智慧工廠的五大體系結構
近年來，智慧製造熱潮席捲神州大地，成為推進“中國製造2025”國家戰略的最重要舉措。其中，智慧工廠作為智慧製造重要的時間領域，它引起了製造企業的廣泛關注和各級政府的高度重視。
著名業務流程管理專家August-WilhelmScheer教授提出了智慧工廠框架，他將智慧工廠分為五大層級。
基礎設施層
企業首先應當建立有線或者無線的工廠網路，實現生產指令的自動下達和裝置與產線資訊的自動採集；形成整合化的車間聯網環境，解決不同通訊協議的裝置之間，以及PLC、CNC、機器人、儀表/感測器和工控/IT系統之間的聯網問題；
利用視訊監控系統對車間的環境，人員行為進行監控、識別與報警；此外，工廠應當在溫度、溼度、潔淨度的控制和工業安全（包括工業自動化系統的安全、生產環境的安全和人員安全）等方面達到智慧化水平。
智慧裝備層
智慧裝備是智慧工廠運作的重要手段和工具。智慧裝備主要包含智慧生產裝置、智慧檢測裝置和智慧物流裝置。製造裝備在經歷了機械裝備到數控裝備後，目前正在逐步向智慧裝備發展。
智慧化的加工中心具有誤差補償、溫度補償等功能，能夠實現邊檢測、邊加工。工業機器人通過整合視覺、力覺等感測器，能夠準確識別工件，自主進行裝配，自動避讓人，實現人機協作。金屬增材製造裝置可以直接製造零件，DMG MORI已開發出能夠實現同時實現增材製造和切削加工的混合製造加工中心。
智慧物流裝置則包括自動化立體倉庫、智慧夾具、AGV、桁架式機械手、懸掛式輸送鏈等。例如，Fanuc工廠就應用了自動化立體倉庫作為智慧加工單元之間的物料傳遞工具。
智慧產線層
智慧產線的特點是，在生產和裝配的過程中，能夠通過感測器、數控系統或RFID自動進行生產、質量、能耗、裝置績效（OEE）等資料採集，並通過電子看板顯示實時的生產狀態；通過安燈系統實現工序之間的協作；
生產線能夠實現快速換模，實現柔性自動化；能夠支援多種相似產品的混線生產和裝配，靈活調整工藝，適應小批量、多品種的生產模式；具有一定冗餘，如果生產線上有裝置出現故障，能夠調整到其他裝置生產；針對人工操作的工位，能夠給予智慧的提示。
智慧車間層
要實現對生產過程進行有效管控，需要在裝置聯網的基礎上，利用製造執行系統（MES）、先進生產排產（APS）、勞動力管理等軟體進行高效的生產排產和合理的人員排班，提高裝置利用率（OEE），實現生產過程的追溯，減少在製品庫存，應用人機介面（HMI），以及工業平板等移動終端，實現生產過程的無紙化。
另外，還可以利用Digital Twin(數字對映)技術將MES系統採集到的資料在虛擬的三維車間模型中實時地展現出來，不僅提供車間的VR（虛擬現實）環境，而且還可以顯示裝置的實際狀態，實現虛實融合。
車間物流的智慧化對於實現智慧工廠至關重要。企業需要充分利用智慧物流裝備實現生產過程中所需物料的及時配送。企業可以用DPS系統(Digital Picking System)實現物料揀選的自動化。
工廠管控層
工廠管控層主要是實現對生產過程的監控，通過生產指揮系統實時洞察工廠的運營，實現多個車間之間的協作和資源的排程。
流程製造企業已廣泛應用DCS或PLC控制系統進行生產管控，近年來，離散製造企業也開始建立中央控制室，實時顯示工廠的運營資料和圖表，展示裝置的執行狀態，並可以通過影象識別技術對視訊監控中發現的問題進行自動報警。
智慧工廠是未來智慧製造的關鍵組成部分，智慧化生產系統及過程以及網路化分佈生產設施的實現將會是未來不可避免的過程。