Do quy trình sản xuất và mức độ thông minh khác nhau giữa các ngành công nghiệp, nhà máy thông minh có các mô hình xây dựng khác nhau như sau.

Mô hình thứ nhất là từ số hóa quy trình sản xuất đến nhà máy thông minh. Trong các lĩnh vực sản xuất theo quy trình như hóa dầu, thép, luyện kim, vật liệu xây dựng, dệt may, giấy, y dược, thực phẩm và các ngành khác, động lực nội tại để doanh nghiệp phát triển sản xuất thông minh nằm ở chất lượng sản phẩm có thể kiểm soát được. Họ tập trung bắt đầu từ xây dựng số hóa sản xuất và dựa trên các yêu cầu kiểm soát chất lượng sản phẩm cuối cùng để thay đổi việc kiểm soát toàn bộ quy trình.

Mô hình thứ hai là từ các đơn vị sản xuất thông minh (thiết bị và sản phẩm) đến nhà máy thông minh. Trong các lĩnh vực sản xuất rời rạc như cơ khí, ô tô, hàng không, đóng tàu, công nghiệp nhẹ, đồ gia dụng và thông tin điện tử, mục đích cốt lõi của doanh nghiệp khi phát triển sản xuất thông minh là mở rộng không gian giá trị sản phẩm. Họ tập trung vào tự động hóa từng thiết bị đơn lẻ và trí thông minh của sản phẩm, dựa trên hiệu quả sản xuất và việc cải thiện hiệu quả sản phẩm để đạt được tăng trưởng giá trị.

Mô hình thứ ba là từ tùy biến cá nhân hóa đến các nhà máy được kết nối. Trong sản xuất hàng tiêu dùng như đồ gia dụng, quần áo và đồ nội thất, những ngành gần gũi nhất với người dùng, trọng tâm của việc phát triển sản xuất thông minh là đáp ứng đầy đủ nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng trong khi vẫn đạt được hiệu quả kinh tế theo quy mô sản xuất. Họ tập trung vào đổi mới mô hình tùy biến cá nhân hóa quy mô lớn thông qua nền tảng Internet.