Auch einfache Alltagsprodukte oder selbst Wegwerf-Verpackungen werden mit verschiedenartiger Computertechnik ausgerüstet, mit denen ein ubiquitäres Messen, Steuern und Regeln möglich wird. Ehemals isolierte eingebettete Systeme lassen sich heute genauso beliebig vernetzen, wie wir es mit Smartphones und deren Vernetzung mit beliebigen anderen Computern gewohnt sind. Es entstehen Cyber Physical Systems, CPS für das Messen, Steuern und Regeln in anderen Geräten. Durch ihre Vernetzung zur Außenwelt sind sie jederzeit programmierbar.
Die Vernetzung der CPS per Internet mit beliebigen anderen Computern wird als das „Internet der Dinge“ bezeichnet. Im Internet der Dinge arbeitet die weit überwiegende Mehrzahl der Computer, ohne dass sie eine Benutzeroberfläche haben. Das ist dann ein Problem, wenn vernetzte CPS intelligente Häuser oder Industrieanlagen steuern. Die Mensch-Maschine-Interaktion in einer mit IT-Systemen bestückten Lebensumwelt muss neue Antworten auf diese Fragen finden.
Aus der größeren Zahl von Geräten folgt auch ein Anwachsen des Datenvolumens. Diese Datenmengen werden nicht nur übermittelt, sondern müssen – etwa aus Gründen der Gewährleistung – auch gespeichert und verarbeitet werden. Die riesigen Datenmengen in Wirtschaft und Wissenschaft lassen sich nur sinnvoll nutzen, wenn es gelingt, die Daten besser zu strukturieren, vielfältiger zu nutzen und inhaltlich anzureichern. Analyse und Verarbeitung dieser Daten ist Gegenstand von „Big Data“, bzw. des Forschungsgebietes „Data Science“.
Im Höchstleistungsrechnen wurde in den vergangenen Jahren bereits eine breite Palette von Technologien zur Analytik, Simulation und Visualisierung von komplexen und großen Datenmengen entwickelt und erprobt. Damit die Erfahrungen mit den bisher in der Wissenschaft produzierten und bearbeiteten riesigen Datenmengen auch in anderen Bereichen nutzbar werden, sind neue Ansätze zu entwickeln. Das Ergebnis dieser Entwicklungen sind komplexe und hochwertige, halb- oder vollautomatisch ablaufende Dienste zur Nutzung der im Internet der Dinge vorhandenen Daten und – wegen der Verquickung von CPS und Alltagsgegenständen – von realen Dingen. CPS und das Internet der Dinge und Dienste verknüpfen somit Alltagsgegenstände mit intelligenten Steuerungsprozessen. Dies ist die Voraussetzung, die Möglichkeiten von CPS und des Internets der Dinge und Dienste für die Industrie nutzbar zu machen.
Deutschland ist einer der konkurrenzfähigsten Industriestandorte weltweit. Grund dafür ist nicht zuletzt auch die Fähigkeit, komplexe, arbeitsteilige und geografisch verteilte industrielle Prozesse zu steuern. Dazu wird seit Jahrzehnten bereits IT eingesetzt. Industrie 4.0 ist ein Synonym für die Integration von CPS in alle Aspekte von Fertigung und Distribution sowie die Anwendung des Internet der Dinge und Dienste in industriellen Prozessen. Ziel ist die Flexibilisierung der Produktion und die Nutzung der Potentiale, die eine stärkere Ausdifferenzierung von Steuerungs- und Regelungsprozessen auf allen Ebenen industrieller Prozesse mit sich bringt
