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20世纪中期，随着计算机的产生和电子信息技术的发展，给工业自动化领域带来了新的概念。采用数字信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。自美国在50年代末发明了世界第一台数控车床后，制造业就进入了数控时代。
20世纪40年代初期，最早采用数字技术进行机械加工的是美国的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（Parsons Corporation）。该公司在制造飞机的框架及直升机的转动翼时，利用计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑刀具直径对加工路线的影响，使加工精度达到了±0.0381mm，达到了当时的最高水平。1952年，麻省理工学院发明了世界上第一台数控机床，在一台立式铣床上装置了一套试验性的数控系统，成功地实现了三轴运动的同步控制。1954年11月，美国本迪克斯公司（Bendix Corporation）正式生产了第一台工业用的数控机床。此后，从1960年开始，德国、日本等一些工业国家都陆续开发、生产出了数控机床。
“数控机床”是数字控制机床（Computer Numerical Control Machine Tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。其控制系统能够处理控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入到数控装置。经运算处理后，由数控装置发出各种控制信号，控制机床伺服系统作出相应的动作，这样可以按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床是一种典型的机电一体化产品，较好地解决了复杂、精密零件的柔性化加工问题，代表了现代机床控制技术的发展方向。
数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC（Computer Numerical Control）形式，这种装置一般使用多个微处理器，以软件程序化的形式实现数控功能。它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的软件系统来完成，使整个系统协调地进行工作。
装备制造业是目前制造强国竞争的主要焦点，而数控机床作为制造业的工业母机，其技术发展一直得到工业发达国家的高度重视和不断创新，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程。美国政府十分重视机床工业，依靠其全球领先的电子、计算机技术，并结合汽车、轴承、军事装备等方面的生产需求，不断提出数控机床的发展方向，网罗世界人才，使得其高性能数控机床技术一直保持领先地位，在此基础上进一步发展了大批量生产所需的自动化生产线。德国依靠在机械领域和电子系统方面的强大能力，在20世纪六七十年代，其数控机床就已经得到了极大的发展。德国的数控机床质量可靠，性能良好，先进实用，尤其是大型、重型、精密数控机床。德国尤其重视数控机床主机及配套件，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统等各种功能部件，如西门子公司之数控系统，在质量、性能上均居世界前列。日本在机床制造方面也走在了世界前列，数控机床的核心在数控系统，而目前数控系统的核心是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，日本的FANUC公司在数控系统方面有针对性地开发出了市场所需的各种低、中、高档数控系统。
加工中心现已成为数控机床中一种非常重要的装备。自1952年世界第一台数控机床问世以后，美国卡尼-特雷克公司（Kearney & Trecker Corp.）于1959年3月研制出了数控加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，在刀库中安装了丝锥、钻头、铰刀、铣刀等多种刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具安装在主轴上，对工件进行加工。它在数控卧式镗铣床的基础上，增加了自动换刀装置，从而实现了工件一次装夹后即可进行铣、钻、镗、铰和攻丝等多种工序的集中加工。可见，加工中心是一种带有刀库和自动换刀装置的高度自动化的多功能数控机床，工件经过一次装夹后，能够完成多种工序的加工，这样可以缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间，极大地提高了生产效率。
“自动编程”（Automatic Programming, AP）也称为计算机编程，它是将输入计算机的零件设计和加工信息自动转换成数控装置能够读取和执行的指令的过程。
“自动编程工具”（Automatically Programmed Tools, APT）是一种计算机编程系统。20世纪50年代初第一台数控机床问世不久，为了发挥NC机床进行复杂零件加工的需求，美国麻省理工学院（MIT）便开始了自动编程技术的研究，解决了数控机床的编程问题。MIT于1955年推出了第一代APT，1958年又完成APT-Ⅱ，1961年开发成功APT-Ⅲ，后者适用于3~5坐标立体曲面的自动编程。APT是流传广泛、影响最深、最具有代表性的数控编程系统。国际标准化组织（ISO）于1985年公布的数控机床自动编程语言（ISO 4342—1985），就是以APT语言为基础的。
数控编程是从零件图纸到获得合格的数控加工程序的过程，其任务是计算加工中的刀位点。刀位点一般为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。根据问题复杂程度的不同，数控加工程序可通过手工编程或计算机自动编程来获得。与手工编程相区别，自动编程使用CAD软件制作零件或产品模型，再利用CAM功能模块生成数控加工程序，称为“自动编程”。
自动编程技术的发展，从最早的语言式自动编程系统（APT）到现在的交互式图形自动编程系统，极大地满足了人们对复杂零件的加工需求。
20世纪60年代，人们着眼于交互式绘图系统和NC编程语言的开发。美国MIT的Sutherland教授发表的《SKETCHPAD——人机会话系统》为计算机图形设计系统和CAD/CAM提供了理论基础。具有多坐标三维曲面自动编程系统APTIH的出现，将数控编程从面向机床指令转变为面向几何元素的高层次编程。随后，APT几经补充和完善，又出现了多坐标编程的“APTIV系统”和雕塑曲面编程的“APT-SS系统”等。世界各国以APT为基础，开发了各具特色、专业性更强的APT衍生编程语言，如美国MDSI公司的Compact。用APT语言进行数控编程，具有程序简练、易于控制走刀等优点，但设计和编程之间只能通过图纸来传递数据，图纸解释、工艺规划靠工艺人员来完成，不能对刀具轨迹进行验证，容易发生人为编程错误。
20世纪70年代，图形辅助数控编程GNC技术推动了CAD/CAM向一体化方向发展，如1972年美国Lochead公司推出的“CADAM系统”。1975年法国的达索飞机公司对引进的CADAM系统进行了二次开发，研制成功了“CATIA系统”，具有三维设计、分析和NC加工的集成功能。80年代初，该公司成功地将CATIA应用于飞机吹风模型的设计和加工。到了20世纪80年代，相继出现了将设计和GNC成功结合的商业化CAD/CAM系统，如I-DEAS、CADDS、UG等，目前广泛地应用于航空航天、造船机械、电子、模具等行业。
计算机自动编程采用图形交互式自动编程，即计算机辅助编程。这种自动编程系统是CAD（计算机辅助设计）与CAM（计算机辅助制造）高度结合的自动编程系统，通常称为“CAD/CAM系统”。它通过人机交互方式完成零件几何形状图形化、轨迹计算到数控程序生成的全过程。交互式图形自动编程系统，采用图形输入方式，通过系统提供的图形生成和编辑功能，将零件的几何图形绘制到计算机上，完成零件造型。同时，以人机交互方式指定要加工的零件部位、加工方式和加工方向，输入相应的加工工艺参数，通过软件系统的处理自动生成刀具路径文件，动态显示刀具运动的加工轨迹，最终生成适合指定数控系统的数控加工程序，并通过通信接口，把数控加工程序送给机床数控系统完成加工。在交互式图形自动编程系统中，需要输入零件几何模型数据和切削加工工艺数据，以产生数控加工程序。因此，交互式图形自动编程系统实现了从图样－模型－数控编程－数控加工的一体化。交互式图形自动编程软件已成为国内外流行的CAD/CAM集成一体化软件。
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System, FMS）由一组数控加工设备、物料储运系统和信息管控系统组成，能适应加工对象变化的自动化制造系统。零件在一台机器上加工完毕后，自动传送到下一台机器，每台机器接受操作指令，自动装卸所需工具，无须人工参与。
1）发展历程
1967年，英国莫林斯公司首次把几台数控机床联接成具有一定柔性的加工系统，在无人看管的情况下实现昼夜24小时连续加工，这就是所谓的柔性制造系统。1967年，美国的怀特•森斯特兰公司建成Omniline I系统，它由8台加工中心和2台多轴钻床组成，工件被安装在托盘的夹具上，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和加工。这种柔性自动化设备适于少品种、大批量生产中使用，与传统的自动生产线相类似，因而也叫柔性自动生产线。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能增强，发展成为计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和技术发展。20世纪80年代，国际上出现了1~4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（Flexible Manufacturing Cell, FMC）。这种单元投资少、见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。
1976年，日本FANUC公司展现了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元，由12台数控机床与物料传送装置组成，具有独立的工件储存站和单元控制系统，能够在机床上自动装卸工件，可以实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产。FMC为发展FMS提供了重要的设备基础。
随着时间的推移，FMS在技术上和数量上都有较大的发展。在实用阶段，一般以由3~5台设备组成的FMS为多数，但也有规模更大的系统投入使用。例如，1982年日本FANUC公司建成了一个自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元（包括50个工业机器人）和一个立体仓库组成，由两台自动引导小车传送毛坯和工件。此外，还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24小时运转。这种自动化和无人化车间，是实现向计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。
2）系统组成
柔性制造系统一般由以下3个部分组成。
（1）数控加工设备：主要采用加工中心和数控机床。
（2）储存和搬运系统：储存物料的方法有平面布置的托盘库，也有储存量较大的桁道式立体仓库。自动搬运系统根据物料管理计算机的指令送到指定的工位，包括固定轨道式台车、自动引导车、感应导轨输送小车、工业机器人等。
（3）信息控制系统：FMS信息控制系统的结构组成形式很多，但多数采用群控方式的递阶系统。第一级为各个工艺设备的计算机数控装置（CNC），实现各加工过程的控制；第二级为群控计算机，负责把来自第三级计算机的生产计划和数控指令等信息分配给第一级中有关设备的数控装置，同时把它们的运转状态信息反馈给上一级计算机；第三级是FMS的主控计算机，其功能是制订生产作业计划，实施FMS运行状态的管理，以及各种数据的管理。
3）系统类型
柔性制造系统主要有以下3种类型。
（1）柔性制造单元：由一台或数台数控机床或加工中心构成的加工单元。该单元根据需要可以自动更换刀具和夹具，加工不同的工件。柔性制造单元适合于加工形状复杂、工序简单、工时较长、批量较小的零件。
（2）柔性制造系统：以数控机床或加工中心为基础，配以物料传送装置组成的生产系统。该系统由计算机实现自动控制，能够在不停机的情况下满足多品种的加工。柔性制造系统适合加工形状复杂、工序多、批量大的零件。
（3）柔性自动生产线：把多台可以调整的机床（多为专用机床）联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。该生产线可以加工批量较大的不同规格零件。柔性程度低的柔性自动生产线，在性能上接近大批量生产的自动生产线；柔性程度高的柔性自动生产线，则接近于小批量、多品种生产的柔性制造系统。
4）柔性制造系统的优点
柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的制造系统，解决了机械制造高度自动化与柔性化之间的矛盾。FMS具有以下4个优点。
（1）设备利用率高。一组机床编入柔性制造系统后，通常其利用率比这组机床在分散单机作业时提高很多。
（2）生产能力相对稳定。FMS系统由一台或多台机床组成，发生故障时具有降级运转的能力，物料传送系统也有自行绕过故障机床的能力。
（3）生产系统柔性大，应变能力高。刀具、夹具及物料运输装置具有可调节性，且系统平面布置合理，便于增减设备，以满足加工需要。
（4）稳定性好，加工质量高。零件在加工过程中，装卸一次完成，加工精度高，加工稳定性好。能够在少人看管情况下实现昼夜24小时的连续“无人化生产”。
1）PLC
可编程控制器（Programmable Logic Controller, PLC）于20世纪60年代末在美国首先出现，目的是用来取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性程序控制系统。1976年，PLC被正式命名并给予定义：PLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程存储器储存指令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，控制各种机械或工作程序。经过多年的发展，PLC已十分成熟与完善，并具有强大的运算、处理和数据传输功能。PLC对于顺序控制有其独特的优势。例如，电厂辅助车间、水处理车间、生物制药车间、化工生产车间等，这些车间的工艺过程多以顺序控制为主。辅助车间的控制系统应以遵循现场总线通信协议的PLC，或能与FCS进行通信交换信息的PLC为优选对象。
2）DCS
分布式控制系统（Distributed Control System, DCS），在国内自动控制行业又称为“集散控制系统”。它是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
DCS是一个以网络通信为基础，由过程控制级和过程监控级组成的多级计算机系统，综合了计算机、通信、控制和显示等技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
首先，DCS以系统网络作为系统骨架，它是DCS的基础和核心。由于网络对DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性起着决定性的作用，因而对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。无论在何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。而且，系统网络必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因而多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统的可扩充性要求，系统网络可接入的最大节点数应比实际使用的节点数多若干倍。这样既可以根据需要接入新的节点，又可以减轻系统网络运行时的通信负荷，以确保系统的实时性和可靠性。此外，在系统实际运行过程中，各个节点的接入状态随时可能发生改变，使得网络重构经常出现，因而系统网络应该具有很强的在线重构能力。
其次，这是一种对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。一般情况下，一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，从而提高系统的可靠性，同时也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个DCS系统的性能。
与集中式控制系统不同，所有的DCS都要求有系统组态功能，没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监管、控制、维护，其主要作用是提供对DCS进行组态，配置所需的工作组态软件。当DCS在线运行时实时监视DCS网络上各个节点的运行情况，需要时可以及时调整系统配置以及系统相关参数的设定值，以便使DCS随时处在最佳的工作状态之下。
DCS自1975年问世以来，已经历了几十年的发展历程。虽然DCS在系统的体系结构上没有发生大的改变，但经过不断的发展和完善，其功能和性能都得到了极大的提高。总体来说，DCS正在向更加开放、标准化的方向发展。
作为生产过程自动化领域的计算机控制系统，DCS不只是生产过程的自动化系统，现在的计算机控制系统的概念已经被大大拓展了，它不仅包括传统的DCS各种功能，而且向下延伸到了生产现场的每台测量设备、执行机构，向上扩展到了生产管理、企业经营的方方面面。
DCS具有以下特点：
（1）高可靠性。由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，使得某一台计算机出现故障时，并不会导致系统其他功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和工具软件的专用计算机，从而提高了系统中每台计算机的可靠性。
（2）开放性。DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化技术框架，系统中各台计算机采用局域网通信方式，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增的计算机方便地接入系统通信网络。
3）FCS
现场总线的应用是工业过程控制发展的主要技术之一。可以说，现场总线控制系统（FCS）的发展应用是自动化领域的一场革命。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）之后，朝着现场总线控制系统（FCS）的方向发展。其采用现场总线技术，构造低成本现场总线控制系统，达到现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放性，符合工业控制系统技术发展趋势。
虽然以现场总线为基础的FCS发展很快，但FCS发展过程中还需要解决很多问题，如统一标准、仪表智能化等。对于传统控制系统的维护和改造还需要依靠DCS，而FCS完全取代传统的DCS还需要一个相当漫长的过程。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式，在工业现场得到了越来越多的应用，并将在控制领域中占有更加重要的地位。因此，结合DCS、工业以及太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。
在未来的工业过程控制系统中，数字技术向智能化、开放性、网络化的方向进一步发展，同时工业控制软件也向标准化、网络化、智能化、开放性方向发展。总体来说，现场总线控制系统FCS的出现，数字式分散控制DCS和PLC并不会消亡，反而会促进DCS和PLC技术本身的进一步发展。但以往由DCS或PLC处于控制系统中心地位的情形，今后将变为由FCS处于控制系统的中心地位，而DCS成为现场总线的一个控制站点。
随着计算机技术的迅速发展，CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM系统在过去的几十年中得到了广泛的应用。
计算机辅助设计（Computer Aided Design, CAD）作为一门学科始于20世纪60年代初，一直到70年代，由于受到计算机技术的限制，CAD技术的发展非常缓慢。进入80年代，计算机技术快速发展，加上功能强大的外围设备的问世，如大型图形显示器、绘图仪、激光打印机等，极大地推动了CAD技术的发展和应用。
计算机辅助设计涉及的范围很广，如概念设计、优化设计、计算机辅助绘图、工艺规划、设计过程管理等。CAD概念中的“D”最初是指“Drawing”，即计算机辅助绘图和一些设计计算，仅仅是用CAD系统来替代传统的手工绘图功能，属于非创造性的工作，并不能进行真正的设计。随着CAD技术的发展，“D”的含意更多的是指“Design”，即带有创造性的设计，如方案构思、工作原理拟定、3D建模等。
目前，很多CAD系统广泛应用于机械、电气、电子、建筑、纺织等领域的产品设计和开发之中。例如，机械设计的2D绘图和3D建模，适用于总体设计、产品造型、结构设计等各个环节；电气CAD系统可以用来进行电气装置的系统设计、电气布局设计、电气布线图绘制以及电气元器件清单的编制；电子CAD系统用来进行IC设计、电子电路设计、PCB设计；建筑CAD系统用来进行建筑场景、建筑布局、建筑结构、室内装饰、市政道路等设计。另外，计算机辅助设计还包括很多其他内容，如优化设计、智能CAD、概念设计、工程数据库、计算分析与仿真、CAD/CAM集成等。对于产品或工程的设计，借助CAD技术，可以大大缩短设计周期，提高设计效率。
计算机辅助工程分析（Computer Aided Engineering, CAE）是随着计算技术与CAD建模技术的发展而产生的。目前，CAE技术已成为一门专门的学科，在工程中得到了非常广泛地应用。
常见的工程分析包括：对质量、体积、惯性矩、强度等的计算分析；对产品的运动精度，动、静态特征等性能分析；对产品的应力、变形等结构分析。其中，“有限元分析”是最重要的工程分析技术之一。它广泛应用于弹塑性力学、断裂力学、流体力学、热传导等领域。有限元法是20世纪60年代以来发展起来的数值计算方法。其基本思想是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个节点相互联接，然后根据变形协调条件综合求解。由于单元的数目是有限的，节点的数目也是有限的，所以称为“有限元法”。这种方法灵活性很大，只要改变单元的数目，就可以使解的精确度改变，得到与真实情况接近的解。随着计算机技术的发展，有限元法在各个工程领域中不断得到应用，现已遍及宇航工业、核工业、机电、化工、建筑、海洋等领域，也是机械产品动、静、热特性分析的重要手段。
目前，市场上有一些典型的商用仿真分析软件，有力地推动了仿真技术在产品设计中的应用。例如，在有限元分析领域中，MSC公司的Nastran和Ansys公司的Ansys；多体动力学领域的ADAMS、SIMPACK和DADS；控制学领域中MathWork公司的MATLAB/Simulink和Integrated Systems公司的MATRIXx；电子电路领域的PROTEL、ORCAD和PSPICE；流体力学领域的AMEsim、Easy5等。这些商用分析软件大多提供了友好的图形操作界面，工程技术人员可以直观地进行产品建模与仿真分析。同时，仿真算法也随着软件版本的提升不断改进，使得仿真效率和精度大大提高。除此之外，一些领域知识被大量地集成到商用仿真软件中，越来越多的商用仿真软件开始提供模型模版库，如ADAMS和Matlab/Simulink等。这些模型模版库由该领域比较权威的工程技术公司开发完成，包含该领域一些典型产品的仿真模型。工程技术人员在对这些模型模版做少量改动的基础上，可以快速地开发出符合自己要求的模型，从而大大缩短建模时间，提高建模效率。
计算机辅助工艺过程规划（Computer Aided Process Planning, CAPP）是联接计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助制造（CAM）的桥梁，CAD系统的产品信息必须经过CAPP系统才能转变成CAM系统的加工信息。同时，CAPP系统的输出结果也是管理信息系统（MIS）的重要信息来源和生产计划与调度（PPS）部门的重要依据。CAD的结果能否有效地应用于生产实践，NC机床能否充分发挥效益，CAD与CAM能否真正实现集成，都与工艺设计密切相关。因此，CAPP是企业信息集成中的一个重要环节。
对CAPP的研究始于20世纪60年代中期，1969年挪威发表了第一个CAPP系统AUTOPROS，它是根据成组技术原理，利用零件的相似性去检索和修改标准工艺过程的方式，形成相应零件的工艺规程。1976年，美国CAM-I公司研制出一种可以在微机上运行的结构简单的CAPP系统，其工作原理也是基于成组技术。中国从20世纪80年代开始开展CAPP研究，已开发出不少CAPP系统，有的系统已经在企业得到了广泛的应用。
工艺设计是现代制造系统的重要组成部分。工艺过程设计的任务是：在给定的资源（机床、刀具、夹具等）约束下，为实现期望的目标（可行的工艺计划、优化的费用等），选择和确定详细的工艺过程，使零件毛坯经过确定的形状、性质和表面质量的改变，成为所需的成品。
在设计方法上，CAPP经历了检索式、派生式和创成式三种主要模式。检索式是CAPP最初采用的方法，它实际上是一个对已有的标准工艺文件的管理系统。派生式设计方法是在成组技术的基础上，利用零件的相似性去检索和修改典型工艺，以形成新零件的工艺文件。派生式系统在20世纪70年代发展很快，有些系统还得到了生产实际的应用。70年代中期开始创成式CAPP系统的研究开发。创成式设计方法的基本原理是依靠决策逻辑和制造工程数据信息，根据输入的零件信息自动生成新零件的工艺过程。但由于创成式的技术方法仍不成熟，从而出现了许多半创成式系统，这类系统显得比较实用。
目前，计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing, CAM）有狭义和广义两个概念。CAM的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、生产计划的编制、资源需求计划的制订等。这是最初CAM系统的狭义概念。如今，CAM的狭义概念甚至更进一步缩小为NC编程的同义词。CAPP已被作为一个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订则划分给MRP-Ⅱ/ERP系统来完成。
而通常CAM是指根据被加工零件的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求，确定加工方法、加工路线和工艺参数，再进行数值计算获得刀位数据。然后根据工件的尺寸、刀具中心轨迹、位移量、切削参数（主轴转速、刀具进给量、切削深度等）以及辅助功能（主轴正反转、冷却液开关等），按数控机床所采用的代码及程序格式，编制出工件的数控加工程序。
CAM的广义概念所包括的内容则广泛得多。从广义上讲，除了上述CAM狭义概念所包含的计算机辅助生产计划、工艺设计、数控编程、加工过程控制等内容外，它还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。
总之，随着计算机技术的迅速发展，CAD、CAE、CAPP、CAM系统在过去的几十年中在各自领域得到了广泛应用。为了进一步提高产品设计制造的自动化程度，制造业企业需要实现CAD/CAPP/CAM系统的集成。
1）产生背景
20世纪70年代，企业在工程设计和生产过程中逐渐应用CAD、CAM等系统。对于制造业企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但彼此之间缺少有效的信息共享和利用，形成所谓的“信息孤岛”。同时，随着计算机应用的快速发展，随之而来的各种数据也急剧膨胀，对企业的相应管理形成巨大压力：数据种类繁多、数据重复冗余、数据检索困难、数据的安全性及数据的共享重用较难实现等。庞大的数据流、数据和过程缺乏透明性、系统集成不充分，是制造业企业计算机应用中迫切需要解决的问题，因而需要将相关独立的信息处理系统集成到一个总体框架中，使企业的数据和过程管理透明化。在这一背景下，产生了PDM这项新的管理思想和技术，以实现对产品相关数据、过程、资源的一体化集成管理。
PDM的中文名称为产品数据管理（Product Data Management, PDM）。它是一门用来管理所有与产品相关信息（包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等）和所有与产品相关过程（包括过程定义和管理）的技术。通过实施PDM，可以提高生产效率，有利于对产品的全生命周期进行管理，加强对文档、图纸、数据的高效利用，使工作流程规范化。
PDM进行信息管理的两条主线是静态的产品结构和动态的产品设计流程，所有的信息组织和资源管理都是围绕产品设计展开的，这也是PDM系统有别于其他的信息管理系统，如企业信息管理系统（MIS）、制造资源计划（MRPⅡ）、项目管理系统（PM）、企业资源计划（ERP）。PDM在实现企业的信息集成、提高企业的管理水平及产品开发效率等方面的意义是十分巨大的。
2）发展历程
PDM是20世纪90年代初期发展起来的一种新的管理思想和新兴技术。80年代出现了一些与PDM相关的概念，如工程数据管理（EDM）、文档管理（DM）、产品信息管理（PIM）、技术数据管理（TDM）、技术信息管理（TIM）、图像管理（IM）等，每种概念都解决具体领域的相应问题，但软件功能相对有限。
早期的PDM产生于20世纪80年代初。当时，CAD已经在企业中得到了广泛的应用，工程师在利用CAD的同时，也不得不将大量的时间花费在查找设计所需的信息上，对于电子数据的存储和查找成了现实需求。在这种情况下，一些CAD软件开发商结合其CAD软件推出了第一代PDM产品，主要解决大量电子数据的存储和管理问题。第一代PDM产品仅在一定程度上缓解了“信息孤岛”问题，但仍然普遍存在系统功能较弱、集成能力和开放程度较低等不足。
此后，通过对早期PDM产品功能的不断扩展，最终出现了专业化的PDM产品，如SDRC公司的Metaphase和UGS的iMAN等就是第二代PDM产品的代表。与第一代PDM产品相比，在第二代PDM产品中出现了许多新功能，如对产品生命周期内各种形式的产品数据的管理能力、对产品结构与配置的管理、对电子数据的发布和更改的控制，以及基于成组技术的零件分类管理与查询等，同时软件的集成能力和开放程度也有较大的提高，少数优秀的PDM产品可以真正实现企业级的信息集成和过程集成。第二代PDM产品在技术上取得巨大进步的同时，在商业上也获得了很大的成功。PDM开始成为一个产业，出现了许多专业开发、销售和实施PDM的公司。
在PDM的标准化阶段，1997年2月，OMG组织公布了其《PDMEnabler标准草案》（以下简称《草案》）。作为PDM领域的第一个国际标准，该《草案》由许多PDM领域的主要开发商参与制订，如IBM、SDRC、PTC等。PDMEnabler基于CORBA技术，就PDM的系统功能、PDM的逻辑模型和多个PDM系统间的相互操作提出了一个标准。这一标准的制订为新一代标准化PDM产品的发展奠定了基础。
3）PDM的基本理念
PDM是一种利用数据模型对制造业企业的产品研发设计过程进行管理的方法，其目标是利用一个集成的信息系统来产生为进行产品开发设计和制造所需的完整技术资料。
1995年2月，CIMdata总裁Ed Miller对PDM进行了如下定义：
PDM是用来管理所有与产品相关信息和所有与产品相关过程的技术。与产品相关的所有信息，包括零部件信息、产品结构、结构配置、文件、CAD文档、扫描图像、审批信息等；与产品相关的所有过程，包括过程（生命周期、工作流程、审批/发放、工程更改等）的定义与监控。
这个定义从广义的角度解释了PDM技术。但就现阶段PDM的发展情况而言，可以给出一个较为具体的定义：PDM技术以软件技术为基础，是一门管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文档、数据库记录等）和所有与产品相关的过程（包括审批/发放、工程更改、一般流程、配置管理等）的技术。提供产品全生命周期的信息管理，并可以在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。
从数据来看，PDM系统可帮助组织产品设计，完善产品结构修改，跟踪进展中的设计概念，及时方便地找出存档数据以及相关产品信息。
从过程来看，PDM系统可协调、组织整个产品生命周期内诸如设计审查、批准、变更、工作流优化以及产品发布等事情。
技术和理念的发展是PDM不断发展的推动力，从早期的CAD/CAM/CAE集成系统、电子文档管理，发展成为PDM系统。PDM管理与产品相关的各种数据以及这些数据的处理流程，也就是说，PDM管理产品开发中工程、制造以及其他学科的活动，PDM系统都能够提供一种结构化方法，有规则地存取、集成、管理、控制产品数据和数据的使用流程，其核心价值在于能够使所有与项目相关的人在整个产品数据的生命周期中共享与产品相关的各种异构数据。
PDM可提供产品全生命周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计和制造建立一个并行化的协作环境。PDM的基本原理是，在逻辑上将各个CAX信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品模型，最终形成完整的产品描述、生产过程描述以及生产过程控制数据。技术信息系统和管理信息系统的有机集成，构成了支持整个产品形成过程的信息系统。通过建立虚拟的产品模型，PDM系统可以有效、实时、完整地控制从产品规划到产品报废处理的整个产品生命周期中的各种复杂的数字化信息。
PDM根据其系统功能、应用范围、系统独立性、开放性等不同而大致可以分为两类。一类是面向项目设计团队，针对具体的产品开发项目，主要以一两种应用软件为特定集成内容，应用规模在几台至百台，运行于局域网络环境下的PDM系统，称其为“项目组级PDM”；另一类PDM是“企业级PDM”系统，按用户需求可以组成任意规模的多硬件平台、多网络环境、多数据库、多层分布式Server、多种应用软件集成的跨企业、跨地区的大型应用系统，为企业提供并行、协同产品开发的基本环境。
4）PDM的主要功能
虽然PDM软件功能越来越丰富，PDM与应用系统的集成能力不断增强，但文档管理、工作流和过程管理、产品结构配置管理以及系统集成，仍然是PDM系统最基本的核心功能，目前企业实施PDM也主要集中在实现这些应用功能上。企业级的PDM系统一般具有如下功能：
（1）数据仓库和文档管理
这是PDM最基本的功能之一。文档管理主要是控制与产品信息相关的文档，如产品数据与数字化模型、技术规范、图纸文档等，主要实现包括分布式电子仓库、文档的记录、版本、分类编码、属性搜索、用户权限、安全保密、相关工具、发放流程等的管理。
（2）产品结构配置管理
它的主要功能包括建立产品结构树、BOM多视图生成和管理、维护项目的隶属关系、动态分层浏览、产品配置管理等。产品结构管理不仅管理产品零部件之间的装配、借用、互换和版本等关系，而且是PDM系统与其他应用系统如CAD、MRP-Ⅱ、ERP等集成的基础。产品结构管理按照产品组成结构的方式把相关的技术文档以及与产品相关的管理文档等电子文档有序地组织起来，形成产品信息主模型。配置管理是根据具体的条件和零部件版本来决定当前有效的产品结构。
（3）零件分类管理与检索
这是在PDM文档管理和产品结构管理基础上的功能扩展，主要包括产品信息分类和产品数据检索。通过对产品数据和零部件的分类，建立有效的产品分类管理系统，以方便工程技术和管理人员进行查询和检索，使产品数据得到有效的重用。在数据访问、调用时可按零件分类树的组织层次或按专业属性进行查询，提高检索效率。
（4）工作流和过程管理
主要是对产品开发过程和工程更改过程中的所有事件和活动进行定义、执行、跟踪和监控。一般由工作流模板定义工具、执行工作流的工作流机、工作流监控和管理工具等组成。PDM系统的工作流管理与通用的工作流管理技术几乎完全一致。但PDM系统中的工作流管理更强调对数据和文档生命周期的管理，数据的生成、审核、发布、变更、归档等都是通过工作流程实现的，有些工作流就是专门用以跟踪和维护数据。PDM系统通过流程管理控制设计人员对产品数据的修改，包括文档的工作流、项目的任务流和工程变更管理三个部分。此外，充分利用工作流和过程管理提供的辅助管理功能（如触发、警告、提醒机制、电子邮件接口等），可以提高工作流和整个设计过程的管理效率，从而改善管理质量。
（5）应用封装与系统集成
PDM作为企业级应用集成平台，从集成对象上需要考虑与其他应用软件系统的集成。通过集成工具，用户能够对已有应用系统进行封装，同时可采用一定的协议将其他的系统软件和应用软件集成起来，使得这些应用软件从用户的角度与PDM成为一体。
PDM与应用软件的集成可以通过多种方式实现。对于Word等一般软件实现一定程度的封装就可以，也就是通过点击相应格式文件可以激活应用系统；对于更进一步的要求，则可以通过PDM提供的二次开发工具和API开发相应的接口，以实现二者间的简单互操作；另外，可以充分利用软件厂商提供的应用接口或联接驱动等程序，实现应用软件与PDM间的接口或紧密集成。
在企业的信息集成过程中，PDM系统可以被看作起到一个集成框架的作用，各种应用程序诸如CAD/CAM/CAE、EDA、OA、CAPP、MRP等将通过各种各样的方式，如应用接口、开发（封装）等，直接作为一个个对象而被集成进来，使得分布在企业各个地方、在各个应用中使用的所有产品数据得以高度集成、协调、共享。
企业管理信息化，是指在企业管理的各个活动环节中，充分利用现代信息技术建立信息网络系统，将企业的生产过程、物料移动、事务处理、现金流动、客户交互等业务过程，通过多种管理信息系统，在信息技术支持下的企业变革过程管理、企业运作管理以及对信息技术、信息资源、信息设备等信息化实施过程的管理，使企业的信息流、资金流、物流、工作流集成和整合，不断提高企业管理的效率和水平，实现资源的优化配置，进而提高企业经济效益和竞争能力。
企业信息化管理的精髓是信息集成，通过信息管理系统把企业的设计、采购、生产、制造、财务、营销、经营、管理等各个环节集成起来，共享信息和资源，同时利用现代的技术手段来寻找自己的潜在客户，有效地支撑企业的决策系统，达到降低库存、提高生产效能和质量、快速应变的目的，增强企业的市场竞争力。
企业管理信息系统的功能主要有：
（1）信息处理。如信息的收集、传送、加工、查询等。
（2）业务管理。如经营计划管理、物料管理、生产管理、财务管理、人力资源管理等。
（3）辅助决策。利用已有信息，运用科学的方法进行发展趋势预测，为决策提供支持。
企业管理信息系统以生产计划为主线，根据企业从外部市场获得的销售订单、企业经营管理部门制订的计划和对生产能力及负荷的预测，制订主生产计划；根据主生产计划制订厂级作业计划；再根据设备的负荷情况，制订车间作业计划。物资供应、设备管理、工具管理、人事管理等功能模块都围绕生产计划主线的执行而开展工作。综合信息、财务管理、成本管理、库存管理、生产监控、质量管理模块则是在获得生产计划执行的相关信息基础上，从提高企业管理水平和运作效率、降低成本、提高产品质量的角度对相关的人、财、物、生产过程进行管理和控制。生产准备模块是支持企业生产计划执行的辅助模块，基础数据管理则保证企业管理信息系统的正确运行，特别是为生产计划的正确制订和执行提供可靠的数据基础。
企业管理信息系统涉及企业最为复杂的业务部分，它所处理的信息通常占企业总信息量的80%以上。对于企业管理信息系统的研究，最早可以追溯到20世纪40年代的“订货点法”开始，为了解决企业的库存优化问题而提出的。对于某种物料由于生产或销售的原因而减少，当库存量降低到某一预先设定的点时，即开始发出订单（采购或加工）来补充库存。直至库存量降低到安全库存时，发出的订单所定购的物料（产品）刚好到达仓库，补充前一时期的消耗，此订货的数值点，即称为“订货点”。“订货点法”是用于计算生产过程的物料需求，防止物料短缺，解决库存控制问题的常用方法。
20世纪60年代中期美国IBM公司的约瑟夫-奥列基博士提出了制订物料供应计划的物料需求计划（Material Requirement Planning, MRP）方法。MRP把企业生产过程中涉及的所有产品、零部件、原材料、中间件等，在逻辑上视为相同的物料，再把企业生产中需要的各种物料分为独立需求和相关需求两种类型，以保持合理的物料储备、降低库存、有效组织生产为目标，按不同的计划期计算物料需求，解决了订货时间和订货数量问题，实现在需要的时间、以需要的数量供给生产过程中所需的物料而没有多余的库存。
20世纪70年代，在MRP的基础上，引入资源计划来保证和安排生产、执行监控与反馈等功能，形成了闭环MRP系统。闭环MRP是在物料需求计划的基础上充分考虑能力的约束，加入了能力需求计划，即全部工作中心的负荷平衡。闭环MRP系统的出现，使生产活动方面的各种子系统得到统一，可以实现物料需求计划与能力计划的调整和平衡，从而形成了一种生产系统计划与控制的闭环系统。
20世纪80年代，出现了制造资源计划MRP-Ⅱ，这使得从MRP的物料管理扩大到人力、机器、设备以及资金的管理，实现了企业内部资源的一体化管理。它是一个围绕企业的基本经营目标，以生产计划为主线，对企业制造的各种资源进行统一的计划和控制，使得企业的物流、信息流、资金流流动畅通的动态反馈。
20世纪80年代中期以前的管理一般面向企业内部，管理的目标是生产成本与生产效率。到了80年代后期，社会经济发生了巨大的变化，社会技术的持续创新、市场需求的瞬息万变以及企业竞争空间的迅速扩大，使得传统的成本与效率管理不再成为企业竞争的主要因素。企业管理从面向内部资源管理转而面向全社会一切市场资源的有效利用，需要实现对企业与社会各个方面、各个环节的管理。
20世纪90年代产生了企业资源计划ERP。它在MRP-Ⅱ的基础上扩展了管理范围，给出了新的结构。在ERP系统中考虑到仅靠自己企业的资源不可能有效地参与市场竞争，还必须把经营过程中的有关各方如供应商、制造工厂、分销网络、客户等纳入一个紧密的供应链中，才能有效地安排企业的产、供、销活动，满足企业利用全社会一切市场资源快速高效地进行生产经营的需要，以期进一步提高效率和在市场上获得优势。同时，也考虑了企业为了适应市场需求变化不仅组织“大批量生产”，还要组织“多品种小批量生产”。
图1-1表示MRP、MRP-Ⅱ、ERP、ERP-Ⅱ之间的关系。
图1-1 MRP—MRP-Ⅱ—ERP—ERP-Ⅱ的关系
“物料需求计划”（Material Requirement Planning, MRP）是根据产品结构各层次物品的从属和数量关系，以每种物料为计划对象，以完工期限为时间基准倒排计划，按提前期长短区别各种物料下达计划时间的先后顺序，对制造业企业内的物料计划进行管理。MRP是根据市场需求预测和顾客订单制订定产品的生产计划，然后基于产品生成进度计划，组成产品的材料结构表和库存状况，通过计算机计算所需物料的需求量和需求时间，从而确定材料的加工进度和订货日程的一种实用技术。
1）MRP的主要内容
MRP的主要内容包括客户需求管理、产品生产计划、原材料计划以及库存记录。其中，客户需求管理包括客户订单管理及销售预测，将实际的客户订单数与科学的客户需求预测相结合即能得出客户需要什么以及需求多少。
2）MRP物料计算方式
物料需求计划（MRP）是一种推式体系，根据预测和客户订单安排生产计划。因此，MRP基于需求预测建立计划，“推动”物料经过生产流程。也就是说，传统的MRP方法依靠物料运动经过功能导向的工作中心或生产线，这种方法是为最大化效率和大批量生产来降低单位成本而设计。其计划、调度并管理生产以满足实际和预测的需求组合。生产订单出自主生产计划（MPS）然后经由MRP计划出的订单被“推”向工厂车间及库存。
3）MRP的技术特点
（1）需求的相关性。在生产系统中，物料需求具有相关性。例如，根据订单确定了所需产品的数量之后，由产品结构文件BOM即可推算出各种零部件和原材料的数量，这种根据逻辑关系推算出来的物料数量称为相关需求。不但品种数量有相关性，需求时间与生产工艺过程的决定也是相关的。
（2）需求的确定性。MRP的需求是根据生产进度计划、产品结构文件和库存文件精确计算出来的，品种、数量和需求时间都有严格要求，不可改变。
（3）计划的复杂性。MRP要根据主产品的生产计划、产品结构文件、库存文件、生产时间和采购时间，把主产品的所有零部件需要数量、时间、先后关系等准确地计算出来。当产品结构复杂，零部件数量特别多时，其计算工作量非常庞大，必须依靠计算机来完成。
制造资源计划（Manufacturing Resource Planning）的英文缩写仍为MRP，为了区别于物料需求计划（缩写也为MRP），而简称为“MRP-Ⅱ”。它是在物料需求计划的基础上发展而来的一种规划方法，在考虑企业实际生产能力的前提下，以物料需求计划MRP（Materials Requirements Planning）为核心，以最小的库存保证生产计划的完成，同时对生产成本加以管理，实现企业物流、信息流和资金流的统一。
1）MRP-Ⅱ的基本思想
MRP-Ⅱ的基本思想就是把企业作为一个有机整体，从整体最优的角度出发，通过运用科学方法对企业各种制造资源和产、供、销、财各个环节进行有效地计划、组织和控制，使它们得以协调发展，并充分发挥作用。
MRP-Ⅱ是对企业制造资源进行有效计划的方法。它是一个围绕企业基本经营目标，以生产计划为主线，对企业制造的各种资源进行统一的计划和控制，达到企业资源的优化配置，确保企业连续、均衡地生产，实现信息流、物流与资金流的有机集成，从而提高企业整体运作水平。其也可以简单理解为在闭环MRP的基础上，集成财务管理功能。
2）MRP-Ⅱ的计划体系
MRP-Ⅱ的计划体系从上到下可以分为生产计划大纲、主生产计划、物料需求计划、能力需求计划、车间作业计划5个层次，从上到下逐步完成5层计划的制定。在MRP-Ⅱ系统中还包括反馈环节，对计划的可行性进行验证。计划的实施从下向上执行，发现问题时，逐级向上进行反馈并完成必要的修改。从计划编制的展望期看，上层为长期计划，中层为中期计划，下层为短期计划。按照从上到下的顺序，MRP-Ⅱ的计划逐步由粗到细、由宏观到微观逐步细化。
（1）生产计划大纲是对产品大类编制产量、产值计划；
（2）主生产计划是对产品或外销半成品编制计划；
（3）物料需求计划将产品分解后，在对自制件编制生产计划下达加工订单的同时，对外购件编制采购计划，并下达采购订单；
（4）计划的编制分别经过粗能力需求计划及能力需求计划，并对其可行性进行检验；
（5）车间作业计划将零件的加工按工序进行分解，把各零件、各工序的加工任务以任务调度单的形式下达到车间去执行。
3）MRP-Ⅱ系统
MRP-Ⅱ是以MRP为核心发展起来的闭环生产计划与控制系统，它覆盖整个企业的生产经营活动。MRP-Ⅱ是对制造业企业资源进行有效计划的一整套方法，该方法围绕企业的基本经营目标，以生产计划为主线，对制造业企业的各种资源进行统一的计划和控制，使企业的物流、信息流、资金流流动畅通。MRP-Ⅱ系统是一个动态反馈系统。
需求量、提前期与加工能力是MRP-Ⅱ制订计划的主要依据。而在市场形势复杂多变、产品更新换代周期短的情况下，MRP-Ⅱ对需求与能力的变更，特别是计划期内的变动适应性差，需要较大的库存量来吸收需求与能力的波动。
“企业资源计划”（Enterprise Resource Planning, ERP）是在制造资源计划MRP-Ⅱ的基础上，经过进一步的功能扩充和完善而形成的。MRP-Ⅱ是以物料需求计划MRP为核心的闭环生产计划与控制系统。构成MRP-Ⅱ的主要部分包括生产计划大纲、主生产计划、物料清单、库存管理、能力需求计划及车间作业计划等内容。而ERP从企业全局的角度进行经营管理和生产计划，是企业集成的生产计划与经营管理系统。
无论是对单件小批量型生产的企业，还是对大批量生产、按类生产的企业而言，生产计划与控制系统在订单处理过程中都起着核心的作用。
在订单处理过程中，生产计划与控制系统的各个重要企业活动之间都是相互联系的。在某个时刻，根据按类生产企业的产品品种计划，或根据批量生产企业由顾客订单管理系统制定的需求计划，确定企业的产品需求。然后，根据上述产品需求和设计部门提供的物料清单，考虑各个零部件是自制还是外购，由此推算出所有的物料需求。对于外购件，必须向采购部门提供所有外购件的相关信息；对于自制件，则制订企业内部的生产任务清单。进度计划确定了企业的生产任务清单、工艺过程规划以及工序计划。制定工艺过程规划的任务是，根据生产任务清单以及由设计部门提供的工程图和物料清单，编制工艺过程规划和NC程序。为了制订能力需求进度计划，应该将各个工序及相关的设备和人员在某一确定的时间上联系起来考虑。
ERP主要用于企业的生产、采购、供应、销售等的管理，除此之外，还用于财务管理、控制和人力资源管理等。
一般而言，除了MRP-Ⅱ的主要功能外，ERP系统还包括营销管理、客户管理、财务管理、设备管理、人力资源管理、质量管理、运输管理和项目管理等。ERP的主要子系统功能如下：
（1）库存管理子系统。即对库存的控制、库存台账的管理、订货计划的制定和仓库自身管理等。
（2）生产管理子系统。即物料需求计划的制定、生产计划的安排、生产调度和日常生产数据的管理分析等。
（3）人事管理子系统。即人员的档案管理、考勤管理、人员培训计划的制定等。
（4）财务管理子系统。即财务账目管理、生产经营成本管理、财务分析和财务计划的制定等。
（5）销售管理子系统。即销售计划的制定、销售分析、顾客信息的管理和销售合同的管理等。
（6）决策支持子系统。即企业经营战略的制定、企业资源的分配等。
从本质上看，ERP仍然是以MRP-Ⅱ为核心，但在功能和技术上却超越了传统MRP-Ⅱ的理念，它是以顾客驱动、基于时间、面向企业的整个供应链的企业资源计划。ERP中的资源计划已不局限在企业内部，而是把企业供应链内的供应商等外部资源也都看成是受控对象被集成进来。
计算机辅助质量管理或计算机辅助质量保证（Computer Aided Quality Assurance, CAQ）包括了企业采用计算机支持的各种质量保证和管理活动。在实际应用中，CAQ可以分为质量保证、质量控制和质量检验等几个部分。其中，质量保证贯穿了整个产品形成的过程，是企业质量管理中最为重要的部分。
一般地，企业质量管理信息系统包括以下功能：
（1）数据处理。能够对企业质量活动的各种原始质量记录、数据进行收集、整理、存储和传输，质量信息及时传递到需要的各个环节和各个部门，以便向管理者及时、全面、准确地提供所需要的各类质量信息。
（2）质量策划。能对各种具体的质量活动作出合理的策划和安排，根据不同的管理要求提供相应的质量信息，质量决策快速、准确，可提高质量管理的效率。
（3）质量控制。能对企业质量活动的整体规划和各部门的计划执行情况进行监控与检查，并根据实际差异进行调整，以达到预期的质量目标。
（4）质量预测。利用数学方法和预测模型，依据质量管理中的历史数据对各过程的未来质量情况进行预测。
（5）质量评价。能对质量管理体系的运行情况进行评价，包括管理评审，内部质量审核，自我评价，外部认证机构的审核。
（6）对质量体系能够部分实现远程审核和评价，能根据企业内外部环境变化而进行适应性调整，并与企业其他管理信息系统实现平稳联接和集成，使企业质量成本不断下降，同时，产品质量持续不断得到改进和提高。
为了建立企业级的质量管理体系和集成化质量管理系统，需要由基本的数据模型、角色模型、组织模型和过程模型加以保证。产品形成过程中质量保证的所有步骤必须与产品数据和过程数据紧密地联系起来；同时，与企业其他的应用系统有机地集成。然而，在目前的实际应用中，绝大多数的质量管理系统都是孤立地进行信息处理，缺乏直接进行数据交换的能力。
企业协同信息化：其包括供应链管理、客户关系管理、产品生命周期管理、商务智能系统、云制造服务平台。
“供应链管理”（Supply Chain Management, SCM）是对由供应商、制造商、分销商、零售商到顾客所构成的供应链网络的物流、信息流、资金流进行管理。这里，供应链管理的基本思想是围绕核心企业，通过对信息流、物流、资金流的控制，从原材料采购开始，制成中间产品以及最终产品的生产，最后由销售网络把产品送到消费者手中。它是将供应商、制造商、分销商、零售商直到最终用户连成一个业务关联的功能网络。供应链管理是对企业外部整个链条的作业流程进行整合和优化，提高供应商、制造商、零售商的业务效率，降低供应链运行成本。
供应链也是一条增值链，因物料在供应链上进行了加工、包装、运输等过程增加了价值，从而给链路上的相关企业带来了收益，这是维系这条供应链赖以存在的基础。如果没有创造额外的价值，相关企业没有得到应有的增值回报，这条供应链就难以为继了。
1）供应链管理的作用
（1）优质服务。因供应链联结着生产与消费，所以提供优质服务至关重要。供应链物流中的送货、配送等就是服务的体现。在理念方面，要以用户为中心，树立“用户第一”观念；在技术方面，做到“准时供应”，这也是优质服务的具体体现。
（2）及时供给。在现代经济环境中，物资流通时间越短、速度越快，再生产的周期越短，整个供应链的效率和效益就越高，因而快速、及时的物流供应是供应链物流活动必备的特性。
（3）调节库存。供应链上的关联企业通过本身的物流管理与库存调节，即保证对生产企业和消费者的需求供给，又能有效降低供应链各个环节的物流库存，从而优化供应链系统的资源配置。库存调节是供应链物流的要求，涉及物流的效益。在物流领域中正确确定库存方式、库存数量、库存结构、库存分布都是库存调节的具体问题。
2）供应链管理的基本要求
（1）信息资源共享。供应链管理需要在现代管理思想和信息技术支持下，以最优流通渠道使信息迅速、准确地传递，在供应链商和企业间实现资源共享。
（2）提高服务质量，扩大客户需求。供应链管理中，消费者大多要求提供产品和服务的时间越快越好，要求供应链管理通过生产企业内部、外部的整体协作，缩短产品的流通周期，加快物流配送速度，从而使客户的需求在最短的时间内得到满足。
（3）稳定供给，实现双赢。供应链管理把供应商、分销商、零售商等联系在一起，使相关企业形成一个利益共同体。它们为整体利益的最大化进行合作，实现双赢。生产和流通领域以供应链的方式实现协作，将成为现代生产和流通的主要方式。
3）SCM系统的主要功能
供应链管理是一种集成的管理思想和方法，从供应链的采购开始，到最终满足客户的所有过程，使供应链整体运作达到最优化。从单一的企业角度来看，是指企业通过改善上、下游供应链关系，整合和优化供应链中的信息流、物流、资金流，以获得企业的竞争优势。
供应链管理执行供应链中从供应商到最终用户的物流计划和控制等职能。供应链管理系统的基本业务管理，主要包括以下功能：
（1）采购管理。包括支持多种货币、运输成本管理，以及对多个供应商采购的多个订单计算，进行供应商业绩分析等。
（2）运输管理。包括交通工具租赁成本管理、运输路线及交付状态跟踪等。
（3）仓库/配送中心管理。包括计算机辅助商品货位查找及分配、商品的质量检验、仓库间商品调拨/配送等。
（4）库存控制。支持多种成本计算方法，质量管理功能可根据销售额和利润自动进行ABC分类，支持商品的批次和保质期管理等。
（5）直接交付。指根据客户的要求从供应商处订货，并且供应商直接将货交付顾客的过程。
（6）需求分析预测与自动补货。能够为缺货的商品自动地产生配送调拨单或采购单，实现商品的自动补货。
（7）财务系统。包括应收账款、应付账款、总账、现金管理和固定资产管理等。
（8）供应商关系管理等。
1999年，Gartner Group公司提出了客户关系管理（Customer Relationship Management, CRM）的概念。
“客户关系管理”是指企业为了提高核心竞争力，利用相应的信息技术以及互联网技术来协调企业与顾客之间在销售、营销和服务上的业务需要，从而提升其管理方式，向客户提供更佳的个性化服务。其最终目标是吸引新客户、保留老客户以及将已有客户转为忠实客户，进而增加市场份额。
1）CRM的基本含义
对客户关系管理的重视源于企业对客户长期管理的观念，这种观念认为客户是企业最重要的资产。CRM用来管理企业与客户之间的关系。CRM是企业选择和管理有价值客户及其关系的一种商业策略，要求以客户为中心建立企业的商业策略和企业文化，来支持有效的市场营销、销售与服务流程。CRM也是一种以信息技术为手段，有效提高企业收益及客户满意度、雇员生产力的具体软件和实现方法。
CRM的实施目标就是通过全面提升企业业务流程的管理效率来降低企业成本，通过提供更快速和周到的优质服务来吸引和保持更多的客户。作为一种新型管理机制，CRM极大地改善了企业与客户之间的关系，实施于企业的市场营销、销售、服务及技术支持等与客户相关的领域。
2）CRM的业务领域
一般来说，CRM系统主要包括市场、销售和服务三大业务领域，基本上可以分为以下三个层次。
（1）运作层次的CRM。主要是对销售、营销和客户服务三部分业务流程与管理进行信息化应用，以提高企业运作的效率。
（2）协作层次的CRM。主要是提供与客户沟通所需要的手段，如网络、邮件等，以便帮助企业更好地与客户进行沟通和协作。
（3）分析层次的CRM。对客户信息的加工处理和数据分析，提供一些报表和统计结果，通过对客户数据和客户行为模式进行分析，为企业决策提供支持。
3）CRM系统的主要功能
CRM系统主要包括以下功能：
（1）客户与联系人管理。主要对客户和联系人的基本信息、相关活动、活动历史、订单的输入和跟踪、建议书和销售合同的生成、客户的联系跟踪、客户的内部机构设置等进行管理。
（2）时间管理。主要功能包括日历、设计约会、活动计划、事件安排、备忘录、事务提醒，进行团队事件安排，把事件的安排通过任务表、预告/提示、电子邮件等通知相关的人。
（3）潜在客户管理。主要功能包括业务线索的记录、升级和分配，销售机会的升级和分配，潜在客户的跟踪。
（4）销售管理。主要功能包括销售信息管理，如客户、业务描述、联系人、时间、业务额、可能结束的时间等；产生各个销售业务的阶段报告，给出业务所处阶段还需的时间、成功的可能性、历史销售评价等信息；对销售业务信息进行维护，如销售地域（省市、邮编、地区、行业、相关客户、联系人等）的统计维护；根据利润、领域、优先级、时间、状态等标准，可以定制将要进行的活动、业务、客户、联系人、约会等方面的报告；提供销售费用和销售佣金管理。
（5）电话营销管理。主要功能包括电话本，生成电话列表，并把它们与客户、联系人和业务建立关联；记录电话细节，并安排回电；电话营销内容草稿；电话统计和报告；自动拨号。
（6）营销管理。主要功能包括把营销活动与业务、客户、联系人建立关联；在营销活动（如广告、邮件、研讨会、网站、展览会等）时，能获得预先定制的信息支持；营销资料的查找、更新，从而实现营销文件、分析报告等的共享；安排营销事件，如研讨会、会议等，并加入合同、客户和销售代表等信息，与合同、客户、联系人、业务等建立关联。
（7）客户服务。主要功能包括服务项目的安排、调度和分配；搜索和跟踪与某一业务相关的事件；生成事件报告；服务协议和合同；订单管理和跟踪。
（8）呼叫中心。主要功能包括呼入、呼出电话处理；互联网回呼；呼叫中心运行管理；报表统计分析；通过传真、电话、电子邮件、打印机等自动进行资料发送；呼入、呼出调度管理。
（9）合作伙伴关系管理。主要功能包括对公司数据库信息设置存取权限，合作伙伴通过标准的Web浏览器以密码登录的方式对客户信息、公司数据库、与活动渠道相关的文档进行存取和更新；合作伙伴可以方便地存取与销售渠道有关的销售机会信息；合作伙伴通过浏览器使用销售管理工具（如销售方法、销售流程等）及产品和价格配置器。
（10）商业智能与电子商务。主要功能包括以报告或图表形式查看潜在客户和业务可能带来的收入；通过预定义的图表工具进行潜在客户和业务的传递途径分析；将数据转移到第三方的预测和计划工具（柱状图和拼图工具、系统运行状态显示和能力预警）。
4）CRM系统的功能发展
随着移动应用的快速发展，CRM已经进入移动时代。移动CRM系统就是一个集智能移动终端、VPN、身份认证、地理信息系统（GIS）、Webservice、商业智能等技术于一体的移动客户关系管理系统。它将原有CRM系统上的客户资源管理、销售管理、客户服务管理、日常事务管理等功能迁移到手机上。既可以像一般的CRM产品一样，在公司的局域网里进行操作，也可以在员工外出时，通过手机进行操作。这样，客户不仅可以随时查看信息，而且也可以通过手机给公司内部人员下达工作指示，同时还可以使用平台所提供的所有功能。
“产品生命周期管理”（Product Life-Cycle Management, PLM），是指从人们对产品的需求开始，到产品淘汰报废的全部生命历程。PLM是一种先进的企业信息化思想，它让人们思考在激烈的市场竞争中，如何用最有效的方式和手段来为企业增加收入和降低成本。
PLM的来历与PDM和CAD软件系统有密切的关系。从技术角度上来说，PLM是一种对所有与产品相关的数据，在其整个生命周期内进行管理的技术。既然PLM与所有与产品相关的数据管理有关，那么就必然与PDM密不可分，有着深刻的渊源关系，可以说，PLM完全包含了PDM的全部内容，PDM功能是PLM中的一个子集。但是PLM又强调了对产品生命周期内跨供应链的所有信息进行管理和利用，这是与PDM的本质区别。
由于PLM与PDM的渊源关系，实际上大多数PLM厂商来自PDM厂商。有一些原PDM厂商已经开发了成体系的PLM解决方案，成功地实现了向PLM厂商的转化。当然，也有ERP厂商的加入，如SAP，已经提出了自己的基于ERP立场的PLM解决方案。
1）PLM的基本概念
CIMData认为，任何企业的产品生命周期都是由产品定义、生产制造和运作支持这三个基本的相互交织的生命周期组成。
（1）产品定义生命周期。该阶段开始于最初的客户需求和产品概念，结束于产品报废，以产品作为研究对象，定义产品是如何设计、制造、操作和服务等活动的。
（2）产品生产制造生命周期。该阶段主要是包括与生产和销售产品相关的活动，包括如何生产、制造、管理库存和运输，其管理对象是物理意义上的产品。ERP系统是企业在该阶段的主要应用。
（3）运作支持生命周期。该阶段主要是对企业运作所需的基础设施、人力、财务和制造资源等进行统一的监控和调配。
上述每一项生命周期都包括相关的过程、信息、业务系统。而PLM系统的目的就是对这些过程、信息、系统和人员进行协调和管理，实现这三个阶段的紧密协作和联络，将企业产品定义通过企业生产与运作的支持，转变为企业的真实产品。
PTC公司从产品的演化过程来理解产品生命周期。它将这一过程分为概念产生、设计、采购、生产、销售和服务等几个阶段。每个阶段都有其特定的活动，产生相应的信息，涉及相关的人员和部门，而PLM在每个阶段都起着不同的作用。
（1）概念产生阶段。该阶段基于市场信息，获得新产品或产品设计改进的基本要求。PLM系统在该阶段主要对产品的市场预测、产品创意、商业前景预测、客户需求和投资规划等活动提供支持。PLM系统从所联接的其他系统中提取信息，增强市场需求分析和产品开发计划的准确度。
（2）设计阶段。产品开发团队将通过PLM系统交换和共享产品设计数据，协同完成产品的设计工作。该阶段主要活动包括产品的概念设计、详细设计、设计评估、工程分析、文档管理及E-BOM管理等。
（3）采购阶段。该阶段对产品制造所需的器件、材料、部件和设备进行分析，确定外购件和自制件计划。PLM系统从ERP、PDM、SCM等系统中抽取出零部件/原材料的自制或采购渠道、报价、供应商、替换件等信息，提供给采购人员制订相应的计划。
（4）生产阶段。该阶段根据产品设计与开发所建立的设计规格，利用所采购的零部件和原材料进行生产，通过质量检查、控制或其他过程控制方法，来检查生产是否与设计规格一致。PLM在该阶段主要涉及M-BOM的管理、工装计划、生产测试、自制件加工等活动。
（5）销售阶段。该阶段的主要活动包括市场推广、产品发布、销售战略制订、客户管理和订单管理等。PLM系统负责企业与分销商、客户、供应商之间的信息协调和管理，保证订单、生产、库存和销售等环节的信息畅通和一致性。
（6）售后服务阶段。主要负责产品的维护、服务和维修等工作。PLM系统把客户服务信息传递给相关的设计、生产、制造部门，并将相应的处理和解决方案反馈给服务部门和客户，以充分利用企业资源提高服务质量和效率。
2）PLM的管理理念
“PLM”是为了满足制造业企业对产品生命周期管理的需求而产生的一种新的管理模式。它是在PDM的基础上发展起来的，是PDM的功能延伸。PLM指一类软件和服务，它使用Internet技术，使每个相关人员在产品生命周期内协同地对产品开发、制造、销售进行管理，而不管这些人员在产品开发和商务过程中担任什么角色、使用何种计算机工具、身处不同的地理位置或在供应链的哪个环节。
PLM可以对企业有关产品信息和过程进行统一的管理和系统集成，并提供对产品生命周期信息管理的能力，其核心在于，能够使所有与产品开发项目相关的人在整个产品生命周期中可以共享与产品相关的各种数据，成为支持企业经营管理、产品开发、过程重组的企业级的信息集成支撑环境。
通过互联网的协同作业，是产品生命周期管理系统的精髓。PLM以网络为基础，主要针对制造业，在包括产品开发、设计、采购、生产、售后服务在内的全生产周期中进行数据管理。产品生命周期管理是以CAD/CAM/CAE、PDM管理、知识工程（KBE）为基础，配合虚拟工具进行并行设计，以提供协同产品商务功能。
（1）PLM的范围。其范围跨越企业或扩展企业，从产品概念产生到产品消亡和回收的所有过程。
（2）PLM的管理对象是产品信息。这些信息不但包括产品生命周期的定义数据，同时，也描述了产品是如何被设计、制造和服务的。
3）PLM的核心内涵
PLM通过集成产品生命周期中企业的内外部资源，支持所有相关人员协同地对产品开发、制造、商务过程进行管理，是跨企业产品开发与管理的协同信息集成平台。
任何制造业企业的任何产品都要经过概念设计、详细设计、工艺编制、制造、装配、出厂、维修、循环再利用一直到淘汰的过程。企业在产品设计、生产制造和交付使用的过程中，会有大量的产品设计及其反馈信息产生。例如，概念设计阶段涉及市场数据和概念数据；详细设计阶段涉及设计数据；工艺阶段有工艺数据和配套采购数据；装配阶段涉及质量检测的数据；出厂时涉及发货、出厂的数据；而在维修时需要维修的数据。完整的产品信息应该包括产品从需求到概念、定义、采购、生产、服务、维护和报废各个生命周期阶段的相关数据、过程、资源分配、使用工具等信息以及这些信息之间的关联。产品生命周期管理的阶段划分如图1-2所示。
因此，制造业企业必须建立一套管理产品开发各阶段不同信息的有效机制，使得产品设计、开发、制造、行销、售后服务等信息能快速地流动，并且能够加以有效地管理。在此机制下，企业能更紧密地结合上、中、下游各个环节的生产体系，缩短反应时间，并有效管理和控制生产资源，进而强化市场竞争力。这就是产品全生命周期管理的内涵。
图1-2 产品生命周期管理的阶段划分
4）PLM的主要功能
PLM提供了对产品整个生命周期中包括产品需求、设计开发、流程计划、生产制造、采购销售、质量保证、售后服务等信息的描述和管理，支持产品生命周期中企业内部和外部的资源共享，实现以产品为核心的协同开发、制造和管理。
PLM系统的管理功能覆盖整个产品生命周期各阶段的业务管理，信息种类繁多，处理流程复杂，数据动态变化，不仅要管理来自各阶段的顾客需求、战略策划、概念设计、详细设计、工艺设计、试制、试验、生产准备、供应链、维护支持等各种信息，还要集成CAD、CAE、CAM、ERP、SCM、CRM等各种应用工具。但PLM的核心功能是为用户提供数据的存储、获取和管理。这些功能包括：
（1）数据存储。PLM将通过建立一个单一的数据逻辑视图，提供一种安全、透明、一致的数据存取机制。数据存储与管理将具备基本的数据检入/检出、发布管理、元数据管理和一致性维护等功能。
（2）工作流管理。它可以使设计人员跟踪整个产品的开发过程，包括设计活动、设计概念、设计思路和设计变更等，将数据和信息发送给执行过程中相关的团队、用户或角色，支持业务流程的自动化。
（3）产品结构管理。它支持产品配置和BOM表的创建与管理，并能跟踪产品配置的变化，跟踪其版本和设计变形。同时，产品配置管理也需要按照不同的领域需求生成专门的产品定义视图。
（4）分类管理。它允许相似的或标准的零件、过程及其他设计信息，按照公共的属性进行分组和检索，提高数据的标准化程度，支持设计的重用。
（5）计划管理。通过项目工作分解结构（WBS），定义项目所包含的活动和资源，进行规划、跟踪和管理。
从产品创新的角度，制造业企业产品生命周期的不同阶段主要存在以下四个管理信息系统。
（1）PLM：以产品开发管理为核心的生命周期信息管理。
（2）SCM：供应链是由供应商、仓库、作业和零售渠道等组成的一个序列，SCM系统可以优化产品成本与价值，它主要为企业的制造服务。
（3）CRM系统：可以及时获取客户的需求和为客户提供服务。
（4）ERP：它对企业的进、销、存进行管理。
我们从中可以看出，ERP、SCM、CRM企业管理类信息系统可以简化和改进各种商业规则，但是这些系统对提高制造商产品开发过程中的核心功能却没有太大的影响。因此，在企业信息化的四个系统中，PLM是企业信息化的基础。企业应用系统（如CAX、ERP、SCM、CRM等）都依赖于PLM，并通过PLM进行信息集成。企业所有业务数据都按照统一的产品定义信息与过程模型被集成到PLM中；企业的所有相关部门都能通过PLM获得信息服务。
“云制造”是在“制造即服务”理念的基础上，借鉴云计算思想发展起来的一个新概念。云制造是先进的信息技术、制造技术以及新兴物联网技术等交叉融合的产品，是制造即服务理念的体现。采取包括云计算在内的当代信息技术前沿理念，支持制造业在广泛的网络资源环境下为产品提供高附加值、低成本和全球化制造的服务。
云制造借用云计算的思想，利用信息技术实现制造资源的高度共享。建立共享制造资源的公共服务平台，将巨大的社会制造资源池联接在一起，提供各种制造服务，实现制造资源与服务的开放协作、社会资源高度共享。企业用户无须再投入高昂的成本购买加工设备等资源，通过咨询公共平台来购买、租赁制造能力。在理想情况下，云制造将实现对产品开发、生产、销售、使用等全生命周期相关资源的整合，提供标准、规范、可共享的制造服务模式。
云制造平台是一个以云制造服务为核心，以信息互通、资源共享、能力协同、开放合作、互利共赢为理念的“互联网＋智能制造”产业化创新服务平台。针对制造资源分散和利用率不高的问题，利用信息技术、虚拟化技术、物联网以及RFID等先进技术，建立面向区域的加工资源共享与服务平台，实现区域内加工制造资源的高效共享与优化配置，促进区域制造业发展。同时，也可以建立面向中小企业的公共服务平台，为其提供产品设计、工艺、制造、采购和营销业务服务，提供信息化知识、产品、解决方案、应用案例等资源，促进中小企业发展。因此，云制造平台可推动制造业企业全要素资源共享、制造过程深度协同。
公有云平台可为广大企业与政府服务，其为企业提供的协作配套业务可支持机加、电装、例行试验、计量检测等任务，在线开展需求发布、应答、竞价、成交评价的全业务流程；为各级政府提供的工业云平台可整合各级政府产业监测平台，实现“经济运行数据云端采集、政府决策分析云端实现”；智慧云平台可为企业提供线下“三哑改造/智能改造”，解决“哑设备、哑岗位、哑企业”问题，实现智能装备、智能生产、智能管理。
云制造平台通过提供云资源、云设计等服务，实现企业间的协同制造，大幅提升生产效率，云制造平台主要功能如下：
（1）云资源中心。一是为企业提供在线资源池，如软件池（各类工程协同软件与管理、工具软件）、知识产权池（采用“多方协作＋第三方发起＋互联网”的知识产权运营模式，按照产业、产品、技术的发展需求，将各个单位知识产权汇聚在一起形成知识产权池）、标准规范池（打造与线上产品紧密相关嵌入式、具有可持续发展特性的标准规范池）、专家池（通过对专家信息资源的收集和集中展示，为航天云网用户提供与专家进行信息交流与互动的机会，促进知识向实际生产应用的转化）；二是为企业提供在线工业云服务；三是提供软件云租用。
（2）云协作中心。可提供研发设计、生产加工等任务的需求和能力发布平台，实现企业线上对接，支撑后续项目应标、合同管理、过程监控、信用评价等生命周期管理。
（3）云设计中心。可为企业提供在云端开展设计活动所需的任务、流程、数据云PDM管理系统，以及各类专业设计分析软件等，辅助用户实现云CAD设计、云CAE分析、云CAPP工艺等业务活动。
（4）供应链云服务。对原材料采购、计划、生产、供货、库存、销售、运输、售后、退货、换货、审核进行全过程可视化的管理。
（5）营销链云服务。提供从销售下单、发货到经销商入库、产品零售和派工安装全过程跟踪。
（6）售后链云服务。提供对商品问题提报、处理等一系列售后服务的信息化系统。
制造资源包括制造全生命周期活动中的各类制造设备，如机床、加工中心、计算设备，以及制造过程中的各种模型、数据、软件、领域知识等，云制造平台为开展大规模协同制造也提供了可能。