2011 年工业 4.0 的推出带来了具体的挑战。首先，普通工业设施中使用的专有设备需要统一，以实施数据驱动战略。其次，需要可靠的通信和数据传输手段来实现数据交换，最后，需要确定性网络来实现智能应用的实时数据传输。
要解决这些挑战，需要通信技术的进步，以及原始设备制造商和设施所有者可以利用的统一标准，以实现数字化转型和工业 4.0 商业模式。5G 和 OPC UA 为解决工业领域的通信和统一挑战提供了解决方案。
一二十年前，普通制造车间内的资产由多个原始设备制造商的设备组成，这些原始设备制造商开发了专有软件和工具来管理他们生产的设备。这些专有设备与传统设备（仍占普通工厂车间设备的 40%）一起使用，这些资产在各自的 "孤岛 "中运行。因此，生产周期中的设备无法在相互关联的环境中运行。
例如，为数控机床提供原材料的切割机或磨床无法进行通信或共享库存需求数据，除非这些机器来自一个单一的供应商。这就导致数控机床的原材料数量可能少于其满足需求所需的数量。其结果要么是停机，要么是订单无法完成导致客户满意度下降。工业 4.0 对通信挑战的解决方案是机器对机器通信，而这正是 OPC UA 所要解决的问题。
OPC UA为制造商提供了实施独立的面向服务平台的标准，该平台可为车间内使用的专有设备和传统设备提供服务。自 2008 年成立以来，OPC 基金会欢迎西门子、罗克韦尔、施耐德、博世等原始设备制造商利益相关者的加入。这些巨头的加入意味着制造商可以利用开放的通信协议来支持跨专有设备的通信。
OPC 基金会还提供了一个可以回答确定性问题的框架。早期的数据包传输是通过向车间内的设备群发数据包来完成的。这意味着单个设备在接收到发送给它的准确信息之前，会接触到多个数据包。海量数据广播技术并不可靠，制造商也无法给出单个设备接收特定数据包的具体时间，因此需要一种确定性的方法。
在关键工业流程必须实时进行的情况下，需要确定性联网。时间敏感网络（TSN）上的 OPC UA 就是为了解决工业部门在网络和通信方面面临的确定性挑战而启动的。OPC UA over Time Sensitive Networking（TSN）通过可预测的信息交付时间增强了有线以太网网络。因此，制造商可以通过开放网络优先传送特定数据包，以实现车间资产之间的实时通信。
在车间内使用有线网络有各种限制。这些限制包括为满足生产车间新增资产而扩展有线网络的成本，以及利用以太网支持大规模物联网、边缘部署或数字化转型平台的成本。要绕过这些限制，就需要一个可靠的无线网络，它可以扩展以满足不断增长的需求，并能在工业设施的恶劣环境中提供可靠的低延迟网络--这正是 5G 可以发挥重要作用的地方。
无线网络在工业领域并不陌生，但 3G 和 4G 等老式网络无法为实时数据传输提供可靠的网络延迟和带宽。例如，传输 4K 视频格式的数据密集型信息，或将多个物联网设备的实时数据相互交换到数字孪生系统，都需要高性能的网络稳定性，而 4G 网络却无法提供这种稳定性。
对网络可靠性和速度的需求成为 5G 解决的突出痛点。事实上，5G 网络是专为工业领域打造的首个无线通信迭代版本。在满负荷运行时，5G 网络将比 4G 网络快 5 倍以上，并可支持在一平方米内部署超过一百万个设备。与扩展有线网络时需要进行大规模升级不同，5G 的部署还采用了使用 5G 盒的模块化方法。这意味着 5G 网络将提供 4G 网络无法提供的可靠性、可扩展性以及有线网络无法提供的经济性。
5G 网络还将支持数字化转型解决方案的广泛应用，如车间内的智能硬件和分析软件。利用 5G，制造商可以轻松地在车间添加新的物联网设备，将大数据集传输到数字孪生解决方案，并轻松扩展工业 4.0 用例。
通过使用确定性 SLA 和智能网络切片，5G 网络还将带来确定性网络，以确保制造商能够优先进行数据传输和实时通信。5G 网络的采用将为制造业的边缘和云计算应用提供广泛支持。例如，使用数字孪生应用进行远程监控，并实现边缘设备与集中式云生态系统之间的通信。
机器到机器和机器到云的通信是实现工业 4.0 所定义的智能工厂的关键环节。OPC 基金会取得的长足进步和无线技术的进步将为工业工作流程自动化和实现 "熄灯 "工厂提供所需的确定性网络。