工業4.0是德國政府所提出的高科技戰略計畫，以虛實整合系統（Cyber-Physical System，CPS）為核心技術， 以智慧工廠（Smart Factory）為主要精髓，及物聯網（Internet of Things）的應用上，目的是為提高德國製造業在全球競爭下的工業競爭力，在新一輪工業革命中佔領先機。
德國專注於創新工業科技產品的研發製造，有強大的設備和車間製造工業、複雜工業管理過程，在嵌入式系統及自動化工程方面也有專業技術，奠定德國在工業製造上的領導地位。在工業4.0時代，未來製造業的商業模式將以解決客戶問題為主，讓生產過程更智慧化與彈性化，縮短生產流程，透過生產自動化、數位化來達到工業4.0的雛形。
受德國4.0帶來的利多，放眼全球，美國、日本、中國都在積極追趕。根據經濟部工業局資料顯示，美國在2011年投資22億美元發展先進製造夥伴計畫（AMP），藉由夥伴聯盟共享設備與基礎設施，積極引導讓愈來愈多的外移企業回流至美國生產，重新取得製造業領先地位。日本的產品製造產業振興計畫，利用融合機器人技術，發展人機共存的未來工廠，提升產業生產效率及附加價值。中國的中國製造2025計畫，推行資訊化、工業化，智慧轉型、綠色發展，欲使中國製造業從價值鏈底端升級至高端水準，從工業大國躍升工業強國。
全世界都在談未來製造，台灣面臨這波改革浪潮，在先進國家與新興國家上下夾擊之壓力，政府推出生產力4.0的發展政策，結合精密機械、資通訊及管理技術的基礎，推動生產力4.0。其中在製造業方面，將以智慧自動化為底，結合虛實整合系統、物聯網、智慧機器人及大數據分析等技術，建構生產力4.0的創新營運模式，透過複製擴散，逐步帶動中小企業升級。
由生產力4.0衍生出的智慧工廠，與政府積極推動的智慧城市理念相輔相成，在政府對智慧城市的願景之下，要做到智慧感測設備將城市公共設施物聯成網，與網際網路系統完全融合，企業、政府必須積極投入智慧基礎設施，工廠智慧化的提升勢在必行。
國內工廠現況：仍處於2.0升3.0
雖然現在工業4.0正夯，口號也喊得很熱，但其實大部分工廠仍停留在最基本的2.0階段，唯有先替其提升到3.0的狀態，體質改變後、自動化完全數據化後，才有可能考慮是否有工業4.0的機會。盟立自動化副處長王淑華指出，在為工廠導入智慧化設備時，發現許多傳統廠房設備有過於老舊的問題，無法做訊息的溝通，這也是過去在人工處理數據與產品的分析結果上有一段落差的主因。因此，工廠要迎向工業4.0，必須先具備生產自動化的條件，再將工廠內的設備提升到訊息自動化階段，或是為其加裝感測器（Sensor），以便訊息的交換。從2.0進階到3.0以後，才算握有跨進4.0第一步的入場券。
根據晟福科技總經理羅福枝的說法，以他所接觸的加工製造案場來說，的確有許多工廠仍維持2.0狀態，部分業者亦不懂工業4.0的概念，他認為要先將整體進階到3.0，才能去談4.0的可能性。工廠之所以導入自動化設備，目的在於減少人力、降低支出，現今自動化設備已多有Sensor，但若想讓工廠智慧化一步到位，要怎麼運用這些Sensor和大數據是很重要的課題。
現在大多數的業主皆認為導入物聯網就是朝向4.0，盟立自動化協理蔡育才表示，Sensor導入只是做到收集資料的功能，沒人可保證這些資料能產生什麼效益，必須再經過資料分析後，才知道工廠要做什麼改變，能產生什麼樣的利潤與商機。工業4.0的概念，通常以新廠導入較為容易，因為對舊廠而言，在既有設備上做升級是一筆額外支出，投資意願明顯不高。
盟立自動化經理向德成補充，有部分業主會導入工業4.0是因為有危機感，例如需大量生產的產業或是全球前幾大公司，為確保自身競爭力，就願意導入這樣的設備，像環境監控、人機協作，目的是提高生產，解決生產良率問題;還可運用在維護保養上，設備加入資料分析功能，分析是否在零件損壞前就先行提醒更換，抑或壞掉後再換，判斷哪一種較能降低成本;另外如食品工廠會運用影像技術，預防人員操作問題，監測其是否符合安全條件，減少食品安全的風險。
工廠在智慧化的呈現
因此，以工業4.0來說，環境監控與安全監控是其中一個重要範疇，攝影機的監控除了掌控人員入侵問題外，還能在生產製造過程中，提供重要的數據收集，如透過攝影機判斷哪些生產環節可能產生問題，進而改善生產品質等。日本談的工業4.0是人機協同合作，當人跟機器同時運作，就需要很多監視設備去確定該運作方式不會對人造成危害或影響。另外，廠內的空氣、溫溼度、微粒（particle）等亦是監測重點，比如無塵室中需監測微粒濃度以控制良率，因此在自動化過程中結合無人搬運車（Automated Guided Vehicle,AGV），在循環過程中將偵測內容做即時分析。蔡育才指稱，現在談環境監控，已不僅是狹義的門禁、電子圍籬，而是衍生為一種生產設備運作的校準、監視甚至管控機制。
台塑網軟體開發處系統分析師郭沛恩直接點明，工廠智慧化的重點在於智慧製造（Intelligent Manufacturing），智慧製造的目標，簡單來說，即是將人工智慧融入製造過程的環節中，透過智慧機器與人所共同組成的「人機一體化」系統，可以自動監測生產線運作過程，亦可自動調整、自動組織，甚至在製程中整合設計、加工、控制及管理等過程，取代人類在製造過程中的部分勞動與腦力，以適應外界或內部的變化環境。
回歸到製造業本質，生產要素是否能做最佳化的利用，從製造環節去重新檢視整個生產環境，包括原料管控與流程，讓使用者全盤掌握製程，並透過系統平台的分析運算能力，建立設備資訊及反饋的資料庫，而不一定要達到全面性的工廠智慧化。金融業、服務業、媒體業都在不斷更新，如果製造業可以有一套系統讓使用者的產業價值鏈有效提升，那麼，它已經開始走向智慧化的道路。
工廠智慧化進程：環控、環安、中控
研華台灣區業務經理謝明道提出工廠若想要智慧化，需經過環安─環控─中控（CMS）的歷程。物聯網時代改變了環境監控的樣貌，為環境監控帶來重大改變，從個別設備的數據分析，演變成彼此可串聯互通，透過大量感測器進行數據採集，並將此數據轉換為電腦可讀取的訊號，這些訊息變成具有價值的資訊，用來作為分析判斷的基礎。
環境監控的範圍擴大，便得了解廠房安全的風險特徵，尤其廠房內使用特殊性氣體及化學品的種類繁多，如何從源頭為生產環境安全把關，成為生產業界追求的目標。有了環境監控、工業安全的概念應用後，需要倚靠「中央監控系統」，將電力、空調、照明、消防、門禁、CCTV等所有監控系統集中到一個區域，實行統一管理，發揮群體整合控制之綜效，中央監控就像是人體的大腦與神經迴路，掌控著工廠的內外機具設備和人員狀況，終至落實智慧維運、智慧製造的目的。傳統產業若能及早導入客制化的中央監控系統解決方案，生產效能必定更加顯著，因此物聯網技術的發展與應用，將會是高科技廠房提升工業安全與環境監控品質的利器。
工業4.0強調的不是把東西換成自動化機台、自動化設備，不是要取代人力，而是在加工環節中加入自動化程序，提升產品品質良率，對工廠而言，減少人力成本，根據不同的環境行業做大數據分析，增加產品產值，才是真正有感並能加以實行的策略。
智慧工廠只是智慧城市裡的其中一環，每個工廠都想提升自己的生產供應體系，這牽涉到企業本身的戰略以及想要前進的方向。工廠4.0仍處在遠景階段，智慧化過程並非一蹴可幾，必須先思考自身需求及先後順序，雖然大數據分析已成趨勢，但若缺乏雲端的運算層做商業分析，前端的感知層、中間的通訊層即使再如何完善，物聯網也只是淪為噱頭，徒增工廠的負擔而已。
智慧工廠攸關企業永續經營、人類生存環境，工廠智慧化為的是要加強工廠的免疫力，如何協助工廠在所需環節內利用e化系統，將製造過程的環節銜接起來，再做後台的智慧化分析，導入智慧製造的概念，最終方能成就生產力4.0，為台灣的競爭力蓄積能量。
何謂智慧工廠？
未來的製造業紮根於數位技術，工業軟體將成為推動其發展的原動力，傳統上是機器與人類互動，未來則是機器對機器的互動。未來的智慧工廠以全新生產流程運作，除可垂直與工廠及企業管理流程形成網路外，亦可以水平透過網路與外部供應鏈結合，從訂單到交貨，即時控制整個價值創造網路。此外，智慧工廠可整合產品及其生產系統的生命周期工程，達到資源效益應用，避免不必要的浪費，降低存貨及縮短客製化產品交貨時間等。