随着工业4.0时代的来临，其目标在于构建出更为数字化和虚拟化的生产制造系统，实现虚实共存的虚拟工厂并结合真实实体对象，推动全新的点对点信息通信方式，提升自配置和自我调整的适应力，同时致力于让机器更好地融入到人类工作之中。西门子公司的工业领域首席执行官鲁思沃教授在2014年7月10日于北京举行的一场主题演讲中明确表示，工业4.0的核心支柱为MES、虚拟与现实的深度融合以及CPS，它们共同构成了智慧工厂的坚实基础。其中，CPS，作为智慧工厂三大科技基石之一，源于美国科学家在2006年所提出的理论，它其实可以被视为物联网的另一种独特表达。相较之下，CPS最为突出的特点便是特别注重物理过程与信息之间的双向反馈机制。

    成功建立一座智慧工厂的关键，毫无疑问就取决于我们能否充分运用工业制造技术和工业自动化技术两大工具。其中，MES系统在智慧工厂这一宏伟工程中起到了至关重要的角色。回顾过去的20多年，MES系统的结构体系已经历经了四个阶段的巨大变革。从最早第一代只有有限功能的MES，到第二代结合了众多应用软件的MES，再到第三代引入运营管理平台OMP的MES，直至如今正在逐步走向成熟的第四代MES，它将基于知识、优化、指标、数据、约束等多重因素，具备实时、敏捷、灵活和可组态等诸多特性。未来，MES的发展方向将是更加高效地整合各类软件资源，这无疑也给MES带来了前所未有的挑战。

     现今制造业对于MES的需求已经超越了传统MES的应用范畴。由于各家工厂所使用的IT软件运行环境各异，导致生成的数据模型、循环周期以及定义都存在差异，使得我们难以对这些实际上针对同一生产运营过程但却分散存储的相关生产数据进行有效的汇总和深入分析，进而无法制定出真正有利于提高生产效率的决策方案。因此，我们需要寻找一种高效的平台来解决这个问题。首先，这种平台必须能够为企业决策提供可视化的支持；其次，它应当能够满足生产商所需的全部功能，并将生产的各个环节有机地整合在一起，包括价值链、生产周期以及价值周期等；最后，该平台还应能够将单个或多个系统纳入商业流程中，优化生产线，最终达成公司设定的各项经营目标。

     为了实现智慧工厂的愿景，我们亟需开发的关键技术主要涉及以下六大方面：首先，全面贯穿于生产制造和管理各个环节的IT技术及其集成，包括工业物联网在实践层面的应用技术、分布式云计算在工业场景中的具体实现、基于Web2.0的工业互联网技术、物理信息融合系统的工业实践经验等等；其次，在工业信息技术领域内，我们需要实现垂直集成和横向集成，例如，采纳基于互联互通原则的设备集成技术、工业以太网整合技术、以及实现机器与机器之间通信（M2M）的技术，以及基于统一架构（OPC UA）的垂直集成语义互操作性的实现技术等；再次，在软件技术方面，我们需要研发面向分布式自动化的各类高效可靠的模块化软件开发平台，以及应用于分布式自动化中的SOA和多智能体系统的软件技术等；此外，我们还需要关注机电功能模块的设计、开发和实践；接下来，我们需要研究下一代工业辅助系统技术和标准化技术，如基于增强实境技术的先进工业辅助系统、机器人和操作员协同作业等；最后，我们还需要关注标准化技术的发展。