計算機輔助設計軟件的“星球大戰(zhàn)前傳”

導語

本文撰寫于2004年，回顧了截至2004年的CAD軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程。通過梳理每一個時期CAD

技術與市場發(fā)展概況，展現(xiàn)了一幕幕CAD軟件產(chǎn)業(yè)新舊交替、波瀾壯闊的歷史。

正文目錄

導語.....................................................................................1

正文目錄.................................................................................1

圖表目錄.................................................................................1

前言.....................................................................................2

1.CAD軟件史：20世紀60年代，從歐幾里得到SDRC............................................................................3

2.CAD軟件史：20世紀70年代，從內(nèi)部開發(fā)到國際通用標準................................6

3.CAD軟件史：1980-1985從大型主機到UNIX工作站.....................................10

4.CAD軟件史，1986-1989PTC席卷全球，CAD市場從自滿到認清現(xiàn)實......................15

5.CAD軟件史，1990-1994年，從UNIX工作站到WindowsNT...........................................................18

6.CAD軟件史，1995-1997年，SolidWorks和PDM................................................................................20

7.CAD軟件史，1998/999年，PDM,Inlemet和PLM..........................................................................23

8.CAD軟件史，2000-20PDM,Internet和PLM.......................................................................................25

圖表目錄

圖1AutodeskCAD.......................................................................................................................................2

圖2pinterestEuclid(歐幾里得).........................................................3

圖3slideshareIvanSutherland和他的Sketchpad....................................................................................4

圖4PatrickJ.Hanratty博士............................................................4

圖5cadhistory工程師操作Applicon........................................................................................................6

圖6JohnCStoskopf福特(PDGS).............................................................................................................7

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圖7CAT1A運行在IBM電腦上............................................8

圖8WikipediaIGES格式..............................................................9

圖9w汰ipediaDECVAX...........................................................................................................................11

圖10JimHamiltonGECALMACAD......................................................................................................12

圖11FlickrAutoCADRelease1................................................................................................................13

圖12SiemensBlogRomulus-D..................................................................................................................14

圖13slidesharePro/Engineer....................................................................................................................16

圖14Autodesk創(chuàng)始人JohnWalker......................................................................................18

圖15JonHirschtickSolidWorks創(chuàng)始人正在回顧SolidWorks第一個beta版本中的一些細節(jié).....20

圖16MicrosoftSOLIDWORKS95與Windows95一起發(fā)布..............................22

圖17Siemensblogs....................................................................................................................................23

圖18dwgeadAutoCAD2000i....................................................................................................................26

9，d

刖百

隨著CAD軟件的誕生與發(fā)展，領導者幾度更迭，挑戰(zhàn)者你方唱罷我登場；巨頭們站在高處也曾

驕傲自滿，但顛覆者從未停下追趕的腳步；一串串歷時久遠、熟悉而陌生的姓名，一個個似曾相識而

歷久彌新的公司。

圖1AutodeskCAD

本文濃縮了CAD軟件發(fā)展的過去，但歷史總能像鏡子一樣折射出CAD軟件可能的未來。本文

距離今天已有17年時間，而CAD軟件的格局似乎定格在17年前。這期間雖不斷有創(chuàng)新涌現(xiàn)，卻不

足以改變游戲規(guī)則和競爭格局。誰會是下一個挑戰(zhàn)者？我們拭目以待。

希望本文對中國自主工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展有一定的參考和借鑒意義！

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1.CAD軟件史：20世紀60年代，從歐幾里得到SDRC...

CAD軟件，即計算機輔助設計軟件，過去也稱為計算機輔助繪圖軟件，是指幫助工程師設計和

制造實體產(chǎn)品的軟件程序，應用于建筑、橋梁、道路、飛機、船舶、汽車，以及數(shù)碼相機，手機，電

視，衣服，電腦等行業(yè)?，F(xiàn)在的CAD軟件通常指的是CAD/CAM軟件(“CAM”是計算機輔助加工

的縮寫)。

CAD軟件的歷史最早可以追溯到古希臘數(shù)學家歐兒里得，盡管他并沒有預見到今天的CAD產(chǎn)業(yè)

的發(fā)展。歐兒里得在其公元前.350年的數(shù)學專著《幾何原本》(TheElements)中提出了許多假設和公

理，而這些假設和公理構成了歐兒里得幾何學的基礎，今天的CAD軟件系統(tǒng)就是建立在這些基礎上

的。

圖2pinterestEuclid（歐幾里得）

在歐兒里德之后2300多年，IvanSutherland于20世紀6()年代初，在麻省理工學院(MIT)的博士

論文中開發(fā)了第一個真正的CAD軟件，名為“Sketchpad"。這是一個革命性的系統(tǒng)(當然，它與今

天的CAD軟件相比十分原始)，設計人員可以使用光筆在電腦屏幕上繪圖，以圖形方式與計算機進行

交互。IvanSutherland這一發(fā)明著實具有獨創(chuàng)性，盡管2004年的計算機能在不到一微秒時間內(nèi)完成

60年代需要耗費數(shù)小時的操作，并且TFT觸摸顯示器/輸入設備也輕易可得的情況下，仍沒有哪個領

先的CAD軟件將這種直接的操作納入其用戶界面。

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圖3slideshareIvanSutherland和他的Sketchpad

Sketchpad是世界上第一款CAD軟件，但在1957年，第一個商用CAM軟件系統(tǒng)，名為PRONTO

的數(shù)控編程工具由PatrickJ.Hanratty博士開發(fā)出來。因此，Hanratty博士常被稱為“CAD/CAM之父”。

圖4PatrickJ.Hanratty博士

由于早期計算機的高成本以及飛機和汽車獨特的機械工程要求，大型航空航天和汽車企業(yè)成為

CAD軟件最早的商業(yè)用戶。第一代CAD軟件系統(tǒng)是由制造企業(yè)內(nèi)部IT團隊（通常與大學研究人員合

作）開發(fā)的2D繪圖應用程序，主要用于實現(xiàn)重復性繪圖工作的自動操作。Hanratty博士于20世紀60

年代中期與通用汽車研究實驗室共同開發(fā)了一個名為DAC（計算機自動設計）的CAD系統(tǒng)。此外，還

有許多公司開發(fā)了專用的CAD軟件,包括麥道航空（1966年發(fā)布CADD）、福特（1967年發(fā)布PDGS）

和洛克希德（1967年發(fā)布CADAM）等。

20世紀60年代中期，ControlDataCoi-poration發(fā)布了第一個商用CAD軟件Digigniphics。該軟

件是在1TEK早期CAD軟件研究系統(tǒng)（名為“電子繪圖機”，運行在DigitalEquipmentCorp.的PDP-1

主機上）的基礎上開發(fā)的。與Sketchpad一樣，輸入是用光筆完成的。Digigniphics的售價為每臺50

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萬美元，當時只售出了極少數(shù)幾套。

關于2DCAD軟件的許多早期開創(chuàng)性研究都是在當時麻省理工學院數(shù)學實瞼室（現(xiàn)為計算機科學

系）進行的。同時，歐洲研究人員也變得活躍起來，1965年，CharlesLang的團隊，包括劍橋大學計

算機實驗室的DonaldWelbourn和A.R.Forrest,開始認真研究3D建模CAD軟件。劍橋大學3DCAD

軟件研究的商業(yè)效益直到1970年才開始顯現(xiàn)。

20世紀60年代中期，法國研究人員也開始在復雜3D曲線和曲面幾何計算領域展開創(chuàng)性的研究。

雪鐵龍公司的deCasleljau在復雜3D曲線幾何算法上取得了重大進步。20世紀60年代末，Bezier（雷

諾）在deCastcljau的一些算法的基礎上發(fā)表了其突破性的研究成果。deCastcljau和Bezier的研究至今

仍然是3DCAD軟件的基礎。麻省理工學院（S.A.Coons,1967年）和劍橋大學（A.R.Forrest,CharlesLang

的團隊成員之一，1968年）也都積極地進一步研究了復雜3D曲線和曲面建模在CAD軟件中的實現(xiàn)。

到20世紀60年代末，人們對CAD軟件的商業(yè)應用的興趣漸增，許多CAD軟件公司應運而生,

包括Applicon、Auto-trol>Computervision（1969年將其第一個商業(yè)CAD軟件許可證出售給Xerox）

Evans&Suthcrland?麥道的McAuto部門（實際成立于1960色）、SDRC（StructuralDynamicsResearch

Corp.）和UnitedComputingo

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圖5cadhistory工程師操作Applicon

盡管后來出現(xiàn)了一波技術變革、快速增長和不可避免的并購，許多早期的CAD軟件公司還是取

得了成功;一些公司還使用原名(例如Auto-trol),有些則改了名(例如UnitedComputing,即UGS)。

早期的研究先驅(qū)，如Hanratty博士，仍然是MCS(ManufacturingandConsultingServices)的現(xiàn)任總裁,

Sutherland博士，CharlesLang等人仍然具有很大的影響力。

2.CAD軟件史：20世紀70年代，從內(nèi)部開發(fā)到國際通用標準.??

20世紀70年代，CAD軟件開始從研究轉(zhuǎn)向商業(yè)用途。與20世紀60年代末一樣，大多數(shù)CAD

軟件還是由大型汽車和航空航天制造企業(yè)的內(nèi)部團隊開發(fā)，并且通常與大學研究團隊合作。

在這十年中，汽車制造商如福特(PDGS)、通用汽車(CADANCE)、梅賽德斯-奔馳(SYRCO)、日產(chǎn)

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(1977年發(fā)布的CAD-I)fl^[Tl(1973年由HiromiAraki博士的團隊發(fā)布的TINCA,1979年由Hiromi

Araki博士發(fā)布的CADETT)和航空航天制造商如洛克希德(CADAM),麥道(CADD)和諾斯羅普

(NCAD,目前仍部分使用渚R有大型的內(nèi)部CAD軟件開發(fā)團隊，致力于開發(fā)專用CAD程序。

圖6JohnCStoskopf福特(PDGS)

大多數(shù)CAD軟件是手工繪圖的替代品，可以給制造商帶來的好處包括：

1；減少繪圖錯誤，

2；提高繪圖的可重用性。

其中，由洛克希德飛機公司開發(fā)的CADAM(ComputerAugmentedDraftingandManufacturing)系統(tǒng)

是最著名的2DCAD軟件程序之一，發(fā)展30多年仍然存在，1975年，法國航空航天公司Dassault

Systemes從洛克希德公司購買了CADAM的源代碼許可證，并于1977年開始開發(fā)名為

CATIA(ComputerAidedThreeDimensionalInteractiveApplication)的3DCAD軟件程序，該軟件一直發(fā)

展至今，是目前最成功的商業(yè)CAD。

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CATIARelease1in1982,notetheIBMPCitrunson.

圖7CATIA運行在EM電腦上

20世紀70年代，人們開始使用簡單的2DCAD軟件程序，如CADAM,同時，對3DCAD軟件

的研究和商業(yè)興趣迅速增長。這十年間，最有影響力的研究之一是CAD軟件的復雜2D曲面建模。

1975年，K.Vesprille(雪城大學)發(fā)表了博士論文“B樣條近似形式的CAD應用”。此論文建立在60年

代Bezier.Coons、Forrest的研究以及R.F.Risenfeld(也在雪城大學)的早期(1973)研究成果的基礎上，

至今仍然是3DCAD軟件中復雜3D曲線和曲面建模的基礎之一。

1972年，第一個3D實體建模程序，來自MAGI(MathematicsApplicationGroup,Inc.)的SynthaVision

發(fā)布。SynthaVision不是CAD軟件，而是一個對核輻射進行3D分析的程序。SynthaVision的3D模

型是實體模螫，類似于后來3DCAD軟件使用的CSG(constructivesolidgeometry)模型?？偟膩碚f，盡

管計算機性能穩(wěn)步提高，計算密集型的實體建模還是沒有辦法投入實際應用。CharlesLang的團隊(劍

橋大學)和HerbVoelcker的團隊(歲切斯特大學的生產(chǎn)自動化項目)在70年代中進行了廣泛的實體建模

研究，而這兩個團隊所采取的方法大相徑庭。直至今日，他們的研究成果成了CAD軟件產(chǎn)品的基礎。

HerbVoelcker致力于研究CSG實體建模，并于1978年發(fā)布了PADL(PartandAssemblyDescription

Language)實體建模器，后來應用于2()世紀80年代早期的幾個商業(yè)3D實體建模CAD軟件程序中。

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在20世紀70年代早期,B.Baumgart（斯坦福大學）利用他在有限元網(wǎng)格應用方面的優(yōu)勢提出了B-rep（邊

界表示）數(shù)據(jù)結構u而劍橋大學CharlesLang團隊的IanBraid在70年代中期發(fā)布了大量關于B-rep在

實體建模中應用的研究，最終在1978年發(fā)布了第一個實現(xiàn)了B-rep的實體建模系統(tǒng)。發(fā)布后不久，

IanBraid進入CharlesLang、IanBraid等人于1974年在劍橋成立的CAD軟件咨詢公司ShapeData

Ltd.0

計算機功能日益強大，特別是采用了具有優(yōu)化Fortran編譯器和圖形終端的低成本小型計算機，

讓更多的工程師可以使用CAD軟件。商業(yè)CAD軟件市場逐漸興起，在70年代末變得非常強大且收

益頗豐。隨著CAD軟件日益廣泛的開發(fā)和使用，市場開始需要某種形式的標準化。1979年末，波音、

通用電氣和NBS（美國國家標準局，現(xiàn)改為NIST,美國國家標準與技術研究院）達成共識，著手開發(fā)

一種通用的轉(zhuǎn)換格式---IGES（InitialGraphicExchangeStandard）,并于次年發(fā)布。IGES實現(xiàn)了復雜

的3D曲線和曲面在不同的3DCAD軟件程序之間的轉(zhuǎn)換。盡管有其他格式出現(xiàn)，IGES至今仍然是

CAD軟件中使用最廣泛的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式。

IGES

圖8WikipediaIGES格式

上世紀70年代，許多CAD軟件供應商紛紛成立，涌現(xiàn)了許多新興商用CAD軟件。1970年，

M&SComputing（Intergraph的前身）成立。次年，Hanratty博士創(chuàng)立了MCS。1972年，MCS發(fā)布了

ADAMCAD軟件，該軟件被其他CAD軟件公司（包括Computervision>GerberScientific和United

Computing）迅速授權為OEM產(chǎn)品，并被用作其商業(yè)CAD軟件系統(tǒng)的內(nèi)核。

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到70年代末，第一批真正的商用CAD軟件供應商已成形，許多汽車、航空航天和消費電子公

司開始使用一些商用CAD軟件，與其內(nèi)部開發(fā)的專有CAD軟件程序相結合。這一時期的商業(yè)CAD

軟件包括：Auto-trolAutoDraftsCalma.Compulervision的CADDS、IBM的CADAM（代表洛克希

德銷售）、M&SComputing的IGDS（InleracliveGraphicsDesignSoftware）和McAuto的

Unigraphics（McAulo1976年收購UnitedComputing）,這些軟件都試著在這嶄新的、生機勃勃的CAD

軟件市場取得一席之地。CAD軟硬件市場規(guī)模從1970年的2500萬美元一下增長到了1979年的10

億美元，而投資者對CAD軟件供應商的興趣也反映了這一趨勢。毫不意外，1979年Aulo?trol成為第

一家成功完成公開募股的CAD軟件供應商。

20世紀70年代是CAD軟件取得重大進展的十年，尤其是CAD軟件所基于的基本幾何算法。同

時，計算機硬件也在不斷發(fā)展，DEC推出的VAX小型計算機在1979年的市場份額僅次于IBM,Data

General.惠普和Prime推出的小型計算機也使得計算機價格和運營成本持續(xù)降低，讓較小型企業(yè)也能

夠使用CAD軟件。20世紀70年代末，新的高級編程語言（如C語言）和更簡單的操作系統(tǒng)（如UNIX）

得到了更廣泛的應用，第一代具有圖形功能的臺式計算機（如惠普1978年的HP9845系列）的出現(xiàn)讓工

程師開始嘗試編程，并預示工作站計算時代即將到來。

3.CAD軟件史：1980-1985從大型主機到UNIX工作站???

20世紀80年代伊始，CAD軟件開始發(fā)展成為追逐商業(yè)利潤的領域。然而，由于瘋狂的商業(yè)產(chǎn)

品開發(fā)以及CAD軟硬件技術迅猛的發(fā)展，CAD軟件市場在80年代末迎來了激烈的商業(yè)競爭。

在80年代早期，DEC新推出的VAX系列小型計算機似乎有著主導這十年工程計算和CAD軟件

的勢頭。在許多方面，DEC的MicroVAX標志著該公司明顯的技術領先地位，然而矛盾的是，通過

在計算機價格、性能和可訪問性方面制定新的標準，并成為第一臺能夠運行CAD軟伶而無需特殊電

源或冷卻的高性能計算機，MicroVAX也預示著工作站時代即將到來（最終導致DEC的消亡）。

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圖9WikipediaDECVAX

在CAD軟件市場,M&SComputing于1980年更名為Intergraph,并于1981年成功上市。1983

年，Intergraph發(fā)布了一系列基于DEC的VAX和MicroVAX處理器的InterAct和InterPro系列3D復

雜曲面建模CAD軟件。當時，大多數(shù)成功的CAD軟件都是以硬件和軟件交鑰匙方式打包銷售的，

惠普意識到CAD軟件有著明顯的商業(yè)潛力，可以促進計算機的銷售，于是在1980年成立了商業(yè)CAD

軟件集團，開發(fā)PECAD軟件。1981年，AvionsMarcelDassault創(chuàng)建了DassaultSystemes子公司，并

和IBM簽署了銷售和營銷協(xié)議，允許IBM轉(zhuǎn)售CATIACAD軟件。1982年，CATIAV1（CADAM的

附加產(chǎn)品，提供3D曲面建模和NC功能）發(fā)布，IBM與DassaullSystemes一直保持著合作關系。GE

于1981年通過收購CALMA進入了CAD市場，當時CALMA的年收入超過1億美元。

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圖10JimHamiltonGECALMACAD

在20世紀80年代早期競爭激烈的工程小型計算機市場上，DEC是無可爭議的第一大供應商，

但一個新的挑戰(zhàn)——UNIX工作站正在出現(xiàn)。UNIX工作站的出現(xiàn)給計算機和CAD軟件市場帶來了

革命性的變化，其速度遠遠超過任何人的預期(尤其是DEC)。UNIX的開放式體系架構為高性能計算

機市場打開了一個新的市場一一低成本、易維護、高性能的工作站，這些工作站的硬件專門針對科學、

工程和CAD軟件應用進行了優(yōu)化。1980年，ApolloComputer開啟了這一新趨勢，隨后SunMicrosystes

于1981年,SiliconGraphicsT1982年也推出了工作站。大型和小型計算機制造商(IBM、DEC、

BurroughsUnisys^DataGenerakWang等)突然發(fā)現(xiàn)自己被削弱、被超越了。新的玩家利用他們的

UNIX開放體系架構優(yōu)勢，迅速改進硬件，不斷擴大市場份額。而傳統(tǒng)供應商被迫維護支持傳統(tǒng)硬件

的昂貴專有操作系統(tǒng)。

PC最早出現(xiàn)在20世紀80年代初，1981年IBM發(fā)布了第一臺PC,1982年成立的Autodesk于

1982年11月展示了PC電腦的第一款CAD軟件“AutoCADRelease1"。1983年，Adra系統(tǒng)公司成

立，不久后開始推出其CADRA2DCAD軟件。1984年，BenlleySysiems公司成立并發(fā)布了

MicroStation?這是Intergraph公司IGDSCAD軟件的PC版。次年，MicroControlSystems公司成立

并發(fā)布了第一個用于PC的3DCAD軟件CADKEY。Apple在1984年發(fā)布了第一款Macintosh128,

1985年DiehlGraphSoft成立并發(fā)布了MiniCAD,它迅速成為Mac上最暢銷的CAD軟件。盡管在整

個80年代PC和Mac的性能穩(wěn)定增長，并且AutoCAD在2DCAD軟件市場上也持續(xù)獲得可觀的市

場份額，但與UNIX工作站相比，PC和Mac的處理器功能，尤其是圖形性能偏弱。這意味著，直到

下一個十年，PC才能對CAD軟件行業(yè)產(chǎn)生革命性的影響。

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圖11FlickrAutoCADRelease1

1980年代，新一代功能強大的UNIX工作站和新興的3D渲染技術將CAD軟件市場引向三維領

域和實體建模。1981年，Unigraphics發(fā)布了基于Voelcker的PADL-2CSG實體建模內(nèi)核的UniSolids

CAD軟件。1982年，IanBraid、CharlesLang和英國劍橋的ShapeData團隊發(fā)布了RomulusB-rep實

體建模器，這是第一個可以直接集成到CAD軟件中的實體建模內(nèi)核。Romulus合并了CAM-I

AIS（ComputerAidedManufacturersInternational'sApplicationInterfaceSpecification）,是唯---個提供

第三方標準API的實體建模內(nèi)核］后來的Parasolid除外），以便于集成到CAD軟件中。

Romulus很快獲得了西門子、惠普和其他幾家CAD軟件供應商的許可。IGES的第一個版本于

1980年發(fā)布，但是這時使用實體模型的3DCAD軟件正在興起，并且業(yè)界產(chǎn)生了對CAD軟件管理產(chǎn)

品數(shù)據(jù)（例如材料特性、表面光潔度、工程公差等）的需求，這就要求有新的數(shù)據(jù)交換標準。1984年，

PDES（ProductDataExchangeSpecification）在歐洲開始制定，以滿足新需求。

1985年，CATIAV2作為獨立于CADAM的CAD軟件程序發(fā)布，另一一家法國CAD軟件供應商

MatraDatavision（成立于1980年）發(fā)布了EuclidIS實體建模3DCAD軟件，該軟件采用了多面模型（用

于提高顯示速度）與CSG數(shù)據(jù)結構的獨特混合。Romulus實體建模內(nèi)核在1986年退役之前經(jīng)歷了幾

次升級，添加了裝配管理、實例圖、改進融合B樣條曲面等。同樣是在1985年，Evans&Sutherland

收購了ShapeData。Evans&Sutherland與CharlesLang和IanBraid保持了多年的密切關系，合作開發(fā)

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CAD軟件來促進其圖形終端和模擬器業(yè)務。E&S很快委托BernardSolomon和他的ShapeData團隊

開始開發(fā)Romulus-D3DCAD軟件°Romulus-D是一個基于Romulus實體建模內(nèi)核的創(chuàng)新3DCAD

軟件程序。Romulus-D在Apollo工作站上運行，并使用Apollo的DOMAIN網(wǎng)絡，提供了CAD軟件

行業(yè)首個基于網(wǎng)絡的3DCAD軟件，包括裝配模型，全分布式產(chǎn)品配置管理和變更管理等功能。

圖12SiemensBlogRomulus-D

到1985年，隨著計算機硬件性能的不斷提高，軟件功能也不斷改進，CAD軟件行業(yè)似乎已經(jīng)進

入了一個發(fā)展舒適區(qū)。盡管硬件價格下降，但CAD軟件價格居高不下，銷售增長強勁，利潤率很高。

Computervision年收入超過3.5億美元，成為市場領導者，領先于GE/CALMA、Applicon和Intergraph,

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其次是麥道/Unigraphics和IBM/CATIA。而在1985年，一個新的強勁的3D實體建模CAD軟件供應

商出現(xiàn)在了市場上，那就是ParametricTechnologyCorp.(現(xiàn)在的PTC),此后的CAD市場將變得大不

相同。

4.CAD軟件史，1986-1989PTC席卷全球，CAD市場從自滿到認清現(xiàn)實...

得益于計算機硬件的飛速進步，CAD軟件廠商在80年代初迅猛發(fā)展，并且隨著計算機價格和維

護成本的降低，潛在市場不斷擴大，更多用戶開始使用CAD軟件。CAD軟件價格一直居高不下，1981

年，CAD市場收入超過1()億美元，CAD軟件行業(yè)預期還在持續(xù)增長。領先的CAD軟件供應商認為

主要的CAD軟件品牌已經(jīng)確定，新的競爭對手，如MatraDatavision將被僅僅局限于利基市場，這滋

生了他們的自滿，如同IBM和DEC在計算機硬件市場上一樣。1981年，通用電氣收購了CALMA,

1986年，DassaultSystemes收購了CADAM,CAD軟件市場開始出現(xiàn)了通過收購進行整合的趨勢(一

直持續(xù)至今)，這也進一步助長了CAD軟件巨頭的自滿感。

另外還有一個趨勢也使得CAD廠商愈加自滿：航空航天和汽車制造商開始放棄其自主開發(fā)的

CAD軟件，并從供應商處購買大量的CAD軟件。波音公司在1980年啟動了TIGER3DCAD軟件項

目，但在1988年宣布將使用CATIA設計新一代的777飛機，為IBM-DassaultSystemes創(chuàng)造了10億

美元的驚人收入。通用汽車公司繼其CADANCECAD軟件之后，在20世紀80年代初開始開發(fā)GDS

CAD軟件，但在1988年，通用汽車啟動了C4(CAD-CAM-CAE-CIM>hUy,以整合精簡其使用的繁

多的CAD軟件程序。出于同樣的原因，麥道的航空航天部門啟動了C3(CAD-CAM-CALS)計劃。20

世紀80年代，從內(nèi)部開發(fā)軟件向商業(yè)解決方案的轉(zhuǎn)變使整個CAD軟件市場規(guī)模擴大一倍以上，CAD

軟件供應商收益頗豐。

1987年，當PTC推出第一個UNIX工作站3DCAD軟件Pro/Engineer時，領先的CAD軟件供

應商有：Computervision(CADDS),Intergniph(IGDS和InterAct),麥道(Unigr叩hies),GE/CALMA,

IBM/DassaultSystcmes(CADAM和CATIA)和SDRC(I-DEAS,于1982年推出)。這些供應商最初認為

Pro/Engineer構不成威脅，發(fā)展不成熟且不穩(wěn)定。然而，在Pro/Engineer發(fā)布后的18個月內(nèi)，PTC以

創(chuàng)紀錄的速度售出新的3DCAD軟件許可，整個CAD軟件市場，包括CAD軟件供應商的銷售、市

場和研發(fā)團隊都陷入了不同程度的動蕩。

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ComputerAidedDrafting

3DSketchpad

Pro/Engineer

in1987Parametric

TechnologyCorp.tookthe

sketchpadideaand

developed3dsketchpad

withlightpen

圖13slidesharePro/Engineer

Pro/Engineer顛覆了用戶對CAD軟件的用戶界面功能、易用性，尤其是實體建模速度的想象。

作為主流的3DCAD軟件，Pro/Engineer首次實現(xiàn)了20年前在IvanSutherland的Sketchpad中展示

的一些概念功能（除光筆外），也是第一個完全基于實體建模以及基于歷史特征和約束的3DCAD軟件。

Pro/Engineer一夜之間就讓其他供應商的CAD軟件的用戶界面顯得過時了。

Pro/Engineer充分利用UNIX的X-Windows提供了一個用戶界面，包括下拉菜單、上下文菜單、

彈出選項和輸入框、圖標以及其他用戶友好的功能。與Pro/Engineer相比，其它供應商的CAD軟件

都是基于專有操作系統(tǒng)，用Foruan和匯編語言編寫，速度慢、笨拙，缺乏競爭力。如果不是因為

Pro/Engincer最初較弱的3D曲線和曲面建模功能，以及高昂的投入成本，包括培訓，尤其是制造商

已經(jīng)在現(xiàn)有CAD軟件系統(tǒng)中遺留數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換為Pro/Engineer專有數(shù)據(jù)格式的成本非常高），PTC

可以取得更為迅猛的發(fā)展。

MDM&E/Unigraphics（McDonnell-DouglasManufacturing々Engineering）是第一個認識至UNIXI'

作站迅速崛起的主要CAD軟件供應商，也是少數(shù)幾個有著支持多種硬件平臺歷史的供應商之一（自

1976年支持各種數(shù)據(jù)通用模型，自1977年支持DEC模型），1987年，JohnMazzola、TomCurry和

JerryMaryniak采用了一種“開放硬件平臺”策略，根據(jù)該策略，Unigniphics將被移植到Apollo、惠

普和Sun的UNIX工作站，并在1988年初首次發(fā)布了惠普版本。鑒于與IBM的密切市場關系,Dassault

Systemes也將CATIA移植到了IBM新的UNIXRISC工作站（RS6000）上，1988年發(fā)布的CATIAV3

支持RS6000o

Pro/Engineer發(fā)行時，以航空航天起家的DassaultSystemes在復雜3DCAD軟件領域已經(jīng)贏得了

很高的聲譽。DassaultSystemes彼時正忙于與波一音的合作，因此DassaultSystemes最初受到的PTC的

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威脅較小。而MDM&E/Unigraphics所受到的威脅更大，被迫做出快速的反應，因此1988年底，

Unigraphics從Evans&Sutherland手中收購了ShapeData(即將發(fā)布Parasolid)u

Unigr叩hies很快淘汰了基于PADL-2的UniSolids實體建模CAD軟件，并于1989年底推出了一

種基于Parasolid的更具集成性和競爭力的實體建模CAD軟件——UG/Solids<>

Parasolid是由JohnOwen和他的團隊在ShapeData設計的，與之前的Romulus實體建模內(nèi)核向

上兼容，并保留了CAM-IAISAPLRonDavidson于1989年推出Parasolid,一個事實標準的實體建

模內(nèi)核，很快，西門子Nixdorf、通用動力、富士通和其他公司就購買了Parasolid,以將其集成到各

自的CAD軟件程序中。CharlesLang和IanBraid于1985年在英國劍橋成立了ThreeSpaceLtd.,并由

DickSowar的SpatialTechnology(該公司由Sowar和JohnRowley于1986年創(chuàng)建)持有，以開發(fā)Spatial

Technology的StrataCAM軟件的AC1S實體建模內(nèi)核。ACIS的第一個版本于1989年發(fā)布，并很快獲

得了惠普的許可，將其集成到其MECAD軟件中。

20世紀80年代日本研究人員也非?；钴S，東京大學的FumihikoKimura教授和他為團隊從80年

代初就開始研究實體建模。Kimura教授的一位研究人員HiroakiChiyokura博士在20世紀8()年代中

期進入Ricoh,1987年Ricoh發(fā)布了DesignBase邊界表示實體建模內(nèi)核，其獨到之處在于使用Gregory

曲面(相對于NURBS)作為其幾何造型基礎。DesignBase很快被許多FI本CAD軟件供應商采用，Ricoh

從1989年開始通過其美國辦事處銷售Designbaseo這標志著ACIS>DesignBase和Parasolid之間的

“實體建模內(nèi)核之戰(zhàn)”的開始，這場戰(zhàn)爭將持續(xù)近十年。

1987年，在計算機硬件市場，Apollo、SunMicrosystemsSGL惠普、DEC和IBM之間的“工

作站大戰(zhàn)”達到了白熱化，Apollo繼IBM和DEC之后排第三。1989年，惠普收購了Apollo,取代

DEC成為第二。至I」80年代末，第一代RISC處理器和高性能實時3D全彩渲染技術成為硬件市場上

的標桿。惠普和Sun成為最強大的通用工作站供應商，SGI則在3D圖形工作站市場占據(jù)主導地位。

DEC當時大勢已去，正拼命試圖恢復其80年代的輝煌，IBM離產(chǎn)生美國企業(yè)史上最大的虧損之一已

經(jīng)為時不遠。

在CAD軟件市場，PTC的Pro/Engineer依舊是新聞中的主角，憑借其3D實體建模和渲染性能,

PTC的發(fā)展比競爭對手快一個數(shù)量級(有時是幾個數(shù)量級)。主要的CAD軟件供應商讓他們的銷售人

員散布“使用Pro/Engineer會更快導致BUG出現(xiàn)”的信息，同時又開發(fā)與Pro/E的競爭產(chǎn)品。3DCAD

軟件開發(fā)人員不得不在深夜和周末加班加點，試圖復制Pro/Engineer的用戶界面，對標其實體建模性

能。

這十年從CAD行業(yè)翹楚的自滿中開始，老牌CAD軟件供應商遭受了巨大的損失。CAD軟件的

潛在市場顯著擴大，但歐洲和美國的經(jīng)濟衰退最終壓低了CAD軟件的平均價格，先前豐厚的利潤也

減少了。到8()年代末，領先的CAD軟件供應商是：DassaultSystemes(CATIA)>PTC(Pro/Engineer)>

MDC(Unigraphics)和SDRC(I-DEAS)OComputervision和CALMA(被通用電氣分離)都在1988年被

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PrimeComputer收購（PrimeComputer本身就在破產(chǎn)邊緣），弓Intergraph一樣，失去了當年的雄風。

5.CAD軟件史，1990-1994年，從UNIX工作站到WindowsNT.??

CAD軟件市場進入動蕩的1990年代：PTC的Pro/Engineer3DCAD軟件繼續(xù)影響用戶的期望，

并以比以往更快的速度向更多客戶出售了3DCAD軟件，但與此同時，在CAD短暫的發(fā)展歷程中，

一些最大的CAD合同由其他CAD軟件供應商競爭并贏得。Pro/Engineer基于UNIXX-Windows的用

戶界面，尤其是3D實體建模速度，從根本上改變了用戶對3DCAD軟件的期望。其他CAD軟件供

應商正在匆忙開發(fā)其“Pro/E競品”升級，而他們的營銷團隊則忙于說服新老客戶等待這些新升級發(fā)

布。盡管參數(shù)化技術的成功并沒有直接威脅到Autodesk,但隨著PCCAD軟件市場的迅速擴張，

Autodesk也面臨著一系列新的挑戰(zhàn),Autodesk的創(chuàng)始人JohnWalker在他的回憶錄記錄了當時的心情:

“每當我讀到1982年到1988年間寫的東西，或者回想那些年，總覺得它們愈發(fā)遙遠而陌生?！?/p>

圖14Autodesk創(chuàng)始人JohnWalker

幸運的是，對于老牌的CAD軟件供應商來說，由于制造企業(yè)越來越多地受到成本和“上市時間”

壓力的推動，開始利用更多的自動化技術，當然包括更多的CAD軟件，因此CAD軟件市場得以強

勁增長。到1990年，波音的“全CATIA無紙化”設計策略明顯取得了成功，并且安全地消除了驗證

紙質(zhì)設計方案所需的許多物理樣機，大大縮短了上市時間。波音的成功促使其他航空航天和汽車制造

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企業(yè)考慮將其大部分工作標準化為單一的“企業(yè)CAD軟件供應商”，因此，在1990-1993年期間，

CAD軟件歷史上出現(xiàn)了一些超級大單。普惠公司基于Unigraphics進行了標準化，通用電氣飛機發(fā)動

機也是如此。梅賽德斯?奔馳，克萊斯勒，雷諾和本田在CATIA上進行了標準化。卡特彼勒在

Pro/Engineer上進行/標準化。通用汽車還決定將大量使用Unigraphics,因此，MDM&E/Unigraphics

于1991年底被EDS(EleclronicDataSystemsCorp.)收購。

到1992年，UNIX工作站重新定義了CAD,不再有基于大型機或小型計算機終端使用的CAD

軟件。那些一直專注于專有硬件+軟件交鑰匙解決方案的供應商(最著名的是Computervision和

Intergraph)受到的打擊尤其慘重，(例如IBM1992年50億美元的巨額虧損證明了這一點)。IBM清楚

地意識到客戶越來越希望使用低成本的“開放”系統(tǒng)，而不再準備支付維護專有硬件和操作系統(tǒng)的巨

額費用。

到1993年，CAD軟件市場明顯分化：IBM-DassaultSystemes(CATIA),

EDS-Unigraphics(Unigr叩hies)和PTC(Pro/Engineer)是基于UNIX工作站的3DCAD軟件領域領導者，

緊隨其后的是SDRC(I-DEAS)。前二十年的巨頭，包括在1992年Prime倒閉時從PrimeComputer分

離出去的Computervision(CADDS),以及Intergraph(DEMS)已經(jīng)落后，難以恢復以前的勢頭。

盡管在199()年代初期涌現(xiàn)了大量的“企業(yè)標準”CAD軟件合同，但對于領先的CAD軟件供應

商來說，要使其產(chǎn)品脫穎而出變得越來越困難。Pro/Engineer的影響力是如此之大，3DCAD軟件供

應商急于追趕PTC的快速發(fā)展；到1994年，每個領先供應商提供的3DCAD軟件程序都變得非常相

似：每個程序都具有草圖繪制、約束管理、基于特征的實體建模、歷史樹、NURBS曲面和X-Windows

用戶界面等。

這于領先廠商而言，另一個問題是由SpatialTechnology(ACIS)、EDS-Unigraphics(Parasolid)和

Ricoh(Designbase)發(fā)起的“3D實體建模內(nèi)核之戰(zhàn)”。這三家公司通過授權越來越復雜的3DB-rep實

體建模庫，被授權的公司可以將其集成到現(xiàn)有的CAD軟件中以提供強大的實體建模功能。由于內(nèi)核

的定價極低，因此即使是最小的CAD軟件供應商也負擔得起將3D實體建模集成到其產(chǎn)品中。盡管

當時的功能不如Parasolid,但ACIS建模器卻被Spatial極力推銷，到1993年，Spatial在全球已經(jīng)擁

有70多家使用ACIS的3DCAD軟件供應商的客戶名單：其中最著名的是Autodesko

Autodesk在PC浪潮中穩(wěn)步發(fā)展，1992年收入達到2.85億美元，成為當時的第一大2DCAD軟

件公司(相比之下，EDS-UnigraphicsCAD軟件在1992年的收入不到Autodesk一半，約為1.3億美元)。

Autodesk最初于1990年獲得Spatial的ACIS內(nèi)核許可，1994年，Autodesk宣布已出售其第1,000,000

個AutoCAD2DCAD軟件許可，并發(fā)布了AutoCADRelease13,包括基于ACIS3D內(nèi)核的三維實體

建模功能。

到1994年末,CAD軟件行業(yè)已適應UNIX工作站的沖擊,甚至DEC也將通過其發(fā)相新的“Alpha"

處理器來重拾昔日的輝煌。另外兩大事件與Autodesk發(fā)布的3DCAD軟件結合在一起，則徹底改變

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了CAD軟件行業(yè)：微軟發(fā)布了首個用于PC的32位操作系統(tǒng)WindowsNT,英特爾發(fā)布了首個32位

PentiumPro芯片〃與此同時，隨著EDS/Unigraphics正式發(fā)布基于WindowsNT的Parasolid,Spatial

Technology在WindowsNT上發(fā)布了針對ACTS的3D工具擴展包，以及Ricoh在WindowsNT上發(fā)

布了Designbase,這場“3D實體建模內(nèi)核大戰(zhàn)”愈演愈烈。3DCAD軟件以前需要花費數(shù)年時間和

數(shù)百萬美元研發(fā)資金，如今則可以在不到一年時間內(nèi)進行開發(fā)和發(fā)布。1993年，一家名為SolidWorks

的小型CAD軟件公司就這樣出現(xiàn)了。

圖15JonHirschtickSolidWorks創(chuàng)始人正在回顧SolidWorks第一個beta版本中的一些細節(jié)

6.CAD軟件史，1995—1997年，SolidWorks和PDM.?.

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上世紀90年代中期，CAD軟件市場出現(xiàn)了兩次重大變化，基于PC的3DCAD軟件爆炸性增長

和由此帶來的PDM市場增長。

正如文字處理工具使得生成的文檔數(shù)量激增一樣，CAD軟件也導致創(chuàng)建的圖形數(shù)量呈爆發(fā)式增

長，并且隨著CAD軟件的激增，PDM軟件（例如Sherpa于1984年創(chuàng)建的SherpaWorks）已開始出現(xiàn),

以簡化這些圖紙的管理。波音777無紙化設計的成功吸引了人們的興趣，使用PDM軟件不僅可以管

理工程圖紙，還可以對CAD軟件創(chuàng)建的龐大零件數(shù)據(jù)庫進行配置管理和變更管理

90年代初期，新興PDM供應商數(shù)量急劇增加。EDS/Unigraphics于1991年發(fā)布了其首款PDM

軟件InfoManagcr（后來更名為iMAN,以避免可能的商標名稱沖突）。1992年，SDSDfnControlData

合資成立了Metaphaseo那一年，WorkgroupTechnologyCorp也成立了。PDM的發(fā)展非常強勁，以至

于1994年AdraSystems的CAD收入和PDM收入幾乎平分秋色，要知道，Adra從80年代中期就推

出CADRA2DCAD并于1992年推出3DCAD軟件，MatrixOnePDM的推出則要晚得多。

盡管PDM的發(fā)展仍在持續(xù)，但到1995年，基于B-rep實體建模和NURBS曲面建模的三維CAD

軟件已經(jīng)開始趨于平穩(wěn)，供應商們不再關注基礎技術突破，反而更多地關注增量改進，開始于9（）年

代初的“趕超PTC”效應也開始減弱。1995年末，當SolidWorks發(fā)布SolidWorks95這款3DCAD

軟件時，號稱“以20%的價格提供80%的Pro/Engineer功能”，