近年來(lái)，由于“斷供事件”頻發(fā)，工業(yè)軟件以一種肩負(fù)時(shí)代使命的姿態(tài)受到關(guān)注，引起國(guó)家及各級(jí)政府高度重視，一時(shí)間政策、資金蜂擁而至。工業(yè)軟件市場(chǎng)迎來(lái)了備受矚目的“高光時(shí)刻”，這也是國(guó)產(chǎn)工業(yè)軟件發(fā)展歷史中從未有過(guò)的時(shí)刻。

對(duì)于沒(méi)有接觸過(guò)工業(yè)軟件的大眾而言，這個(gè)領(lǐng)域似乎聽(tīng)起來(lái)有些陌生，我們常常聽(tīng)到的是“芯片”等硬件，但其實(shí)工業(yè)軟件的重要程度不亞于芯片。

工業(yè)軟件是現(xiàn)代工業(yè)之魂，被公認(rèn)為是“工業(yè)制造的大腦和神經(jīng)”，廣泛應(yīng)用于制造、電力、石化、國(guó)防等行業(yè)，與各行業(yè)的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)研發(fā)、生產(chǎn)、管理、協(xié)同等緊密相連，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心指標(biāo)。

01

工業(yè)軟件的分類(lèi)

工業(yè)軟件本身就是工業(yè)知識(shí)的沉淀，需要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的成長(zhǎng)過(guò)程，從數(shù)學(xué)基礎(chǔ)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的物理機(jī)理的冶煉，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)與技術(shù)的精練，最后還要經(jīng)過(guò)工程知識(shí)的淬火，才能打磨成為一個(gè)成熟可用的工業(yè)軟件產(chǎn)品。
綜合行業(yè)通用分類(lèi)方法，工業(yè)軟件分為4大類(lèi)：研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)、生產(chǎn)制造類(lèi)、經(jīng)營(yíng)管理類(lèi)、運(yùn)維服務(wù)類(lèi)。

其中，研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)工業(yè)軟件包含設(shè)計(jì)建模(CAD)、仿真分析(CAE)、電子設(shè)計(jì)（EDA）、工藝規(guī)劃（CAPP）、加工制造（CAM）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）等。研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)工業(yè)軟件無(wú)疑是工業(yè)軟件中最難征服的“高山”，是集數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)學(xué)科和工程知識(shí)的集大成者。

02

三維CAD是企業(yè)數(shù)字化的重要環(huán)節(jié)

在研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)工業(yè)軟件中，三維CAD是最核心、最基礎(chǔ)的工業(yè)軟件之一，目前在我國(guó)的工業(yè)制造企業(yè)中，以三維CAD軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)已十分普遍。制造強(qiáng)國(guó)的基礎(chǔ)就是產(chǎn)品正向創(chuàng)新設(shè)計(jì)，產(chǎn)品正向創(chuàng)新設(shè)計(jì)的首要工具就是三維CAD軟件。
三維CAD是企業(yè)數(shù)字化的重要環(huán)節(jié)，運(yùn)用三維CAD軟件所創(chuàng)建的產(chǎn)品三維模型是后續(xù)所有產(chǎn)品數(shù)字化應(yīng)用（仿真分析、工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、產(chǎn)品裝配、采購(gòu)檢驗(yàn)、維護(hù)服務(wù)、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)等）的數(shù)據(jù)源頭，支撐的是千萬(wàn)億產(chǎn)值的制造業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)，其重要性不言而喻。

03

三維CAD軟件發(fā)展歷程及啟示

CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，它是協(xié)助我們?cè)O(shè)計(jì)與制造事物的基石。國(guó)際CAD的歷史從1957年開(kāi)始，這也是世界上公認(rèn)的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，那一年國(guó)際上第一個(gè)數(shù)控編程程序誕生。
1963年，麻省理工學(xué)院（MIT）的Ivan Sutherland在博士論文中開(kāi)發(fā)了第一個(gè)真正的CAD軟件，名為“Sketchpad”。這是一個(gè)革命性的系統(tǒng)，它的出現(xiàn)打開(kāi)了CAD的新局面，設(shè)計(jì)人員可以使用光筆在電腦屏幕上繪圖，以圖形方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，為60年代中至70年代末計(jì)算機(jī)輔助繪圖技術(shù)的發(fā)展，奠定了原型示范基礎(chǔ)。

Ivan Sutherland和他的Sketchpad 圖源網(wǎng)絡(luò)
1965年美國(guó)飛機(jī)制造商洛克希德公司獨(dú)立在IBM2250上開(kāi)發(fā)了二維繪圖系統(tǒng)，稱(chēng)為CADAM。1966年，麥克唐納公司緊隨其后，也在IBM2250上開(kāi)發(fā)了二維繪圖系統(tǒng)CADD。
時(shí)間來(lái)到1973年，Unigraphics (UG) 軟件誕生于聯(lián)合計(jì)算公司。1977年，達(dá)索飛機(jī)公司成立了CAD/CAM部門(mén)，開(kāi)發(fā)他們自己用的三維CAD軟件，它們的特點(diǎn)是曲面設(shè)計(jì)與加工。到了1981年，達(dá)索公司決定將它們的軟件部門(mén)獨(dú)立出來(lái)，成立達(dá)索系統(tǒng)公司，把這個(gè)軟件注入到這家公司，它就是CATIA。
CAD發(fā)展歷程圖

1982年Autodesk發(fā)布了PC電腦的第一款二維CAD軟件AutoCAD。1988年P(guān)TC發(fā)布了第一個(gè)參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件Pro/Engineer，這款軟件基于全參數(shù)化建模思想誕生，改變了過(guò)去實(shí)體造型軟件將模型的幾何形狀孤立描述的特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)特征與制造特征統(tǒng)一起來(lái)，有利于生命周期的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，不但與工程設(shè)計(jì)發(fā)生關(guān)系，也更加符合設(shè)計(jì)人員的思維習(xí)慣。
到了90年代初，PC計(jì)算能力越來(lái)越強(qiáng)，1995年的時(shí)候Windows操作系統(tǒng)面世，使得在PC與Windows上面開(kāi)發(fā)三維CAD軟件成為可能。1995年SolidWorks發(fā)布了第一個(gè)Windows三維CAD軟件，1996年，Intergraph發(fā)布了一款類(lèi)似SolidWorks的基于Windows的三維CAD軟件產(chǎn)品Solid Edge，Autodesk在1999年也發(fā)布了自己的三維CAD軟件Inventor。

SolidWorks 95與Windows 95一起發(fā)布 圖源網(wǎng)絡(luò)
2014年達(dá)索系統(tǒng)推出3D Experience數(shù)字業(yè)務(wù)云平臺(tái)，2015年Onshape發(fā)布了第一個(gè)云原生三維CAD軟件，2019年西門(mén)子工業(yè)軟件推出數(shù)字業(yè)務(wù)云平臺(tái)Xcelerator。
回顧歷史就是為了啟示未來(lái)，從CAD軟件的發(fā)展歷程來(lái)看，航空航天、汽車(chē)等大型企業(yè)的應(yīng)用需求催生了三維CAD軟件，并使其逐漸成熟。這個(gè)過(guò)程并非一蹴而就，而是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月的知識(shí)積累，像高端三維CAD軟件NX和CATIA花費(fèi)了50年的時(shí)間來(lái)打磨軟件，而SolidWorks和Solid Edge則花了30年時(shí)間來(lái)不斷提升。

同時(shí)，隨著軟硬件信息技術(shù)和界面交互技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了三維CAD軟件的發(fā)展。過(guò)去，在大型機(jī)上使用的CAD系統(tǒng)價(jià)格昂貴，操作復(fù)雜，因此用戶(hù)較少。然而，在Windows平臺(tái)上，三維CAD軟件變得更加方便、高效，并且價(jià)格也更低廉。成本的降低實(shí)際上引發(fā)了一場(chǎng)革命，使三維CAD軟件成為普通工程師和主流用戶(hù)的選擇。
再者，數(shù)字建模技術(shù)的發(fā)展及底層核心技術(shù)組件化，使得三維CAD軟件能夠快速地發(fā)展起來(lái)，也極大地推動(dòng)了三維CAD軟件的發(fā)展。
最后，從全球幾大工業(yè)軟件廠商的發(fā)展歷程來(lái)看，不管是西門(mén)子工業(yè)軟件、達(dá)索系統(tǒng)，還是歐特克，PTC，無(wú)一不是從CAD軟件起家的。它們最初專(zhuān)注于三維CAD軟件，然后逐漸擴(kuò)展到CAE、CAM、EDA、PDM等其他軟件，進(jìn)而兼并收購(gòu)。在兼并收購(gòu)之后，它們開(kāi)始研發(fā)數(shù)字業(yè)務(wù)平臺(tái)，將所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與這些工具本身進(jìn)行融合。

04

小結(jié)

縱觀上述國(guó)際一流三維CAD軟件的發(fā)展歷程，可以發(fā)現(xiàn)三維CAD軟件的研制需要大的資金投入成本，漫長(zhǎng)的時(shí)間打磨成本，然而面對(duì)“強(qiáng)者愈強(qiáng)”的競(jìng)爭(zhēng)局勢(shì)，市場(chǎng)留給我們的時(shí)間本就并不多。
當(dāng)前，我國(guó)正在由“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)升級(jí)正當(dāng)時(shí)，工業(yè)企業(yè)對(duì)技術(shù)賦能需求迫切。同時(shí)，研發(fā)設(shè)計(jì)軟件“卡脖子”問(wèn)題日益突出。自主可控的三維CAD軟件技術(shù)是我國(guó)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，也關(guān)系到我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，對(duì)于國(guó)產(chǎn)三維CAD軟件廠商而言任重而道遠(yuǎn)。

國(guó)內(nèi)的話(huà)，可以看到很多研發(fā)設(shè)計(jì)類(lèi)軟件廠商也在嘗試創(chuàng)新，走出一條突圍之路，目前的話(huà)CAD軟件廠商是以中望打頭，浩辰、數(shù)碼大方、新迪數(shù)字緊跟其后。廣州中望目前已經(jīng)上市了，是國(guó)內(nèi)二維CAD的佼佼者。山大華天是從日本買(mǎi)的源代碼，目前主要用戶(hù)在高校，教育上，學(xué)生的授課，在企業(yè)上沒(méi)有應(yīng)用案例。新迪數(shù)字近些年，在三維CAD領(lǐng)域算是一枝獨(dú)秀，目前已經(jīng)有新的三維CAD產(chǎn)品面世了，目測(cè)對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)性?xún)r(jià)比比較高，也有相應(yīng)的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

期待在未來(lái)的中國(guó)工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)中，能從這些三維CAD軟件廠商中出現(xiàn)一兩家龍頭型企業(yè)，同時(shí)也需要合作伙伴共同參與，換道超車(chē)也不是不可能。集眾智，聚眾力，做難但正確的事。