智能工厂所应具备的关键要素是，需要一套能够实现人机协同、半自动乃至全面自动化的适应性生产制造模式的控制系统。这种适应性生产制造模式，可以视为组成生产价值链轴、生产管理轴的综合体系。面对当前产品日益凸显的高柔性化生产以及客户定制化趋势的日渐加剧，这种模式需要我们构建高度灵活、独具个性且数字化为特征的产品与服务生产模型。

  在此运作模式下，伴随着各类新兴科技，尤其是互联网科技的引入，这个模式催生出以生产制造为主导的跨界合作和创新思维，进而创造出全新的市场价值。与此同时，传统的产业生态链会因此而受到颠覆性的重构。适应性生产制造模式为了满足产品制造周期内自适应生产制造的需求，制定了基本的设计标准。该核心体系主要通过整合IT信息技术、工业以太网路技术以及工业自动化技术来实现。为了确保产品在各个时段或者各个阶段的需求差异，同时对生产高峰期有迅速的响应能力，我们需要实现所需信息和应用信息的数字化处理；运用互联网及IT技术，将生产制造、生产工艺、生产控制以及生产管理进行有机结合；采用分散式智能化装备组件，使生产模式的功能拓展变得更为便捷；借助网络物理系统的概念，实现数字工厂与实体对象的无缝对接。当然，在设计过程中，我们也充分考虑到了成本优化、操作便利等诸多因素。

  基于上述现实情况以及未来可能出现的问题，我们提出了研究智能工厂的具体路线图。智能工厂作为信息化技术发展的产物，是在数字化工厂的基础之上，通过运用物联网技术和设备监控技术，进一步强化信息管理和服务水平。智能工厂的规划、设计和运营专家们，除了需要深入理解自身的产品，即生产装备及其相关技术外，还需对产销流程、实时准确地采集生产线数据以及合理安排生产计划和生产进度有着清晰的认识。为了提升生产过程的可控性，降低生产线上的人为干预，在设计过程中，我们必须将生产管理、生产流程以及生产效率纳入到生产制造模式之中，从而打造出一座高效节能、绿色环保、环境宜人的现代化工厂。其主要采用的核心技术包括：A) 采用数字工厂/虚拟工厂的先进技术；B) 智能分散型机电控制一体化的功能模块；C) IT技术、互联网技术、应用实现三位一体化的适应性生产制造系统。

  智能工厂还需具备融合互联网技术的企业管理系统。为了实现“工业4.0”概念中的智能工厂愿景，在关注新型生产线高度自动化的同时，我们必须首先在制造的主要环节实现信息化控制与集成，以此支持生产过程管理与监控，以及制造执行环节的信息主动获取和集成。为此，智能工厂必须以生产数据和控制数据的主动获取、应用和集成为主线，设计出智能制造过程管理与控制软件子系统（以下简称子系统），并确定主要业务模块的总体架构。

  此子系统划分为三大层次：信息整合与服务层、智能制造车间管理层以及设备层。在此基础上，智能工厂企业管理层需全面接入互联网。纵观整个软件框架体系，顶层的信息集成与服务层借助云服务与其他工厂进行数据交流互动，以达成制造业向服务化的转型升级；而底层的生产制造管理层则承担制造执行控制功能，主要负责制造流程的监控及数据分析，囊括了制造执行控制模块、库存与物流控制模块、多源过程数据获取与分析模块、设备通讯模块等重要业务功能以及系统基础支持模块。各层次之间通过共同的数据服务中心实现无缝数据传输。坚实的IT设施构建在云计算网络之上，云计算的核心实质乃是一种基于互联网的服务模式，其运作方式类似于远程数据中心。控制室可视为私有云，鉴于控制环节对于可靠性的极高要求，为CPPS信息物理融合生产系统提供服务的Apps平台便设立在工厂企业的私有云环境之中。然而，部分运营与生产管理功能，如PLM、SCM、CRM、QMS、ERP以及MES的部分功能，亦可通过云计算网络提供服务。如此一来，不仅能够有效降低基础架构的建设与优化成本，还能显著提升生产管理的智能化程度，实现高效的跨地域协作并增强快速响应市场需求的能力。