浅谈CAD对制造业信息化的影响

无论是欧美还是中国，不少企业的信息化，就是从CAD开始起步的;很多企业的高层管理者，就是从CAD上看到了信息化在企业当中的巨大价值，才决心在企业信息化上投入大量的人力物力。CAD可以说是制造业信息化发展的一个缩影。50多年过去，CAD的不断进步，企业也在不停的发展。CAD的发展历史是什么?未来都有哪些发展方向，这么多的CAD，企业将如何选择?YJBYS小编将带您走进CAD的世界，对这些问题逐一进行探究。

　　1.1 从计算机图形学到二维CAD

谈到CAD(Computer Aided Design计算机辅助设计)的发展历史，就不得不谈谈计算机的发展。1946 年:ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)诞生，这是第一台真正意义上的数字电子计算机。ENIAC的研制工作开始于1943 年，完成于1946 年，负责人是John hly 和per Eckert，这个大家伙重30 吨，用了18000 个电子管，功率25 千瓦，主要用于计算弹道和氢弹的研制。

CAD：制造业信息化的缩影

自从有了计算机，工程技术人员就希望计算机除了进行“加减乘除或与非”的运算外，还能够进行图形的表达和处理。由于当时的技术限制，一直到60年代初，计算机都只能进行被动图形处理。

上世纪60年代初，计算机图形学成为了一门专门的学科并日渐成熟，同时交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想不断提出，为CAD的应用和发展提供了理论基础。此时，美国开始出现专门的CAD设备。这个时候的CAD，更多的是作为绘图板的替代品出现，CAD的概念还处于计算机辅助“绘图”Computer Aided Drawing(or Drafting)的阶段，还远远没有达到“辅助设计”的阶段。

CAD：制造业信息化的缩影

上世纪70年代，美国applicon公司第一个推出完整的CAD系统。出现了面向中小企业的cad/cam商品化系统。70年代末，美国cad工作站安装数量超过12000台，使用人数超过2.5万。

CAD：制造业信息化的缩影

到了上世纪80年代，随着个人计算机的迅速普及的同时，CAD技术也得到了快速发展，1982年划时代的Autocad诞生，到1985年已经售出10万套。CAD开始进入到了普及阶段，在80年代中后期，我国少数企业也开始逐步应用CAD。但是由于此时计算机价格昂贵，企业少数几台计算机一般都只作为特殊计算使用，因此CAD在我国尚未普及，更多的是一些民间爱好者。

上世纪90年代，随着windows系列操作系统的日渐成熟以及计算机的价格下降，CAD开始走下神坛。1991年国务委员宋健提出“甩掉图版”的口号正式拉开了我国CAD普及应用的序幕。由于windows 95/98/NT操作系统与工作站加Unix操作系统环境下构成了CAD系统的主流工作平台，因此现在的CAD技术和系统都具有良好的开放性，图形接口、图形功能日趋标准化。

在群雄逐鹿、万马奔腾的90年代，Autocad以其良好的稳定性，优异的开放性和符合windows规范的图形接口开始迅速占领市场。1996年Autocad售出第150万套，成为世界二维CAD领域的当之无愧的“无冕之王”。以至于如今很多人提到CAD，指的就是Autocad。1998年，Autodesk推出了划时代的Autocad R14版本，该版本是第一个完全符合Windows 98的CAD软件。它的诞生，事实上确立了各个windows平台的CAD软件的界面标准以及格式标准。今天我们能够见到的大部分二维CAD软件的界面、按钮样式等大部分都源自于Autocad R14。这个版本至今依然有非常多的Autocad用户在使用。

但是当时我国的知识产权保护制度尚不完善，大多数企业的Autocad都是盗版。Autocad的盗版问题虽然客观上使得该产品成为中国企业装机量最高的CAD产品，并且帮助很多中国企业第一次认识到计算机绘图的巨大魅力，但是也为今天中国制造企业频繁面对盗版侵权诉讼埋下祸根。

此时，随着政策的推动，一大批国产CAD软件厂商开始崭露头角。国产CAD厂商从一开始就分成了2大阵营：以高华CAD、华正电子图板、大恒CAD、开目CAD为代表的完全自主知识产权的CAD和以天河CAD、XTCAD、InteCAD为代表的以Autocad为平台的增值开发CAD。

这里需要特别提到的是华正电子图版和开目CAD。华正电子图版即CAXA电子图版的前身，目前已经成为国内机械行业装机量最大的国产CAD;开目CAD则是完全以中国工程师的使用习惯出发，从画法几何的角度全新诠释了CAD的内涵。这两个CAD可以看成是那个时代中国自主产权CAD奋斗的缩影。

由于Autocad垄断了中国机械CAD市场90%以上的市场份额，因此自主知识产权的CAD产品都面临一个难以逾越的“鸿沟”，就是与DWG格式的兼容问题。因为无法保存成DWG图纸，读取AutoCAD文件有数据丢失，与AutoCAD用户图纸交流存在障碍，使得国产CAD失去了大量客户。至今，虽然自主知识产权的CAD为此做了大量的努力，但是碍于Autodesk的知识产权保护政策，自主知识产权的CAD依然只能兼容较低版本的DWG文件格式，而不能兼容最新版本的DWG格式，这使得完全自主版权CAD饱受诟病。

进入到21世纪，随着中国加入世贸组织，中国制造企业对外联系日益频繁，同时中国为了履行对全世界有关知识产权保护的承诺，从政府这个层面开始加大软件正版化的管理力度。越来越多的企业开始逐步将盗版的AutoCAD软件正版化。

此时，以中望、浩辰为代表的“新一代”自主知识产权的CAD开始跃上舞台。这种以IntelliCAD为内核的二维CAD，在帮助企业解决版权困扰的同时，宣称能够完全兼容DWG格式。在他们之后，又有包括开目尧创、炜衡在内的众多国产CAD选择在IntelliCAD平台上开发自主产权的CAD软件。目前，基于IntelliCAD内核的自主产权CAD已经成为一股可以跟Autocad一较高下的巨大力量。

其实IntelliCAD并不是什么“新产品”，只是一直生活在Autocad的阴影下，命运多舛。早在1994年，美国的Softdesk 公司开始开发出一套CAD软件：Phoenix，它号称和AutoCAD有99%兼容。到了1996年，Autodesk 公司并购了Softdesk公司，但是由于美国反垄断法的限制，必须出售Phoenix 后才能合并。不得已，Softdesk将Phoenix以670万美元的价格卖给VISIO公司。1998年，VISIO公司发布IntelliCAD98——现在意义上的IntelliCAD诞生了。但是IntelliCAD似乎天生就是“克夫命”，在“嫁”给VISIO不到2年，VISIO又被收购了。1999年，Microsoft收购Visio，但收购不包括IntelliCAD(另一种说法是收购后Microsoft又售出了IntelliCAD)。

此时AutoCAD凭借R14版本的巨大成功将包括IntelliCAD在内的所有竞争对手远远甩在脑后。离开Visio后的IntelliCAD决定寻求一种新的商业模式。于是IntelliCAD Technology Consortium (ITC)组织诞生了，ITC采用半公开程序代码方式，任何对IntelliCAD有兴趣的公司，都可以花钱取得程序代码经修改后，公开发售。但是所有修改都必须对ITC公开，而且发售时必须带上IntelliCAD的标记。目前最新的IntelliCAD版本，宣称支持DWG 2008。

IntelliCAD为人诟病最多的是本身的BUG很多，中望和浩辰都对IntelliCAD进行过非常大量的修改，据称累计修改BUG超过4000个。因此基于IntelliCAD平台的产品稳定性依赖于开发者的技术水平和投入。

以IntelliCAD为核心的自主版权CAD的异军突起，使得目前中国二维CAD市场呈现Autocad、完全自主知识产权CAD和IntelliCAD为核心的自主版权CAD三足鼎立的局面。

　　1.2 三维CAD的“核”战争

事实上，从CAD的发展历史来看，CAD起初并不分为“二维”、“三维”。在上世纪50~60年代，计算机图形学的发展突飞猛进，二维绘图和曲面线条造型已经取得巨大的成就并形成了公认的标准，于是科学家将视角转向实体造型技术。

1968年，日本冲野教郎(Norio Okino)教授第一个将实体概念引入三维几何造型并主持研发了TIPS系统。二维CAD和三维CAD从此开始“分道扬镳”。

时间进入到上世纪70年代，世界各个工业强国的飞机和汽车工业的蓬勃发展。此间飞机及汽车制造中遇到了大量的自由曲面问题，当时只能采用多截面视图、特征纬线的方式来近似表达所设计的自由曲面。由于三视图方法表达的不完整性，经常发生设计完成后，制作出来的样品与设计者所想象的有很大差异甚至完全不同的情况。设计者对自己设计的曲面形状能否满足要求也无法保证，所以还经常按比例制作油泥模型，作为设计评审或方案比较的依据。既慢且繁的制作过程大大拖延产了产品的研发时间，要求更新设计手段的呼声越来越高。

1972年美国罗切斯特(Rochester)大学沃尔克(cker)教授开始研制PADL系统。1979年起沃尔克进一步联合美国工业界力量，在国家科学基金委的支持下开发了PADL-2.0系统，于1982年推出试用版。当时美国的Unigraphics(简称UGS，现在SIEMENS PLM Software的前身)，Calma, Auto-trol, AutoCAD12版都使用PADL2作为自己CAD/CAM商品系统的实体造型模块。

当时正处于冷战时期，三维CAD技术作为一种有效提升一个国家工业能力尤其是航空航天等国防工业能力的技术被严密保护起来。只有少数军工企业才有条件研制和使用该项技术。例如：由美国洛克希德(Lochheed)公司支持研发了CADAM系统;美国通用电气(GE)公司开发了CALMA系统;美国波音(Boeing)公司支持开发了CV系统;美国国家航空及宇航局(NASA)支持开发了I-DEAS系统;美国麦道(MD)公司开发了UG系统;法国达索(Dassault)公司开发了CATIA系统……

于此同时，一些较强的汽车企业也开始利用商品化的三维CAD技术，摸索开发自己的曲面造型软件。例如德国大众汽车公司开发了SURF系统;美国福特汽车公司开发了PDGS系统;法国雷诺汽车公司开发了 EUCLID系统……

严格来说，这个时候的三维CAD只是为了满足解决复杂曲面造型的需求而设计，并没有达到真正意义上的“实体”。