thumb|redresse=2| Cette image décrit les quatre révolutions industrielles.
Le concept d’industrie 4.0 (également appelé industrie du futur ou quatrième révolution industrielle) désigne une nouvelle manière d’organiser les moyens de production. Cette nouvelle industrie se caractérise par la convergence du monde virtuel, de la conception numérique et de la gestion (opérations, finance et marketing) avec les produits et objets du monde physique. Les grandes promesses de cette quatrième révolution industrielle sont de séduire les consommateurs avec des produits uniques et personnalisés et, malgré de faibles volumes de fabrication, de maintenir des gains de productivité. Ces mêmes consommateurs peuvent ainsi communiquer avec les machines durant les phases de réalisation : ce type de production s'appelle « smart production » ou « ». Selon ce principe, dans le contexte de l’automatisation industrielle, cela se caractérise par la mise en œuvre de capteurs qui sont les éléments de base des Systèmes de contrôle et d'acquisition de données en temps réel (SCADA). Ils permettent de transformer des grandeurs physiques (température, pression, position, , autres…) en signaux, le plus souvent analogiques, qui renseignent sur ces grandeurs. Ces capteurs permettent aux robots d'une chaîne de production de dialoguer et d'adapter l'outil de production aux différents besoins, de manière non exhaustive, les maintenances, les besoins des marchés ou les modifications des clients.
Autre définition : Après une première révolution industrielle, celle de la « machine à vapeur » qui produit pour la première fois de l'énergie, presque à volonté pour la production et les transports, qui permet de créer des usines remplaçant les ateliers et établis des artisans ; après une deuxième révolution industrielle, celle de la « machine-outil » qui va reproduire ou dépasser les mouvements et la force de l’homme, permettant par exemple le travail à la chaîne à l'origine de l'industrie automobile (en commençant par la Ford T) alors que dans l'horlogerie, Zenith produit à la chaîne pour l’armée anglaise des montres bracelets de la Première Guerre mondiale ; après une troisième révolution industrielle, initiée dans les années 1950, par l'électronique, l'automatisation et la programmation qui engendrent la « machine à commande numérique » et des « robots », vient une quatrième révolution industrielle, qui s'appuie sur le machine learning. L'intelligence artificielle prend en quelque sorte le relais. On assiste à l’émergence de machines capables de s’autoprogrammer en particulier dans le domaine de la machine-outilLivre Industrie 4.0 Georg Edition Genève https://www.georg.ch/industrie4-0 .. Parfois désignée comme l'industrie intelligente ou l'industrie du futur, l'industrie 4.0 c'est une initiative stratégique introduite en 2011 par l'Allemagne. Cette approche cherche à transformer le secteur manufacturier en augmentant sa productivité et sa flexibilité par l'adoption de technologies innovantes telles que l'Internet des objets (IoT), l'intelligence artificielle (IA) et l'analyse de données massives ().
Principe La quatrième révolution industrielle repose sur des processus de production induits par les innovations liées à l'internet des objets et aux technologies du numérique, tels que la robotique, la réalité augmentée, l'impression 3D, l'intelligence artificielle et les SaaS afin d'exploiter les données issues du Big data et de la maquette numérique. Toutes ces techniques font partie des ingrédients qui entrent dans la composition de l’Industrie 4.0. La technologie de la Radio-identification, en anglais RFID, s’impose comme la pierre angulaire dans la « Smart Product ». Ces nouvelles technologies font émerger un concept de système cyber-physique de production, de l’anglais CPS. Cela correspond à un système autonome intégrant de l’électronique et du logiciel associés à des capteurs et dotés de capacité de communication. Un système cyber-physique interagit avec son environnement dans lequel il prend les données et les traite. Ils sont utilisés pour contrôler et piloter les processus physiques et modifient ainsi ces processus vers des fonctionnalités nouvelles. L’internet des objets et les systèmes cyber-physiques constituent la base de la technologie pour l'Industrie 4.0. Dans ce nouveau modèle, la coordination de ces technologies s’applique non seulement dans l’usine, mais aussi entre les usines. Le but est d’augmenter l’efficacité des processus industriels avec le moins d’intervention humaine tant au niveau de la maintenance que de la gestion des pannes et ainsi, par la flexibilité et la personnalisation, accroître la productivité en réduisant les coûts et la consommation d'énergie. L’intérêt des chercheurs, des fabricants, des développeurs d’application et des gouvernements s’intensifie au vu des perspectives de bénéfices économiques que permet la production intelligente « Smart Product ». À l’instar du gouvernement fédéral allemand qui soutient l'idée en annonçant que l'Industrie 4.0 fait partie intégrante de la stratégie 2020 des Hautes technologies pour l'Allemagne. Il vise ainsi à prendre le leadership en matière d'innovation technologique tant en Allemagne qu’au niveau de l'Europe. Un plan, adopté en 2006, est lancé depuis par le groupe de communication de l'Alliance de Recherche de Science et d'industrie. Le gouvernement allemand cible prioritairement cinq secteurs : le climat et l’énergie, la santé et l’alimentation, la mobilité, et la sécurité et la communication.
Origine L'industrie regroupe l'ensemble des activités économiques qui produisent des biens matériels par la transformation et la mise en œuvre de matières premières. L’industrie a subi plusieurs révolutions dont la plus importante dans la deuxième moitié du . La première révolution industrielle repose sur l’exploitation du charbon avec la mise au point de la machine à vapeur par James Watt en 1769. Une seconde révolution est amenée par l'introduction de l'électricité, de la mécanique et du développement du transport à la fin de ce même siècle. Enfin une troisième révolution a lieu au milieu du grâce à l'électronique, les télécommunications ou encore l'informatique. Nous assistons à la convergence de la production industrielle avec les technologies de l'information et de la communication. Ce concept exprime l’idée que le monde se trouve aux prémices d’une quatrième révolution industrielle. La nouvelle révolution est fondée sur l'usine intelligente, qui se caractérise par une interconnexion des machines et des systèmes au sein des sites de production, mais aussi entre eux et à l’extérieur (clients, partenaires, autres sites de productions). Le concept fut mis en évidence pour la première fois lors de la foire de Hanovre (Salon de la technologie industrielle) de 2011. En 2013, un rapport décrivant le schéma fut présenté par un groupe de travail transdisciplinaire à la foire de Hanovre.
Acteurs et leaders L'Industrie 4.0 est l'un des projets clés de la stratégie concernant les hautes technologies du gouvernement allemand, qui encourage la révolution numérique des industries . Le gouvernement français a annoncé un programme d'investissement dans l'industrie pour encourager la réindustrialisation et la relocalisation en 2021.
En France, les sociétés comme Safran, Fives, Schneider Electric, Dassault Systèmes, Siemens, Mecachrome Atlantique, sedApta-osys, Airbus Group, Bosch Rexroth, la SNCF sont très impliquées dans le développement de l'usine 4.0.
En , l'Alliance Industrie du Futur a été créée à l'initiative de 11 organisations professionnelles de l’industrie et du numérique, établissements académiques (Arts & Métiers ParisTech, Institut Mines-Télécom) et technologiques (CEA, CETIM) afin de fédérer les initiatives de modernisation et de transformation de l'industrie en France.
Elcimaï engage un programme de recherche sur l'usine modulable banalisée (volet immobilier) sur le projet usine 4.0.
Aux États-Unis le projet de « Coalition pour le leadership dans la fabrication intelligente » travaille aussi sur le futur de la fabrication industrielle. Indépendamment, General Electric travaille depuis quelques années sur un projet intitulé l'Internet Industriel qui cherche à associer les avancées de deux révolutions : la multiplicité de machines, de dispositifs et de réseaux qui résulte de la révolution industrielle. les évolutions plus récentes des systèmes d'information et de communication apportées par la révolution de l'Internet.
Cette « Smart Manufacturing Coalition » ou encore le « Consortium d'Internet Industriel » cherchent à promouvoir le concept de production avancée. Ce concept est basé sur l'intégration de nouvelles technologies, telles que IoT, dans le secteur industriel, afin d’améliorer les processus industriels. Au Japon, le concept d'« e-usine » s’impose en tant qu'« Internet industriel ». Il intervient au niveau de la production, du contrôle ou de l’analyse des données. Le but est d’optimiser la productivité et de réaliser des économies d'énergie. Ce modèle d’usine « e-usine » permet de mieux mesurer les demandes, et permet plus de flexibilité grâce aux nouvelles technologies actuelles et à venir. Les équipements des chaînes de production remontent plus de données qu’auparavant, ainsi, par le biais des Technologies de l'information et de la communication (TIC), ces données peuvent être analysées quasiment en temps réel. Cela offre la possibilité de changer radicalement les modes de fabrication du futur. Les usines de génération suivante visent à être plus efficaces sur le plan opérationnel, plus innovantes en intégrant une amélioration continue. Pour comprendre cette nouvelle approche, de nouvelles structures organisationnelles privées établissent plus de coopération, cela modifie également les règles de concurrence des marchés. Au niveau gouvernemental, l’Allemagne et les États-Unis ont pris le « leadership » dans ce domaine. En Allemagne, cette quatrième révolution industrielle est d’ores et déjà mise en œuvre par des associations telles que l’Association allemande de génie mécanique et végétal, l’Association fédérale pour la technologie de l'information, les télécommunications et les nouveaux médias ou encore l’Association centrale du génie électrique et de l'industrie électronique. Ces associations conduisent des études et sont soutenues par le gouvernement. La Chine a également pris conscience des enjeux de cette nouvelle Industrie 4.0, le gouvernement chinois l'a inscrite dans sa stratégie économique depuis 2015.
Concept Numérisation de l’usine L’Industrie 4.0 correspond en quelque sorte à la numérisation de l’usine. À travers le recours à l’Internet des objets et aux systèmes cyber-physiques, c’est-à-dire aux réseaux virtuels servant à contrôler des objets physiques, l’usine intelligente se caractérise par une communication continue et instantanée entre les différents outils et postes de travail intégrés dans les chaînes de production et d’approvisionnement. L’utilisation de capteurs communicants apporte à l’outil de production une capacité d’auto-diagnostic et permet ainsi son contrôle à distance tout comme sa meilleure intégration dans le système productif global. Flexibilité de l’usine et personnalisation de la production En proposant des sites de production composés d’objets intelligents, communicants et liés dans un réseau lui-même relié à l’extérieur, la flexibilité de la production peut être accrue. Le consommateur final, de même que les différents partenaires, peuvent prendre une place dans le processus, permettant la personnalisation des produits et la modification de leurs caractéristiques en fonction des demandes ou des difficultés rencontrées par les fournisseurs, par exemple. Il est donc possible de proposer une production à la fois à grande échelle et personnalisée . De nouveaux outils logistiques