被欧美市场垄断的工业软件“皇冠”CAD,是如何发展壮大的?(皇冠工具旗下品牌)

近年来,由于“断供事件”频发,工业软件以一种肩负时代使命的姿态受到关注,引起国家及各级政府高度重视,一时间政策、资金蜂拥而至。工业软件市场迎来了备受瞩目的“高光时刻”,这也是国产工业软件发展历史中从未有过的时刻。

对于没有接触过工业软件的大众而言,这个领域似乎听起来有些陌生,我们常常听到的是“芯片”等硬件,但其实工业软件的重要程度不亚于芯片。

工业软件是现代工业之魂,被公认为是“工业制造的大脑和神经”,广泛应用于制造、电力、石化、国防等行业,与各行业的业务环节研发、生产、管理、协同等紧密相连,已经成为衡量一个国家工业竞争力的核心指标。

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工业软件的分类

工业软件本身就是工业知识的沉淀,需要经历漫长的成长过程,从数学基础开始,经过漫长的物理机理的冶炼,再经过计算机与技术的精练,最后还要经过工程知识的淬火,才能打磨成为一个成熟可用的工业软件产品。
综合行业通用分类方法,工业软件分为4大类:研发设计类、生产制造类、经营管理类、运维服务类。

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其中,研发设计类工业软件包含设计建模(CAD)、仿真分析(CAE)、电子设计(EDA)、工艺规划(CAPP)、加工制造(CAM)、产品数据管理(PDM)等。研发设计类工业软件无疑是工业软件中最难征服的“高山”,是集数学、物理、计算机等基础学科和工程知识的集大成者。

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三维CAD是企业数字化的重要环节

在研发设计类工业软件中,三维CAD是最核心、最基础的工业软件之一,目前在我国的工业制造企业中,以三维CAD软件进行产品设计已十分普遍。制造强国的基础就是产品正向创新设计,产品正向创新设计的首要工具就是三维CAD软件。
三维CAD是企业数字化的重要环节,运用三维CAD软件所创建的产品三维模型是后续所有产品数字化应用(仿真分析、工艺设计、数控加工、产品装配、采购检验、维护服务、市场营销等)的数据源头,支撑的是千万亿产值的制造业运转,其重要性不言而喻。

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三维CAD软件发展历程及启示

CAD即计算机辅助设计,它是协助我们设计与制造事物的基石。国际CAD的历史从1957年开始,这也是世界上公认的一个时间点,那一年国际上第一个数控编程程序诞生。
1963年,麻省理工学院MIT)的Ivan Sutherland在博士论文中开发了第一个真正的CAD软件,名为“Sketchpad”。这是一个革命性的系统,它的出现打开了CAD的新局面,设计人员可以使用光笔在电脑屏幕上绘图,以图形方式与计算机进行交互,为60年代中至70年代末计算机辅助绘图技术的发展,奠定了原型示范基础。

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Ivan Sutherland和他的Sketchpad 图源网络
1965年美国飞机制造商洛克希德公司独立在IBM2250上开发了二维绘图系统,称为CADAM。1966年,麦克唐纳公司紧随其后,也在IBM2250上开发了二维绘图系统CADD
时间来到1973年,Unigraphics (UG) 软件诞生于联合计算公司。1977年,达索飞机公司成立了CAD/CAM部门,开发他们自己用的三维CAD软件,它们的特点是曲面设计与加工。到了1981年,达索公司决定将它们的软件部门独立出来,成立达索系统公司,把这个软件注入到这家公司,它就是CATIA
CAD发展历程图

1982年Autodesk发布了PC电脑的第一款二维CAD软件AutoCAD。1988年PTC发布了第一个参数化设计软件Pro/Engineer,这款软件基于全参数化建模思想诞生,改变了过去实体造型软件将模型的几何形状孤立描述的特点,将设计特征与制造特征统一起来,有利于生命周期产品开发,不但与工程设计发生关系,也更加符合设计人员的思维习惯。
到了90年代初,PC计算能力越来越强,1995年的时候Windows操作系统面世,使得在PC与Windows上面开发三维CAD软件成为可能。1995年SolidWorks发布了第一个Windows三维CAD软件,1996年,Intergraph发布了一款类似SolidWorks的基于Windows的三维CAD软件产品Solid Edge,Autodesk在1999年也发布了自己的三维CAD软件Inventor

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SolidWorks 95与Windows 95一起发布 图源网络
2014年达索系统推出3D Experience数字业务云平台,2015年Onshape发布了第一个云原生三维CAD软件,2019年西门子工业软件推出数字业务云平台Xcelerator
回顾历史就是为了启示未来,从CAD软件的发展历程来看,航空航天、汽车等大型企业的应用需求催生了三维CAD软件,并使其逐渐成熟。这个过程并非一蹴而就,而是经过长年累月的知识积累,像高端三维CAD软件NX和CATIA花费了50年的时间来打磨软件,而SolidWorks和Solid Edge则花了30年时间来不断提升。

同时,随着软硬件信息技术和界面交互技术的发展,推动了三维CAD软件的发展。过去,在大型机上使用的CAD系统价格昂贵,操作复杂,因此用户较少。然而,在Windows平台上,三维CAD软件变得更加方便、高效,并且价格也更低廉。成本的降低实际上引发了一场革命,使三维CAD软件成为普通工程师和主流用户的选择。
再者,数字建模技术的发展及底层核心技术组件化,使得三维CAD软件能够快速地发展起来,也极大地推动了三维CAD软件的发展。
最后,从全球几大工业软件厂商的发展历程来看,不管是西门子工业软件、达索系统,还是欧特克,PTC,无一不是从CAD软件起家的。它们最初专注于三维CAD软件,然后逐渐扩展到CAE、CAM、EDA、PDM等其他软件,进而兼并收购。在兼并收购之后,它们开始研发数字业务平台,将所产生的数据与这些工具本身进行融合。

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小结

纵观上述国际一流三维CAD软件的发展历程,可以发现三维CAD软件的研制需要大的资金投入成本,漫长的时间打磨成本,然而面对“强者愈强”的竞争局势,市场留给我们的时间本就并不多。
当前,我国正在由“制造大国”向“制造强国”转变,产业升级正当时,工业企业对技术赋能需求迫切。同时,研发设计软件“卡脖子”问题日益突出。自主可控的三维CAD软件技术是我国制造业数字化转型的关键,也关系到我国智能制造产业的长远发展,对于国产三维CAD软件厂商而言任重而道远。

国内的话,可以看到很多研发设计类软件厂商也在尝试创新,走出一条突围之路,目前的话CAD软件厂商是以中望打头,浩辰、数码大方、新迪数字紧跟其后。广州中望目前已经上市了,是国内二维CAD的佼佼者。山大华天是从日本买的源代码,目前主要用户在高校,教育上,学生的授课,在企业上没有应用案例。新迪数字近些年,在三维CAD领域算是一枝独秀,目前已经有新的三维CAD产品面世了,目测对企业来说性价比比较高,也有相应的实战经验。

期待在未来的中国工业软件产业中,能从这些三维CAD软件厂商中出现一两家龙头型企业,同时也需要合作伙伴共同参与,换道超车也不是不可能。集众智,聚众力,做难但正确的事。

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