智能工業
智慧化工廠有三大特徵。第一，資訊基礎設施高度互聯，包括生產設備、機器人、操作人員、物料和成品。第二，有即時系統，可以及時進行資訊傳輸和對接。第三，從柔性化、敏捷化、智慧化到資訊化，這是智慧化工廠的發展趨勢。每個階段，柔性化對環境的調整能力能夠實現不同產品需要，實現多品種小批量生產，同時能控制這種個性化生產所帶來的成本飆升問題。
在工業3.0時代，工廠的最底層加工單元包括了3個環節，分別是感測器（相當於眼睛）、可程式設計控制器（PLC，相當於大腦）和執行器（相當於手足）。在加工單元的上層是車間，這裡主要是生產過程執行管理系統（MES）,通俗說就是，這個系統負責拿到任務，並進行任務的分配。再到上面，則是企業資源計畫（ERP）系統、產品生命週期管理（PLM）系統、供應鏈管理（SCM）系統和客戶關係管理（CRM）系統等上層系統。其中，ERP負責企業內部資源的配置和協調，而PLM負責產品從開發到報廢的“管理”，SCM負責企業資源和外部的對接，而CRM的作用在於促進企業和消費者的溝通。
但工業4.0對他們提出了新要求，一是必須更加智慧，反應更快, 造就了智慧化工廠出現。比如一輛汽車，通過智慧化工廠的PLM系統可以跟蹤其使用過程，通過對其生產、損耗等資料的分析，最終“決定”其在接近使用年限之時，應該全面報廢還是“器官移植”——回收有用的舊部件。
另外，工業4.0要求技術更加集成化，即以上這些系統要實現橫向和縱向的集成，從而實現更加智慧化。智慧化工廠生產的圖景如下：產品從設計到製造的所有環節都被打通，PLM的設計資料直接進入ERP系統，後者立即調配工廠資源，如需外界供貨則由SCM系統自動調配。而借助於CRM系統，整個生產過程可以和客戶保持即時溝通，比如顧客通過視頻看到產品不符合自己口味，可以立即讓生產線進行調整。
工業4.0意味著智慧化工廠自己可以運轉、連接並和機器進行交流，產品設備之間可以通信。所以德國人把工業4.0定義為“機器製造機器”，每台機器都是有生命力的，智慧化工廠越來越像一個人，有智商高低的區別。隨著工廠“智商”的提高，其智慧化程度越來越高。
現代工廠的發展趨勢，皆向智慧化工廠方式為主軸，傳統的製造資訊系統(Manufacturing Execution System, MES)僅限於資料搜集與報表分析，逐漸無法滿足快速變遷時代的需求。隨著工業4.0時代來臨，進一步整合自動化，MES將成為整廠自動化控制的核心系統，不僅擁有MES既有範疇，更包含CIM、EAP、機台連線、整合機械手臂等功能，達成智慧化工廠之目標，即時獲得大量的資料分析，提高產品品質、效能及客戶滿意度，降低生產成本，創造企業利益極大化。
✔ 具備軟硬體整合能力
『智慧化工廠』一詞，主要來自德國於2012年正式發表的『工業4.0計畫』。此計畫起因于歐美主要國家針對製造業振興、製造業回流等國家需要，陸續提出先進製造、智慧製造等概念之推動政策。
總和各個主要國家隊先進製造之想法，智慧化工廠應運用ICT(Information and Communication Technology)硬體、軟體與系統整合技術，使工廠生產行為具有感測連網(IoT, Internet of Thing)、資料搜集分析(Big Data)、人工智慧(AI, Artificial Intelligence)、虛實系統整合(CPS, Cyber Physical System)且可進行人機協同作業特色。
所謂工廠之『智慧化』，是指該工廠具有以下五大特色：
◉ 可自主調整廠區與產線之產能配置
◉ 可自主調整上下游供應配送
◉ 可自主優化生產環境之資源與能源配置
◉ 可輔助人員正確完成各種操作與組裝測試
◉ 可即時逆向追蹤生產進程與履歷
相較於目前製造業的工廠發展現況，要從現有製造工廠進化為智慧化工廠，則需要『巨量資料先進分析、虛擬工廠設計與自動化系統整合、物聯網裝置與系統、智慧裝置與系統、機器人與機器手臂』等五大關鍵領域同步發展，並高度結合與整合，才能使製造工廠正式進化為智慧化工廠。
✔ 巨量資料先進分析
運用雲端運算能力，分析由每台機器設備與裝置所傳來的巨量資料，進行篩選、分析、過濾設備可能故障原因、產品瑕疵發生原因，提高設備使用率與產品良率，另可透過巨量資料分析市場終端消費需求，提供次世代產品功能設計之參考。
✔ 物聯網裝置與系統
利用感測、有線、無線、行動、衛星等多元通訊網路，使設備、裝置、控制中心之各種資料資料與參數，可以在設備、裝置、控制中心之間傳輸，且具避免電氣干擾、資料竄改、線路備援等安全機制，確保每一筆資料之安全性與不可否定性。
✔ 虛擬工廠設計與自動化系統整合
建置實體生產線與工廠前，先在虛擬系統進行生產線與工廠設計，以及直接在生產系統進行自動化系統整合規劃，大幅減少實體建設與整合所需要的資金、時間、材料等重要成本，讓產品得以更快速進入市場。
✔ 智慧裝置與系統
智慧判斷與決策，並主動與其他設備交換資訊，不需人力介入即可依據實際狀況進行即時運轉調配，提升整體材料、能源、人力、時間等資源之利用效率。
智慧化工廠是現代工廠資訊化發展的新階段，是在數位化工廠的基礎上，利用物聯網技術、設備監控技術加強資訊管理和服務，清楚的掌握產銷流程，提高生產過程的可控性，減少生產線上的人工干預，即時準確地採集生產線資料，以合理編排生產計畫與生產進度，並通過綠色智慧手段和智慧系統等新興技術的運用，構建一個高效節能、綠色環保、環境舒適的人性化工廠。
