工业4.0的七大方向是：数字孪生，人机界面，自动化，预防性维护，网络安全，边缘计算，更快变革。
为了实现智慧工厂，数字孪生也就是虚拟现实是非常重要的。有过工厂管理经验的人都知道，生产线的管理，是线。与线相互独立的，一个车间的主管他所关心的是这个车间所有生产线的生产进度，质量问题，这些信息的获取只能通过线干部的报表反馈或者电话汇报，如果管理者不能及时获得这些信息，就不能及时有效的下达管理指令，着就会制约管理措施的实施。所以我们需要打造可视工厂，是生产的过程完全透明化。可视化投入到出货的全部生产过程，记录生产过程产品所使用的材料，设备，产品检测的数据和结果以及产品在每个工序上生产的时间，人员等信息。这些信息收集后加以分析，就能通过系统报表实时呈现生产现场的生产进度，目标达成状况，生产品质状况，以及生产的人，机，料的利用状况，这样让整个生产现场完全透明化。
而数字孪生的目的就是要在一个虚拟空间里把工厂的每一个环节都呈现出来，比单纯的报表更大威力。也就是有另外一个空间里，跑着一样的流程，但是在这里，管理者可以随时随地，用放大镜的方式去看人，机，料，法，环等生产的各种要素。在这个虚拟环境里，预设了很多条件和预警公式，一有问题就会通知相关人员或通过颜色标注，使得管理者更加方便去发现问题，处理问题。
在虚拟空间里，存在着不变的东西和变得东西，不变得东西有，设备，环境，和一些设施，这些是一旦生产线建立好后，基本上都不会变的了；变的东西有，人和料，不同的人在操作，而不断的有物料的进来和出去，这样就需要这个虚拟空间的制作引擎可以有编程的能力，通过无感知的数据手机，例如机器视觉，OCR，声音识别等AI工具实现现场数据的捕捉，尽量减少人工的输入，所以这就对人机交互提出了要求，幸运的是，现代的AI技术发展迅猛，包括声音，视频，图像等人工自能的算法和工具都比较成熟，可以直接拿来就用，只要对这些软件接口做适当的修改，就可以适应工厂环境。
有了数据自动化录入的基础，真正的自动化才有机会实现。结合设备或机器自动产生的数据，和人工智能捕捉的数据，可以形成信息流，不断的输入给大数据平台，大数据平台可以模拟人和机器，在虚拟现实里呈现出另外一个现实，就像平行世界一样。但在另外一个虚拟世界里，管理者可以像看电影一样，快进，快退，仔细的观看和分析每一个生产环节的问题，是否存在浪费，如果有存在浪费，如何改进，这就可以推动生产的优化了。
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