智能工厂作为“工业4.0”项目的三大主题之首，着重研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现。
未来，将通过大数据与分析平台，将云计算中由大型工业机器产生的数据转化为实时信息（云端智能工厂），并结合绿色智能的手段和智能系统等新兴技术，构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂。
智能工厂通过“信息物理系统（Cyber-Physical System简称CPS）”来建立一个完整的网路系统，这当中包括了相互连结的智能机械、仓储系统及高效的产品设备等，这些设备可以独立自主的运作，或者互相交换讯息、互相控制，并且以嵌入式系统来监测生产环境。当指令经过CPS系统时，纵向需要经过工厂和公司的商业流程，横向则连接了可以实时管理的衍生价值体系，这两方面共同构建了嵌入式制造的系统网络。从生产机台的运动控制到整体工厂运作无不讲究智能，未来的工厂工人，将不再只是单调地操作机器，而是将自己的经验储存到系统中，更加智能地与生产机器沟通互动。
智能工厂的三个特质：
可视化、监管全方位、绿色化
目前智能工厂概念仍众说纷纭，其基本特征主要有制程管控可视化、系统监管全方位及制造绿色化三个层面。
制程管控可视化
由于智能工厂高度的整合性，在产品制程上，包括原料管控及流程，均可直接实时展示于控制者眼前，此外，系统机具的状况亦可实时掌握，减少因系统故障造成偏差。而制程中的相关数据均可保留在数据库中，让管理者得以有完整信息进行后续规划，也可以依生产线系统的现况规划机具的维护。
系统监管全方位
通过物联网概念、以传感器做链接使制造设备具有感知能力，系统可进行识别、分析、推理、决策以及控制，这类制造装备，可以说是先进制造技术、信息技术和智能技术的深度结合。从订单开始，到产品制造完成、入库的生产制程信息，都可以在数据厍中一目了然，在遇到制程异常的状况，控制者亦可更为迅速地作出反应，以促进更有效的工厂运转与生产。
控制系统网络化（云端智能工厂）
在工业自动化领域，随着应用和服务向云端运算转移，资料和运算位置的主要模式都已改变，云端运算将可提供更完整的系统和服务。一旦完成连线，体系结构、控制方法以及人机协作方法等制造规则，都会因为控制系统网络化而产生变化。此外，由于影像、语音信号等大数据高速率传输对网络带宽的要求，对控制系统网络化，更构成严厉的挑战，而且网络上传递的资讯的多样化都要靠控制系统的智慧能力，进行适当的判断才能得以实现。
未来的智能工厂使得许多沿用多年、占据主导地位的工业自动化技术正面临被淘汰、被更新换代的命运，而一批原先认为是高端的工业自动化技术，也随着智能工厂概念的到来，快速地走入实际应用中，成为新时代的宠儿：以工业PC为基础的低成本工控自动化将成为主流