קווי ייצור חכמים משיגים אוטומציה מלאה של-תהליכים מחומרי גלם ועד מוצרים מוגמרים באמצעות איסוף מידע, עיבוד וביצוע. פעולתם מבוססת על עקרונות בקרה-סגורה, כגון בקרת PID (בקרת נגזרת-פרופורציונלית-נגזרת) המשמשת להתאמת פרמטרי תהליך. רשתות חיישנים אוספות נתונים מכל שלב בקו הייצור בזמן אמת, כולל מידע על טמפרטורה, לחץ, מהירות ומיקום. נתונים אלה מועברים למערכת הבקרה באמצעות אפיק נתונים להתאמה דינמית. על פי מחקר ב-《Intelligent Manufacturing System Design》(2022), רשתות חיישנים יכולות להגדיל את תדירות רכישת הנתונים ליותר מ-100 פעמים בשנייה.
ציוד אוטומטי מבצע משימות עיבוד באמצעות הוראות תכנות, והמערכת משלימה פעולות מדויקות באמצעות אלגוריתמים לתכנון נתיבים (כגון אלגוריתם A). על פי נתונים מ-《Industrial Technology》(2023), מערכות מודרניות יכולות להשיג דיוק מיקום של ±0.1 מ"מ. מערכות ניהול מידע (כגון MES) משלבות נתוני ייצור כדי להשיג תכנון ייצור, בקרת איכות וניטור מצב הציוד, תוך שיפור יעילות הייצור הכוללת. על פי מחקר ב-《Intelligent Manufacturing Management》(2021), מערכות MES יכולות לשפר את יעילות ביצוע תוכנית הייצור ביותר מ-30%. פעולת קו הייצור מסתמכת על טכנולוגיות תקשורת רשת, כגון EtherNet ופרוטוקול OPCUA, כדי להבטיח-העברת נתונים בזמן אמת ותפעול שיתופי בין מכשירים. על פי נתונים סטטיסטיים מ-《Industrial Communication Technology》(2022), פרוטוקול OPCUA יכול להשיג חביון תקשורת ברמת- אלפיות השנייה, מה שמבטיח את יכולת התגובה בזמן אמת של קו הייצור.