Cách mạng công nghiệp (CMCN) 4.0 là xu hướng tự động hóa và trao đổi dữ liệu trong công nghệ sản xuất. Bản chất của CMCN 4.0 là dựa trên nền tảng công nghệ số và tích hợp tất cả các công nghệ thông minh để tối ưu hóa quy trình, phương thức sản xuất; nhấn mạnh những công nghệ đang và sẽ có tác động lớn nhất là công nghệ in 3D, công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, công nghệ tự động hóa, người máy... bao gồm các hệ thống không gian mạng, internet vạn vật và điện toán đám mây. Qua đó, tạo ra những nhà máy thông minh với hệ thống máy móc tự kết nối với nhau, tự tổ chức và quản lý. Đây còn được gọi là cuộc cách mạng số.

Điều khác biệt giữa CMCN 4.0 với 3 cuộc cách mạng trước đó là CMCN 4.0 không gắn với sự ra đời của một công nghệ nào cụ thể mà là kết quả hội tụ của nhiều công nghệ khác nhau, trong đó trọng tâm là công nghệ nano, công nghệ sinh học và công nghệ thông tin - truyền thông.

CMCN 4.0 bắt nguồn từ cuộc cách mạng lần thứ 3, nó kết hợp các công nghệ lại với nhau, làm mờ ranh giới giữa vật lý, kỹ thuật số và sinh học.

Nền công nghiệp 4.0 có nhiều ứng dụng quan trọng khác nhau, cụ thể là diễn ra trên 3 lĩnh vực chính (công nghệ sinh học, kỹ thuật số và vật lý). Những yếu tố cốt lõi của kỹ thuật số trong CMCN 4.0 chính là trí tuệ nhân tạo, vạn vật kết nối và dữ liệu lớn.

Theo giới chuyên gia, cuộc CMCN 4.0 sẽ thay đổi nền kinh tế thế giới với 10 ứng dụng công nghệ thông tin quan trọng (Hình 1). Cụ thể:

Thứ nhất, dữ liệu lớn và phân tích dữ liệu lớn: Trong bối cảnh cuộc CMCN 4.0 rất dễ để có được những dữ liệu chính xác và số lớn từ việc thu thập thông tin, dữ liệu đầu vào bằng việc sử dụng phần mềm phân tích dữ liệu trên các thiết bị siêu máy tính để ước lượng toàn bộ các nguồn dữ liệu khác nhau.

Dữ liệu lớn có thể được mua bán, trao đổi, cung cấp bởi các bên thứ 3 chuyên nghiệp. Việc sử dụng dữ liệu lớn sẽ giúp kết nối doanh nghiệp (DN) với khách hàng theo thời gian thực hoặc cập nhật nhanh nhất nhu cầu của khách hàng.

Thứ hai, tự động hóa: Dự báo của giới chuyên gia, CMCN 4.0 làm thay đổi mạnh mẽ các ngành sản xuất và dịch vụ, nhất là việc ứng dụng các robot tự động hóa hoặc thiết bị tự hành vào quá trình sản xuất, kinh doanh, cung cấp dịch vụ. Các thiết bị robot hữu hình sẽ có mặt trong hầu hết các nhà máy, trong đời sống con người, trong các cửa hàng, cửa hiệu như là một phần của nguồn lực xã hội. 

Thứ ba, mô phỏng hóa (hay thực tế ảo): Kỷ nguyên công nghệ 4.0, mô phỏng hóa sẽ được sử dụng nhiều hơn trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất và ứng dụng trong rất nhiều ngành nghề quan trọng khác.

Mô phỏng hóa tận dụng các thông tin thời gian thực và phản ánh thế giới tự nhiên thông qua mô hình ảo bao gồm: Máy móc, thiết bị, sản phẩm và con người.

Điều này cho phép các nhà sản xuất thử nghiệm và đánh giá để thiết lập máy móc cho việc sản xuất tiếp theo trong thế giới ảo trước khi điều chỉnh lại ở thực tế, nhờ đó giảm thiểu thời gian lắp đặt máy móc và cải tiến chất lượng sản phẩm.

Thứ tư, hội tụ hệ thống: Với CMCN 4.0, các công ty, phòng ban trở nên gắn kết hơn, bởi toàn bộ các mạng lưới thông tin đồng nhất giúp hiệu lực hóa chuỗi giá trị tự động.

Hoạt động hội nhập hay hội tụ này được gắn kết, kết nối thông qua các ứng dụng phần mềm, các ứng dụng trợ lý ảo, không gian tương tác màn hình ba chiều theo thời gian thực với các thiết bị phần cứng hỗ trợ (máy chiếu 3D, kính 3D, âm thanh 3D, mùi vị...) có thể làm việc từ xa mà như trực tiếp.

Tất cả các công nghệ đều sẽ hội tụ lại và giúp cho mọi việc diễn ra theo một quá trình xuyên suốt, dễ dàng và đa chiều. Điều này giúp tiết kiệm thời gian, chi phí, tăng khả năng sáng tạo của con người và thay đổi cách mà các nhân viên trong công ty, cơ quan tương tác với nhau.