近年來，智能制造熱潮席卷神州大地，成為推進“中國制造2025”國家戰(zhàn)略最重要的舉措。其中，智能工廠作為智能制造重要的實踐領(lǐng)域，已引起了制造企業(yè)的廣泛關(guān)注和各級政府的高度重視。
眾所周知，MES系統(tǒng)在智能工廠建設中的樞紐作用，建設好智慧工廠。
智能工廠可以分為基礎(chǔ)設施層、智能裝備層、智能產(chǎn)線層、智能車間層和工廠管控層五個層級：
① 基礎(chǔ)設施層
企業(yè)首先應當建立有線或者無線的工廠網(wǎng)絡，實現(xiàn)生產(chǎn)指令的自動下達和設備與產(chǎn)線信息的自動采集；形成集成化的車間聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，解決不同通訊協(xié)議的設備之間，以及PLC、CNC、機器人、儀表/傳感器和工控/IT系統(tǒng)之間的聯(lián)網(wǎng)問題；利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)對車間的環(huán)境，人員行為進行監(jiān)控、識別與報警；此外，工廠應當在溫度、濕度、潔凈度的控制和工業(yè)安全（包括工業(yè)自動化系統(tǒng)的安全、生產(chǎn)環(huán)境的安全和人員安全）等方面達到智能化水平。
② 智能裝備層
智能裝備是智能工廠運作的重要手段和工具。智能裝備主要包含智能生產(chǎn)設備、智能檢測設備和智能物流設備。制造裝備在經(jīng)歷了機械裝備到數(shù)控裝備后，目前正在逐步向智能裝備發(fā)展。智能化的加工中心具有誤差補償、溫度補償?shù)裙δ埽軌驅(qū)崿F(xiàn)邊檢測、邊加工。工業(yè)機器人通過集成視覺、力覺等傳感器，能夠準確識別工件，自主進行裝配，自動避讓人，實現(xiàn)人機協(xié)作。金屬增材制造設備可以直接制造零件，DMG MORI已開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)同時實現(xiàn)增材制造和切削加工的混合制造加工中心。智能物流設備則包括自動化立體倉庫、智能夾具、AGV、桁架式機械手、懸掛式輸送鏈等。例如，F(xiàn)anuc工廠就應用了自動化立體倉庫作為智能加工單元之間的物料傳遞工具。
③ 智能產(chǎn)線層
智能產(chǎn)線的特點是，在生產(chǎn)和裝配的過程中，能夠通過傳感器、數(shù)控系統(tǒng)或RFID自動進行生產(chǎn)、質(zhì)量、能耗、設備績效（OEE）等數(shù)據(jù)采集，并通過電子看板顯示實時的生產(chǎn)狀態(tài)；通過安燈系統(tǒng)實現(xiàn)工序之間的協(xié)作；生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)快速換模，實現(xiàn)柔性自動化；能夠支持多種相似產(chǎn)品的混線生產(chǎn)和裝配，靈活調(diào)整工藝，適應小批量、多品種的生產(chǎn)模式；具有一定冗余，如果生產(chǎn)線上有設備出現(xiàn)故障，能夠調(diào)整到其他設備生產(chǎn)；針對人工操作的工位，能夠給予智能的提示。
④ 智能車間層
要實現(xiàn)對生產(chǎn)過程進行有效管控，需要在設備聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、先進生產(chǎn)排產(chǎn)（APS）、勞動力管理等軟件進行高效的生產(chǎn)排產(chǎn)和合理的人員排班，提高設備利用率（OEE），實現(xiàn)生產(chǎn)過程的追溯，減少在制品庫存，應用人機界面（HMI），以及工業(yè)平板等移動終端，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的無紙化。另外，還可以利用Digital Twin(數(shù)字映射)技術(shù)將MES系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)在虛擬的三維車間模型中實時地展現(xiàn)出來，不僅提供車間的VR（虛擬現(xiàn)實）環(huán)境，而且還可以顯示設備的實際狀態(tài)，實現(xiàn)虛實融合。
車間物流的智能化對于實現(xiàn)智能工廠至關(guān)重要。企業(yè)需要充分利用智能物流裝備實現(xiàn)生產(chǎn)過程中所需物料的及時配送。企業(yè)可以用DPS系統(tǒng)(Digital Picking System)實現(xiàn)物料揀選的自動化。
⑤ 工廠管控層
工廠管控層主要是實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)控，通過生產(chǎn)指揮系統(tǒng)實時洞察工廠的運營，實現(xiàn)多個車間之間的協(xié)作和資源的調(diào)度。流程制造企業(yè)已廣泛應用DCS或PLC控制系統(tǒng)進行生產(chǎn)管控，近年來，離散制造企業(yè)也開始建立中央控制室，實時顯示工廠的運營數(shù)據(jù)和圖表，展示設備的運行狀態(tài)，并可以通過圖像識別技術(shù)對視頻監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)的問題進行自動報警。
