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(yuǎn)不及德國企業(yè),，只是單純的展示機(jī)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(jī)器人,、機(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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(dá)目的地，到達(dá)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(jìn)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(jī)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(qiáng)現(xiàn)實”技術(shù),，來判定產(chǎn)品是否已達(dá)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(jī)遇?！　拇笠?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(jī)械的支持,，智能機(jī)械則需要馬達(dá),、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(jìn)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(jìn)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(jī)器之間自然直觀合作形式的基礎(chǔ)，為人機(jī)交互的變化做出貢獻(xiàn),？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(jī)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(jī)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(jì)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(jī)界面的計算機(jī)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(jī)可以通過手勢操控達(dá)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(jìn),、不管嚴(yán)禁的：許多基礎(chǔ)技術(shù)仍然需要進(jìn)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(jìn)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),。