智能制造系統架構通過生命周期、系統層級和智能功能三個維度構建完成，主要解決智能制造標準體系結構和框架的建模研究。
1.生命周期
生命周期是由設計、生產、物流、銷售、服務等一系列相互聯系的價值創造活動組成的鏈式集合。生命周期中各項活動相互關聯、相互影響。不同行業的生命周期構成不盡相同。
2.系統層級
系統層級自下而上共五層，分別為設備層、控制層、車間層、企業層和協同層。智能制造的系統層級體現了裝備的智能化和互聯網協議(IP)化，以及網絡的扁平化趨勢。具體包括：
(1)設備層級包括傳感器、儀器儀表、條碼、射頻識別、機器、機械和裝置等，是企業進行生產活動的物質技術基礎;
(2)控制層級包括可編程邏輯控制器(PLC)、數據采集與監視控制系統(SCADA)、分布式控制系統(DCS)和現場總線控制系統(FCS)等;
(3)車間層級實現面向工廠/車間的生產管理，包括制造執行系統(MES)等;
(4)企業層級實現面向企業的經營管理，包括企業資源計劃系統(ERP)、產品生命周期管理(PLM)、供應鏈管理系統(SCM)和客戶關系管理系統(CRM)等;
(5)協同層級由產業鏈上不同企業通過互聯網絡共享信息實現協同研發、智能生產、精準物流和智能服務等。
3.智能功能
智能功能包括資源要素、系統集成、互聯互通、信息融合和新興業態等五層。
(1)資源要素包括設計施工圖紙、產品工藝文件、原材料、制造設備、生產車間和工廠等物理實體，也包括電力、燃氣等能源。此外，人員也可視為資源的一個組成部分。
(2)系統集成是指通過二維碼、射頻識別、軟件等信息技術集成原材料、零部件、能源、設備等各種制造資源。由小到大實現從智能裝備到智能生產單元、智能生產線、數字化車間、智能工廠，乃至智能制造系統的集成。
(3)互聯互通是指通過有線、無線等通信技術,實現機器之間、機器與控制系統之間、企業之間的互聯互通。
(4)信息融合是指在系統集成和通信的基礎上，利用云計算、大數據等新一代信息技術，在保障信息安全的前提下，實現信息協同共享。
(5)新興業態包括個性化定制、遠程運維和工業云等服務型制造模式。
