德国是全球制造业中最具竞争力的国家之一，其装备制造行业全球领先。这是由于德国在创新制造技术方面的研究、开发和生产，以及在复杂工业过程管理方面高度专业化使然。德国拥有强大的机械和装备制造业、占据全球信息技术能力的显著地位，在嵌入式系统和自动化工程领域具有很高的技术水平，这些都意味着德国确立了其在制造工程行业中的领导地位。
因此，德国以其独特的优势开拓新型工业化的潜力——工业4.0(Industry4.0)，并开始推进这个产官学一体项目的新一代工业升级计划。作为全球工业实力最为强劲的国家之一，德国在新时代发展压力下，为进一步增强国际竞争力，从而提出了该概念。
制造业的数字化、虚拟化正在彻底改变人们制造产品的方式。为此，以德国为代表的欧洲，以及美国都打算大幅提升工业产值。美国的通用电气(GE)于2012年秋季提出了“工业互联网”(IndustrialInternet)概念，这是一个将产业设备与IT融合的概念，目标是通过高功能设备、低成本传感器、互联网、大数据收集及分析技术等的组合，大幅提高现有产业的效率并创造新产业。而日本的各企业也在推进M2M和大数据应用。
德国“工业4.0”的大体概念是在2011年于德国举行的“汉诺威工业博览会”(HannoverMesse2011)上提出的。当时，德国人工智能研究中心董事兼行政总裁沃尔夫冈·瓦尔斯特尔教授在开幕式中提到，要通过物联网等媒介来推动第四次工业革命，提高制造业水平。在德国政府推出的《高技术战略2020》中，工业4.0作为十大未来项目之一，联盟政府投入2亿欧元，其目的在于奠定德国在关键技术上的国际领先地位，夯实德国作为技术经济强国的核心竞争力。
2年后，在2013年4月举办的“HannoverMesse2013”上，由产官学专家组成的德国“工业4.0工作组”发表了最终报告——《保障德国制造业的未来:关于实施“工业4.0”战略的建议》(包括德语版和英文版)。
与美国流行的第三次工业革命的说法不同，德国将18世纪引入机械制造设备定义为工业1.0，20世纪初的电气化为2.0，始于20世纪70年代的信息化定义为3.0，而物联网和制造业服务化宣告着第四次工业革命到来。
“工业4.0”概念中的关键是将软件、传感器和通信系统集成于所谓的物理网络系统。在这个虚拟世界与现实世界的交汇之处，人们越来越多地构思、优化、测试和设计产品。
“工业4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。
“工业4.0”的关键技术是信息通信技术(ICT)，具体包括联网设备之间自动协调工作的M2M(MachinetoMachine)、通过网络获得的大数据的运用、与生产系统以外的开发/销售/ERP(企业资源计划)/PLM(产品生命周期管理)/SCM(供应链管理)等业务系统联动等等。而第三次工业革命的自动化只是在生产工艺中运用ICT，“工业4.0”将大幅扩大应用对象。
“工业4.0”项目主要分为两大主题，一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现;二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。
德国“工业4.0”计划强调，未来工业生产形式的主要内容包括:在生产要素高度灵活配置条件下大规模生产高度个性化产品，顾客与业务伙伴对业务过程和价值创造过程广泛参与，以及生产和高质量服务的集成等。物联网、服务网以及数据网将取代传统封闭性的制造系统成为未来工业的基础。
德国电气电子和信息技术协会表示，在计划框架下，规划生产要素、技术和产业互联集成的关键前提是，各参与方需要就“工业4.0”涉及的技术标准和规格取得一致。该协会称，由其下属的德国电工委员会编纂的全球首个“工业4.0”标准化路线图正是向这一目标迈出的重要一步，为所有参与方就“工业4.0”涉及的现有相关标准和规格提供一个概览和规划基础。
