「 1. ERP 」

企業資源計劃（enterprise resource planning，ERP）是制造企業的核心管理軟件。ERP系統的基本思想是以銷定產，協同管控企業的產、供、銷、人、財、物等資源，幫助企業按照銷售訂單，基于產品的制造BOM、庫存、設備產能和采購提前期、生產提前期等因素，來準確地安排生產和采購計劃，進行及時采購、及時生產，從而降低庫存和資金占用，幫助企業實現高效運作，確保企業能夠按時交貨，實現業務運作的閉環管理。ERP的發展經歷了MRP（物料需求計劃）、閉環MRP（考慮企業的實際產能）、MRPII（制造資源計劃，結合了財務與成本，能夠分析企業的盈利）等發展過程，ERP的概念是由Gartner公司在上世紀九十年代提出，能夠適應離散和流程行業的應用，大型ERP軟件能夠支持多工廠、多組織、多幣種，滿足集團企業管控，以及上市公司的合規性管理等需求。

「 2. MES 」

制造執行系統（manufacturing execution system，MES）是一個車間級的管理系統，負責承接ERP系統下達的生產計劃，根據車間需要制造的產品或零部件的各類制造工藝，以及生產設備的實際狀況進行科學排產，并支持生產追溯、質量信息管理、生產報工、設備數據采集等閉環功能。在應用方面，MES是帶有很強的行業特征的系統，不同行業企業的MES應用會有很大的差異。表1列舉了其中幾個重點行業的MES需求差異。

近年來，制造運營管理（manufacturing operation management，MOM）逐漸被業界所關注。2000年，美國儀器、系統和自動化協會ISA首次提出MOM概念，并定義MOM覆蓋范圍是制造運行管理內的全部活動，包含生產運行、維護運行、質量運行、庫存運行四大部分，極大地拓展了MES的傳統定義，如圖2所示。MOM與MES之間并非是非此即彼的替代關系，MOM是對MES的進一步擴展，是制造管理理念升級的產物，相對而言更符合集成標準化、平臺化的發展趨勢。

「 3. PLM 」

全球權威PLM研究機構CIMdata認為，產品全生命周期管理（product lifecycle management，PLM）是應用一系列業務解決方案，支持在企業內和企業間協同創建、管理、傳播和應用貫穿整個產品生命周期的產品定義信息，并集成人、流程、業務系統和產品信息的一種戰略業務方法。隨著PLM技術的發展，CIMdata在此基礎上進一步延伸了對PLM的內涵定義：PLM不僅僅是技術，還是業務解決方案的一體化集合；協同地創建、使用、管理和分享與產品相關的智力資產；包括所有產品/工廠的定義信息，如MCAD、AEC、EDA、ALM分析、公式、規格參數、產品組、文檔等，還包括所有產品/工廠的流程定義，例如與規劃、設計、生產、運營、支持、報廢、再循環相關的流程；PLM支持企業間協作，跨越產品和工廠的全生命周期，從概念設計到生命周期終結。

PLM軟件的核心功能包括圖文檔管理、研發流程管理、產品結構、結構管理、BOM管理、研發項目管理等（圖3）。為滿足特定的數據管理需求，PLM有針對性地提供一系列集中功能，例如：工程變更管理、配置管理、元件管理、產品配置器、設計協同、設計成本管理、內容和知識管理、技術規范管理、需求管理、工藝管理、仿真管理和設計質量管理。針對嵌入式軟件開發，衍生出ALM（應用生命周期管理）系統；針對維修服務過程，衍生出MRO（大修維護管理）和SLM （服務生命周期管理）系統。通過PLM與ERP、MES以及其他運營管理系統的集成，實現統一的產品數據在生命周期不同階段的共享和利用。

「 4. CAD 」

計算機輔助設計（computer aided design，CAD）軟件是指利用計算機及其圖形設備幫助工程師設計和制造實體產品的軟件程序。CIMdata將CAD軟件主要分為多學科機械CAD（多學科CAD）和以設計為核心的機械CAD（設計CAD）。多學科CAD主要指全功能的機械CAD系統，支持繪圖、 三維幾何造型、實體造型、曲面造型（包括汽車行業應用的A級曲面）和特征造型，基于約束和特征的設計（或具備類似功能，如相關設計），集成的工程分析、集成的CAM系統包括數控編程，以及其他產品開發功能；設計CAD與多學科機械CAD相比，提供較少的專業軟件包，例如，不提供線束設計、深奧的分析功能，CAM等，這些專業模塊由第三方的開發商提供，通過一個比較簡單的CAD數據管理軟件集成起來，以設計為核心的機械CAD系統通常只提供基本的實體建模和二維繪圖功能，不提供數據管理功能，屬于基于文件的系統。除應用在機械領域之外，還有用于電氣設計領域的電氣CAD軟件，可以幫助電氣工程師提高電氣設計的效率，減少重復勞動和差錯率；還有鈑金CAD，模具CAD等專業軟件。近年來發展起來的基于直接建模的CAD軟件，以及結合實體造型和直接建模技術的同步建模的CAD系統，進一步提升了CAD系統進行三維造型和編輯的靈活性。同時，以工程繪圖功能為主的二維CAD軟件也還將長期存在。但是，實現全三維CAD設計和MBD（基于模型的產品定義）已成為業界的共識。

「 5. EDA 」

電子設計自動化（electronic design automation，EDA）是指利用計算機輔助工具完成大規模集成電路芯片的功能設計、綜合、驗證、物理設計等流程的設計。CIMdata將EDA定義為設計、分析、仿真和制造電子系統的工具，包括從印刷電路板到集成電路。由于EDA涉及電子設計的各個方面，這使得EDA軟件也非常多，可以歸納為電子電路設計及仿真工具、PCB設計軟件、PLD設計軟件、IC設計軟件等類別。EDA的核心功能包括數字系統的設計流程、印權刷電路板圖設計、可編程邏輯器件及設計方法、硬件描述語言VHDL、EDA開發工具等。當前，EDA已成為集成電路產業鏈的命脈，從芯片設計、晶圓制造、封裝測試，到電子產品的設計，都離不開EDA工具。

「 6. CAPP 」

計算機輔助工藝規劃（computer aided process planning，CAPP）軟件，包括工藝方案設計、工藝路線制訂、工藝規程設計、工藝定額編制等制造工藝設計的相關工作。CAPP是連接產品設計與制造的紐帶，將產品設計信息轉變為制造工藝信息。CAPP技術可分為卡片式工藝編制和結構化工藝設計。卡片式工藝編制采用“所見即所得”的形式填寫工藝卡片，還可通過OLE等方式引入CAD工具完成工藝簡圖的繪制，可明顯提高工藝編制的效率。但是，卡片式工藝編制因與產品數字模型脫節，缺乏產品結構信息。結構化工藝規劃軟件基于三維CAD環境，關注工藝設計數據的產生與管理，可以實現對加工和裝配工藝的可視化，物料、工藝資源、工藝知識均數據化、模型化，可以通過PLM/PDM系統承接設計BOM、設計模型，用于制造BOM的構建、SOP的內容編制，在編制過程中可對物料、工藝資源庫、工藝知識庫信息檢索填寫，提高編制效率和準確性，支持協同工藝設計以及工藝信息的版本管理。結構化工藝規劃軟件通過與MES系統的集成，可以將SOP下發到機臺，直接用于生產制造，同時，也可以通過MES反饋工藝規劃的執行情況，從而進行工藝優化。

「 7. CAE 」

計算機輔助工程 (computer aided engineering，CAE）泛指仿真技術，包括對產品的物理性能和制造工藝進行仿真分析和優化設計的工藝軟件。其中，工程仿真是指用計算機輔助求解復雜工程和產品結構強度、剛度、屈曲穩定性、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結構性能的優化設計等問題的一種近似數值分析方法；工藝仿真包括沖壓、焊接、鑄造、注塑、折彎等工藝過程的仿真；性能仿真包括對產品在特定工況下的震動、噪聲進行仿真、跌落仿真、碰撞仿真等；優化軟件則包括數值優化、拓撲結構優化等軟件；還包括進行各類虛擬試驗的軟件。近年來，多物理場仿真、多學科仿真與優化技術發展迅速，仿真數據管理、仿真流程管理，仿真標準和仿真規范建設受到企業廣泛關注。CIMdata將CAE仿真分析定義為包括諸如結構分析、多體仿真、計算流體力學和其他可以幫助工程師仿真真實世界中的載荷、應力以及功能的一系列技術，以便通過數字化建模實現仿真分析，探索新的設計和技術，評估各種可能性，對產品的性能進行深入評估。在拓撲優化技術的基礎上，融合增材制造等工藝，創成式設計技術成為國際PLM和仿真軟件巨頭競相研發和創新的新興技術。

隨著仿真技術已進入相對成熟的發展期，國際先進企業紛紛將仿真技術作為競爭的制勝法寶，仿真技術帶來的效益越來越高，在產品創新和技術突破方面的作用也越來越大。目前，仿真技術已經被廣泛應用于各行各業，在新型飛機、汽車、裝備，乃至新藥與疫苗的研發與制造過程中，發揮著重要作用：通過系統仿真優化產品整體設計方案，通過多物理場仿真提升產品性能，通過工藝仿真提高產品品質和可制造性，通過虛擬試驗減少實物試驗，通過數字孿生實現虛實融合，優化產品運營，改進下一代產品的性能。圖4是CAE在各行業的應用。