ERP，MES，PLM，CRM，SCM等13个主要⼯业软件及常⽤⼯业软件概览01 ERP
企业资源计划（enterprise resource planning，ERP）是制造企业的核⼼管理软件。ERP系统的基本思想是以销定产，协同管控企业的产、供、销、⼈、财、物等资源，帮助企业按照销售订单，基于产品的制造BOM、库存、设备产能和采购提前期、⽣产提前期等因素，来准确地安排⽣产和采购计划，进⾏及时采购、及时⽣产，从⽽降低库存和资⾦占⽤，帮助企业实现⾼效运作，确保企业能够按时交货，实现业务运作的闭环管理。 ERP的发展经历了MRP（物料需求计划）、闭环MRP（考虑企业的实际产能）、MRPII（制造资源计划，结合了财务与成本，能够分析企业的盈利）等发展过程。
ERP的概念是由Gartner公司在上世纪九⼗年代提出，能够适应离散和流程⾏业的应⽤，⼤型ERP软件能够⽀持多⼯⼚、多组织、多币种，满⾜集团企业管控，以及上市公司的合规性管理等需求。
ERP与其他系统的集成关系见图1。
图1 ERP与其他系统集成
激光投影键盘
02 MES
制造执⾏系统（manufacturing execution system，MES）是⼀个车间级的管理系统，负责承接ERP系统下达的⽣产计划，根据车间需要制造的产品或零部件的各类制造⼯艺，以及⽣产设备的实际状况进⾏科学排产，并⽀持⽣产追溯、质量信息管理、⽣产报⼯、设备数据采集等闭环功能。在应⽤⽅⾯，MES是带有很强的⾏业特征的系统，不同⾏业企业的MES应⽤会有很⼤的差异。表1列举了其中⼏个重点⾏业的MES需求差异。
表 1 MES⾏业个性化需求差异表
近年来，制造运营管理（manufacturing operation management，MOM）逐渐被业界所关注。2000年，美国仪器、系统和⾃动化协会ISA⾸次提出MOM概念，并定义MOM覆盖范围是制造运⾏管理内的全部活动，包含⽣产运⾏、维护运⾏、质量运⾏、库存运⾏四⼤部分，极⼤地拓展了MES的传统定义，如图2所⽰。MOM与MES之间并⾮是⾮此即彼的替代关系，MOM是对MES的进⼀步扩展，是制造管理理念升级的产物，相对⽽⾔更符合集成标准化、平台化的发展趋纸张打孔机
势。
全球权威PLM研究机构CIMdata认为，产品全⽣命周期管理（product lifecycle management，PLM）是应⽤⼀系列业务解决⽅案，⽀持在企业内和企业间协同创建、管理、传播和应⽤贯穿整个产品⽣命周期的产品定义信息，并集成⼈、流程、业务系统和产品信息的⼀种战略业务⽅法。随着PLM技术的发展，CIMdata在此基础上进⼀步延伸了对PLM的内涵定义：PLM不仅仅是技术，还是业务解决⽅案的⼀体化集合；协同地创建、使⽤、管理和分享与产品相关的智⼒资产；包括所有产品/⼯⼚的定义信息，如MCAD、AEC、EDA、ALM分析、公式、规格参数、产品组、⽂档等，还包括所有产品/⼯⼚的流程定义，例如与规划、设计、⽣产、运营、⽀持、报废、再循环相关的流程；PLM⽀持企业间协作，跨越产品和⼯⼚的全⽣命周期，从概念设计到⽣命周期终结。 PLM软件的核⼼功能包括图⽂档管理、研发流程管理、产品结构、结构管理、BOM管理、研发项⽬管
理等（图3）。为满⾜特定的数据管理需求，PLM有针对性地提供⼀系列集中功能，例如：⼯程变更管理、配置管理、元件管理、产品配置器、设计协同、设计成本管理、内容和知识管理、技术规范管理、需求管理、⼯艺管理、仿真管理和设计质量管理。针对嵌⼊式软件开发，衍⽣出ALM（应⽤⽣命周期管理）系统；针对维修服务过程，衍⽣出MRO（⼤修维护管理）和SLM （服务⽣命周期管理）系统。通过PLM与ERP、MES以及其他运营管理系统的集成，实现统⼀的产品数据在⽣命周期不同阶段的共享和利⽤。
wan 107
图3 PLM全⽣命周期管理
04 CAD
计算机辅助设计（computer aided design，CAD）软件是指利⽤计算机及其图形设备帮助⼯程师设计
和制造实体产品的软件程序。CIMdata将CAD软件主要分为多学科机械CAD（多学科CAD）和以设计为核⼼的机械CAD（设计CAD）。
多学科CAD主要指全功能的机械CAD系统，⽀持绘图、三维⼏何造型、实体造型、曲⾯造型（包括汽车⾏业应⽤的A 级曲⾯）和特征造型，基于约束和特征的设计（或具备类似功能，如相关设计），集成的⼯程分析、集成的CAM系统包括数控编程，以及其他产品开发功能；设计CAD与多学科机械CAD相⽐，提供较少的专业软件包，例如，不提供线束设计、深奥的分析功能，CAM等，这些专业模块由第三⽅的开发商提供，通过⼀个⽐较简单的CAD数据管理软件集成起来，以设计为核⼼的机械CAD系统通常只提供基本的实体建模和⼆维绘图功能，不提供数据管理功能，属于基于⽂件的系统。除应⽤在机械领域之外，还有⽤于电⽓设计领域的电⽓CAD软件，可以帮助电⽓⼯程师提⾼电⽓设计的效率，减少重复劳动和差错率；还有钣⾦CAD，模具CAD等专业软件。
近年来发展起来的基于直接建模的CAD软件，以及结合实体造型和直接建模技术的同步建模的CAD系统，进⼀步提升了CAD系统进⾏三维造型和编辑的灵活性。同时，以⼯程绘图功能为主的⼆维CAD软件也还将长期存在。但是，实现全三维CAD设计和MBD（基于模型的产品定义）已成为业界的共识。
05 EDA
电⼦设计⾃动化（electronic design automation，EDA）是指利⽤计算机辅助⼯具完成⼤规模集成电
路芯⽚的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的设计。CIMdata将EDA定义为设计、分析、仿真和制造电⼦系统的⼯具，包括从印刷电路板到集成电路。
由于EDA涉及电⼦设计的各个⽅⾯，这使得EDA软件也⾮常多，可以归纳为电⼦电路设计及仿真⼯具、PCB设计软件、PLD设计软件、IC设计软件等类别。EDA的核⼼功能包括数字系统的设计流程、印权刷电路板图设计、可编程逻辑器件及设计⽅法、硬件描述语⾔VHDL、EDA开发⼯具等。当前，EDA已成为集成电路产业链的命脉，从芯⽚设计、晶圆制造、封装测试，到电⼦产品的设计，都离不开EDA⼯具。
计算机辅助⼯艺规划（computer aided process planning，CAPP）软件，包括⼯艺⽅案设计、⼯艺路线制订、⼯艺规程设计、⼯艺定额编制等制造⼯艺设计的相关⼯作。CAPP是连接产品设计与制造的纽带，将产品设计信息转变为制造⼯艺信息。CAPP技术可分为卡⽚式⼯艺编制和结构化⼯艺设计。卡⽚式⼯艺编制采⽤“所见即所得”的形式填写⼯艺卡⽚，还可通过OLE等⽅式引⼊CAD⼯具完成⼯艺简图的绘制，可明显提⾼⼯艺编制的效率。但是，卡⽚式⼯艺编制因与产品数字模型脱节，缺乏产品结构信息。
结构化⼯艺规划软件基于三维CAD环境，关注⼯艺设计数据的产⽣与管理，可以实现对加⼯和装配⼯艺的可视化，物料、⼯艺资源、⼯艺知识均数据化、模型化，可以通过PLM/PDM系统承接设计BOM
、设计模型，⽤于制造BOM的构建、SOP的内容编制，在编制过程中可对物料、⼯艺资源库、⼯艺知识库信息检索填写，提⾼编制效率和准确性，⽀持协同⼯艺设计以及⼯艺信息的版本管理。结构化⼯艺规划软件通过与MES系统的集成，可以将SOP下发到机台，直接⽤于⽣产制造，同时，也可以通过MES反馈⼯艺规划的执⾏情况，从⽽进⾏⼯艺优化。
用户行为分析系统07 CAEFANPN
计算机辅助⼯程 (computer aided engineering，CAE）泛指仿真技术，包括对产品的物理性能和制造⼯艺进⾏仿真分析和优化设计的⼯艺软件。其中，⼯程仿真是指⽤计算机辅助求解复杂⼯程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动⼒响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等⼒学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的⼀种近似数值分析⽅法；⼯艺仿真包括冲压、焊接、铸造、注塑、折弯等⼯艺过程的仿真；性能仿真包括对产品在特定⼯况下的震动、噪声进⾏仿真、跌落仿真、碰撞仿真等；优化软件则包括数值优化、拓扑结构优化等软件；还包括进⾏各类虚拟试验的软件。近年来，多物理场仿真、多学科仿真与优化技术发展迅速，仿真数据管理、仿真流程管理，仿真标准和仿真规范建设受到企业⼴泛关注。
CIMdata将CAE仿真分析定义为包括诸如结构分析、多体仿真、计算流体⼒学和其他可以帮助⼯程师仿真真实世界中的载荷、应⼒以及功能的⼀系列技术，以便通过数字化建模实现仿真分析，探索新的
设计和技术，评估各种可能性，对产品的性能进⾏深⼊评估。在拓扑优化技术的基础上，融合增材制造等⼯艺，创成式设计技术成为国际PLM和仿真软件巨头竞相研发和创新的新兴技术。
随着仿真技术已进⼊相对成熟的发展期，国际先进企业纷纷将仿真技术作为竞争的制胜法宝，仿真技术带来的效益越来越⾼，在产品创新和技术突破⽅⾯的作⽤也越来越⼤。⽬前，仿真技术已经被⼴泛应⽤于各⾏各业，在新型飞机、汽车、装备，乃⾄新药与疫苗的研发与制造过程中，发挥着重要作⽤：通过系统仿真优化产品整体设计⽅案，通过多物理场仿真提升产品性能，通过⼯艺仿真提⾼产品品质和可制造性，通过虚拟试验减少实物试验，通过数字孪⽣实现虚实融合，优化产品运营，改进下⼀代产品的性能。图4是CAE在各⾏业的应⽤。
图4 CAE在各⾏业的应⽤
08 数字化⼯⼚规划与仿真
传统的⼯⼚规划流程⼀般是基于产品进⾏⼯艺规划，然后进⾏节拍分析及优化，最后进⾏物流、辅助区域及⼚房总体规划，这些规划相互关联，逻辑复杂，传统⽅式往往依赖经验计算，很难得到最优的结果。
随着虚拟建模和仿真技术的⼤⼒发展，⼯⼚规划可基于产品的三维数字模型进⾏⼯艺流程开发，然后根据产品⼯艺进⾏
随着虚拟建模和仿真技术的⼤⼒发展，⼯⼚规划可基于产品的三维数字模型进⾏⼯艺流程开发，然后根据产品⼯艺进⾏产线规划设计，最后通过产线仿真验证⼯⼚的规划是否可⾏和满⾜设计需求。
数字化⼯⼚规划与仿真的内容主要包含：数字化⼯艺规划、产线规划设计、产线仿真验证，其中：数字化⼯艺规划在于针对产品数模进⾏加⼯⼯艺和装配⼯艺规划、节拍分析和加⼯过程仿真，并形成⼯艺流程图；产线规划设计是基于⼯艺流程图和标准⼯时，对设备、产线、物流区域等布局进⾏初步的三维设计及⽅案评估与优化，再完成三维⼚房的建模及仿真；产线仿真验证是对产线规划的⽅案进⾏评估，验证产能是否符合设计需求，包括模拟实际的⽣产状况，分析瓶颈，验证产线的产能，以及物
流路径与运作的仿真。同时，通过仿真进⼀步优化物流装备、物流路径以及库位，提⾼精益能⼒。最后，通过虚拟调试对整个产线系统进⾏测试，利⽤⼯⼚、车间、制造机器的模型，模拟运⾏整个或部分⽣产流程，在产线正式投产前对重要功能和性能进⾏测试，以消除设计缺陷。
国际上部分主流PLM⼚商提供了数字化⼯⼚规划和仿真的解决⽅案，例如西门⼦的Tecnomatix的Line
Planning&Designer提供数字化⼯⼚设计的⽅案，Tecnomatix的Plant Simulation提供⼯⼚仿真解决⽅案，达索系统的DELMIA提供了数字化⼯⼚设计与仿真的解决⽅案，Autodesk有Revit⽤于数字化⼯⼚设计，此外，AVEVA提供了⾯向⽯油化⼯⾏业的数字化⼯⼚规划⽅案，海克斯康旗下Intergraph提供SmartPlant解决⽅案，国内有北京达美盛⾯向流程和电⼒⼯⼚提供⼯⼚数字化交付系统。
09 CAM
计算机辅助制造（computer aided manufacturing，CAM）是⽤来创建零件制造的数控设备代码的软件，其核⼼是基于零件的三维模型，利⽤可视化的⽅式，根据加⼯路径以及⼯装设备，模拟现实中机床加⼯零件的整个过程并⾃动⽣成机床可以识别的NC代码。此项技术的关键，是能够真实模拟现实的2.5轴、三轴、五轴等数控机床的运动，能够⽀持并识别不同⼚商不同型号的数控机床。
CAM软件已⼴泛应⽤于汽车、飞机、国防、航空航天、计算机、通信电⼦、重型⼯业、机床仪器、医
疗设备、能源电⼒、娱乐玩具、消费产品等⾏业的制造企业。通过CAM的应⽤，可以实现NC代码⽣成、⼑具路径规划及仿真、数控机床加⼯仿真、基于NC程序的数控加⼯过程仿真、板材激光切割系统、5轴加⼯、⽣产⼯艺仿真、后置处理等。随着加⼯技术的不断进步，CAM技术正在不断发展，数控仿真技术可以对数控代码的加⼯轨迹进⾏模拟仿真、优化。同时，也⽀持对机床运动进⾏仿真，从⽽避免在数控加⼯过程中，由于碰撞、⼲涉⽽对机床造成损坏。图5为典型的产品设计与制造过程。
图5 典型的产品设计与制造过程
10 CRM
客户关系管理（customer relationship management，CRM）的概念由Gartner率先提出，是辨识、获取、保持和增
加“能够带来利润的客户”的理论、实践和技术⼿段的总称。CRM通过采⽤信息技术，使企业市场营销、销售管理、客户服务和⽀持等经营流程信息化，实现客户资源有效利⽤的管理软件系统。其核⼼思想是“以客户为中⼼”，提⾼客户满意度、改善客户关系，从⽽提⾼企业的竞争⼒。常见的功能模块包含：客户管理、营销管理、销售管理、客户服务等。随着⼈⼯智能及⼤数据技术的发展，智能CRM越来越受到企业青睐。图6为CRM系统与其他信息系统之间的关系。
>导波检测
