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第三次工业革命：20世纪70年代，信息技术被整合进生产流水线，工业机器人、PLC（可编程逻辑控制器）系统的出现，实现了流水线的自动化运作，并进一步提高了生产效率。直到今天，大多数工厂都还在延续应用第三次工业革命所带来的自动化技术。
德国将新工业革命视为第四次工业革命，以“工业4.0”予以命名，并希望能够以举国之力引领这次工业革命的发展。
第二次浪潮：互联网革命。20世纪后半页，在信息计算能力发展下，互联网应用的蓬勃发展，带动产业创新。产业价值从“资源密集型”向“知识/信息密集型”转移。
第三次浪潮：工业互联网。开放的信息系统（分布式信息网络）、传感设备和人工智能的高度融合，助力传统行业技术，增强生产设备自动化的维护、管理、运营能力，提高商业组织对行业趋势的分析预测水平。
从历史观中就能够看出，美国更多关注信息系统的建设和完善，而德国看重的是工业生产流水线的整体发展。
看着美国IT企业在信息领域一骑绝尘的领先优势，以及新兴的亚洲国家加入到了全球制造业的竞争当中，德国传统制造行业感受到了前所未有的危机感。与此同时，生产的成本在不断攀升：能源和人力成本亦在增加。消费者“口味”的变化（消费者的需求不仅个性化、多样化，而且需求的转变迅速---“市场节奏”加速），也让产品的生产者不知所措。
德国政府和企业都希望能够改变固化的、传统的“硬件式”的生产思维模式，将新一代的信息化技术手段融入工业体系，为“定制化生产”和“个性化服务”创造条件。企业可以通过提供更高附加值的产品，来保持国际竞争力。而原本制造业中一部分“低价+量产”的生产模式需要被无情地淘汰。
很多专家和机构认为工业4.0是德国工业巨头们的游戏。而事实上，创立工业4.0的初衷并不是为了服务于那些行业大佬的。
德国的工业巨头都具有雄厚的资金实力、专业的技术积累和经验、并占据着优质的市场先机。面对新的产业形势，它们完全能够依靠自身实力进行技术创新，完成“自我（工业）革命”。
然而，德国大量的中小企业，则不具备“数字化转型”的能力。虽然在“B2B（企业间的商业交易）”领域中很多德国的中小企业是某些垂直行业领域内的“隐形冠军”，是产业链上下游技术领先的佼佼者。但信息系统和传统技术的深度融合，需要消耗大量资本投入，转型成本（资金、人才、技术积累）成为了中小企业发力工业革命的最大障碍。
在德国政府的牵头下，集结德国各工业巨头，参与“工业4.0”的研究和框架制定，不仅是为了拓展未来的新市场，更是帮助德国中小企业降低数字化转型的成本，以及通过大企业的落地项目，带动产业链上下游的德国中小企业优先发展。
美国一直在航空航天、计算芯片制造等先进制造业领域领导全球，软件工业和互联网产业也是遥遥领先。然而，美国现在却面临着许多领域的工业萎缩问题。
美国很多大型企业按照“研发在国内，制造在国外”的思路布局全球化产业，虽然利润丰厚，但也带来了一个无法逃避的问题：各领域的人才衰落。在制造业领域，对于工程师的培养，即使是生产一些低端产品，也需要组建专业团队，并安排“人”进驻到制造车间中，从生产实践中掌握技术和经验。
当面临产业变革时，不论技术含量的高低，产品创新与技术融合，都需要大量的工程师参与其中，群策群力、贡献智慧。光有局部的高科技制造业，显然无法面对即将到来的工业革命。虽然美国在信息技术方面遥遥领先，但通过数字化的虚拟世界并不能掌控现实世界的全球化产业。
社会整体的技术发展和服务业的繁荣，都需要一个整体健硕的工业生态作为坚实的基础。美国在产业结构上存在不平衡的状况，中低端产品需要依赖国外生产，从而导致了产业发展受到掣肘。所以，美国希望重新获得工业领域全盘的掌控力。
相比较德国的工业4.0，美国的制造业实力稍显薄弱，所以美国希望能从擅长的信息领域入手，突破现有的产业格局（从工业互联网初创的五家企业就能看出-四家IT企业）。此外，后知后觉的页岩气革命在美国引发（能源革命），也更坚定了美国让制造业回归的决心。
德国和美国对工业的展望，都是一条工业信息化、互联网化的道路。工业4.0和工业互联网，它们架设在CPS的信息化系统之上，使得新的生产模式面向市场，更具有“柔性”：将各类“硬件”（设备、环境、物料、人机交互端）映射在信息系统中，并由“软件”来发挥人和团队的创造力，满足个性化的市场需求。基于CPS的工业物联网，简称为“IIOT”（工业物联网，Industrial Internet of Things）。
德国的长处就在于强大的工业技术实力。因此工业4.0是以生产车间为核心的信息化革命，工厂的数字化和智能化是产业升级的核心部分，互联网、大数据、（公有）云计算、以及大众消费市场的服务，都处于体系的边缘位置。德国工业4.0主要关注的是复杂生产场景中的工业自动化、软/硬件的融合和内部信息系统的智能化。正因为工业4.0更关注工厂内部的制造环节，对大数据和互联网并不特别关注，所以被理解为是“硬件式”的改革路线。
工业互联网在工业领域没有德国那么强势的实力，他们从信息系统出发，去触动产业链整体的智能化。工业互联网意在通过提供互联网和计算服务，提升传统工业企业的IT和软件实力，在面向工业领域企业的服务中获取价值，并实现产业升级。工业互联网中的IT企业通常会从自身擅长的互联网、云计算等信息技术领域入手，将大数据和人工智能注入进工业领域的企业系统中，触发产业创新和升级。工业互联网的主旨是提供信息化服务，与工业结合并创造价值，所以也称为“软件化”的改革道路。
从整体来看，德国的工业4.0和美国的工业互联网各有优势和短板，并且整体架构之间有一定的映射关系。工业4.0钻研于对制造业的价值链重新构建，工业互联网则聚焦在跨领域的工业互联架构。所以，鉴于他们之间存在互通、互补的效应，合作与融合便水到渠成。其实在工业4.0提出之前，很多德国工业企业就已经在使用美国IT企业的软件服务，部署云计算平台和商业系统了。
看到德国和美国大力发展工业物联网，各大工业国也不甘落后、纷纷响应，着手相关标准的研究和推广。作为现代工业强国，日本经过了一段犹豫、彷徨的时期。
日本有着很强的工业实力，拥有很多高端制造业技术（世界市场份额50%的工业机器人技术）。当看到德国和美国开始着手发力工业物联网的时候，日本以为这不过是工业自动化的一次升级。而随着德国和美国不断推进全球化的工业物联网标准落地，日本终于意识到工业革命要到来了。
日本将德国4.0和美国工业互联网的携手共进，称之为“南侧路线”（即面朝太阳的一面），对于日本独自发展工业物联网的路线就称为“北侧路线”（山阴一侧）。在启动工业数字化进程之前，日本工业领域原本很纠结，对于要走哪一侧路线（南北两侧），争论一直不小。但很快日本工业整体上认识到只有融身到全球产业网络中才能“提速奔跑”，才是最好的路线。其实这条路线就是美国和德国合作的路线年，组织成立“工业价值链倡议” （IVI： Industrial Value Chain IniTIaTIve），并于2016年12月8日，推出了智能工厂的基本架构《工业价值链参考架构（Industrial Value Chain Reference Architecture ，IVRA）》。日本面对落后的局面，正努力着争取迎头赶上。
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