在谈工业4.0及工业大数据之前，有必要先讲讲制造行业的数字化转型（Digital Transformation）。现在，数字化转型是全球范围内各行业关注度最高、讨论火热的词汇，我们国内叫互联网+。两者概念大体相同，我们暂且用数字化转型这个词。
根据麦肯锡全球研究院的计算，目前中国的网民规模已达到6.32亿，且在持续增长。考虑到互联网的发展速度和各行业的运用程度，预计2013—2025年，互联网将有可能在中国GDP增长总量中贡献7%～22%。到2025年，这相当于每年4万亿到14万亿元的年GDP总量。中国正迈向数字化转型的新时代，这一转型将提高生产力和推动经济增长。
因此，在这种时代大背景下，数字化已经成为每个行业、每个CEO面临思考的最重要的企业战略方向之一。在未来5～10年内，数字化将成为每个行业业务的基础。大家都在理解数字化，有的企业已经启动相关项目向数字化方向转型。据IDC预测，到2018年，对于67%的全球2000强企业来说，数字化转型将是企业的关键策略，并且截止到2017年，超过50%的IT预算将花费在以物联网、大数据、云计算为代表的新技术上。
在制造业行业的数字化转型，即实现工业4.0的进程中，我们需要首先厘清一些概念和问题，比如，到底什么是数字化呢？工业数字化具体的内涵是什么？有哪些创新性或颠覆性的技术来支撑整个制造业的数字化转型过程？
Gartner认为，在数字化时代，企业IT系统是分层的（Pace Layering）。如图8-1所示，在最底层是传统的业务系统，支撑的是企业的日常核心关键业务的运行。这层IT系统的优化目标是简化（Simplification）。在最上层是负责数字创新的IT系统，支撑企业在客户体验（Customer Experience）、运营效率（Operational Efficiency）等方面的优化和创新，并且重组甚至颠覆企业原有业务运作模式（Business Model）。在中间这层是企业数字化转型的关键，它支撑着企业在数字化方面创新的基础，也是企业与企业在IT方面差异化（Differentiation）的主要体现。
图8-1 数字化转型
从技术角度看，企业数字化转型是运用社会化媒体（Social）、移动计算（Mobile）、大数据和分析（Big Data＆Analytics）、云计算（Cloud Computing）、物联网（Internet of Things）等创新和颠覆性技术（简称SMACI），通过构建数据驱动型企业（Data-Driven Enterprise），消除内部信息孤岛（Information Silo），优化现有业务流程，以提高企业运营效率、提升客户体验、重构甚至颠覆现有业务模式的过程。传统制造企业需要借助大数据、云计算、社交、移动等新技术来推动转型。
从数据的角度看，工业数字化的实质是将制造业之前限于技术因素未获取或不能获取的数据进行收集，形成端到端的数据洞察，有效帮助企业提高运营效率和客户服务体验。
以制造业来说，整个产品生命周期建立在一个端到端的信息流之上（图8-2）。这个过程开始于产品的数字化设计，通过数字化控制的生产制造过程，直到该产品在使用操作过程中的数字化监控（例如，用于维护目的），甚至到产品生命周期结束的时候，产品中数字化存储的信息可以帮助识别可回收重用的部件。
图8-2 产品生命周期中的数字化信息
在每一个步骤，数据可以容易地交换，而且可以通过可视化工具（如平板电脑、智能手机）进行可视化和加以控制，可以通过数字化渠道（如远程监控与维护服务）进行交互。更为重要的是，通过共享信息，不同的利益相关者，如供应商或客户，都参与到这个价值链和信息链，将在整个产品生命周期内，各方可以进行跨功能的集成和更紧密的合作。这样，制造的关注点从以前单个制造过程扩展到包括供应商和最终用户在内的整个生产优化链上的所有信息。
麦肯锡认为，工业数字化创新通过价值链上的信息重组和整合给全球制造业带来巨大的业务价值驱动力。这些价值驱动因素可以分为资源/流程、资产利用、人力资源、库存、质量、供应/需求匹配、响应市场、服务/售后8个大类。
工业4.0技术利用数据信息来实现业务价值的提升，即通过引入远程监控和控制机器，获取机器的实时信息，可以提高机器利用率，减少停机时间；或根据能源市场价格来安排机器生产时间，以降低能源成本，从而为制造企业产生价值。工业数字化带来的业务改进机会如图8-3所示。
图8-3 工业数字化带来的业务改进机会（来源：McKensey）
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