انقلاب صنعتی چهارم، که با نام‌های ۴IR یا Industry 4.0 نیز شناخته می‌شود، یک نئولوژیسم است که پیشرفت سریع فناوری در قرن بیست‌ویکم را توصیف می‌کند. این انقلاب پس از انقلاب صنعتی سوم (عصر اطلاعات) قرار می‌گیرد. این اصطلاح در سال ۲۰۱۶ توسط کلاوس شواب، بنیان‌گذار و رئیس پیشین مجمع جهانی اقتصاد، رایج شد؛ کسی که ادعا می‌کند این تحولات نشان‌دهنده یک تغییر مهم در سرمایه‌داری صنعتی هستند.
بخشی از این مرحله از تغییرات صنعتی، پیوستن فناوری‌هایی مانند هوش مصنوعی، ویرایش ژن و رباتیک پیشرفته است که مرزهای میان جهان‌های فیزیکی، دیجیتال و زیستی را محو می‌کنند.
در طول این روند، تغییرات اساسی در نحوه عملکرد شبکه جهانی تولید و تأمین رخ می‌دهد؛ از طریق اتوماسیون مداوم عملیات سنتی تولید و صنعت، با استفاده از فناوری هوشمند مدرن، ارتباطات گسترده ماشین به ماشین (M2M) و اینترنت اشیا (IoT). این ادغام منجر به افزایش اتوماسیون، بهبود ارتباطات و خودنظارتی و استفاده از ماشین‌های هوشمندی می‌شود که می‌توانند بدون مداخله انسانی مسائل را تحلیل و تشخیص دهند.
این انقلاب همچنین نمایانگر یک تغییر اجتماعی، سیاسی و اقتصادی از عصر دیجیتال اواخر دهه ۱۹۹۰ و اوایل دهه ۲۰۰۰ به دوره‌ای از اتصال یکپارچه است که با فراگیری فناوری در جامعه (به‌عنوان مثال، یک متاورس) شناخته می‌شود و روش‌هایی را تغییر می‌دهد که انسان‌ها از طریق آنها دنیا را تجربه و درک می‌کنند. این دیدگاه مطرح می‌کند که ما یک واقعیت اجتماعی تقویت‌شده ایجاد کرده‌ایم و وارد آن شده‌ایم؛ واقعیتی فراتر از حواس طبیعی و توانایی صنعتی صرف انسان. انقلاب صنعتی چهارم گاهی به‌عنوان آغاز عصر خیال‌پردازی در نظر گرفته می‌شود؛ دوره‌ای که در آن خلاقیت و تخیل به محرک‌های اصلی ارزش اقتصادی تبدیل می‌شوند.
انقلاب صنعتی چهارم Industry 4.0
سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (OECD) انقلاب صنعتی چهارم (۴IR) را شامل اتوماسیون، هوش مصنوعی، تحلیل داده‌های کلان، فناوری بلاک‌چین، اینترنت اشیا (IoT) و چاپ سه‌بعدی توصیف کرده است. از نظر مفهومی، انقلاب صنعتی چهارم مشابه انقلاب‌های صنعتی قبلی است، زیرا بزرگی تحولات امروزی در حوزه فناوری با تحولاتی که امکان وقوع انقلاب‌های صنعتی گذشته را فراهم کردند، قابل مقایسه است. انقلاب صنعتی اول در اواخر قرن هجدهم آغاز شد، زمانی که این کشف صورت گرفت که بخار می‌تواند برای به حرکت درآوردن ماشین‌آلات مورد استفاده قرار گیرد، که به نوبه خود به توسعه اولین موتور بخار منجر شد. یک قرن پس از انقلاب صنعتی اول، انقلاب صنعتی دوم با کشف نفت و برق رخ داد. این کشف راه را برای تولید انبوه کالاها در بخش صنعت هموار کرد. انقلاب صنعتی سوم با اختراع کامپیوتر یا رایانه در سال ۱۹۶۹ اتفاق افتاد. در آن دوره، کامپیوترها و اتوماسیون وارد حوزه صنعت شدند.
انقلاب صنعتی چهارم امروز با پیشرفت‌های بزرگ فناوری هدایت می‌شود که تعاملات روزافزون میان انسان‌ها و ماشین‌ها را در نظر می‌گیرد. برخلاف انقلاب‌های صنعتی قبلی، انقلاب صنعتی چهارم انسان‌محور است. مردم در محاصره فناوری قرار دارند؛ از گوشی‌های هوشمند فراگیر گرفته تا لپ‌تاپ‌ها و بسیاری از محصولات فناورانه دیگر که همگی به اینترنت اشیا متصل هستند. ارتباطات و فناوری محرک‌های کلیدی این انقلاب هستند.
در حالی که تمامی انقلاب‌های صنعتی در زمینه ایجاد پیشرفت‌های فوق‌العاده فناوری در مراحل کلیدی تاریخ بشر دارای نقاط مشترک هستند، انقلاب صنعتی چهارم از نظر سرعت، گستره و تأثیرگذاری سیستم‌ها منحصربه‌فرد است. سرعت پیشرفت‌های کنونی هیچ سابقه تاریخی ندارد. اگر انقلاب‌های قبلی با نرخ ثابت رشد می‌کردند، رشد در انقلاب امروزی نمایی است. علاوه بر این، گستره و عمق این تغییرات، نویدبخش دگرگونی کامل سیستم‌های تولید، مدیریت و حکمرانی هستند.
انقلاب صنعتی چهارم «کارخانه‌های هوشمند» را ایجاد می‌کند؛ کارخانه‌هایی که محیط‌های تولیدی آنها جایی است که تأسیسات و سیستم‌های لجستیکی با حداقل مداخله انسانی سازمان‌دهی می‌شوند.
پایه‌های فنی‌ای که کارخانه‌های هوشمند بر آنها استوارند، سیستم‌های سایبر-فیزیکی هستند که از طریق اینترنت اشیا (IoT) با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. بخش مهمی از این فرایند، تبادل داده میان محصول و خط تولید است. این امر امکان اتصال کارآمدتر زنجیره تأمین و سازمان‌دهی بهتر در یک محیط تولیدی را فراهم می‌کند.
در کارخانه‌های هوشمندِ با ساختار ماژولار، سیستم‌های سایبر-فیزیکی فرآیندهای فیزیکی را پایش می‌کنند، یک نسخه مجازی از دنیای فیزیکی ایجاد می‌کنند و تصمیم‌های غیرمتمرکز می‌گیرند. از طریق اینترنت اشیا، سیستم‌های سایبر-فیزیکی با یکدیگر و با انسان‌ها در زمان هم‌گام ارتباط برقرار کرده و همکاری می‌کنند—چه در داخل سازمان و چه در میان خدمات سازمانی ارائه‌شده و مورد استفاده توسط شرکت‌کنندگان زنجیره ارزش.
هوش مصنوعی (AI) طیف گسترده‌ای از کاربردها را در تمام بخش‌های اقتصاد دارد. این فناوری با پیشرفت‌های یادگیری عمیق در دهه ۲۰۱۰ مورد توجه قرار گرفت و تأثیر آن در دهه ۲۰۲۰ با ظهور هوش مصنوعی مولد شدت یافت؛ دوره‌ای که اغلب «انفجار هوش مصنوعی» نامیده می‌شود. مدل‌هایی مانند GPT-4o می‌توانند وارد گفت‌وگوهای شفاهی و متنی شوند و تصاویر را تحلیل کنند.
هوش مصنوعی محرک اصلی صنعت ۴٫۰ است و فناوری‌هایی مانند رباتیک، وسایل نقلیه خودکار و تحلیل داده‌های بلادرنگ را هدایت می‌کند. با توانمندسازی ماشین‌ها برای انجام کارهای پیچیده، هوش مصنوعی در حال بازتعریف فرآیندهای تولید و کاهش زمان تعویض خطوط است. هوش مصنوعی حتی می‌تواند توسعه نرم‌افزار را به‌طور چشمگیری سرعت بخشیده یا خودکار کند.
برخی کارشناسان معتقدند که هوش مصنوعی به‌تنهایی می‌تواند به اندازه یک انقلاب صنعتی تحول‌آفرین باشد. شرکت‌های متعددی مانند OpenAI و Meta هدف خود را ایجاد هوش عمومی مصنوعی (AGI) اعلام کرده‌اند—هوشی که بتواند تقریباً هر کار شناختی را مانند انسان انجام دهد—و برای آموزش مدل‌های قدرتمندتر سرمایه‌گذاری‌های عظیمی در مراکز داده و پردازنده‌های گرافیکی (GPU) انجام داده‌اند.
ربات‌های انسان‌نما به‌طور سنتی کارایی کمی داشته‌اند. آنها در برداشتن اشیای ساده نیز مشکل داشتند، زیرا کنترل و هماهنگی دقیقی نداشتند و محیط و قوانین فیزیک را درک نمی‌کردند. آنها اغلب برای انجام کارهای بسیار محدود به‌طور صریح برنامه‌ریزی می‌شدند و هنگام مواجهه با موقعیت‌های جدید ناکام می‌ماندند. اما ربات‌های انسان‌نمای مدرن معمولاً مبتنی بر یادگیری ماشین—به‌ویژه یادگیری تقویتی—هستند. در سال ۲۰۲۴، ربات‌های انسان‌نما به سرعت در حال تبدیل شدن به ربات‌هایی انعطاف‌پذیرتر، آموزش‌پذیرتر و چندمنظوره‌تر هستند.
صنعت ۴٫۰ به‌واسطه بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته از جمله حسگرهای IoT، امکان نگه‌داری پیش‌بینانه را فراهم می‌کند. نگه‌داری پیش‌بینانه که می‌تواند مشکلات احتمالی را در لحظه شناسایی کند، به مالکان تجهیزات اجازه می‌دهد پیش از خرابی یا آسیب ماشین‌آلات، عملیات نگه‌داری کم‌هزینه‌تری انجام دهند. برای مثال، یک شرکت در لس‌آنجلس می‌تواند تشخیص دهد که آیا دستگاهی در سنگاپور با سرعت یا دمای غیرعادی کار می‌کند یا نه؛ سپس تصمیم می‌گیرد که آیا نیاز به تعمیر دارد یا خیر.
انقلاب صنعتی چهارم گفته می‌شود که به میزان زیادی به فناوری چاپ سه‌بعدی وابسته است. برخی مزایای چاپ سه‌بعدی برای صنعت این است که چاپگرهای سه‌بعدی می‌توانند بسیاری از ساختارهای هندسی را تولید کنند و فرایند طراحی محصول را ساده‌تر سازند. این فناوری همچنین نسبتاً دوستدار محیط‌زیست است. در تولید کم‌تیراژ، چاپ سه‌بعدی می‌تواند زمان‌های تحویل و کل هزینه‌های تولید را کاهش دهد. همچنین می‌تواند انعطاف‌پذیری را افزایش دهد، هزینه‌های انبارداری را کاهش دهد و شرکت را به سمت اتخاذ استراتژی تجاری تولید انبوه سفارشی هدایت کند. علاوه بر این، چاپ سه‌بعدی می‌تواند برای چاپ قطعات یدکی و نصب محلی آنها بسیار مفید باشد، که در نتیجه وابستگی به تأمین‌کنندگان را کاهش داده و زمان تأمین را کوتاه می‌کند.
حسگرها و ابزار دقیق محرک‌های اصلی نوآوری هستند—نه تنها برای صنعت ۴٫۰ بلکه برای سایر مگاترندهای «هوشمند» مانند تولید هوشمند، حمل‌ونقل هوشمند، خانه هوشمند، شهر هوشمند و کارخانه هوشمند.
حسگرهای هوشمند دستگاه‌هایی هستند که داده تولید می‌کنند و قابلیت‌هایی از جمله خودنظارتی، خودپیکربندی و پایش وضعیت فرآیندهای پیچیده را ممکن می‌سازند. با قابلیت ارتباط بی‌سیم، آنها تلاش نصب را به‌شدت کاهش می‌دهند و امکان ایجاد آرایه‌های متراکم از حسگرها را فراهم می‌کنند.
اهمیت حسگرها، علم اندازه‌گیری و ارزیابی هوشمند برای صنعت ۴٫۰ توسط کارشناسان مختلف شناخته شده و منجر به این جمله مشهور شده است: «صنعت ۴٫۰: هیچ چیز بدون سیستم‌های حسگری پیش نمی‌رود.»
با این حال، چالش‌هایی وجود دارد، مانند خطای همگام‌سازی زمانی، از دست رفتن داده و مدیریت حجم عظیم داده‌های جمع‌آوری‌شده که اجرای سیستم‌های کاملاً توسعه‌یافته را محدود می‌کنند. علاوه بر این، محدودیت‌های مربوط به توان باتری نیز عملکرد این قابلیت‌ها را محدود می‌کند. یکی از نمونه‌های ادغام حسگرهای هوشمند در دستگاه‌های الکترونیکی، ساعت‌های هوشمند هستند—جایی که حسگرها داده‌های ناشی از حرکت کاربر را دریافت، پردازش و سپس اطلاعاتی مانند تعداد گام‌های طی‌شده یا کالری مصرف‌شده را ارائه می‌کنند.
حسگرهای هوشمند در این دو حوزه هنوز در مرحله آزمایشی هستند. این حسگرهای متصل، اطلاعات موجود در زمین‌های کشاورزی (مانند سطح برگ، شاخص پوشش گیاهی، کلروفیل، رطوبت، دما، پتانسیل آب و تابش) را جمع‌آوری، تفسیر و منتقل می‌کنند. بر اساس این داده‌های علمی، هدف این است که نظارت بلادرنگ از طریق یک گوشی هوشمند امکان‌پذیر شود—به همراه مجموعه‌ای از توصیه‌ها که مدیریت زمین را از نظر عملکرد، زمان و هزینه بهینه می‌کند. در مزرعه، این حسگرها می‌توانند برای تشخیص مراحل رشد محصول، توصیه ورودی‌های کشاورزی و درمان‌ها در زمان مناسب، و همچنین کنترل سطح آبیاری استفاده شوند.
صنعت غذا به‌طور فزاینده‌ای به امنیت و شفافیت نیاز دارد و مستندسازی کامل ضروری است. این فناوری جدید به‌عنوان سیستم ردیابی و همچنین جمع‌آوری داده‌های انسانی و محصولی به کار می‌رود.
اقتصاد دانش‌بنیان نظامی اقتصادی است که در آن تولید و خدمات عمدتاً مبتنی بر فعالیت‌های دانش‌محور است—فعالیت‌هایی که به شتاب‌گیری پیشرفت‌های علمی و فنی و همچنین فرسودگی سریع فناوری‌ها کمک می‌کنند. صنعت ۴٫۰ با افزایش اتکا به توانمندی‌های فکری به‌جای ورودی‌های فیزیکی یا منابع طبیعی، گذار به این اقتصاد دانش‌بنیان را تسهیل می‌کند.
