智能制作是工业4.0的重要组成部分，本质上是依据数据（信息、常识、模型）驱动的C2B制作形式，触及用户需求、产品研制、工艺规划、智能生成、产品服务。“智能”表现在两个层面：一是面临C端个性化的、杂乱的、不稳定、改动的需求怎么去合理的依据B端已有的资源（安排、才能、质料、设备、库存、供应链），快速的适配出处理方案，完结高品质的产品。二是依据工厂内部人、设备、
智能制作是完结整个制作业价值链的智能化和立异，是信息化与工业化深度交融的进一步进步。智能制作交融了信息技能、先进制作技能、主动化技能和人工智能技能。智能制作包含开发智能产品；运用智能配备；自底向上树立智能产线，构建智能车间，打造智能工厂；饯别智能研制；构成智能物流和供应链体系；展开智能办理；推进智能服务；终究完结智能决议方案。
传统的制作体系在前三次工业革新中首要环绕着它的五个中心要素进行技能晋级，它包含了：
这些改进活动都是环绕着人的经历展开的，人是驾御这5个要素的中心。出产体系在技能上无论怎么前进，运转逻辑始终是：发生问题-》人依据经历剖析问题-》人依据经历调整5个要素-》处理问题-》人堆集经历。而智能制作体系差异于传统制作体系最重要的要素在于第6个M，也便是建模（Modeling——数据和常识建模，包含监测、猜测、优化和防备等），而且经过这第6个M来驱动其他5个M的要素，然后处理和避免制作体系的问题。
因而，智能制作运转的逻辑是：发生问题-》模型（或在人的协助下）剖析问题-》模型调整5个要素-》处理问题-》模型堆集经历，并剖析问题的本源-》模型调整5个要素-》避免问题。智能制作所要处理的中心问题是常识的发生与传承进程。
美国ARC总结：以制作为中心的数字制作、以规划为中心的数字制作、以办理为中心的数字制作，并考虑了原材料、动力供应、产品出售的出售供应，提出用工程技能、出产制作、供应链这三个维度来描绘工程师的悉数活动。
经过树立描绘这三个维度的信息模型，运用恰当的软件，能够完好表达环绕产品规划、技能支撑、出产制作现已原材料供应、出售和商场相关的全部环节的活动。实时数据的支撑，实时下达指令制导这些活动，全面的优化，在三个维度之间交互，咱们叫数字化工厂或才智工厂。
一方面，“工欲善其事，必先利其器”，完结智能制作的利器便是数字化、网络化的东西软件和制作配备，包含以下类型：
核算机辅佐东西，如CAD（核算机辅佐规划）、CAE（核算机辅佐工程）、CAPP（核算机辅佐工艺规划）、CAM（核算机辅佐制作）、CAT（核算机辅佐测验，如ICT信息测验、FCT功用测验）等;
核算机仿真东西，如物流仿真、工程物理仿真（包含结构剖析、声学剖析、流体剖析、热力学剖析、运动剖析、复合材料剖析等多物理场仿真）、工艺仿真等;
工厂/车间事务与出产办理体系，如ERP（企业资源方案）、MES（制作履行体系）、PLM（产品全生命周期办理）/PDM（产品数据办理）等;
智能配备，如高级数控机床与机器人、增材制作配备（3D打印机）、智能炉窑、反应釜及其他智能化配备、智能传感与操控配备、智能检测与安装配备、智能物流与仓储配备等;
在智能工厂中，借助于各种出产办理东西/软件/体系和智能设备，打通企业从规划、出产到出售、保护的各个环节，完结产品仿真规划、出产主动排程、信息上传下达、出产进程监控、质量在线监测、物料主动配送等智能化出产。下面介绍了几个智能工厂中的典型“智能”出产场景。
在智能化较好的航空航天制作范畴，选用依据模型界说（MBD）技能完结产品开发，用一个集成的三维实体模型完好地表达产品的规划信息和制作信息（产品结构、三维尺度、BOM等），全部的出产进程包含产品规划、工艺规划、工装规划、产品制作、查验检测等都依据该模型完结，这打破了规划与制作之间的壁垒，有用处理了产品规划与制作一起性问题。制作进程某些环节，乃至悉数环节都能够在全国或全世界进行代工，使制作进程性价比最优化，完结协同制作。
企业要出产的产品种类、数量等信息经过订单承认，这使得出产变得准确。例如：运用ERP或WMS（库房办理体系）进行原材料库存办理，包含各种原材料及供货商信息。当客户订单下达时，ERP主动核算所需的原材料，而且依据供货商信息即时核算原材料的收购时刻，保证在满意交货时刻的一起使得库存本钱最低乃至为零。
车间内运用的传感器、设备和仪器能够主动在线收集质量操控所需的要害数据;出产办理体系依据实时收集的数据，供应质量判异和进程判稳等在线质量监测和预警办法，及时有用发现产品质量问题。此外，产品具有仅有标识（条形码、二维码、电子标签），能够以文字、图片和视频等办法追溯产品质量所触及的数据，如用料批次、供货商、作业人员、作业地址、加工工艺、加工设备信息、作业时刻、质量检测及断定、不良处理进程等。
收集要害制作配备、出产进程、动力供应等环节的能效相关数据，运用MES体系或EMS（动力办理体系）体系对能效相关数据进行办理和剖析，及时发现能效的动摇和反常，在保证正常出产的条件下，相应地对出产进程、设备、动力供应及人员等进行调整，完结出产进程的能效进步。
因而，智能工厂的树立可大幅改进劳动条件，削减出产线人工干预，进步出产进程可控性，最重要的是借助于信息化技能打通企业的各个流程，完结从规划、出产到出售各个环节的互联互通，并在此根底上完结资源的整合优化和进步，然后进一步进步企业的出产功率和产品质量。
互联网技能的遍及使得企业与个别客户间的即时沟通成为实际，促进制作业完结从需求端到研制端、服务端的拉动式出产，以及从“出产型”向“服务型”形式改动。因而，企业领先于竞争对手完结数字化、网络化与智能化的转型晋级，完结大规划定制化出产来满意个性化需求并供应智能服务，方能在瞬息万变的商场上立于不败之地。
网络化是指运用相同或不同的网络将工厂/车间中的各种核算机办理软件、智能配备衔接起来，以完结设备与设备之间、设备与人之间的信息互通和杰出交互。将出产现场的智能配备衔接起来的网络被称为工业操控网络，包含现场总线（如PROFIBUS、CC-Link、Modbus等）、工业以太网（如PROFINET、CC-LinkIE、Ethernet/IP、EtherCAT、POWERLINK、EPA等）、工业无线网（如WIA-PA、WIA-FA、WirelessHART、ISA100.11a等），关于操控要求不高的运用还可运用移动网络（如2G、3G、4G以及未来5G网络）。车间/工厂的出产办理体系则能够直接运用以太网衔接。关于智能制作，往往还要求工厂网络与互联网衔接，经过大数据运用和工业云服务完结价值链企业协同制作、产品长途确诊和保护等智能服务。为了避免保密，在工厂网络与互联网衔接中要设防火墙，特别避免木马、病毒进犯企业网络，留意网络信息安全与功用安全。
数字化是指借助于各种核算机东西，一方面在虚拟环境中对产品物体特征、出产工艺乃至工厂布局进行辅佐规划和仿真验证，例如运用CAD（核算机辅佐规划）进行产品二维、三维规划并生成数控程序G代码，运用CAE（核算机辅佐工程）对工程和产品进行功用与安全牢靠性剖析与验证，运用CAPP（核算机辅佐工艺规划）经过数值核算、逻辑判别和推理等功用来拟定和仿真零部件机械加工工艺进程，运用CAM（核算机辅佐制作）进行出产设备办理操控和操作进程，运用CAT（核算机辅佐测验）完结集成实验台与各种实验参数的仿真与测验等;另一方面，对出产进程进行数字化办理，例如、运用CDD（通用数据字典）树立产品全生命周期数据集成和同享渠道，运用PDM办理产品相关信息（包含零件、结构、配备、文档、CAD文件等），运用PLM进行产品全生命周期办理（产品全生命周期的信息创立、办理、分发和运用的一系列运用处理方案）等。
智能化可分为两个阶段，当时阶段是面向定制化规划，支撑多种类小批量出产形式，经过运用智能化的出产办理体系与智能配备，完结产品全生命周期的智能办理，未来愿景则是完结状况自感知、实时剖析、自主决议方案、自我配备、精准履行的自安排出产。这就要求首要完结出产数据的透明化办理，各个制作环节发生的数据能够被实时监测和剖析，然后做出智能决议方案，而且智能化体系要能承受企业最高领导层的决议方案（BI），及有突发状况要能承受人工干预;其次要求出产线具有高度的柔性，能够进行模块化组合，以满意出产不同产品的需求。此外，还应进步产品自身的智能化，如供应友爱的人机交互、言语辨认、数据剖析等智能功用，而且出产进程中的每个产品和零部件是可标识、可盯梢的，乃至产品了解自己被制作的细节以及将被怎么运用。
数字化、网络化、智能化是保证智能制作完结“两进步、三下降”经济方针的有用手法。数字化保证产品从规划到制作的一起性，而且在制样前对产品的结构、功用、功用乃至出产工艺都进行仿真验证，极大地节省开发本钱和缩短开发周期。网络化经过信息横纵向集成完结研讨、规划、出产和出售各种资源的动态配备以及产品全程盯梢检测，完结个性化定制与柔性出产的一起进步了产品质量。智能化将人工智能融入规划、感知、决议方案、履行、服务等产品全生命周期，进步了出产功率和产品中心竞争力。
智能制作的首要任务是信息的处理与优化，工厂/车间内各种网络的互联互通则是根底与条件。没有互联互通和数据收集与交互，工业云、工业大数据都将成为无源之水。智能工厂/数字化车间中的出产办理体系（IT体系）和智能配备（主动化体系）互联互通构成了企业的归纳网络。依照所履行功用不同，企业归纳网络划分为不同的层次，自下而上包含现场层、操控层、履行层和方案层。图2给出了符合该层次模型的一个智能工厂/数字化车间互联网络的典型结构。跟着技能的展开，该结构呈现扁平化展开趋势，以习惯协同高效的智能制作需求。
方案层：完结面向企业的经营办理，如接纳订单，树立底子出产方案（如质料运用、交货、运送），确认库存等级，保证质料及时抵达正确的出产地址，以及长途运维办理等。企业资源规划（ERP）、客户联系办理（CRM）、供应链联系办理（SCM）等办理软件都在该层运转。
履行层：完结面向工厂/车间的出产办理，如保护记载、详细排产、牢靠性保证等。制作履行体系（MES）在该层运转。
监控层：完结面向出产制作进程的监督和操控。依照不同功用，该层次可进一步细分为：
监督层：包含可视化的数据收集与监控（SCADA）体系、HMI（人机接口）、实时数据库服务器等，这些体体系称为监督体系;
操控层：包含各种可编程的操控设备，如PLC、DCS、工业核算机（IPC）、其他专用操控器等，这些设备统称为操控设备;
现场层：完结面向出产制作进程的传感和履行，包含各种传感器、变送器、履行器、RTU（长途终端设备）、条码、射频辨认，以及数控机床、工业机器人、工艺配备、AGV（主动引导车）、智能仓储等制作配备，这些设备统称为现场设备。
工厂/车间的网络互联互通本质上便是完结信息/数据的传输与运用，详细包含以下意义：物理上散布于不同层次、不同类型的体系和设备经过网络衔接在一起，而且信息/数据在不同层次、不同设备间的传输;设备和体系能够一起地解析所传输信息/数据的数据类型乃至了解其意义。前者即指网络化，后者需首要界说一致的设备行规或设备信息模型，并经过核算机可辨认的办法（软件或可读文件）来表达设备的详细特征（参数或特点），这一般由设备制作商供应。如此，当出产办理体系（如ERP、MES、PDM）或监控体系（如SCADA）接纳到现场设备的数据后，就可解分出数据的数据类型及其代表的意义。
智能制作要求经过不同层次网络集成和互操作，打破原有的事务流程与进程操控流程相脱节的局势，散布于各出产制作环节的体系不再是“信息孤岛”，数据/信息沟通要求从底层现场层向上贯穿至履行层乃至方案层网络，使得工厂/车间能够实时监督现场的出产状况与设备信息，并依据获取的信息来优化出产调度与资源配备。也要触及到协同制作单位（如上游零部件供货商、下流用户）的信息改动，这就需求用互联网完结企业与企业数据活动。依照图2的智能工厂/数字化车间网络结构，工厂/车间中或许的端到端数据流如图3所示。
现场设备与操控设备之间的数据流包含：沟通输入、输出数据，如操控设备向现场设备传送的设定值（输出数据），以及现场设备向操控设备传送的测量值（输入数据）;操控设备读写拜访现场设备的参数;现场设备向操控设备发送确诊信息和报警信息;
现场设备与监督设备之间的数据流包含：监督设备收集现场设备的输入数据;监督设备读写拜访现场设备的参数;现场设备向监督设备发送确诊信息和报警信息;
现场设备与MES/ERP体系之间的数据流包含：现场设备向MES/ERP发送与出产运转相关的数据，如质量数据、库存数据、设备状况等;MES/ERP向现场设备发送作业指令、参数配备等;
操控设备与监督设备之间的数据流包含：监督设备向操控设备收集可视化所需求的数据;监督设备向操控设备发送操控和操作指令、参数设置等信息;操控设备向监督设备发送确诊信息和报警信息;
操控设备与MES/ERP之间的数据流包含：MES/ERP将作业指令、参数配备、处方数据等发送给操控设备;操控设备向MES/ERP发送与出产运转相关的数据，如质量数据、库存数据、设备状况等;操控设备向MES/ERP发送确诊信息和报警信息;
监督设备与MES/ERP之间的数据流包含：MES/ERP将作业指令、参数配备、处方数据等发送给监督设备;监督设备向MES/ERP发送与出产运转相关的数据，如质量数据、库存数据、设备状况等;监督设备向MES/ERP发送确诊信息和报警信息。
我国完结智能制作有必要2.0、3.0、4.0并行展开，既要在改造传统制作方面“补课”，又要在绿色制作、智能晋级方面“加课”。关于制作企业而言，应着手于完结传统出产配备网络化和智能化的晋级改造，以及出产制作工艺数字化和出产进程信息化的晋级改造。关于配备供货商和体系集成商，应加速完结安全可控的智能配备与工业软件的开发和运用，以及供应智能制作顶层规划与全体系集成服务。
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