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对国产三维CAD软件产业发展的几点思考

2016/5/11    来源:互联网    作者:叶修梓      
关键字:数字化  技术  发展  
数字化设计与制造的主体是CAD/CAM技术,作为工业领域普遍应用的共性关键技术,CAD/CAM技术是现代产品开发的核心手段和主导环节,对提高企业产品开发能力,增强产品市场竞争力具有巨大的作用。

一、三维CAD与产品创新

    我国是一个制造业大国。在新一轮的国际产业结构调整中,我国正逐渐成为世界最重要的制造业基地之一。这对中国制造业企业的竞争力水平提出了更高的要求。目前,我国制造业与发达国家有比较大的差距,这种差距主要表现在产品设计开发方法和技术手段的落后,无法及时开发出市场需要的、具有创新性和独特性的新产品。这是我国制造企业面临的一个极其严重的问题,提高我国制造业核心竞争力已经成为当前迫切需要解决的瓶颈。

    数字化设计与制造的主体是CAD/CAM技术,作为工业领域普遍应用的共性关键技术,CAD/CAM技术是现代产品开发的核心手段和主导环节,对提高企业产品开发能力,增强产品市场竞争力具有巨大的作用。

    “十五”期间,以信息化带动工业化,推进制造业信息化是我国经济建设的战略性举措,软件产业也同时被列为国家新兴产业的发展重点。CAD软件是促进传统产业信息化的有效工具,在制造业信息化建设中有着举足轻重的作用。作为制造业信息化的有力支撑和软件产业的有机组成部分,我国CAD软件产业的发展恰逢良机。

    “九五”CAD应用工程在制造企业中普及了二维CAD应用,使大多数企业甩掉了绘图板。当企业甩掉图板后,进一步提出了深化CAD应用的要求。“从二维到三维”正在成为企业深化CAD应用的发展方向,三维CAD软件能够解决产品创新设计问题。随着国家制造业信息化工程的实施,以三维CAD为核心的数字化设计技术将成为推动制造业技术升级和提升新产品开发能力的关键突破口,研制具有核心自主知识产权的三维CAD软件是其基础。

二、我国CAD软件产业的现状

    上个世纪90年代之初,国内的CAD软件市场基本上是国外产品一统天下。随着市场机制的逐步完善和CAD应用工程的实施,在政府直接支持引导和一批产业开发者的共同努力下,到90年代后期,我国的CAD软件产业已从无到有,初具雏形,出现了清华英泰、北航海尔、浙大大天、武汉天喻和武汉开目等一批CAD软件企业、并发展出一批具有自主知识产权的商品化CAD软件,打破了国外产品一统天下的局面。

    现在,国产CAD软件产品也已从单一的二维CAD绘图软件发展为涵盖CAD、CAPP、CAE、CAM、PDM和ERP等方面的系列化产品。在CAD软件产品中,国产二维CAD软件在功能、性能、系列化、售前售后服务等方面都有了较大的提升,软件功能已与国外知名产品相当,具备了与国外知名产品相匹敌的实力,并拥有广泛的用户群,具备相当的品牌知名度,国内市场占有率已经达到80%。较之国外公司,国内CAD厂商对国内用户需求有更为深刻的理解和更富个性化的实施策略,深得国内用户的欢迎。

    但是,相比之下,国产三维CAD软件,无论是在三维CAD核心支撑平台的研发,还是在三维CAD应用系统的产业化方面,与国外水平仍然存在着很大的差距。因为开发的时间比较晚,投入不足,技术上缺乏原创性创新,软件稳定性和可靠性差,使得国产三维CAD软件在市场上缺少竞争力。目前,三维CAD软件市场基本上还是被国外公司所垄断。

    企业应用三维CAD进行产品创新设计已经是一种必然的发展趋势,三维设计符合人的思维习惯。目前市场上主流的UGⅡ、Pro/ENGINEER、CATIA和SolidWorks等无一不是以强大的三维功能见长。国外的汽车、航空航天、造船和机床等行业均已全面采用三维CAD软件进行产品虚拟设计和制造,三维CAD成为数字化设计与制造的核心与基础。我国目前三维CAD软件的产业化开发水平远不如二维CAD软件,国产二维CAD软件如果不能与国产三维CAD软件紧密结合,将不可能持久独立地生存。因此,发展具有自主知识产权的三维CAD软件,打破国外产品的垄断局面,成为一项非常迫切的任务。

三、国际CAD技术与产业的发展趋势

    软件产业是一个典型的快速发展而又竞争激烈的产业,也是经常出现后来居上、后发制人现象的产业。40年来,CAD技术一直处于不断的发展与探索之中,计算机技术和CAD基础理论的每次重大进展,无一不带动了数字化设计与制造水平的提升和产业格局的调整。在国际CAD产业的发展历史上,不乏凭借新技术的突破而后来居上的例证,如PTC、SolidWorks等。

    于1985年创建的美国PTC公司,从事新一代参数化设计软件Pro/ENGINEER的开发,1988年11月其产品上市,引起轰动,销售量持续增长,公司业务发展迅速。PTC的崛起极大地改变了当时高端CAD应用一成不变的局面。以后PTC又收购了英国Division公司,向虚拟现实市场进军,与此同时,PTC自己新开发的WindchillPDM系统以其很多功能有独到创新。受到企业界的重视。

    1995年,SolidWorks和Intergraph分别开发出新的软件:SolidWorks和SolidEdge。这两个中端CAD软件都是采用Parasolid几何引擎,运行于微型计算机上,充分利用Windows操作系统的OLE功能,简化和改进了Pro/ENGINEER的用户界面,并采用与Pro/ENGINEER相同的工作方式——支持参数化特征造型。因为SolidWorks和SolidEdge软件只运行在Windows一种操作系统之上,而且所使用的一些软件组件是由第三方厂商提供的,所以开发软件花费较少,整个系统的售价比Pro/ENGINEER低了一个数量级。1995年末SolidWorks和SolidEdge产品上市后在CAD工业界又一次引起轰动。成为微机平台三维CAD系统的后起之秀。这一类中端CAD软件容易操作和安装,不需要太多的培训,易学易用,可让更多的人使用它。

    同时,基于分工原则,这两家中端CAD软件厂商都只是专注于开发几何造型功能,至于有限元分析、机构运动和动力学分析、数控加工编程和装配误差分析等其他专业软件则与有关公司建立合作联盟。SolidWorks将这种战略伙伴关系称作“金牌合作伙伴”(Gold Partner),SolidEdge称作“同行者”(Voyager),联盟成员分工合作,共同发展。这种合作企业往往有二三十家,由于他们都采用Parasolid几何引擎和OLE技术,因此相互间很容易作到无缝集成。

    随着CAD技术的日益成熟,市场的日益扩大,工业界普遍认识到应用三维CAD是传统产业技术改造的必由之路,联合、兼并成了CAD软件产业继续发展的一种主渠道。20世纪80年代,CAD工业界五家最大的公司是Computervision、Applicon、Calma、Auto-Trol Technology Corp.和Intergraph。

    现在这五家公司都已被收购,并停止了原来的产品线。当前,国际上面向制造业的CAD产品已经兼并成四大谱系:

  • 1.IBM/Dassault—CATIA、CATWEB、ENOVIA、Euclid/Styler、SolidWorks;
  • 2.EDS/Unigraphics—UGII、iMAN、SDRC/I-DEAS、Metaphase、Parasolid、SolidEdge;
  • 3.PTC—Pro/ENGINEER、Pro/Desktop、Windchill、CV/CADDS5、Division/VR;
  • 4.Autodesk—AutoCAD、MDT、Inventor、3DStudio MAX、MapGuide。

    在国际CAD产业的发展历史上,从早期的五大公司,到现在的四大谱系并存的局面,CAD产业格局在不断的调整和变化,并造就了今天CAD技术和CAD产业的兴旺与繁荣,促进了制造业的高速发展。当前,网络和通信技术的普及与发展,使三维CAD技术又面临着一次新的发展契机,我国制造业信息化工程的实施,也为国产三维CAD产业的发展带来了新的机遇。

    从技术上来说,当前CAD技术的研究主题主要有:CAD与互联网、高速高质量的曲面造型、更有效的CAD产品数据交换、从二维设计向三维设计迁移、支持概念设计以及大型复杂产品CAD模型的快速绘制和组装等。

四、对国产三维CAD软件产业发展的几点思考

    CAD软件产业的快速发展取决于五大要素:应用需求、技术积累、资金投入、队伍素质和运行机制。发展具有自主知识产权的三维CAD软件系统,实现国产三维CAD的产业化应用,关键是要解决好“做得出,用得上、卖得掉”的问题,即:

    ☆“做得出”我们是否拥有足够的三维CAD研究基础和开发能力?如何保证开发的三维CAD软件系统具有良好的稳定性和可靠性?

    ☆“用得上”开发的三维CAD软件系统能否在制造业获得成功的应用?是否符合国内制造企业的应用需求?

    ☆“卖得掉”如何将开发出来的三维CAD软件系统迅速地推向市场,形成产业化应用?作者在此就以上三个问题提出个人的几点思考和看法。

责任编辑:屈婷婷
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