工業4.0的概念源自德國政府2011年的計畫，鼓勵德國製造商數位化製造流程，以提高在全球的競爭力。2015年大陸亦不落人後推出「中國製造2025」，也是為了提高競爭力而推動製造升級。美國智慧製造則集結各種新興科技，以數位通訊和高性能電腦處理為主，關鍵在於軟體。

據Design News報導，高階製造技術蓬勃發展，值得大家注意，包括網宇實體系統(CPS)、大數據、高階機器人、協作型機器人、虛擬工廠、物聯網(IoT)、機器學習、機器對機器通訊(M2M)、積層製造和數位分身(Digital Twins)。

首先是網宇實體系統(Cyber-Physical System; CPS)。這整合資產管理、資產組態和生產力分析，CPS所提供的資料讓使用者明白連網資產的狀態，同時通報潛在的風險。若CPS進一步結合工程和運算，可分析製造流程，促進優化和效率，以及分析設備是否健全。

其次是大數據。這應用到製造業上，可善用即時資料收集和分析，逐漸淘汰預防性維護(preventive maintenance)，以預測性維護(predictive maintenance)取而代之，趁機器故障前發現問題並發出預警。大數據亦可用來分析和調整生產流程，以提高製造速度和產出，減少浪費和瑕疵，把能源消耗量降到最低。

第三是高階機器人。製造機器人的角色日趨專業化，有的專門加工食品，有的專門檢查肉眼看不見的瑕疵，有的負責包裝。機器人夾爪不僅可拿取重物，亦可小心對待雞蛋等易碎物品。

第四是協作型機器人，專門跟人類在生產線並肩工作，生產線會利用協作型機器人的雙臂來抬舉和移動重物。

第五是虛擬工廠，以電腦模型模擬最佳組織狀態，不僅適用於單一生產線，亦可套用到同一家企業的全球廠房。虛擬工廠模型亦有教學功能，可協助企業培訓員工有效率的操作工作站。

第六是物聯網，包括用來監控工廠資產，監控廠內營運效率和進行優化，以及收集現場服務資料。部分汽車製造商甚至會監控售後的產品，掌握其使用狀況和追蹤產品問題。

第七是機器學習，以演算法來監控和優化工廠營運，產品設計團隊亦可善用從工廠收集的資料，透過產品設計來優化製造流程。

第八是M2M通訊。從產品設計團隊、供應商、工廠營運、設備維護到消費者都充分連網，各個環節皆可得知生產狀況、存貨量、成品和出貨情況。

第九是積層製造，又稱為3D列印。隨著3D列印速度加快，列印材料日益普及，製造業開始借助積層製造來少量生產，完成客製化商品。

第十是數位分身。數位分身是指某種實體物品或系統的動態軟體模式，藉由感測器所取得的資料有助於了解物品或系統的狀態、因應改變、改善營運，並提升價值。