Buhar sistemlerinin kullanılmaya başlamasıyla gerçekleşen birinci sanayi devrimi, petrolün yaygın kullanımı ve 1920’lerde gelişigüzel yöntemlerin yerine bilimsel yöntemlerin kullanılmasını esas alan “Bilimsel Yönetim Teorisi”nin ortaya çıkmasıyla üretim bandı sistemlerinin gelişimi sonrası üretim verimliliği artışının yaşandığı ikinci sanayi devrimi, elektrik, elektronik ve internet alanındaki gelişmelerle enformatik devrim olarak adlandırılan üçüncü sanayi devriminden bu yana üç sanayi devrimi gerçekleşmiş olup günümüzde dördüncü sanayi devrimi olarak nitelendirilen “Endüstri 4.0” çağı yaşanmaktadır. Makine gücünün, insan gücünün yerini almasıyla üretim süreçlerinin kendiliğinden yönetilebilir hale geldiği içinde bulunduğumuz çağ “Endüstri 4.0” devrimi olarak tanımlanabilir.
Endüstri 4.0, makine ve ürünlerin insan kontrolü olmadın birbiriyle iletişime geçtiği akıllı üretim ağını temsil etmektedir. Talebin bireyselleşmesi, kaynakların verimli kullanılması ve kısa ürün geliştirme dönemleri, Web 2.0 teknolojisi, akıllı telefon, laptop ve 3D yazıcıların ortaya çıkmasıyla birlikte bu dönemde radikal değişimler yaşanmış, ekonomilerin gelişiminde büyük potansiyel meydan gelmiştir. Temel olarak Endüstri 4.0 üretim tesisleri, tedarik zincirleri ve servislerin entegrasyonu neticesinde katma değerli ağların kurulmasını sağlayan sistemlerdir. Endüstriyel internetin gelişmesi, kablosuz sistemler, sensör ağları, bulut sistemleri, gömülü sistemler ve özerk robotlar entegre, bilgisayar tabanlı bir ortam sağlar. Bu bağlamda Endüstri 4.0, ticari ve toplumsal sonuçları daha iyi tahmin etmek, kontrol etmek ve planlamak için karmaşık fiziksel makine ve cihazlara bağlı sensörler ve yazılımlarla ürünlerin yaşam döngüsü boyunca yeni bir değer zinciri organizasyonu, yönetimi ve entegrasyonunu ifade etmektedir.
Endüstri 4.0’ın en önemli özelliklerinden biri, yarı mamul ürünlerin üretim aşamasında makinelerle doğrudan iletişime geçmesi ve bir fabrikanın kendi kendini organize edebilmesidir. Böylece ucuz, verimli ve müşteri odaklı üretim mümkün olmaktadır. Endüstri 4.0 vizyonu gerçek zamanlı kontrol, entegre bakım, daha iyi uyarlanabilirlik, tedarik zinciri boyunca artan işbirliği ve daha iyi izleme olanaklarına da imkân vermektedir.
Endüstri 4.0 ile birlikte her cihaz veri üretmekte ve üretilen bu veriler kayıt altına alınmaktadır. Bu veri yığınının anlamlandırılması, tasnif edilmesi ve bilgi haline getirilmesi gerekmektedir. Bu şekilde birbirine bağlı cihazlardan elde edilen verinin anlamlı hale gelmesi ve analiz edilebilmesi mümkün olmaktadır. Bu bakımdan veri madenciliği, büyük veri, makine öğrenmesi ve yapay zekâ çözümleri için endüstriyel veri analizi uzmanlarına ve akıllı şehir plancılarına ihtiyaç bulunmaktadır. Endüstri 4.0 ile birlikte üretilen veri, veri madenciliği aşamalarından geçirilerek karar vericilere ve üretim süreçlerine katkı sağlamaktadır.
Sanayi devriminin dördüncü aşaması olan Endüstri 4.0, pek çok farklı alanda toplumun tüm katmanlarını etkileyecek bir süreçtir. Bilişim altyapısının akıllı üretime geçişi neticesinde yeni iş modelleri ortaya çıkmakta; ürünlerin yapısından, tedarik ve satışına kadar tüm süreçlerde ciddi değişiklikler yaşanmaktadır. Belirli kamu hizmetlerinin sunulması kapsamında, fabrikaların üretim süreçlerinin yönetiminde ve bazı özel sektör hizmetlerinin sunulmasında Endüstri 4.0 uygulamalarını görmek mümkündür. Makine sensörlerinin entegrasyonu, yazılımlar, bulut bilişim ve depolama sistemleri üzerinden büyük veri setleri sorgulanabilmekte, elde edilen sonuçlar örgütün operasyonel süreçlerini yürütmek için bir yöntem olarak kullanabilmektedir.
Sanayi, kentlerin önemli bir parçası olup, Endüstri 4.0 ile akıllı şehirler arasında yakın bir ilişki bulunmaktadır. Akıllı şehirlerin fonksiyonları arasında bulunan akıllı insan, akıllı ekonomi, akıllı yaşam ve akıllı yönetişim Endüstri 4.0’ın kendi kendine yeterli tesisler oluşturma, üretimde kolay değişimi sağlama, farklı unsurların iyi bir şekilde entegre edilmesi, insansız üretim, uyarlanmış üretim becerisi, siparişe dayalı üretimi gerçekleştirme ve akıllı üretim yönetimi hedefleri arasında ortak yönler oldukça fazladır. Akıllı hareketlilik, Endüstri 4.0’ın özerk iç mekân araçları geliştirme amacıyla, akıllı çevre fonksiyonu ise Endüstri 4.0’ın dayandığı enerji verimliliği hedefiyle doğrudan ilişkilidir.