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生产模式的创新是日本在发展先进制造业方面最为成功的地方，日本创建了如精益生产模式、作业站生产模式和以人为本的经营管理模式等。日本工业的智能化水平及相关核心技术研发水平等都处于世界第一方阵。作为强大的机器人帝国，日本工业机器人产业早在20世纪90年代就开始普及工业机器人，而今已在发展第三、第四代工业机器人并取得了举世瞩目的成就。日本采用智能化生产线的企业越来越多，比如本田公司通过采取机器人、无人搬运机、无人工厂等先进技术和产品，把生产线缩短了40%，并通过改变车身结构设计把焊接生产线由18道工序减少为9道，建成了世界最短的高端车型生产线。日本虽然在改善生产效率方面较欧美有些长处，但不少企业都对进一步发展数字化持消极态度，尤其是对软件技术和IT人才的培养。日本制造业之间的合作也不充分，比如工厂使用的制造设备的通信标准繁多，许多标准并存，没有得到统一，因此需要跨越企业和行业壁垒，强化“横向合作”。
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韩国自亚洲金融危机后，将发展高科技提升为国家战略，并在2003年开始实施“第二次科技立国”战略。通过科技创新和产业升级，韩国的电子、造船、汽车和钢铁产业都实现了新的飞跃，2006年，韩国的半导体、手机、液晶显示器、互联网普及率和造船业的竞争力已在IMD科技竞争力排名中占世界第一，技术竞争力占世界第六，科学竞争力占世界第七。韩国在造船和电子工业上发展较好，工业机器人生产商已占全球5%左右的市场份额。它的现代重工已可供应焊接、搬运、密封、码垛、冲压、打磨、上下料等领域的机器人，这些机器人能大量应用于汽车、电子、通信产业，大大提高了韩国工业机器人的自给率。但整体而言，韩国的技术仍与日本、欧洲等领先国家存在较大差距。
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印度制造业发展趋势良好，制造业劳动力成本优势明显（印度拥有技术娴熟、成本低廉的劳动力）。一方面，印度拥有大量优秀的科学家和研究人员，能开展具有成本效益的研发工作；另一方面，丰富的工程师人才和具备英语能力的劳动力促进了制造业的成长。同时政府在基础设施上的巨大投资为钢铁和水泥等行业的制造业者创造了巨大的市场，这也有利于改善物流条件，降低制造成本，使得制造更具竞争力。为了利用这一机会，全球制造业企业纷纷在印度开设工厂，这也带来了最新的技术，并与当地的制造业展开竞争。跨国公司与印度本土企业间的竞争迫使企业提高生产力，并鼓励印度本土企业在创新上不断投入，这会在一定程度上加强印度制造业的竞争力。
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智能制造之路：数字化工厂 [:1704014154]
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智能制造之路：数字化工厂 1.2 工业4.0
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2011年，德国人工智能研究中心负责人和执行总裁Wolfgang Wahlster教授提出“工业4.0”概念，旨在通过互联网的推动，形成第四次工业革命的雏形。2013年，德国联邦教研部与经济技术部将其列为《高技术战略2020》十大未来项目之一。2015年3月，德国工业4.0平台由德国联邦经济与能源部、教育与研究部接管。
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1.2.1 工业4.0的背景
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德国是全球第三、欧洲第一大商品出口国，是全球制造业发达的经济体，其生产的汽车、化工、电子以及机械产品享有盛誉。即便德国受到欧债危机的影响，其以成品出口拉动的经济也依然处于欧洲的前列。在后危机时代，德国日益产生一些担忧。
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至今尚未完全走出欧债危机泥沼的欧盟，在采取各项救助与财政整顿措施的同时，立足长远，提出了“再工业化”战略，期望通过产业结构升级与制造业回归重振经济。在欧盟之外，美国和日本也在积极推进再工业化。美国虽然“空心化”，但是美国有强大的工业系统及信息技术，2013年以后，美国相继提出一系列法案，以支持美国智能制造战略。如《国家制造业创新网络初步设计》《美国创新新战略》《美国机器人路线图》“美国学徒计划”“振兴美国先进制造业2.0版”《振兴美国制造业和创新法案》《美国创新新战略》等，给德国带来了巨大压力。
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新兴经济体的蓬勃发展也对德国的外部竞争力构成了长期挑战。从20世纪中后期起，包括德国在内的许多发达国家将部分制造业转移到具有成本优势的发展中国家，这种转移在给发达国家造成产业空洞化的同时，也产生了溢出效应，促进了新兴国家产业升级与经济增长，反过来对发达国家的制造业造成了较大的竞争压力。中国已经成为世界第一大生产国，中国制造进而向中国创造、中国品牌转变。中国的中低端设备挤压着德国产品的生存空间。
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自欧债危机爆发后，德国在经济危机和其他因素的共同作用下，单位劳动力成本不断增长，特别是德国大联合政府于2013年11月推出的每小时8.5欧元的最低工资制度，进一步推高了劳动力成本。劳动力成本的较快增长，再加上人口老龄化严重，德国急需通过技术进步夯实制造业的竞争力，以养活更多的人，维持德国市场经济的正常运行。
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信息技术和制造业的结合代表着未来工业发展的方向，这必将带来相关产业的突破和重构，作为全球顶尖的制造业强国，德国敏锐地感知到了这种趋势和挑战，也不希望像20世纪80年代那样被动地调整和应对。德国急需在全球制造业中寻找制高点，以取得全球制造业的话语权，并引领全球的智能制造。
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在这样的背景下，德国工业界及政府，希望通过实施工业4.0战略提高企业、行业、国家的竞争优势，确保德国制造业的未来竞争力，引领世界工业发展潮流。
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1.2.2 工业4.0的主要内容
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1.工业4.0的定义
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2015年4月，德国在《工业4.0战略计划实施》报告中，对工业4.0做了较为严格的定义：工业4.0概念指第四次工业革命，它意味着在产品生命周期内对整个价值创造链的组织和控制再进一步，即意味着从创意、订单到研发、生产、终端客户产品交付，再到废物循环利用，包括与之紧密联系的各服务行业，在各个阶段都能更好满足日益个性化的客户需求。所有参与价值创造的相关实体形成网络，获得随时从数据中创造最大价值流的能力，从而实现所有相关信息的实时共享。以此为基础，通过人、物和系统的连接，实现企业价值网络的动态建立、实时优化和自组织，根据不同的标准，对成本、效率和能耗进行优化。
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德国工业4.0的主要内容可以概括为：一个网络，双重战略，三项集成，八项举措，十七项主题。
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（1）一个网络：信息物理系统网络
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信息物理系统是使用数字化技术，将物理实体抽象为数字对象，通过应用网络技术、人工智能实现对象间的通信与控制。信息物理系统中的软件应用可以直接与真实世界互动，它的框架如图1-1所示。
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图1-1 信息物理系统框架
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智能环境下的信息物理系统（Cyber Phsical System，CPS）是基于通信技术将智能机器、仓储系统以及生产设备的电子化融合到整个网络中，涵盖内部物流、生产、市场销售、外部物流以及延伸服务，并使得它们相互之间可以进行独立的信息交换、进程控制、触发行动等，以此达到全部生产过程的智能化，从而将资源、信息、物体以及人紧密地联系在一起，进而创造物联网及服务互联网，并将生产工厂转变为一个智能环境，这是实现工业4.0的基础。
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信息物理系统是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C（Computing、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。
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在CPS的作用下，原先的自动化现场层、控制层、处理层、企业层之间的界限将消失，自动化金字塔结构将变成基于CPS的自动化网状结构，如图1-2所示。