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德國提出工業4.0時指出，其兩大核心是智慧工廠與智能制造。工業4.0的目標是生產制造系統的數字化和虛擬化、將虛擬工廠與實際的對象結合起來、全面的點對點的信息通信、自配置和自矯正的適應能力以及使機器能集成人的作用，實現智能制造。
西門子工業領域首席執行官魯思沃教授于2014年7月10日在北京的演講中指出，工業4.0的三大支柱是MES、虛擬與現實的結合和CPS，這也是智慧工廠的支撐技術。站在外部的視角，MES系統實現智慧工廠的服務化包裝，對外提供標準服務接口，按照制造過程的“T、Q、C、S、E”組織生產。
可以說，MES是智能制造在智慧工廠范疇內的承載主體，實現“物理工廠”的“信息領域”的投影。那么問題來了，在智能制造背景下，MES有哪些改變呢？MES路在何方？
一、傳統的集成向過程融合發展
從未來的需求來看，尤其是在B2P的商業模式下，制造企業必須能夠快速處理大量的單件制造及特別制造的方式，同時全球化驅動的分散性協同制造成為主流，這就導致了傳統設計、計劃到生產模式的反應遲緩，嚴謹的 PLM、ERP、MES的集成流程太過到剛性。
取而代之的是一種新的方式是設計、計劃和生產緊密協作、并行執行，基于同樣的需求、物料、產能等數據，PLM設計結束之前，柔性生產計劃即可快速下達，MES實時開始生產執行，同時實現良好的反饋機制。這種柔性協同也對系統間設計 BOM、生產BOM、數據、模型等一致性和靈活性提出了更高的要求。
二、傳統的數字管理向智能管理發展
MESA組織給出MES功能模型的定義，強調生產過程“生產、質量、消耗及績效”的業務管理。近十年來MES的發展，也是參考這個功能模型的定義，集中在業務數據采集、業務數據傳遞和業務統計。通過業務過程的數字化，建立了協同工作平臺，并在此基礎上進行數據分析與統計，基本實現了全面的數字化和透明化管理。
但在實施MES的過程中都能深切感受到客戶對MES智能化期望較高：希望能夠采用APS自動實現作業任務編排，希望系統能夠根據過程變化自動調整計劃，希望自動調整工藝參數來確保質量最佳。但事實上，傳統基于單據作業模式的MES，在數據分析與處理上并沒有下太多的功夫。
在工業4.0時代，生產變化及靈活性更高，生產要素須自動配置，必然要求在生產全過程的數字化的基礎上，增加智能優化方法。工廠的智能化分為兩個層次：
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一個層次是實現微觀層面的智能優化。比如在工序層面的控制中，在區域協調優化中采用智能化技術?；蛘咴谀骋粋€專業領域，如設備的狀態預測、質量預警及生產預警。
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另一個層面是宏觀層面，根據生產過程中各要素的數字化，形成計劃、排產、質量控制、過程跟蹤的閉環反饋，采用智能優化算法進行協同優化。
三、傳統的車間管理向工廠運營平臺發展
工業4.0時代的MES，或許將重新定義，在協同制造方面超越目前內部組織范疇，而擴展至與供應商和客戶的連接；在制造智能方面將不限于收集、分析與展現，而將進一步實現現場實時分析、協同智能決策，及時調整制造執行過程；在業務領域層面，將擴展智能裝備的性能監測與維護、綠色制造的能源管理等內容。在制造執行(Manufacturing Execution) 系統將躍變為卓越制造(Manufacturing Excellence)系統。
四、傳統的結構化數據向工業大數據平臺發展
中國制造雖然有環境因素、資源因素，但最重要的因素來看，差在哪呢？分析認為，主要差在“軟實力”方面。雖然在硬件層面我們也有明顯的差距，但有大量數據比較得出，即使一樣建設的生產線（如汽車生產線，我國的效率仍然和鄰國日本差一大截，因此不能把責任推到基礎硬件層面。
工業4.0時代，技術的發展為數據的產生（物聯網）、存貯、分析（云技術）、使用（移動互聯）更加方便。因此也可以說，工業4.0的變革是數據驅動型的變革。這個“軟實力”提升的主要驅動力是“數據”的利用。
MES傳統上處理各類業務單據，數據僅限于結構化的數據，很多企業在此基礎上，也開展了商務智能（BI）的建設與利用，但總體上還在有限的數據范圍內進行事后分析。
今天的物聯網（包括設備、物料等IIOT及人工作業過程中的HIOT）將產生大量的實時信息，都是表征了生產過程的全息影像。這些數據在采集、管理、分析與可視化方面，技術上正在逐步可行。
五、傳統的功能套件向模型驅動發展
在技術實現上，傳統的MES在逐步開發及實施的過程中，功能一點點增加，最終形成覆蓋工廠管理需要的一個功能套件集合，即我們常見的套裝軟件。但這種套裝軟件從設計本質上是以職能管理為核心的，以軟件系統為中心的。在工業4.0時代，面向以客戶為中心價值傳遞，以產品為中心的制造資源重組的要求時，傳統的MES是無能為力的。
有調查表明，在MES系統建成的三年內，50%的工藝（模型）將會或多或少隨著生產的持續改進而調整，在工業4.0時代的定制時代這種變化更加劇烈。這就要求MES系統必須是一個可適應、可擴展的系統，其技術的主要特點是采用模型驅動技術來構架系統。將ISA95相關的、在制造業通用功能以組件的方式，而各廠不同的、適應各自管理及工藝流程的、不同應用系統集成的部分，將通過可配置的模型平臺來實現，如下圖所示。當工藝流程發生變化時，只需在線修改模型，而不需調整功能組件，從而實現系統的適應性。
六、傳統的視窗界面向虛擬現實發展
從人機協同的角度來看，計算機技術發展到今天，主要存在兩個問題沒有很好解決。一是計算機的現場應用，一是信息的展示方法。試想，通過鍵盤、鼠標的信息錄入方法完全是要求人們去適應計算機的需要，采用視窗操作界面，也是今天的計算機操作系統的展示信息的手段。這些都是以計算機為核心，或者說以系統為核心的思想。
在工業4.0時代，物聯網技術引發數據海量增加、設備智能化及自主化管理，這些變化將人從“操作員”的角色逐步提升到“監控者及決策者”，人機交互的方式必須更加自然、實時、聚焦要點。
虛擬現實及增強現實技術可以有效解決這一點。在工業4.0時代，虛擬世界將與現實世界高度融合。通過計算、自主控制和聯網，人、機器和信息互相聯接，融為一體，所有的生產數據將被全部整合到工廠虛擬現實管理系統中。
利用三維可視化技術將生產場景真實展現出來，生產數據實時驅動三維場景中的設備，使其狀態與真實生產場景一致，從而讓管理者充分了解整個生產場景中各設備的運行狀況，達到監測、查看、分析的目的。
