制造業(yè)的發(fā)展首先關(guān)心的是企業(yè)，一個(gè)制造企業(yè)的內(nèi)部信息化和外部信息化都存在著諸多值得研究的問(wèn)題，下圖給出了一些思考的方向。
圖1企業(yè)內(nèi)部信息化的內(nèi)涵
企業(yè)內(nèi)部信息化的內(nèi)涵（如圖1所示），包括研發(fā)的信息化，產(chǎn)品的信息化，生產(chǎn)的信息化，管理的信息化，以及信息化所帶來(lái)的業(yè)務(wù)流程和組織再造。上述每一個(gè)方面的信息化，都有自己豐富的內(nèi)涵。例如研發(fā)信息化覆蓋基礎(chǔ)技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)；產(chǎn)品信息化包括嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，促進(jìn)產(chǎn)品智能化的發(fā)展；生產(chǎn)信息化包括生產(chǎn)裝備的信息化，以及生產(chǎn)流程管理的信息化；而管理信息化則包括產(chǎn)供銷、人財(cái)物、客戶關(guān)系的信息化等等。
任何一個(gè)企業(yè)，除了內(nèi)部的各種業(yè)務(wù)關(guān)系以外，還有廣泛的外部聯(lián)系（如圖2所示）。企業(yè)外部的輸入有原材料、零部件、裝備、人員等等；企業(yè)產(chǎn)出的外部聯(lián)系包括銷售、銀行、協(xié)作單位、客戶等等。
圖2企業(yè)外部信息化的內(nèi)涵
企業(yè)內(nèi)部和外部的環(huán)境加在一起，構(gòu)成企業(yè)信息化的全部?jī)?nèi)涵。
1.企業(yè)數(shù)字化的發(fā)展
工業(yè)軟件支撐了企業(yè)數(shù)字化的發(fā)展，如：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助工藝、輔助工程，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，全生命周期系統(tǒng)；生產(chǎn)制造過(guò)程也有很多軟件。值得一提的是erp系統(tǒng)，erp在企業(yè)數(shù)字化的發(fā)展中，扮演了整合不同數(shù)字化系統(tǒng)的關(guān)鍵性角色。
數(shù)字化對(duì)傳統(tǒng)企業(yè)的改造，一步一步走得非常清楚。1974年，第五代使用微處理芯片和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置研發(fā)成功，數(shù)控機(jī)床隨之在制造業(yè)大量應(yīng)用，對(duì)工業(yè)化升級(jí)產(chǎn)生了革命性的影響；20世紀(jì)50年代，美國(guó)誕生了第一臺(tái)計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)，成為最早的計(jì)算機(jī)輔助繪圖系統(tǒng)，催生了60年代初的計(jì)算機(jī)輔助工程；60年代末，挪威開(kāi)始研發(fā)計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)；1971年，法國(guó)雷諾公司率先成功實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造（汽車車身的設(shè)計(jì)和加工）。數(shù)字化對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的改造，從接到訂單開(kāi)始，產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、主生產(chǎn)計(jì)劃制訂、備料和加工產(chǎn)品裝配，直到交付，所有的這些環(huán)節(jié)，全部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化。
全三維數(shù)字化和數(shù)字仿真，是工業(yè)數(shù)字化向高端的發(fā)展。數(shù)字化的目標(biāo)，是要形成一個(gè)完全數(shù)字化的企業(yè)，包括：數(shù)字化的研發(fā)體系、數(shù)字化的設(shè)計(jì)體系、數(shù)字化的制造體系、數(shù)字化的管理體系和數(shù)字化的產(chǎn)品服務(wù)體系。同時(shí)，企業(yè)信息化向數(shù)字化大系統(tǒng)集成、最優(yōu)能力集成的方向轉(zhuǎn)變，向高度并行、多組織協(xié)同轉(zhuǎn)變。實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化，不僅國(guó)外的先進(jìn)企業(yè)已經(jīng)做到，國(guó)內(nèi)也有一些先進(jìn)的制造企業(yè)能夠做到。
工業(yè)軟件的重要性，非常值得重視。從2010年開(kāi)始，中國(guó)的制造業(yè)總量已經(jīng)位居全球第一，在全球制造業(yè)的份額為20.9%；美國(guó)排名第二，約20.7%；位于第三和第四位的日本和德國(guó)，分別只占10.4%和6.26%。但是，中國(guó)工業(yè)軟件市場(chǎng)僅占全球工業(yè)軟件市場(chǎng)的1.7%。中國(guó)制造業(yè)的信息化水平由此可見(jiàn)一斑。目前，中國(guó)高端的工業(yè)軟件90%以上依賴進(jìn)口，而且價(jià)格非常昂貴。制造業(yè)工業(yè)軟件應(yīng)用水平的低下，反映了制造業(yè)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平很低。工業(yè)軟件是當(dāng)前我國(guó)企業(yè)數(shù)字化發(fā)展的主要瓶頸之一。
抓制造業(yè)信息化的發(fā)展，工業(yè)軟件是一個(gè)非常重要的抓手。必須認(rèn)識(shí)到，工業(yè)軟件并不單純是一個(gè)軟件，而是多種學(xué)科交叉的研究結(jié)果。只有制造行業(yè)的優(yōu)秀專家和工程師與軟件科學(xué)家的結(jié)合，才能夠開(kāi)發(fā)出一流的工業(yè)軟件。高端工業(yè)軟件是科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新成果的軟件表現(xiàn)，學(xué)術(shù)、技術(shù)水平很高。
2.企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展
企業(yè)網(wǎng)絡(luò)化的快速發(fā)展發(fā)生在20世紀(jì)90年代初。隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在全球的普及，制造企業(yè)不斷努力實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，也就是“互聯(lián)網(wǎng)+”。許多企業(yè)開(kāi)始構(gòu)造企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)。內(nèi)部網(wǎng)就是把企業(yè)內(nèi)部的各種不同功能的信息系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)網(wǎng)而“打通”；外部網(wǎng)則是把企業(yè)和外部的合作單位通過(guò)聯(lián)網(wǎng)而“打通”。前者是企業(yè)內(nèi)部信息系統(tǒng)的垂直整合，后者則是企業(yè)之間信息系統(tǒng)的橫向整合。企業(yè)內(nèi)部信息系統(tǒng)的一體化就是要把研發(fā)設(shè)計(jì)信息化、產(chǎn)品信息化、生產(chǎn)信息化、管理信息化和業(yè)務(wù)流程與組織再造這五部分打通，共享數(shù)據(jù)和信息。企業(yè)外部信息系統(tǒng)的一體化就是要把企業(yè)與外部合作單位的信息交換打通。例如，供貨方可以查閱本企業(yè)的原材料和零部件消耗，確定是否需要立即及采取何種方式向本企業(yè)供貨；銷售方可隨時(shí)了解企業(yè)的生產(chǎn)情況及新品生產(chǎn)形勢(shì)，考慮相關(guān)銷售活動(dòng)的安排和市場(chǎng)策略；企業(yè)所在的銀行也可以進(jìn)入外部網(wǎng)，了解企業(yè)財(cái)務(wù)狀況，并在網(wǎng)上完成企業(yè)與銀行之間的各種財(cái)務(wù)交易手續(xù)，等等。
“互聯(lián)網(wǎng)+”在20世紀(jì)90年代末給企業(yè)帶來(lái)了非常顯著的效益。美國(guó)福特汽車公司的內(nèi)部網(wǎng)連接了全球范圍內(nèi)的12萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)工作站；日立公司的外部網(wǎng)在1997年已經(jīng)覆蓋了全球2100家和它有聯(lián)系的公司。另外，在利用互聯(lián)網(wǎng)做電子銷售方面，戴爾和思科是當(dāng)時(shí)最為成功的企業(yè)，它們通過(guò)外部網(wǎng)大幅度地增加了銷售金額。
以下列舉三項(xiàng)比較先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)。第一個(gè)是全三維的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同平臺(tái)，可以使企業(yè)集團(tuán)所有的下屬企業(yè)和研究所，利用這個(gè)平臺(tái)協(xié)同工作，完全打造成一個(gè)整體，數(shù)據(jù)通過(guò)協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集成，生產(chǎn)流程通過(guò)協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集成。協(xié)同平臺(tái)可以支持跨地域、跨企業(yè)的聯(lián)合研制和生產(chǎn)。多場(chǎng)所、一體化、最優(yōu)能力集成的研制生產(chǎn)新模式，提高了集團(tuán)的協(xié)同創(chuàng)新能力。波音公司的全球協(xié)同環(huán)境，空客公司的混合并行工程環(huán)境都是這樣的協(xié)同平臺(tái)。一個(gè)全三維的數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)，對(duì)提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，改善專業(yè)設(shè)計(jì)方式，提高設(shè)計(jì)能力非常重要，這是典型的、十分先進(jìn)的“互聯(lián)網(wǎng)+制造”。
第二個(gè)是關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)系統(tǒng)。關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過(guò)和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，干涉檢查和分析，可以支持成百上千的在線用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)并行設(shè)計(jì)。利用這個(gè)技術(shù)，任何一個(gè)系統(tǒng)或一臺(tái)裝備的總體、各子系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等三維設(shè)計(jì)的結(jié)果均可相互關(guān)聯(lián)。只要在整體結(jié)構(gòu)圖上對(duì)零件進(jìn)行了更改，就可以自動(dòng)地完成零件圖的修改，對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行必要的調(diào)整，從而縮短設(shè)計(jì)迭代周期，有效提高設(shè)計(jì)效率。
第三個(gè)是全三維標(biāo)注技術(shù)。原來(lái)設(shè)計(jì)作圖，只能做到二維，三維就非常困難了。利用這項(xiàng)技術(shù)，任何一個(gè)產(chǎn)品零件都是三維的，在全三維的模型中可以傳遞所有零部件的制造信息，保證所有產(chǎn)品單一數(shù)據(jù)源；還可以使設(shè)計(jì)制造并行工程效率大大提高，通過(guò)基于成熟度數(shù)據(jù)的并行，工藝設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)幾乎可以同步開(kāi)展，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期因而大幅縮短。顯然，這個(gè)基于全三維模型定義的設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，也完全依賴于網(wǎng)絡(luò)化。
上述的這些技術(shù)代表了現(xiàn)代制造業(yè)的先進(jìn)水平，但是這些技術(shù)依托的核心技術(shù)就是各種各樣的工業(yè)軟件。這些軟件的開(kāi)發(fā)費(fèi)用非常昂貴，有著“投入很大，用戶很少”的特點(diǎn)。因此，這些軟件的研發(fā)離不開(kāi)國(guó)家的支持和幫助。
3.企業(yè)智能化的發(fā)展
智能制造的核心問(wèn)題有兩個(gè)：一個(gè)是產(chǎn)品，制造業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品必須智能化，尤其是裝備制造企業(yè)生產(chǎn)出來(lái)的裝備；另一個(gè)是生產(chǎn)過(guò)程，即生產(chǎn)過(guò)程必須智能化。生產(chǎn)過(guò)程的智能化，包括使用各種各樣的信息技術(shù)、傳感器技術(shù)，還有高性能計(jì)算來(lái)完成建模、模擬分析，也包括機(jī)器人、過(guò)程監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化等等。生產(chǎn)制造的智能化，早在數(shù)字化時(shí)期已經(jīng)開(kāi)始。早期的二維cad技術(shù)，就是一種智能化的設(shè)計(jì)技術(shù)，三維cad軟件，更是一項(xiàng)高度智能化的產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)制造，如“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同平臺(tái)”、“關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)系統(tǒng)”、“全三維標(biāo)注技術(shù)”等，都是帶有高度智能化特征的產(chǎn)品，是集數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化于一體的，高度信息化的技術(shù)和產(chǎn)品，仍然是“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代企業(yè)信息化必須追求和努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。目前，企業(yè)的智能化正在向更新和更高的目標(biāo)發(fā)展，具有代表性的就是德國(guó)提出的工業(yè)4.0和美國(guó)提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。二者殊途同歸，最終目標(biāo)是要構(gòu)造一個(gè)實(shí)現(xiàn)人、（計(jì)算）機(jī)、物一體化集成的、智能化的系統(tǒng)，這是企業(yè)信息化向高端發(fā)展和創(chuàng)新的方向。
我們回顧下過(guò)去幾十年制造業(yè)信息化的發(fā)展歷程。20世紀(jì)60年代，企業(yè)信息化主要還是集中在圖4的左下角，產(chǎn)生了很多的工業(yè)軟件，推動(dòng)了制造業(yè)數(shù)字化的發(fā)展，并且已經(jīng)開(kāi)始有了一些自動(dòng)化的產(chǎn)品，如數(shù)控機(jī)床、嵌入式系統(tǒng)；到了80年代中期以后，開(kāi)始走向網(wǎng)絡(luò)化，即局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等，同時(shí)也產(chǎn)生很多相應(yīng)的工業(yè)軟件，隨著網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展有了內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)，還有互聯(lián)網(wǎng)；在智能化方面出現(xiàn)了全三維標(biāo)注、關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、全球協(xié)同平臺(tái)等等。21世紀(jì)以來(lái)，企業(yè)信息化進(jìn)入方框里的關(guān)注焦點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，如業(yè)務(wù)智能技術(shù)的應(yīng)用。近年來(lái)，全球物聯(lián)網(wǎng)成為全球信息化的一個(gè)熱點(diǎn)，同時(shí)，智能產(chǎn)品、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都成為新一代企業(yè)信息化發(fā)展的核心問(wèn)題。