智能制造的系统层级体现了装备智能化和管理信息化，以及产业链网络化的趋势。张相木指出，系统层级坐标轴自下而上共五层，分别为设备层、控制层、车间层、企业层和协同层，其中：
第一层设备层级是感知和执行单元，包括传感器、仪器仪表、条码、射频识别、机器等，是企业进行生产活动的物质技术基础；第二层控制层级包括可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集与监视控制系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等；第三层车间层级由控制车间/工厂进行生产的系统所构成，包括制造执行系统（MES）等；第四层企业层级实现面向企业的经营管理，包括企业资源计划系统（ERP）、产品生命周期管理（PLM）、供应链管理系统（SCM）和客户关系管理系统（CRM）等；第五层协同层级代表产业链上不同企业通过互联网络共享信息，实现协同研发、智能生产、精准物流和智能服务等。
智能功能坐标轴包括资源要素、系统集成、互联互通、信息融合和新兴业态等五层，其中：第一层资源要素代表制造资源物理实体，包括设计施工图纸、产品工艺文件、原材料、制造设备、生产车间和工厂等物理实体，也包括电力、燃气等能源。此外，人员也可视为资源的一个组成部分。第二层系统集成是指通过信息技术集成原材料、零部件、能源、设备等各种制造资源。由小到大实现从智能装备到智能生产单元、智能生产线、数字化车间、智能工厂，乃至智能制造系统的集成。第三层互联互通是指通过有线、无线等通信技术，实现机器之间、机器与控制系统之间、企业之间的互联互通。第四层信息融合是指在系统集成和通信的基础上，利用云计算、大数据等新一代信息技术，在保障信息安全的前提下，实现信息协同共享。第五层新兴业态包括个性化定制、远程运维和工业云等服务型制造模式。
生命周期坐标轴是由设计、生产、物流、销售、服务等一系列相互联系的价值创造活动组成的链式集。生命周期中各项活动相互关联、相互影响。在智能制造的大趋势下，企业从主要提供产品向提供产品和服务转变，价值链得以延伸。
第二步：分为五类关键技术标准构建智能制造标准体系结构。
第二步，将智能制造系统架构映射为五类关键技术标准，与基础共性标准和重点行业标准共同构成智能制造标准体系结构。
张相木指出，在深入分析标准化需求的基础上，综合智能制造系统架构各维度逻辑关系，智能制造系统架构中的生命周期维度、系统层级维度和智能功能维度的节点之间相互映射，描绘出了智能制造标准的完整需求，并可以归纳为由关键技术标准、基础共性标准和重点行业标准构成的智能制造标准体系结构来表示。
基础共性标准作为关键技术标准和重点行业标准的基础支撑，位于智能制造标准体系结构图的最底层；关键技术标准中，“智能装备”标准与智能制造实际生产联系最为紧密，位于关键技术这一类标准的最底层；“智能工厂”标准，是对智能制造装备、软件、数据的综合集成，位于“智能装备”和“智能服务”标准之间，在智能制造标准体系中起着承上启下的作用；“智能服务”涉及到对智能制造新模式和新业态的标准研究，位于关键技术类标准的顶层；“工业软件和大数据”标准与“工业互联网”标准贯穿关键技术标准的其他3个领域，分别位于智能制造标准体系结构图的关键技术标准的最左侧和最右侧，打通物理世界和信息世界，推动生产型制造向服务型制造转型；重点行业标准位于智能制造标准体系结构图的最顶层，面向行业具体需求，对基础共性标准和关键技术标准进行细化和落地，指导各行业推进智能制造。
