Ein wesentliches Charakteristikum der Smart Production, der intelligenten Produktion, sind verbundene sowie miteinander kommunizierende Systeme. Dabei ermöglicht das Internet eine Kommunikation von räumlich getrennten Produktionsstandorten, Maschinen, Anlagen, Werkzeugen, Werkstückträgern oder Produkten. Kernbereich des Themenfeldes Internet of Things ist der Aufbau der Vernetzung. Dabei reicht das Betätigungsfeld von virtuellen Sensoren, Schnittstellentechnik, Sensorik und Kamerasystemen über Sensor-Aktor Auslegung und Multi Device Anwendungen bis hin zu Cloud und High Performance Computing.

Die Vergangenheit kennen, die Gegenwart verstehen und die Zukunft gestalten. Mit diesem Satz lässt sich das Themenfeld Business und Prescriptive Analytics perfekt beschreiben. In einer intelligenten Produktion, in der die Maschinen mit Software-Systemen vernetzt sind, entstehen Daten. Die Rohdaten zu sammeln, sie in die richtige Struktur zu bringen und dadurch verwendbar zu machen, ist der erste Schritt. Im nächsten Schritt werden die Daten modelliert, interpretiert und ausgewertet. Sobald das grundlegende Wissen über die zugrundeliegenden Prozesse vorhanden ist, können diese einer Vorhersage und Optimierung zugeführt werden. Daraus ergeben sich Entscheidungsunterstützungen und es können Handlungsempfehlungen, teils automatisiert, abgeleitet werden. Kernbereiche dieses Themenfeldes sind: Machine Learning, Simulation / Optimierung von Prozessen, Produktionssystemen, Materialflüssen und der Produktionsplanung, sowie interaktive Visualisierung, Optimierung von Vorhersagemodellen und heuristische Optimierung.

Assistenzsysteme unterstützen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bei der Entscheidungsfindung und der manuellen Arbeit in unterschiedlichster Form. So werden etwa Arbeitsanweisungen digital, situationsbezogen bereitgestellt oder die Qualitätskontrolle durch Bilderkennungssysteme unterstützt. Der Unterschied zur Automatisierungstechnik ist die Einbindung von intelligenten, selbstlernenden Systemen und einer digitalen Darstellung mit Virtual-und Augmented Reality. Robotik, die mit dem Menschen interagiert und sich seinen Bedürfnissen wie z. B. Ausbildungsstand oder Arbeitsgeschwindigkeit anpasst, ist ein Kernbereich des Themenfeldes Assistenzsysteme. Darüber hinaus wird in diesem Bereich noch an Decision Support Systems, Bilderkennung, Objekterkennung, Machine Vision, selbstfahrenden Transportsystemen und intelligenter Robotergreiftechnik gearbeitet und geforscht.

Dass bei der Smart Production der Mensch im Mittelpunkt steht, ist unbestritten, er entscheidet und verantwortet. Verschiedenste technische Hilfsmittel können ihn dabei bei seiner Arbeit unterstützen. Bei der Implementierung von Assistenzsystemen ist besonders darauf zu achten, dass sich die Komplexität der Systeme im Hintergrund abspielt und der Mensch eine optimale, angepasste Unterstützung erhält. Die Unterstützung kann durch die Erweiterung der Realität etwa mit der Verwendung von Virtual- und Augmented Reality oder Remote Services erfolgen. Mittels Eye Tracking können z. B. Management Cockpits, Anzeigen und Maschinensteuerungen optimiert werden. Das Forschungsgebiet Contextual Inquiry beschäftigt sich mit der optimalen Darstellung für den User.
Human-Centered Technologies werden auch für Ergonomie Studien verwendet, um Aufschluss über die Belastungen am Arbeitsplatz zu erlangen.

Im Themenfeld Operations Management wird die Gesamtheit der Produktionsprozesse und deren Zusammenspiel bearbeitet. Das Betätigungsfeld spannt sich von einer Optimierung der Produktionsplanung und –steuerung, der Kapazitätsplanung über das Produktionscontrolling bis hin zur Zerspanungs- und Umformtechnik. Die Verknüpfung dieser Prozesse mit den Vorteilen, die sich durch die Digitalisierung ergeben, bietet neue Möglichkeiten. Die Simulation von Fertigungsprozessen, die vorhersagende Instandhaltung (Predictive Maintenance) oder die virtuelle Inbetriebnahme sind solche Möglichkeiten.

Die Produktion von Bauteilen mit komplexen Geometrien stellt die konventionelle Fertigung oft vor Herausforderungen. Mit Additive Manufacturing (generative Fertigungsverfahren) können genau diese Geometrien mit einem überschaubaren Aufwand hergestellt werden. Die Erforschung neuer Werkstoffzusammensetzungen, die Prozessoptimierung, die Simulation des Fertigungsprozesses und auch die Produktentwicklung sind die Hauptbetätigungsfelder in diesem Themenfeld.

Komplett ist eine Smart Production, wenn schon in der Produktentwicklung mit der durchgängigen Digitalisierung begonnen wurde. Wenn Produkte mit Maschinen kommunizieren, ihren Status melden oder ihre eigenen Fertigungsdaten speichern können, kann die gesamte Bandbreite der Digitalisierung ausgeschöpft werden.
Der digitale Zwilling eines Produktes oder einer Maschine wird im Themenfeld Produktentwicklung bearbeitet. In diesem Zusammenhang spricht man von Systems Engineering und Systems Modeling sowie in weiterer Folge von Product Lifecycle Management und Product Data Management. Der zweite Fokus in diesem Themenfeld liegt auf der physikalischen Modellierung, der Parameteridentifikation und Steuerung von Mehrkörpersystemen. Somit deckt dieses Themenfeld von der reinen physikalischen Entwicklung bis zur Entstehung des digitalen Produkts alles ab.

Die Veränderungen, die eine Smart Production mit sich bringt, ermöglichen auch eine Transformation der Wertschöpfung. Neue Ertragsmodelle wie die nutzungsabhängige Bezahlung (nach tatsächlichen Betriebsstunden) oder zusätzliche Services (Predictive Maintenance) werden durch die Digitalisierung möglich. Unternehmen können sich in Wertschöpfungsnetzwerken organisieren und Systemgrenzen abbauen. Eine solche Transformation kann mit den geeigneten Mitteln gestaltet und gelenkt werden. Mit dem Themenfeld Geschäftsmodellinnovationen schließt das Center of Excellence for Smart Production den Kreis an Leistungen rund um die intelligente Produktion.