理或地理障碍的限制。
工业 4.0 利用工业数据。网络物理系统捕捉数据并分析数据，从而深入了解特定的工业流程，推动自动化，并使工厂设备和操作人员能够采取特定行动。2011 年，由罗伯特-博世公司的 Siegfried Dais 领导的德国研究小组创造了工业 4.0 这一术语，并提出了实现工业 4.0 的工作框架。该框架强调了由智能设备共享数据和分散决策过程驱动的互联环境的重要性。这一框架可应用于特定的使用案例，如预测性维护、数据驱动的工厂性能优化，以及数据驱动的机器监控、产量质量控制和优化活动。
为确保同时实现由集中式计算平台驱动的互联性和分散性，云计算和边缘计算解决方案被集成到工业 4.0 中。物联网、传感器、智能设备和人机界面等边缘计算解决方案支持在边缘采集和分析工厂数据，从而实现分散计算环境。云计算提供了捕获大型数据集和监控大规模工业 4.0 实施所需的灵活敏捷的计算资源。
如今，有了更新的技术来扩展网络物理系统的开发能力。其中包括 "数字孪生"（Digital Twin）。"数字孪生 "利用从工厂车间产生的数据，重新创建一个精确的工业流程虚拟副本，并在 "数字孪生 "和实体工厂之间进行来回数据传输。数字孪生系统为评估生产流程、深入了解复杂的生产流程和实时采取果断行动提供了一个虚拟环境。
随着技术成本曲线变得更加陡峭，快速技术颠覆将以更低的成本出现，并彻底改变工业生态系统。其中一个例子就是专门为支持工业设施互联互通和大数据传输而开发的 5G 网络。
工业 4.0 仍处于起步阶段，为确保运营技术和信息技术之间的连接达到最佳性能水平，许多幕后工作仍在进行。如今，91% 的工业企业正在投资数字化转型技术，以确保在预计将持续几十年的工业 4.0 时代保持竞争力。