CAD
简单地说，CAD就是计算机辅助设计(CAD——Computer Aided Design)。1972年10月，国际信息处理联合会(IFIP)在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。即CAD是指工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。
CAD的功能可归纳为四大类：数字建模、工程分析、动态模拟和自动绘图。一个完整的CAD系统，应由人机交互接口、科学计算、图形系统和工程数据库等组成。
人机交互接口是设计、开发、应用和维护CAD系统的界面，已经历了从字符用户接口、图形用户接口、多媒体用户接口到网络用户接口的发展过程。
图形系统是CAD系统的基础。它主要包括几何(特征)造型、自动绘图(二维工程图、三维实体图等)、动态仿真等，其中几何(特征)造型主要有三维线框造型、曲面造型、实体造型和特征造型等。
科学计算是CAD系统的主体。它主要包括有限元分析、可靠性分析、动态分析、产品的常规设计和优化设计等。
工程数据库是CAD系统的核心。它主要是对设计过程中需要使用和产生的数据、图形、图像、文档等进行存储和管理。
随着CAD技术的发展和人们需求的不断提高，人工智能和专家系统技术也逐渐融入到CAD系统中，这样就形成了智能CAD(AICAD)。智能CAD的使用可大大提高设计的自动化水平，特别是可对产品进行总体方案设计，实现对产品设计全过程的支持。采用CAD技术的产品设计流程如图4所示。
只有一台计算机的CAD系统，称为单机CAD系统；基于多台计算机通过网络互相连接的CAD系统，称为网络CAD系统。网络CAD可以充分利用信息资源，发挥更大的效能。
CAD技术在不断发展，正在向标准化、可视化(包括虚拟设计)、智能化、集成化和网络化方向发展。

CAE
CAE(Computer Aided Engineering)是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。
CAE从60年代初在工程上开始应用到今天，已经历了30多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中(如航空、航天、机械、土木结构等领域)必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重要手段。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统(CAD/CAE/CAPP/CAM)的重要环节。
CAE系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。其基本过程是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量(应力、位移、压力和温度等)问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时得到的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组。求解后得到近似的数值解，其近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。根据经验，CAE各阶段所用的时间为：40%～45%用于模型的建立和数据输入，50%～55%用于分析结果的判读和评定，而真正的分析计算时间只占5%左右。针对这种情况，采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图。我们称这一过程为CAE的后处理。针对不同的应用，也可用CAE仿真模拟零件、部件、装置(整机)乃至生产线、工厂的运动和运行状态。

CAM
CAM(Computer Aided Manufacture)即计算机辅助制造，指应用计算机进行制造信息处理的全部工作。包接：编制加工指令、安排生产计划和进度、进行车间工段控制和质量控制等。CAM技术是利用计算机系统将已设计好的零件，形成相应加工方法程序代码，如把某一已设计好的轴类零件自动形成在数控机床上的加工代码，并模拟显示其走刀轨迹。通过这种技术，设计人员也可以检验自己设计产品的可制造性，并适当调整方案，使加工易于进行；而且产品设计后由机器编制加工代码，因此加工起来非常迅速。

CAPP
CAPP的开发、研制是从60年代末开始的，在制造自动化领域，CAPP的发展是最迟的部分。世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM-I于1976年推出的CAM-I’S Automated Process Planning系统。取其字首的第一个字母，称为CAPP系统。目前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释，但把CAPP称为计算机辅助工艺过程设计已经成为公认的释义。
CAPP（computer aided process planning,计算机辅助工艺过程设计）的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订，把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。它是通过向计算机输入被加工零件的几何信息（形状、尺寸等）和工艺信息（材料、热处理、批量等），由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。
计算机辅助工艺过程设计也常被译为计算机辅助工艺规划。国际生产工程研究会（CIRP）提出了计算机辅助规划(CAP-computer aided planning)、计算机自动工艺过程设计 (CAPP-computer automated process planning)等名称，CAPP一词强调了工艺过程自动设计。实际上国外常用的一些，如制造规划(manufacturing planning)、材料处理(material processing)、工艺工程(process engineering)以及加工路线安排(machine routing)等在很大程度上都是指工艺过程设计。计算机辅助工艺规划属于工程分析与设计范畴，是重要的生产准备工作之一。
由于计算机集成制造系统(CIMS-computer integrated manufacturing system)的出现，计算机辅助工艺规划上与计算机辅助设计 (CAD-computer aided design)相接，下与计算机辅助制造（CAM-computer aided manufacturing）相连，是连接设计与制造之间的桥梁，设计信息只能通过工艺设计才能生成制造信息，设计只能通过工艺设计才能与制造实现功能和信息的集成。由此可见CAPP在实现生产自动化中的重要地位。

有限元分析
有限元分析是将物体划分成有限个单元，这些单元之间通过有限个节点相互连接，单元看作是不可变形的刚体，单元之间的力通过节点传递，然后利用能量原理建立各单元矩阵；在输入材料特性、载荷和约束等边界条件后，利用计算机进行物体变形、应力和温度场等力学特性的计算，最后对计算结果进行分析，显示变形后物体的形状及应力分布图。

DFx技术
面向产品全生命周期的设计技术，即DFx技术是一种集成化设计技术，其综合了计算机技术、制造技术、系统集成技术和管理技术，充分体现了系统化的思想。利用DFx技术，可以在设计阶段尽早地考虑产品的性能、质量、可制造性、可装配性、可测试性、产品服务和价格等因素，对产品进行优化设计或再设计。最常见的DFx技术有：面向装配的设计(Design for Assembly，DFA)、面向制造的设计(Design for Manufacturing，DFM)、面向性能的设计(Design for Compatibility，DFC)、面向方案的设计(Design for Variety，DFV)、绿色设计(Design for Green，DFG)和后勤设计(Design for Logistics，DFL)等。
面向装配的设计是一种针对零件配合关系进行分析的设计技术。它为产品设计在早期提供一种确定装配所用的定量方法。其原则包括最小零件数、最少接触面和易装配。类似地，面向制造的设计则引入诸如零件最少原则和易制造原则等指导产品的设计。
在面向性能的设计中，设计团队从产品整个生命周期的角度审查有关产品的所有独立的规则集，从而完成产品界面及功能设计、零件特征设计、加工方法选用、工艺性设计和工艺方案的选择等。
面向方案的设计是为了从不同设计方案中选择花费最小的方案，它涉及产品设计方案的数量、产品设计阶段和产品设计更改的代价等因素。
绿色设计指在产品设计时从对环境的影响角度出发，考虑产品在全生命中的使用。后勤设计是指设计人员在设计时利用不同的约束进行产品设计，如费用驱动约束、最小时间约束等。

并行工程
传统的产品开发过程是一个串行过程，它根据市场及最终用户对产品的需求，向设计部门提出一简短的产品描述，设计部门完成设计后，将设计结果传送给生产规划部门，然后进行生产。这是一种“抛过墙”式的产品开发方式，存在较多的问题。例如：
①生产规划、可制造性规划及可靠性等问题，在开发过程中是分别考虑的；
②在产品开发过程中存在的问题，只有等过程进行到下游时才暴露出来，为保证产品质量，不得不返工，既浪费资金，又延误时间；
③设计数据零散分布于各开发过程，缺乏统一有效的管理，数据无法保持一致且容易丢失。
为解决上述问题，人们在总结CIMS等相关技术的基础上，认为应进一步强调产品开发早期阶段的工作对产品的T，Q，C，S，E的影响，因而引入了并行工程的概念。关于并行工程有很多说法，但是，至今较为公认的是，1986年美国国防分析研究所的R－338研究报告对并行工程所做的定义：“并行工程是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者们从一开始就考虑到产品全生命周期(从概念形成到产品报废)中的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求。”
根据上述定义，并行工程的具体内涵有：
①并行工程的目标是实现产品的高质量、低成本、上市快及满足用户的多种需求；
②并行工程是一种系统化的工作模式。它强调产品全生命周期的市场需求分析、产品定义、研究开发、设计、制造、支持(包括质量、销售、采购、发送、服务)及产品报废等各相关阶段过程的集成、并发与优化；人们在产品生命周期的上游阶段工作时，就要充分考虑下游工作的可实现性，尤其是在产品设计阶段，要进行可制造性、可装配性、可测试性、可维护性、可靠性、可支持性和成本合理性等方面的设计。它要求产品生命周期各阶段工作间能及时交流、协调，尽量避免跨阶段的“大返工”；
③并行工程以产品为中心，组成由有关部门代表参加的多学科小组进行“团队”工作。这种工作方式不仅加强了部门间的协调，而且集成了多学科人员的智慧。根据产品复杂程度不同，可组成有层次的团队工作小组群。如果条件允许，期望用户也成为团队的成员；
④并行工程十分重视采用新型的信息化的先进设计、制造技术，以支持产品及其过程的数字化定义、计算机辅助设计与制造(如CAD/CAE/CAM等)、计算机辅助下游可实现性设计(如DFA/DFM/DFT等)、计算机辅助团队协同工作及各阶段部门间的信息集成等；
⑤并行工程要求企业的成员具有与之相应的素质，尤其是团队协同工作的素质，并掌握有关协同工作的新技术。
一个较为理想的并行工程体系结构如图5所示。该体系结构以客户需求为核心，按照并行工程的哲理，合理组织企业产品全过程的三要素：团队组织、经营管理、技术，并基于集成的支撑环境，使产品设计/工艺、产品制造及产品管理/支持各类活动中的信息流、物流、价值流(资金流)优化运行，进而改善产品的T，Q，C，S，E，达到赢得市场竞争的目标。

协同工作
协同工作有两层含义：一层是指广义上的协同工作，另一层是指计算机支持的协同工作(CSCW——Computer Supported Cooperative Work)。
协同工作是人类社会解决各种复杂的问题，或完成各种大规模任务的一种重要和有效的工作方式，它通过一个团队中的多个成员的共同努力和合作而最终完成任务，其具体形式有协同设计、协同产品开发、协同编著、合作会诊、合作教育以及各种会议等。
计算机支持的协同工作是同计算机科学、心理学、人类工程学、认知科学和社会学等多个学科领域紧密相关的一个综合性的学科研究领域，它以人类的协同工作为研究对象，从多种学科角度在理论上解释人们的合作和交流，探索计算机技术对人类群体工作的可能支持，同时利用现有技术，特别是多媒体技术、网络与通信技术、分布式处理技术等建立一个协同工作的环境。计算机支持的协同工作的主要研究内容有：
(1)基础理论研究它包括概念、协作机制和协议、体系结构、实现技术与方法等。协作机制是其中的一个重要研究内容，根据时间和空间的不同可分为同时同地、同时异地、异时同地、异时异地等四种。
(2)工具的抽象与实现一个计算机支持的协同工作系统是由若干个支持工具所构成的，因此需要在研究多种协作过程的基础上，抽象并开发出一套通用的、符合标准规范的、可组合运用的、多媒体交互的、计算机支持的协同工作工具。其中，计算机支持的协同工作标准规范的确定，是目前急需解决的一个问题。
(3)网络资源管理和多用户协作管理的研究主要研究计算机支持的协同工作资源的分布性、一致性、安全性、透明性和可维护性，以及如何实现多用户协作过程中有效的权限管理。
(4)系统接口研究计算机支持的协同工作接口包括人机接口和多用户接口，是在分布式协同环境下对用户的系统界面支持，它应能够实现“你见即我见”。
(5)多媒体通信同步机制的研究多媒体通信同步包括时间同步、空间同步和时空综合同步，它是计算机支持的协同工作系统中协作机制实现的关键。
一个计算机支持的协同工作系统，又可称为群件，它具有以下特点：
①它是一个分布式的计算机系统，其分布式结构可以是异构型，也可以是同构型；
②以多媒体方式通信交互，具有较高的实时性；
③具有并发处理和控制功能，可实现共享媒体的并发控制；
④具有良好的人-机接口和人-人接口。
计算机支持的协同工作系统的实现方法主要分为两种：透明合作方法和有意识合作方法。透明合作方法的基本思路是，在应用远程指针、协作管理等技术的基础上，将一个单用户应用程序作为计算机支持的协同工作工具，直接应用于协同工作环境，用户无需考虑协同工作环境，而只需像在执行单用户任务一样执行任务，协作的方式、过程由计算机支持的协同工作系统来规定和支持。而有意识合作方法则是采用开放的系统结构，为用户提供基本的协作框架和协作功能，协作的具体方式、过程则需要由用户操作。