智能工厂可分为五个层次：基础设施层，智能设备层，智能生产线层，智能车间层和工厂管理层：
1.基础设施层
企业应首先建立有线或无线工厂网络，实现生产指令的自动生成，自动收集设备和生产线信息;形成一体化的车间联网环境，解决不同通信协议之间的设备，以及PLC，CNC，机器人仪表/传感器与工业控制/ IT系统之间的网络问题;使用视频监控系统监控，识别和报警车间的环境和人员行为;此外，工厂应控制温度，湿度，清洁度和工业安全（包括工业自动化系统的安全性，生产环境的安全性和人员安全性等，达到智能化水平。
2.智能设备层
智能设备是智能工厂运行的重要手段和工具。智能设备主要包括智能生产设备，智能检测设备和智能物流设备。制造设备经过机械设备到数控设备后，逐渐发展成为智能设备。智能加工中心具有误差补偿和温度补偿等功能，可实现边缘检测和边缘处理。通过集成视觉和力等传感器，工业机器人可以准确识别工件，自动组装工件，自动避开人员，实现人机协作。金属添加剂制造设备可以直接制造零件，DMG MORI开发了一个混合制造加工中心，可以同时进行添加剂制造和切割。智能物流设备包括自动化仓库，智能固定装置，AGV，桁架机器人和悬挂式输送链。例如，Fanuc工厂使用自动化仓库作为智能加工单元之间的材料转移工具。
3.智能生产线层
智能生产线的特点是能够在生产和装配过程中通过传感器，数控系统或RFID自动收集生产，质量，能耗，设备性能（OEE）等数据，并通过电子标牌显示实时生产状态。通过灯系统实现流程之间的合作;该生产线可实现快速换模，灵活自动化;可支持各种同类产品的混合生产和组装，灵活调整工艺，适应小批量，多品种生产模式;它有一定的冗余。如果生产线上有设备故障，可以调整到其他设备生产;对于手动操作，它可以提供智能提示。
4.智能车间层
为了实现对生产过程的有效管理和控制，有必要在制造执行系统（MES），先进生产调度（APS），劳动力管理和其他软件的基础上，进行有效的生产调度和合理的人员调度。设备网络。提高设备利用率（OEE），实现生产过程的可追溯性，减少过程中库存，应用人机界面（HMI）以及工业平板等移动终端，实现无纸化生产流程。此外，Digital Twin（数字地图）技术可用于在虚拟3D商店模型中实时显示MES系统收集的数据，不仅提供车间的VR（虚拟现实）环境，还提供实际设备的状态。实现虚拟和真正的集成。
车间物流的智能对于实现智能工厂至关重要。企业需要充分利用智能物流设备，及时交付生产过程中所需的物料。企业可以使用DPS系统（数字拣货系统）自动化材料拣选。
5.工厂管理层
工厂管理和控制层主要是实现生产过程的监控，通过生产指挥系统实时了解工厂的运行，实现多个车间之间的协调和资源调度。过程制造公司已广泛应用DCS或PLC控制系统进行生产控制。近年来，离散制造公司也开始建立一个中央控制室，实时显示工厂的运行数据和图表，显示设备的运行状态。
