智能制造是一个大系统，主要由智能产品、智能生产及智能服务三大功能系统，以及工业智联网和智能制造云两大支撑系统集合而成。智能生产是智能制造的主线，智能工厂是智能生产的主要载体。

智能制造的特征主要有以下几个方面。

（1）人在智能制造中仍处于核心地位。

智能制造不是无人制造，同样，智能工厂不是无人工厂。德、美、日等国都是传统制造业强国，我国是制造业大国。然而，德国制造企业的发展实践证明，工业3.0并不需要达到100%的自动化，并非所有生产业务都能靠机器来完成，未来智能工厂里，人依然将发挥重要的控制和决策作用。人与机器和谐相处，人有丰富的经验和更高的灵活性，机器则在某些方面具有较好的一致性，人与机器各有所长，要充分发挥各自的长处。因此，中国制造企业应将生产自动化程度提高到70%～80%，作为工业3.0的实现目标，但迈进思路要以智能制造业的理念为指导。

（2）业务组织管理和生产流程再造是实现智能制造的前提。

智能制造追求精益生产的理念。与传统的生产方式相比，精益生产的特色是“多品种”“小批量”。精益生产是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革，使生产系统能很快适应需求的不断变化，并能消除生产过程中无用、多余的环节，最终达到包括市场供销在内、各方面最为精简的一种生产管理方式。

当然，由于不同行业生产特点不同，其业务组织管理和生产流程也不尽相同。比如，对于流程行业（如化工、医药、金属等），由于需要运用一系列的特定设备，这些设备的运行状况，极大地影响着产品的质量，因此，流程行业的组织管理和生产流程更多偏重于生产工艺设备的管理。对于离散行业（如机械、航空、航天、船舶、电子等），由于工厂布局、产线排布及生产工序，都是影响生产效率和质量的重要因素，因此，离散行业注重生产管理标准化、准时制生产（Just In Time，JIT）、看板管理以及零库存管理等。

（3）信息物理系统是实现智能制造的基础。

信息物理系统包括智能机器、仓储系统以及生产设备的电子化，并基于通信技术，将其融合到整个网络，涵盖内部物流、生产、市场销售、外部物流以及延伸服务，并使得它们相互之间可以进行独立的信息交换、进程控制、触发行动等，以此达到全部生产过程的智能化，从而将资源、信息、设备以及人紧密地联系在一起，从而创造物联网及服务互联网，并将生产工厂转变为一个智能环境。这是智能制造实现工业4.0的基础。

（4）人、机器和产品互联互通是实现智能制造的前提。

传统生产模式下，工厂、车间内的信息流通只发生在人与设备、人与人之间，且人只能与本工位设备或者上下道工位的人进行信息交流。而在智能制造模式下，机器之间可以直接进行信息交互，人与机器之间的通信结构为扁平网状，这样就大大提高了工厂内部生产信息交互的效率，为多品种、小批产或个性化定制生产提供了更有效的生产模式。

（5）信息化和网络化集成是实现智能制造的重要手段。

智能制造是对传统制造工厂的革新，其革新的重要手段是信息化和网络化的集成，主要包括纵向集成、横向集成以及端到端的集成。

①纵向集成。

纵向集成又称为“纵向集成和网络化制造系统”，其实质是将各种不同层面的IT系统集成在一起（如执行器与传感器、控制、生产管理、制造和执行及企业计划等不同层面的连接），通过将企业内不同的IT系统、生产设施（以数控机床、机器人等数字化生产设备为主）进行全面的集成，建立一个高度集成化的系统，为将来智能工厂中的网络化制造、个性化定制、数字化生产提供支撑。(www.daowen.com)

纵向集成是解决信息孤岛问题的基础。纵向集成将企业内部各单元进行集成，使信息网络和物理设备之间进行联通，以解决信息孤岛的问题。纵向集成中，企业信息化的发展经历了部门需求、单体应用到协同应用，伴随着信息技术与工业融合发展。换言之，企业信息化在各个部门发展的里程碑，就是企业内部信息流、资金流和物流的集成，是生产环节上的集成（如研发设计内部信息集成），是跨环节的集成（如研发设计与制造环节的集成），是产品全生命周期的集成（如产品研发、设计、计划、工艺到生产、服务的全生命周期的信息集成）。智能制造追求的，就是在企业内部实现所有环节信息的无缝链接，这是所有智能化的基础。

②横向集成。

横向集成是指“将各种应用于不同制造阶段和商业计划的IT系统集成在一起。这其中既包括一个公司内部的材料、能源和信息的配置，也包括不同公司间的配置（价值网络）”（《德国工业4.0战略计划实施建议》），也就是以供应链为主线，实现企业间的三流合一（物流、能源流、信息流），实现社会化的协同生产。

③端到端的集成。

端到端的集成是指“通过将产品全价值链和为满足客户需求而协作的不同公司集成起来，现实世界与数字世界完成整合”（《德国工业4.0战略计划实施建议》），即集成产品的研发、生产、服务等产品全生命周期活动。最典型的例子，如小米、苹果手机围绕产品的企业间的集成与合作。端到端集成的终极目标是消灭中间环节。

（6）生产数据自动采集是实现智能制造的关键环节。

在智能制造生产中，通过对采集到的生产数据，运用大数据的分析方法进行分析，结合故障以及寿命预测算法，对设备的寿命进行预测分析。同时，可以通过对设备状态的检测，实时了解设备的运行状态，为任务的动态调度提供依据。

生产数据的采集是实现生产故障预测的前提。生产故障预测主要包括故障检测、故障定位和故障隔离。一般而言，故障诊断就是指故障检测和故障隔离的过程。其中，故障检测是指利用检测方法，判断生产系统和设备是否存在故障的过程；在此基础上，进一步确定故障所在大致部位的过程，是故障定位；要求把故障定位到实施修理时、可更换的产品层次（可更换单位）的过程称为故障隔离。通常，故障检测和故障定位同属网络生存性范畴。

（7）标准化、模块化和数字化是实现智能制造的重要技术基础。

标准化是为适应生产组织的需要，在产品质量、品种规格、零部件通用等方面，规定统一的技术标准。当前，国内的智能制造设备更多是系统集成，设备指标、性能、规格及差异性较大，国内智能制造设备商首先应建立行业联盟，建立标准化体系，然后结合应用的具体场景，提升工艺装备的模块化、自动化水平。

模块化是指解决一个复杂问题时，自顶向下，逐层把系统划分成若干模块的过程，具有多种属性，分别反映其内部特性。

数字化是指将许多复杂多变的信息，转变为可以度量的数字、数据，再基于这些数字、数据，建立起适当的数字化模型，并把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理。

基于标准化、模块化和数字化的生产流程和业务管理，将极大规划生产过程，提高生产效率。