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2021-11-19 10:07

CAD (计算机辅助设计) 行业的水很深，背后的故事更是精彩纷呈。因篇幅所限，我只是按纯个人粗陋喜好勾勒一下，抛砖引玉。

一、四大山头

作为工业软件的皇冠之一，年逾 6 旬的 CAD 被老牌工业国家把持着，是有其历史渊源的。

早期在计算机极为稀有和昂贵的时代，只有军工 (+ 航空航天) 才能奢侈到用 CAD 来设计。确实，CAD 的起源大多是军工。

在 1960 年代，空军巨头洛克希德 (加 IBM) 和麦道的 CAD 项目，经过多年分别演化成今天达索 (CATIA) 和西门子 (UG/NX) 两大山头。

1970 年代的 Computervison 公司，后来成为 PTC (Pro/ENGINEER) 和 SolidWorks 的黄埔军校。

1980 年代的 Autodesk (AutoCAD)，因抓住 PC 机的浪潮，成为今天最亲民的大山头。

二、法国达索和 CATIA

CAD 是个很老的词儿，现在的厂商都不爱用了。大家通常用 PLM (产品生命期管理) 来取代，因为做产品中不仅包括设计，还包括了验证、仿真和加工制造乃至零件管理和售后等多个环节。

广义 PLM 里还包括主打 CAE (计算机辅助工程) 的 Ansys、Hexagon 和做 EDA 的 Synopsis、Cadence 等公司。为了讲主线，本文中还是以 CAD 来代替 PLM。

除去 1950 年代的一些学术前沿工作，1965 年洛克希德启动研发的 CADAM 算是业界第一款真正能打的商业 CAD，它跑在 IBM 的大型主机上。IBM 卖方案时软硬件一起卖，顺理成章成为 CADAM 的代理商。后来 IBM 收购了 CADAM，再后来卖给达索。

法国达索航空，就是做幻影和阵风战机那个，现在以猎鹰公务机为主打。达索买了 CADAM 软件 (含源代码) 做飞机设计，加上他们自研了强大的 3D 模块，和 CADAM 整合一起做出了 CATIA，并由此和 IBM 合作诞生了达索系统公司 (Dassault Systèmes)。

CATIA 在数年后打入波音，树立了其高端王者的形象至今。波音 777 曾是 CATIA 无纸化设计的活广告，在我国最有名的是样板则是北京奥运会的鸟巢。

由于无与伦比的曲面设计精度，航空、汽车和船舶等巨头行业大都投入了 CATIA 的怀抱。加上 1997 年快准狠地收购了 SolidWorks，达索现在的规模居行业一哥的位置。

达索系统的首任 CEO 回忆道，对自己软件公司的规模能超过达索航空也感到不可思议。

三、西门子和 UG/NX

西门子工业软件今天如日中天，但 CAD 部分还是要从 1960 年代的美国麦道飞机公司说起。

麦道公司自研了 CADD 软件，但并没有把它商业化，只是在朋友圈里偶尔分享一下。当时还名不见经传的 United Computing 公司，在推出 Unigraphics (UG) 以前，主要配合麦道 CADD 做数控加工部分的软件。

麦道随后收购了 United Computing。在麦道旗下，UG 一直稳扎稳打，并始终以一流的 CAM 加工功能闻名。

UG CAD 成功卖入通用汽车 (GM) 后，结果反而被 GM 看上了。在 1980 年代，GM 是世界最大的公司，地位相当于现在的苹果。

GM 很早就发现了信息化是大势所趋，他们在 80 年代买下 IT 系统集成巨头 EDS 后，90 年代又将麦道系统团队 (后来的 UGS) 等统统囊入。但是啊，一个企业的 DNA 确实是很难改变的。

靠着 GM 和 EDS 的大树，UGS 保持了产品的高水准并购入 Solid Edge 作为中端产品线。

2003 年，因 EDS 自身经营状况不佳，把 UGS 以 20 亿美元卖给三家私募基金。

这三家私募只花了不到三年，就成功脱手 UGS 卖给了西门子，净赚 15 亿美元。

这时，UG 的核心已经更新成先进的 NX，并纳入了 I-DEAS 等一堆高级货。

西门子真心捡到了宝。

四、从 CV 到 PTC

Computervision (CV) 的核心研发人员 Ken Versprille 是 NURBS 曲面之父，他的理念是做真的高精度 3D (像 CATIA 那样)。但他的俄国移民同事 Samuel P. Gei**erg 有不同看法，Gei**erg 认为参数化和基于特征的实体建模是未来趋势。

Versprille 认为 Gei**erg 的 3D 理念只是伪 3D (即精度不够)，而且其编程水平也不行。

不服气的 Gei**erg 从 CV 辞职创立了 PTC，随即推出了名动天下的 Pro/ENGINEER (以下简称 Pro/E)。

Pro/E 的出生时机非常好，因为那些 3D 竞争对手的核心代码都太老了，很多还是以 FORTRAN 语言跑在大型机上的。Pro/E 是 C 语言写的，所以可移植性要好得多，尤其在各种 UNIX 工作站上迅速普及。

PTC 在 1990 年代后半期达到顶峰，然后开始被内核和理念更新的对手特别是 SolidWorks 赶超。

在 SolidWorks 被达索收购后，PTC 的压力很大，他们选择报复性收购老东家 CV。但这种弱弱联合通常达不到 1+1>2 的效果。

CV 的 2D 绘图 VersaCAD 无法与已成行业标准的 AutoCAD 抗衡，CV 又联合奔驰汽车雄心勃勃搞了 Windows 平台的 PELORUS 计划，试图做一个颠覆 AutoCAD 的开放式平台，但也以失败告终。

CV 当时虽然产品力已经落后，但 CAD 客户粘性大，工厂在旧平台上开发的零件一般不愿迁移到新平台。PTC 应该看中的是 CV 的高端客户群。

PTC 的算盘是把 CV 的高端 CADDS 客户迁移到 Pro/E，向上攻击 CATIA 和 UG 的大客户应用，然而两软件差异太大合并不算成功。反而 CV 的 PDM 工具无心插柳，形成了 PTC 的 Windchill 产品线，成了 PTC 后来的摇钱树之一。

Pro/E 则开始走了漫长的市占下坡路。虽然还有大量忠实的老用户，PTC 甚至决定放弃 Pro/E 这个光辉的名字，把软件重新打包改名叫做 Creo。

五、SolidWorks 和 Jon

花开两朵，另表一枝。我们捧出仍活跃在一线的 CAD 界传奇 Jon Hirschtick (以下亲切简称 Jon)。

很多人看过《决胜 21 点》这部电影，它的背景素材是 MIT Blackjack Team。Jon 正是核心成员和教练之一，他靠赌场赢来的一百万美元创立了 Solidworks。

在此之前，Jon 由于自己的公司被 CV 收购而在 CV 工作过两年。显然 Jon 完全清楚 CV 和 PTC 的弱点在哪儿，所以 Solidworks 一炮而红。

那么，PTC 的软肋在哪里呢？

首先 Pro/E 太贵了。PTC 的目标客户是高大上的知名企业，这些公司舍得花钱买昂贵的 UNIX 工作站，这使得 PTC 前期不大重视 Windows 平台。

SolidWorks 则主打 Windows 版，定价也只有 Pro/E 的 1/10。这种打法迫使 PTC 只能努力往高端去竞争。

Jon 创业时，Pro/E 已经十年了，其核心技术已不再先进。Pro/E 的参数化设计是双刃剑，用户学习曲线陡峭，新手错误率高，这对中小企业是个挑战。

Solidworks 刚好切入了 AutoCAD 和 Pro/E 的中间地带：低成本、易用型 3D 实体建模。

黄雀在后的达索公司则敏锐地观察到了 Solidworks 的势头，在它刚刚盈利的时候立马下手收购作为 CATIA 产品线的补充。更值得达索欣喜的是，Jon Hirschtick 居然跟着过来了，而且一干就是十四年。

Jon 在 2011 年离开了达索，建立了后来叫 OnShape 的公司。OnShape 是个 SaaS 的 CAD 公司。大概在 Jon 眼里，SolidWorks 也够老了，该云计算的时代了。

2019 年，PTC 收购了 OnShape，其主要目标显然是中小客户。Jon 居然又跟过来了，也许他想要实现自我颠覆，帮助 PTC 复兴对抗 SolidWorks。此时，PTC 在高端 CAD 上和达索、西门子竞争已经颇感吃力。

五、AutoDesk

AutoCAD 大家都太熟了，这里简短截说。AutoCAD 的成功多半归功于对 PC 平台的信念和执着，即使早期的 PC 性能远弱于当时的图形工作站。

AutoCAD 1.x 的 DOS 压缩版本才 250KB，也就一首歌的 1/10，放在一张 3 寸软盘上 (哦，现在的年轻人已经不知道什么是软盘了)。

由于主打低端平面 2D 的平民路线，主要功用是制图为主设计为辅，AutoCAD 和上述 3D 公司在头二十年的竞争也不多。因为 PC 平台便宜，Autodesk 积累了业界最大量的客户群。

Autodesk 同时也培养了大批教师和在校生作为播种机。虽然这招现在工业软件都在学，但 AutoCAD 由于一直对硬件要求低，普及面最广。

值得一提的是，Autodesk 也有名为 Inventor 的 3D CAD 和叫 Fusion 360 的云端 CAD，还有做动画娱乐相关的 3ds Max 和 Maya 等。虽然它一时难以竞争高端制造业大客户，但应该说 Autodesk 软件的市场理念绝对是最与时俱进的，未来会发生什么难以预测。

关于国产 CAD 和 AutoCAD 二次开发的恩恩怨怨、以及工业经验如何沉淀到自己碗里、国家如何扶持等沉重话题，超出了本人能力，跳过跳过。

六、工业软件

上面以最简陋的方式勾勒了这几十年的 CAD 市场，看起来无非是公司间的分分合合，但背后的逻辑还是挺残酷的。

早期 CAD 软件的技术门槛并不高，做 CAD 的公司有数十家甚至上百家。当年的主要门槛其实主要在硬件，更难的是如何敲开那些行业巨头的门。

工业软件需要非常长的周期才能赚到钱，产值也不大。最后成功的公司是少数，大多数最后成为了模块组件或者垫脚石。

工业软件的真正可怕之处在于，其发展是以数十年打底的。期间各种领域和行业的工程师不断贡献自己的 Know-how，这些知识再不断迭代形成数不清的行业模块。它们甚至细分到你不可思议的程度，点点鼠标什么都有，不仅只是设计而且包括制造工艺。

除去传统机械设计，电子行业和建筑等领域也是 CAD 应用的重镇：大到一个桥梁组件，小到一个笔帽，微到一个晶体管。在狭义的 CAD 以外，像 MATLAB 和 ANSYS 这样的工具及其模块，同样是无数行业算法和经验经过数十年积累汇聚和反复试错而成。

这些软件的形成需要历史的机遇，它们荟萃的是人类工程技术的精华。

七、画蛇添足

眼下的社会强力批判 “拿来主义”，但一刀切的民粹思路有待商榷。在 80-90 年代，我国曾有百花齐放的 CAD 软件，但那时工业基础差太多，和外国先进制造一接轨就跟不上了。先学主机厂，再抄 CAD 是合理的发展路径。

美国工业皇冠上的明珠是如何被欧洲摘走的？空客为什么能逆袭波音？美国传统制造业是怎样衰落的？这些问题也许是有关联的。

在各种 “卡脖子” 的悲观思潮中，我们也能看到乌云背后的幸福线：

在最近二十年里，我国工程师和设计师们正是高效利用舶来的计算机辅助软件实现了弯道超车。他们直接踏在全世界顶尖专家的肩膀上，使我国一举成为基建和制造强国。

现在已经有了丰厚的土壤，只要耐心浇灌，自然有条件长出绚烂之花。

来源：金捷幡 微信号：jin-jiefan