淺談CAD對(duì)制造業(yè)信息化的影響

　　無(wú)論是歐美還是中國(guó)，不少企業(yè)的信息化，就是從CAD開始起步的;很多企業(yè)的高層管理者，就是從CAD上看到了信息化在企業(yè)當(dāng)中的巨大價(jià)值，才決心在企業(yè)信息化上投入大量的人力物力。CAD可以說(shuō)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一個(gè)縮影。50多年過(guò)去，CAD的不斷進(jìn)步，企業(yè)也在不停的發(fā)展。CAD的發(fā)展歷史是什么?未來(lái)都有哪些發(fā)展方向，這么多的CAD，企業(yè)將如何選擇?YJBYS小編將帶您走進(jìn)CAD的世界，對(duì)這些問(wèn)題逐一進(jìn)行探究。

　　1.1 從計(jì)算機(jī)圖形學(xué)到二維CAD

　　談到CAD(Computer Aided Design計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))的發(fā)展歷史，就不得不談?wù)動(dòng)?jì)算機(jī)的發(fā)展。1946 年:ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)誕生，這是第一臺(tái)真正意義上的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。ENIAC的研制工作開始于1943 年，完成于1946 年，負(fù)責(zé)人是John W.Mauchly 和J.Presper Eckert，這個(gè)大家伙重30 噸，用了18000 個(gè)電子管，功率25 千瓦，主要用于計(jì)算彈道和氫彈的研制。

　　CAD：制造業(yè)信息化的縮影

　　自從有了計(jì)算機(jī)，工程技術(shù)人員就希望計(jì)算機(jī)除了進(jìn)行“加減乘除或與非”的運(yùn)算外，還能夠進(jìn)行圖形的表達(dá)和處理。由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)限制，一直到60年代初，計(jì)算機(jī)都只能進(jìn)行被動(dòng)圖形處理。

　　上世紀(jì)60年代初，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)成為了一門專門的學(xué)科并日漸成熟，同時(shí)交互技術(shù)、分層存儲(chǔ)符號(hào)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想不斷提出，為CAD的應(yīng)用和發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。此時(shí)，美國(guó)開始出現(xiàn)專門的CAD設(shè)備。這個(gè)時(shí)候的CAD，更多的是作為繪圖板的替代品出現(xiàn)，CAD的概念還處于計(jì)算機(jī)輔助“繪圖”Computer Aided Drawing(or Drafting)的階段，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到“輔助設(shè)計(jì)”的階段。

　　CAD：制造業(yè)信息化的縮影

　　上世紀(jì)70年代，美國(guó)applicon公司第一個(gè)推出完整的CAD系統(tǒng)。出現(xiàn)了面向中小企業(yè)的cad/cam商品化系統(tǒng)。70年代末，美國(guó)cad工作站安裝數(shù)量超過(guò)12000臺(tái)，使用人數(shù)超過(guò)2.5萬(wàn)。

　　CAD：制造業(yè)信息化的縮影

　　到了上世紀(jì)80年代，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的迅速普及的同時(shí)，CAD技術(shù)也得到了快速發(fā)展，1982年劃時(shí)代的Autocad誕生，到1985年已經(jīng)售出10萬(wàn)套。CAD開始進(jìn)入到了普及階段，在80年代中后期，我國(guó)少數(shù)企業(yè)也開始逐步應(yīng)用CAD。但是由于此時(shí)計(jì)算機(jī)價(jià)格昂貴，企業(yè)少數(shù)幾臺(tái)計(jì)算機(jī)一般都只作為特殊計(jì)算使用，因此CAD在我國(guó)尚未普及，更多的是一些民間愛好者。

　　上世紀(jì)90年代，隨著windows系列操作系統(tǒng)的日漸成熟以及計(jì)算機(jī)的價(jià)格下降，CAD開始走下神壇。1991年國(guó)務(wù)委員宋健提出“甩掉圖版”的口號(hào)正式拉開了我國(guó)CAD普及應(yīng)用的序幕。由于windows 95/98/NT操作系統(tǒng)與工作站加Unix操作系統(tǒng)環(huán)境下構(gòu)成了CAD系統(tǒng)的主流工作平臺(tái)，因此現(xiàn)在的CAD技術(shù)和系統(tǒng)都具有良好的開放性，圖形接口、圖形功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化。

　　在群雄逐鹿、萬(wàn)馬奔騰的90年代，Autocad以其良好的穩(wěn)定性，優(yōu)異的開放性和符合windows規(guī)范的圖形接口開始迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。1996年Autocad售出第150萬(wàn)套，成為世界二維CAD領(lǐng)域的當(dāng)之無(wú)愧的“無(wú)冕之王”。以至于如今很多人提到CAD，指的就是Autocad。1998年，Autodesk推出了劃時(shí)代的Autocad R14版本，該版本是第一個(gè)完全符合Windows 98的CAD軟件。它的誕生，事實(shí)上確立了各個(gè)windows平臺(tái)的CAD軟件的界面標(biāo)準(zhǔn)以及格式標(biāo)準(zhǔn)。今天我們能夠見到的大部分二維CAD軟件的界面、按鈕樣式等大部分都源自于Autocad R14。這個(gè)版本至今依然有非常多的Autocad用戶在使用。

　　但是當(dāng)時(shí)我國(guó)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)制度尚不完善，大多數(shù)企業(yè)的Autocad都是盜版。Autocad的盜版問(wèn)題雖然客觀上使得該產(chǎn)品成為中國(guó)企業(yè)裝機(jī)量最高的CAD產(chǎn)品，并且?guī)椭�很多中�?guó)企業(yè)第一次認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)繪圖的巨大魅力，但是也為今天中國(guó)制造企業(yè)頻繁面對(duì)盜版侵權(quán)訴訟埋下禍根。

　　此時(shí)，隨著政策的推動(dòng)，一大批國(guó)產(chǎn)CAD軟件廠商開始嶄露頭角。國(guó)產(chǎn)CAD廠商從一開始就分成了2大陣營(yíng)：以高華CAD、華正電子圖板、大恒CAD、開目CAD為代表的完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD和以天河CAD、XTCAD、InteCAD為代表的以Autocad為平臺(tái)的增值開發(fā)CAD。

　　這里需要特別提到的是華正電子圖版和開目CAD。華正電子圖版即CAXA電子圖版的前身，目前已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)裝機(jī)量最大的國(guó)產(chǎn)CAD;開目CAD則是完全以中國(guó)工程師的使用習(xí)慣出發(fā)，從畫法幾何的角度全新詮釋了CAD的內(nèi)涵。這兩個(gè)CAD可以看成是那個(gè)時(shí)代中國(guó)自主產(chǎn)權(quán)CAD奮斗的縮影。

　　由于Autocad壟斷了中國(guó)機(jī)械CAD市場(chǎng)90%以上的市場(chǎng)份額，因此自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD產(chǎn)品都面臨一個(gè)難以逾越的“鴻溝”，就是與DWG格式的兼容問(wèn)題。因?yàn)闊o(wú)法保存成DWG圖紙，讀取AutoCAD文件有數(shù)據(jù)丟失，與AutoCAD用戶圖紙交流存在障礙，使得國(guó)產(chǎn)CAD失去了大量客戶。至今，雖然自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD為此做了大量的努力，但是礙于Autodesk的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)政策，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD依然只能兼容較低版本的DWG文件格式，而不能兼容最新版本的DWG格式，這使得完全自主版權(quán)CAD飽受詬病。

　　進(jìn)入到21世紀(jì)，隨著中國(guó)加入世貿(mào)組織，中國(guó)制造企業(yè)對(duì)外聯(lián)系日益頻繁，同時(shí)中國(guó)為了履行對(duì)全世界有關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的承諾，從政府這個(gè)層面開始加大軟件正版化的管理力度。越來(lái)越多的企業(yè)開始逐步將盜版的AutoCAD軟件正版化。

　　此時(shí)，以中望、浩辰為代表的“新一代”自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CAD開始躍上舞臺(tái)。這種以IntelliCAD為內(nèi)核的二維CAD，在幫助企業(yè)解決版權(quán)困擾的同時(shí)，宣稱能夠完全兼容DWG格式。在他們之后，又有包括開目堯創(chuàng)、煒衡在內(nèi)的眾多國(guó)產(chǎn)CAD選擇在IntelliCAD平臺(tái)上開發(fā)自主產(chǎn)權(quán)的CAD軟件。目前，基于IntelliCAD內(nèi)核的自主產(chǎn)權(quán)CAD已經(jīng)成為一股可以跟Autocad一較高下的巨大力量。

　　其實(shí)IntelliCAD并不是什么“新產(chǎn)品”，只是一直生活在Autocad的陰影下，命運(yùn)多舛。早在1994年，美國(guó)的Softdesk 公司開始開發(fā)出一套CAD軟件：Phoenix，它號(hào)稱和AutoCAD有99%兼容。到了1996年，Autodesk 公司并購(gòu)了Softdesk公司，但是由于美國(guó)反壟斷法的限制，必須出售Phoenix 后才能合并。不得已，Softdesk將Phoenix以670萬(wàn)美元的價(jià)格賣給VISIO公司。1998年，VISIO公司發(fā)布IntelliCAD98——現(xiàn)在意義上的IntelliCAD誕生了。

　　此時(shí)AutoCAD憑借R14版本的巨大成功將包括IntelliCAD在內(nèi)的所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在腦后。離開Visio后的IntelliCAD決定尋求一種新的商業(yè)模式。于是IntelliCAD Technology Consortium (ITC)組織誕生了，ITC采用半公開程序代碼方式，任何對(duì)IntelliCAD有興趣的公司，都可以花錢取得程序代碼經(jīng)修改后，公開發(fā)售。但是所有修改都必須對(duì)ITC公開，而且發(fā)售時(shí)必須帶上IntelliCAD的標(biāo)記。目前最新的IntelliCAD版本，宣稱支持DWG 2008。

　　IntelliCAD為人詬病最多的是本身的BUG很多，中望和浩辰都對(duì)IntelliCAD進(jìn)行過(guò)非常大量的修改，據(jù)稱累計(jì)修改BUG超過(guò)4000個(gè)。因此基于IntelliCAD平臺(tái)的產(chǎn)品穩(wěn)定性依賴于開發(fā)者的技術(shù)水平和投入。

　　以IntelliCAD為核心的自主版權(quán)CAD的異軍突起，使得目前中國(guó)二維CAD市場(chǎng)呈現(xiàn)Autocad、完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)CAD和IntelliCAD為核心的自主版權(quán)CAD三足鼎立的局面。

　　1.2 三維CAD的“核”戰(zhàn)爭(zhēng)

　　事實(shí)上，從CAD的發(fā)展歷史來(lái)看，CAD起初并不分為“二維”、“三維”。在上世紀(jì)50~60年代，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，二維繪圖和曲面線條造型已經(jīng)取得巨大的成就并形成了公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，于是科學(xué)家將視角轉(zhuǎn)向?qū)嶓w造型技術(shù)。

　　1968年，日本沖野教郎(Norio Okino)教授第一個(gè)將實(shí)體概念引入三維幾何造型并主持研發(fā)了TIPS系統(tǒng)。二維CAD和三維CAD從此開始“分道揚(yáng)鑣”。

　　時(shí)間進(jìn)入到上世紀(jì)70年代，世界各個(gè)工業(yè)強(qiáng)國(guó)的飛機(jī)和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展。此間飛機(jī)及汽車制造中遇到了大量的自由曲面問(wèn)題，當(dāng)時(shí)只能采用多截面視圖、特征緯線的方式來(lái)近似表達(dá)所設(shè)計(jì)的自由曲面。由于三視圖方法表達(dá)的不完整性，經(jīng)常發(fā)生設(shè)計(jì)完成后，制作出來(lái)的樣品與設(shè)計(jì)者所想象的有很大差異甚至完全不同的情況。設(shè)計(jì)者對(duì)自己設(shè)計(jì)的曲面形狀能否滿足要求也無(wú)法保證，所以還經(jīng)常按比例制作油泥模型，作為設(shè)計(jì)評(píng)審或方案比較的依據(jù)。既慢且繁的制作過(guò)程大大拖延產(chǎn)了產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間，要求更新設(shè)計(jì)手段的呼聲越來(lái)越高。

　　1972年美國(guó)羅切斯特(Rochester)大學(xué)沃爾克(H.B.Voelcker)教授開始研制PADL系統(tǒng)。1979年起沃爾克進(jìn)一步聯(lián)合美國(guó)工業(yè)界力量，在國(guó)家科學(xué)基金委的支持下開發(fā)了PADL-2.0系統(tǒng)，于1982年推出試用版。當(dāng)時(shí)美國(guó)的Unigraphics(簡(jiǎn)稱UGS，現(xiàn)在SIEMENS PLM Software的前身)，Calma, Auto-trol, AutoCAD12版都使用PADL2作為自己CAD/CAM商品系統(tǒng)的實(shí)體造型模塊。

　　當(dāng)時(shí)正處于冷戰(zhàn)時(shí)期，三維CAD技術(shù)作為一種有效提升一個(gè)國(guó)家工業(yè)能力尤其是航空航天等國(guó)防工業(yè)能力的技術(shù)被嚴(yán)密保護(hù)起來(lái)。只有少數(shù)軍工企業(yè)才有條件研制和使用該項(xiàng)技術(shù)。例如：由美國(guó)洛克希德(Lochheed)公司支持研發(fā)了CADAM系統(tǒng);美國(guó)通用電氣(GE)公司開發(fā)了CALMA系統(tǒng);美國(guó)波音(Boeing)公司支持開發(fā)了CV系統(tǒng);美國(guó)國(guó)家航空及宇航局(NASA)支持開發(fā)了I-DEAS系統(tǒng);美國(guó)麥道(MD)公司開發(fā)了UG系統(tǒng);法國(guó)達(dá)索(Dassault)公司開發(fā)了CATIA系統(tǒng)……

　　于此同時(shí)，一些較強(qiáng)的汽車企業(yè)也開始利用商品化的三維CAD技術(shù)，摸索開發(fā)自己的曲面造型軟件。例如德國(guó)大眾汽車公司開發(fā)了SURF系統(tǒng);美國(guó)福特汽車公司開發(fā)了PDGS系統(tǒng);法國(guó)雷諾汽車公司開發(fā)了 EUCLID系統(tǒng)……

　　嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)候的三維CAD只是為了滿足解決復(fù)雜曲面造型的需求而設(shè)計(jì)，并沒有達(dá)到真正意義上的“實(shí)體”。

　　于此同時(shí)，CAM和CAE技術(shù)也在蓬勃發(fā)展。美國(guó)的SDRC公司在當(dāng)時(shí)星球大戰(zhàn)計(jì)劃的背景下，由美國(guó)國(guó)家航空及宇航局支持及合作，開發(fā)出了許多專用分析模塊，用以減輕龐大的太空試驗(yàn)費(fèi)用。但是在進(jìn)行CAE分析時(shí)，遇到的最大困難就是曲面模型技術(shù)只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其它特性，如質(zhì)量、重心、慣性矩等。于是在1979年，SDRC公司發(fā)布了世界上第一個(gè)完全基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件──I-DEAS，SDRC也因引導(dǎo)了三維CAD的實(shí)體革命而聲名鵲起。但是由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件條件以及實(shí)體算法的限制，三維實(shí)體模型的發(fā)展并沒有延續(xù)，SDRC也沒有就此“大定天下”，在20多年后，無(wú)奈的被EDS收購(gòu)。

　　除了硬件條件的限制，很多企業(yè)不愿意使用三維實(shí)體造型的另外一個(gè)重要原因就是，在不同的算法下實(shí)體造型的體素拼合的可靠性并不完全一致。以至于當(dāng)時(shí)三維CAD軟件在出售時(shí)，合同都要注明：“凡是因使用此軟件而引起質(zhì)量事故損失，本公司概不承擔(dān)法律責(zé)任”。

　　1973年，三維CAD領(lǐng)域的傳奇人物Ian Braid從劍橋大學(xué)畢業(yè)，他同他的導(dǎo)師Charles Lang、同窗Alan Grayer合作，聘請(qǐng)荷蘭人Peter Veenman作市場(chǎng)策劃，于1974年創(chuàng)辦了Shape Data公司，用Fortran語(yǔ)言開發(fā)出第一代實(shí)體造型商品系統(tǒng)Romulus，并從1978年起推向市場(chǎng)。從此，影響至今的Parasolid內(nèi)核誕生。

　　1981年Evans & Sutherland公司收購(gòu)了Shape Data。1986年在Ian Braid的支持下著手開發(fā)美國(guó)版權(quán)的第二代實(shí)體造型Parasolid系統(tǒng)，1988年前后，UG買下了Parasolid，并用它取代之前PADL2。經(jīng)過(guò)二十多年的應(yīng)用磨合，Parasolid已成為當(dāng)前CAD系統(tǒng)中性能最穩(wěn)定的通用幾何開發(fā)平臺(tái)之一。一直到現(xiàn)在，很多美國(guó)的CAD領(lǐng)域的專家學(xué)者都認(rèn)為，Parasolid是美國(guó)為全世界CAD領(lǐng)域發(fā)展做出的最重要的貢獻(xiàn)。

　　1986年美國(guó)的Spatial Technology公司開始從事新一代CAD通用支撐平臺(tái)的開發(fā)，他們很快與Ian Braid達(dá)成合作意向，以波音公司于1980~1985年開發(fā)的CAD系統(tǒng)TIGER為基礎(chǔ)，與19xx年12月推出了ACIS1.0版，這就是現(xiàn)在為我們所熟知的ACIS內(nèi)核。ACIS就是Ian Braid的同窗Alan Grayer，導(dǎo)師Charles Lang，以及Ian Braid本人加上Solid的字首。1993年6月Autodesk與Spatial公司簽約，采用ACIS作為三維機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)MDT的開發(fā)平臺(tái)，從此成為ACIS的最大用戶。

　　2000年7月5日法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)公司簽約以2,150萬(wàn)美元現(xiàn)金收購(gòu)了ACIS內(nèi)核。這意味著世界范圍內(nèi)裝機(jī)量最大的三維CAD軟件之一——CATIA也將采用ACIS內(nèi)核。

　　目前，采用Parasolid內(nèi)核的，主要是SIEMENS PLM Software旗下的NX、Solidedge和達(dá)索旗下的Solidworks。采用ACIS主要是Autodesk旗下的MDT、Inventer和達(dá)索旗下的CATIA。采用這兩種內(nèi)核的三維CAD軟件占到世界三維CAD軟件市場(chǎng)份額90%以上。三維CAD的核心算法(又稱內(nèi)核)從群雄割據(jù)的混亂狀態(tài)，變成了Parasolid和ACIS兩強(qiáng)相爭(zhēng)。

　　細(xì)心的讀者可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，上述這些三維CAD產(chǎn)品中缺少了一個(gè)如雷貫耳的三維CAD產(chǎn)品的名字——Pro/Engineer。下面讓我們來(lái)介紹一下Pro/Engineer以及它的“母親”——美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司(Parametric Technology Corp，簡(jiǎn)稱PTC)公司的誕生歷史。

　　1974年，時(shí)年37歲的蘇聯(lián)人Samuel Geisberg來(lái)到美國(guó)，并進(jìn)入到為波音提供三維技術(shù)的CV公司工作。當(dāng)時(shí)的CV公司，是三維曲面線框造型的領(lǐng)導(dǎo)廠商，如日中天。它的強(qiáng)大和傲慢不僅使得當(dāng)時(shí)第一個(gè)全三維實(shí)體造型CAD軟件I-DEAS無(wú)法得到普及推廣，還使得一群類似Samuel Geisberg的數(shù)學(xué)天才的智慧和才能無(wú)處施展。

　　Samuel Geisberg提出了一直沿用至今的新的實(shí)體造型方法：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改。但是他的設(shè)想并沒有被CV公司采納。1985年，在風(fēng)險(xiǎn)投資商的支持下，他率領(lǐng)自己的研究小組離開CV公司，成立了參數(shù)技術(shù)公司——PTC就此誕生。2年后，PTC推出了他們的全參數(shù)化的三維造型軟件Pro/Engineer。

　　全參數(shù)化三維建模思想以及Pro/Engineer改變了過(guò)去實(shí)體造型軟件沒有尺寸參數(shù)驅(qū)動(dòng)的歷史，更加符合設(shè)計(jì)人員的構(gòu)思習(xí)慣。一推出即引起了全世界的廣泛關(guān)注。20多年過(guò)去，如今的三維CAD軟件無(wú)不采用了基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的建模思想。如今，它已經(jīng)發(fā)展成為年收入10幾億美元的PLM領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)廠商。

　　1997年11月，PTC用2.62億美元并購(gòu)了它的“母親”——CV公司，合并了CV的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)Optegra和CAD/CAM系統(tǒng)CADDS5的廣大用戶市場(chǎng)。CV公司最終為自己的傲慢付出了代價(jià)。

　　如果說(shuō)，I-DEAS發(fā)起了三維CAD的實(shí)體革命，那么Pro/Engineer則發(fā)起了三維CAD的特征參數(shù)革命。

　　2 發(fā)展篇

　　1999年，Dassault Systemes推出了全新的CATIA V5，V5一改CATIA V4只能在UNIX平臺(tái)上運(yùn)行的歷史，完全基于Windows平臺(tái)開發(fā)。至此，高端三維CAD(CATIA、Pro/E、NX)全部進(jìn)入了Windows時(shí)代，同時(shí)也引發(fā)了三維CAD更為激烈的競(jìng)爭(zhēng)。

　　時(shí)間一進(jìn)入21世紀(jì)，三維CAD領(lǐng)域就扔下了一顆重磅炸彈，EDS收購(gòu)了SDRC并將其與UGS合并重組。而新的UGS(現(xiàn)更名為SIEMENS PLM Software)設(shè)定了明確的路線圖，就是要將SDRC的I-DEAS和UG的優(yōu)點(diǎn)集成起來(lái)，打造一個(gè)新的三維CAD軟件——NX!

　　可能很多人都不知道，UG一直到最后一個(gè)大版本UG18在繪制草圖的時(shí)候都還沒有導(dǎo)航功能，而到了NX時(shí)代，從NX1開始就有了強(qiáng)大的導(dǎo)航功能，這就是融合I-DEAS的結(jié)果。當(dāng)然，NX系列與UG18相比，改進(jìn)不止這一點(diǎn)點(diǎn)，事實(shí)上，一直到現(xiàn)在，NX都沒有完全消化I-DEAS的優(yōu)秀設(shè)計(jì)思想。

　　而PTC也在2002年發(fā)布了Pro/Engineer的最新版本——wildfire(野火)。野火系列的Pro/E與之前的版本相比，最顯著的改進(jìn)是在界面上。對(duì)Pro/E的發(fā)展歷史比較了解的人可能都清楚，在wildfire誕生之前的Pro/E，所有的操作都是通過(guò)級(jí)進(jìn)式的菜單實(shí)現(xiàn)的，而wildfire為它的忠實(shí)擁護(hù)者提供了圖標(biāo)按鈕。不過(guò)有愛好者使用后認(rèn)為，級(jí)進(jìn)式的操作菜單對(duì)熟悉Pro/E的用戶而言，效率更高，因此，直到現(xiàn)在，Pro/Engineer wildfire都還保留了一部分級(jí)進(jìn)式的操作菜單。

　　而隨著技術(shù)的不斷成熟，用戶數(shù)量的增多，各種三維CAD軟件的價(jià)格也在不斷下降，客觀上也推動(dòng)了三維CAD的迅速普及，并由此引發(fā)了“二維CAD是否將被淘汰”的爭(zhēng)論。

　　而事實(shí)上，二維CAD因?yàn)闇贤ǜ鼮榉奖�，生產(chǎn)加工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化程度并不是很高，對(duì)平面圖紙也有現(xiàn)實(shí)需要，因此二維CAD退出歷史舞臺(tái)可能不是一時(shí)半會(huì)的事情。

　　在這種情況下，各個(gè)CAD廠商都有一定的應(yīng)對(duì)舉措。

　　以Autodesk為代表的二維CAD廠商，一改過(guò)去只關(guān)注軟件平臺(tái)發(fā)展的作風(fēng)，開始關(guān)注行業(yè)應(yīng)用。Autodesk自己開始開發(fā)各種行業(yè)版本，先后推出了機(jī)械版、電氣版等。而中望浩辰也開始轉(zhuǎn)戰(zhàn)機(jī)械行業(yè)，聯(lián)合過(guò)去與AutoDesk合作的Autocad增值開發(fā)商，開始在IntelliCAD平臺(tái)上進(jìn)行行業(yè)增值開發(fā)。

　　3 展望篇

　　3.1 發(fā)展方向之一：無(wú)歷史約束建模

　　PTC將三維CAD軟件帶入了基于基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的時(shí)代。但是凡事有利必有弊，用慣了二維CAD的人，在開始學(xué)習(xí)三維CAD的時(shí)候都會(huì)遇到一個(gè)很大的阻礙：建模。

　　建模事實(shí)上包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：

　　首先，用戶必須熟悉所使用的三維CAD都有哪些特征功能，這些特征功能又可以實(shí)現(xiàn)什么樣的建模功能。熟悉了這些以后，再用各種各樣的特征去搭建用戶想要的模型。一般一個(gè)零件建模，會(huì)用到少則幾十，多則上萬(wàn)的特征，為了管理這些特征，方便進(jìn)行回溯，大多數(shù)三維CAD都有這樣的一顆“特征樹”。

　　光有特征還不夠，還必須計(jì)算建模所需要的參數(shù)，比如拉伸拉多少，開孔開多深等。過(guò)去在進(jìn)行二維設(shè)計(jì)時(shí)，很多工程師在繪圖尤其是繪制復(fù)雜的曲面時(shí)，往往是非�！皩懸狻钡碾S手一勾。而到了三維CAD時(shí)代，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了全參數(shù)化，那也就意味著所有的圖形，都必須是可以用數(shù)學(xué)公式和模型表達(dá)的，工程師們?cè)僖矡o(wú)法“寫意”的設(shè)計(jì)了。

　　在不少企業(yè)，三維CAD成為束縛工程師們奇思妙想的“至酷”，有的工程師甚至要花1/3的時(shí)間思考應(yīng)該用什么樣的特征和參數(shù)來(lái)建模才能實(shí)現(xiàn)想要達(dá)到的效果。于是不少工程師就希望三維CAD就像一團(tuán)泥巴，可以自由自在的隨意的捏成想要的樣子，完全不受到特征和參數(shù)的制約。

　　這個(gè)看似矛盾的需求，事實(shí)上已經(jīng)有很多三維CAD廠商在為此努力，他們倡導(dǎo)的理念叫做history-free modeling，翻譯過(guò)來(lái)就是無(wú)歷史約束建模。致力于無(wú)歷史約束建模的三維CAD公司大多規(guī)模不大，這其中包括CoCreate，Kubotek USA，SpaceClaim，IronCAD，Think3…..

　　細(xì)心的讀者可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：

　　2004年IronCAD和CAXA宣布合并重組，同時(shí)IronCAD的總裁任CAXA美國(guó)的總裁;

　　2007年CoCreate被PTC以2.5億美金收購(gòu);

　　2008年Think3與艾克斯特合資成立北京艾克斯特信息技術(shù)有限公司;

　　同樣在2008年，PLM領(lǐng)域的“大佬”SIEMENS PLM Software發(fā)布了基于同步建模技術(shù)的NX6和SolidEdge2008，而這兩個(gè)產(chǎn)品最大的賣點(diǎn)就是“無(wú)歷史約束建模”所倡導(dǎo)的：無(wú)論什么時(shí)間，什么數(shù)據(jù)來(lái)源，都能正確地編輯模型。

　　SIEMENS PLM Software雖然不是世界上第一個(gè)發(fā)明“無(wú)歷史約束建模”的廠商，也不是第一個(gè)將“無(wú)歷史約束建�！奔夹g(shù)商品化的軟件廠商，但是無(wú)可爭(zhēng)議的是，SIEMENS PLM Software是第一個(gè)將“無(wú)歷史約束建模”技術(shù)完全融入自己的產(chǎn)品并在全世界推廣的軟件廠商。

　　與SIEMENS PLM Software相比，Dassault Systemes和PTC雖然沒有大張旗鼓的宣傳他們的CATIA和Pro/Engineer應(yīng)用了無(wú)歷史約束建模技術(shù)，但是事實(shí)上在其最新的版本中，或多或少都能見到該技術(shù)的身影，比如CATIA V6和Pro/Engineer Windfire 5.0都支持對(duì)任意來(lái)源的模型進(jìn)行編輯、粘貼以及與原模型進(jìn)行布爾運(yùn)算等功能。

　　可以說(shuō)，“無(wú)歷史約束建模技術(shù)”已經(jīng)從“暗流涌動(dòng)”成為了歷史必然。

　　3.2 發(fā)展方向之二：軟件越來(lái)越“綠色”

　　如今人們?cè)絹?lái)越重視產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響，世界各國(guó)也出臺(tái)了各種環(huán)保法規(guī)提高市場(chǎng)的準(zhǔn)入門檻，從企業(yè)股東到消費(fèi)者，每個(gè)人都在不斷提高對(duì)產(chǎn)品的環(huán)保意識(shí)。面對(duì)各種苛刻的環(huán)保法規(guī)，制造企業(yè)必須從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就進(jìn)行應(yīng)對(duì)，于是幾大三維CAD廠商開始著手在“綠色”設(shè)計(jì)上為客戶提供解決方案。

　　比較典型的是Dassault Systemes旗下的Solidworks公司。

　　2008年Solidworks和LCA((Life Cycle Assessment 生命周期評(píng)價(jià))廠商Gabi Software展開代號(hào)為“Sage”的研究合作，旨在將生命周期評(píng)價(jià)軟件Gabi和Solidworks進(jìn)行完美的融合。

　　Gabi Software的前身是德國(guó)斯圖加特大學(xué) IKP 研究所，該研究所為Gabi組織了一個(gè)全球性的環(huán)境評(píng)估組織——PE International。通過(guò)分布在世界各國(guó)的專家，Gabi可以量化材料、工藝、產(chǎn)品和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的環(huán)境性能，包含 100,000多種影響模式。它能從溫室氣體、能源、最顯著的環(huán)境影響、生命周期成本和社會(huì)影響等多個(gè)不同角度評(píng)估可持續(xù)性。

　　2009年9月10日，SolidWorks發(fā)布了Sage項(xiàng)目的研究成果——SolidWorks2010，在這個(gè)版本中，Solidworks添加了一個(gè)環(huán)境評(píng)估模塊Sustainability，Sustainability可以根據(jù)碳排放、空氣酸化、水體富營(yíng)養(yǎng)化和總能耗四個(gè)因素度量產(chǎn)品在整個(gè)生命周期中對(duì)環(huán)境造成的影響。針對(duì)上述每個(gè)因素，通過(guò)儀表板的形式顯示出當(dāng)前值、與原始設(shè)計(jì)的基線比較和貢獻(xiàn)百分比。

　　由于Solidworks 2010與其同門師兄CATIA V6采用的是相同的內(nèi)核，我們有理由相信，未來(lái)Sustainability模塊很可能會(huì)成為Dassault Systemes旗下兩大三維CAD軟件的“標(biāo)配”。

　　與Dassault Systemes相比，三維CAD領(lǐng)域的另外兩大豪門在應(yīng)對(duì)“綠色”挑戰(zhàn)上，就非常具有戲劇性。

　　Synapsis Technology是一家為制造業(yè)提供物質(zhì)、材料、零部件和產(chǎn)品級(jí)環(huán)保法規(guī)合規(guī)性管理解決方案EMARS的公司。PTC公司在2008年12月將其收入囊中，并于2009年6發(fā)布了集成EMARS 的Windchill 9

　　而SIEMENS PLM Software則絲毫沒有避諱Synapsis Technology與PTC的關(guān)系，與之展開合作，并于2009年推出了融合部分EMARS功能的Teamcenter 8。

　　在“綠色”面前，PTC和SIEMENS PLM Software這對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手達(dá)成一致，頗有聯(lián)手與大洋彼岸的Dassault Systemes分庭抗禮的味道。

　　3.3 發(fā)展方向之三：“機(jī)”“電”越來(lái)越親密

　　隨著時(shí)代的進(jìn)步，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)身邊的產(chǎn)品，純“機(jī)械”或者純“電子”的產(chǎn)品越來(lái)越少，即便是如手機(jī)這樣歸類為電子產(chǎn)品的產(chǎn)品，也有機(jī)械的部分。而過(guò)去，分別用于機(jī)械設(shè)計(jì)的三維CAD軟件和用于電子電路設(shè)計(jì)的ECAD軟件分別是兩個(gè)不同的門類，之間的信息溝通非常不便，這也大大影響了機(jī)電混合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，于是幾大CAD廠商又紛紛開始探求機(jī)電一體化設(shè)計(jì)之路。

　　2005年，PTC收購(gòu)了ECAD領(lǐng)域的OHIO Design Automation并將其用于共享PCB設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的工具InterComm變成了其PLM解決方案的一部分。在隨后推出的Pro/ENGINEER Wildfire 4.0的版本中，增加了ECAD Collaboration模塊，從而使Pro/E具備了一定的電路設(shè)計(jì)能力。

　　2008年4月SolidWorks將自己過(guò)去的金牌合作伙伴Priware Limited收入囊中并將其ECAD轉(zhuǎn)換工具CircuitWorks作為插件植入SolidWorks2008SP4之后的版本當(dāng)中，有了這個(gè)插件，SolidWorks的用戶就可以講其他ECAD設(shè)計(jì)的電路板圖形信息導(dǎo)入到SolidWorks模型當(dāng)中，驗(yàn)證電路板與機(jī)械部分的適應(yīng)性。

　　由于EDA領(lǐng)域的專業(yè)性和特殊性都非常強(qiáng)，因此客觀來(lái)說(shuō)，在一款CAD軟件中想要同時(shí)完美的實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電子設(shè)計(jì)，是非常困難的。但是PTC和SolidWorks在這方面進(jìn)行了有益的嘗試，解決了一些工程設(shè)計(jì)當(dāng)中的實(shí)際問(wèn)題，隨著時(shí)代的進(jìn)步，我們有理由相信，機(jī)電一體化設(shè)計(jì)會(huì)是未來(lái)CAD的一個(gè)重要發(fā)展方向。

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