【云驻共创】国产三维CAD助力制造行业创新转型

本文主要内容有：

• 一 搞清楚CAD如何演变
• 二 基础的行业名词解释
• 三 未来CAD行业的趋势是啥
• 四 CrownCAD特色在哪里
• 五 已经落地的案例有哪些

一 🏅 搞清楚CAD如何演变

1 了解下历史

1961年著名的计算机科学家帕特里克·汉德瑞博士加入通用汽车的研究实验室，并帮助开发DAC（计算机设计自动化），但是道格拉斯·T·罗斯这位计算机科学家先驱和计算机加工之父，就是他创造了CAD（Computer aided design计算机辅助设计） 这个词语；

时间到了1971年，英特尔正忙着向世界介绍微处理器。而帕特里克推出了自己的cad软件，称为自动绘图机械（Automated drafting and machinery）或Adam。

所以，今天90%的商业绘图软件都可以追溯到Adam。

在1970年，CATIA首先推出三维CAD系统，但是只运行在专有的硬件上，70年代末推出达索来三维表面建模，80年代末开始完成基于历史纪录的实体建模，美苏争霸美国军方为了拦截苏联的远程轰炸机，由国防部牵头联合IBM与麻省理工学院联合开发了SAGE系统，SAGE系统完全用汇编语言来完成，它其中一个功能就是能够在计算机上绘图，当时耗资100多亿美元（注意这是上世纪50年代的100亿美元，放现在估计也得一千亿美元以上了）。但那个时候的CAD软件仅仅供美国军方使用，后来才逐步走向商业化并且当时可以很负责说绝大部分需求来源于起源于军工武器的设计需求，那个时候还是庞大的工作站来进行模型绘制；

但是到了1981年，随着IBM PC的重磅发布，桌面计算机第一次被大众所接受，我们看到了便随后CAD这个行业繁荣这才刚刚开始；

紧随其后，在1982年，约翰·沃克创立了Autodesk，并于同年晚些时候推出了第一个重要的计算机辅助设计程序Autocad，改变世界的AutoCAD正式已经诞生。

2 迎来黄金十年

在接下来的十年的时间里，基于CAD的软件由于技术创新取得了巨大的进步，3Dmodeling的引入作为创新的设计解决方案打开了大门，比如BIM和数字化样机这种。随后，Autodesk推出了一系列改变游戏规则的功能，进一步将Autocad作为行业中不可或缺的工具嵌入到设计行业中。

当然，CAD市场竞争也随之加大，88年美国参数技术公司发布Pro/ENGINEER，1989年上市即引起机械CAD/CAM/CAE界的极大震动，其销售额及净利润更是连续45个季度递增，现股市价值已突破70亿美元，年营业收入超过10亿美元，成为CAID/CAD/CAE/CAM/PDM领域最具代表性的软件公司，简直风光无限，赚的也是盆满钵满。

这就是CAD从蓝图到桌面再到云端的演变过程。今天，我们看到物联网继续为建设更智能的城市和更好的产品提供数据，最终生成衍生式的设计工具，借助云的无限计算能力来改变我们的工作方式，因为我们的计算机将开始有自己的见解，甚至开始为我们设计，下图是三维CAD演变是怎样的历程；

现在CAD软件正是极速发展的时候，懂的都懂，另外除了机械设计软件UG、CATIA、PTC，各行各业的CAD软件都在不断更新。我们能耳熟能详的有Autodesk公司的CG行业软件Maya、3Dmax，其他公司的还有犀牛、Blender等等；还有最近几年很广告业很火的cinema 4d等。国内CAD软件也欣欣向荣，CAXA、中望、MDS等已经迎头赶上。我们会发现，CAD（计算机辅助设计）这个词已经走过了很长的路，CAD的故事才刚刚开始；

二 🚉 基础的行业知识

1 几个名词搞清楚

,这里告诉你业内最基础的名词一次讲清楚,CAE（计算机辅助工程）、CAM（计算机辅助制造），CAPP(计算机辅助工艺过程设计)，这下别再分不清了哦

那么仿真的定义，广义上讲就是用项目模型把特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，并对该影响是在项目仿真项目整体的层次上表示出来。

不得不提下面这位著名的工程师 Pierre

他引入基础概念叫Bezier曲线和曲面，汽车曲面是自由形状的，如果要进行机械加工，必须要对自由曲面进行抽象描述；这个Bezier曲面分成实体造型，下图这个研究员研发了基于CSG和多面体表达实体造型软件，后面这家MATRA与雷诺合作，一起并购UNISURF产品，那么上图这家是即有曲面也有实体造型产品哈；

还有种曲面造型，著名就是CATIA V4公司研发的达索系统

后来随着行业逐渐成型，有更多数学家，以及流体力学专家的参与，PTC公司由一个俄罗斯的数学家发现CAD有新的数学问题，推出革命性的参数化设计，这个前面也提到过对当时马特拉公司以及累诺这样大公司造成冲击很大；

后面马特拉研发新的内核CasCade,以及UNISURF产品，后面马特拉被达索兼并把这个内核升级并开源成市面上唯一的内核分析引擎openCasCade,包括我觉得这东西很厉害也在用；其中有两家公司完成转型，一个是CATIA公司的达索从V4升级到V5，后面公司利用俄罗斯LEDAS外包服务自研集合约束求解器，这个也应用在IBM，Windows等操作系统，这家公司获得很大成功；

这个UG在机械模型用的比较多，当然现在被西门子收购推出NX；总结来说，市面上的CAD巨头包括CATIA的达索，西门子的NX,以及PTC的creo;技术的进步造成行业冲击，比如前面PTC这家公司因为它的参数化设计给当时巨头造成冲击，也从当时大型机演化成工作站上面进行，后面是SolidWorks这家公司来把Pro/E从工作站又搬到PC机上面这是它最大的成功，但是不幸被达索收购；

2 给初学者的建议

虽然主流仿真软件 (ANSYS、Abaqus、COMSOL等) 可以解决的问题和涉及的相关行业都是很多的，同时内部也有诸多的模块搭配，但是完全学会各种模块的操作及其各种可涉及的仿真是不现实的，也没有必要。即使针对特定行业特定问题的仿真软件，也很难凭借一己之力完全学会每个功能与操作。

所以现在的主流软件已经极大的弱化了应用者对于自然学科理论知识的硬性要求，但是了解理论很多时候还是必要的。

如果之前缺乏背景知识，至少对于重要的概念、方程、物理模型等有必要掌握物理含义，了解应用范围。例如做设备散热仿真，至少三种传热方式（传导、对流、辐射）能够讲出来各自的重要特点，对于材料热传导系数、固体表面换热系数等常用概念，要清楚其物理含义。

当然，完全的抱着理论书去深入钻研，至少入门阶段是不必要的。很多时候软件已经把理论知识和最佳实践总结固化为默认设置，至少可以做出来结果。带着了解到的理论知识做仿真，可以加深理论知识的掌握，并发现需要深入学习的地方，这才是最稳思路。没必要因为某些人在网上装大神，说做仿真这也要懂那也要会，然后一对比发现自己很多不会从而很焦虑。人脑有极限，不可能记得住，更不可能搞得懂那么多。理论学习更重要的是把物理机理、概念等基础的东西搞明白，理解仿真的物理过程。很多书本理论知识的高级课程内容还是利用数学技巧求某些特定问题的解析解，根本不适合于现代数值计算的那一套思路明白不

三 🚀 未来CAD行业的趋势是啥

这种趋势这几年也更加明显，CATIA的V5也有类似的设计，用在了飞机，船舶等领域，并且V6其实也在向B/S端的云端软件平台发展；另外就是Autodesk公司的Fusion 360 web端在13年来自加拿大团队推出；Onshape这家公司做的比较完整，来自一群巨头的CAD老手创立，目标是把solidworks从PC搬到web上面来，这个雄心很大啊，所以CAD的SaaS化是重要趋势；

四 🤩 CrownCAD特色在哪里

CrownCAD是国内唯一同时拥有自主“三维几何造型内核”和“几何约束求解器” 的三维CAD产品，主要包括数据转换、零部件设计、装配设计、工程图等功能，打通了机械设计的全流程。同时，CrownCAD基于云架构的设计，支持云端存储、版本控制、团队协同，并支持跨平台 在国产计算机和国产操作系统上运行，非常适合于自主可控要求高的领域。

CrownCAD采用了与微软 Office 类似的带状选项卡界面环境。

1)特色的优势

1 CAD版本管理，灵活又便捷

2 CAD一多就很难找，靠搜索就可以

3 多人同时协作设计，办公更高效

4 CAD分享，安全有保障

华为云提供网络服务

分享后的访问记录清晰可见，谁有看过，谁在什么时间查看/编辑，都能一一追溯,此外还能设置CAD权限,复制，编辑，导出。。。
在Windows、MACOS、Linux、安卓、iOS、鸿蒙设备皆可体验!

2) 云优势

传统CAD几大难题需要解决

• 1.CAD图档跨设备查看很麻烦，反复发送造成多个版本，管理特别费劲。

• 2.协同设计、审核来回发送，甚至定稿了还要做改动了。效率很低。

• 3.CAD图档分享后，总担心被意外泄露，也怕内容被恶意篡改。

• 4.另外CAD图档数量变多，找起来很麻烦。还常常忘记CAD图档名称。。。。。

假设可以克服当前一些相当基本的技术挑战，我们可以为客户列举一些好处：

• 服务器的处理能力意味着几乎即时的工程和可视化结果。
• 事实是，所有工程软件都将立即随处可用。
• 管理和安装 CAD 软件及其更新不再是企业的问题。
• 设计数据远程存储并可从任何地方访问。
• 该软件将在任何具有浏览器的平台上运行。
• 通过减少购买昂贵设备的需要来节省资金。
• 无限大小的数据存储。
• 增加员工流动性。
  

同时，对软件开发人员也有好处：

• 盗版很困难，因为软件永远不会转移到公司之外。
• 订阅成为强制性的，这可以平衡收入。
• 软件提供商可以直接联系所有活跃用户。
• 经销商和销售渠道将专注于客户服务，而不是销售和销售份额。
• 无需针对多个操作系统进行开发。
• 有机会通过销售 CPU 时间来赚取额外收入以获得快速结果。
• 凭借庞大的计算资源，开发人员可以为大众提供强大的新型工程分析工具。
• 获得更多市场份额的潜力正在增加。
• 技术支持可以集中化。

因此，对软件开发人员和客户都有好处，其中大多数是企业级的。直接对工程师来说，优势是分析速度，但需要关注服务的可靠性、所需的带宽、与互联网的脐带连接以完成工作。

目前平台个人注册量已经超11万，简单注册就能设计与分享，标准版是永久免费的，希望给大家带来更多的服务，现在由于反馈一些问题现在需要不断迭代优化及稳定；如果在产业集群用我们CAD软件能保证资源是共享，安全的；公司的公有云是在华为云上面部署这也是安全， 能与智慧屏以及移动端协同设计；

主要面对中小企业，达到自主可控，价格优势，数据版本管理的产品优势

真正的“云”产品不会以任何的形式存储在磁盘（硬盘）上，而是远程交付、在浏览器中运行；它们在需要时可用，托管在世界各地的大型服务器上，并且不需要大量的本地计算能力；

五 ⛳ 已经落地的案例有哪些

六 最后解答疑问

• 第一个问题

CAD的发展趋势梅博士也讲过，那么请问求解器和仿真内核在互联网时代没有变化和核心呢？

今天主要介绍的是CAD（计算机辅助设计），没有介绍CAE（计算机辅助工程）主要就是仿真就是大的一块内容没介绍；

• 第二个问题

B/S架构的软件在功能丰富与复杂模型支持上是否存在差距，数据安全怎么保证？

18年看美国的onshape在15年底公测，其实在13年我们在web渲染已经在积累，不要担心web3.0它的显示效率是非常高的，主要解决增量传输已经学习互联网的云游戏产品好的技术经验，最后是数据安全，有11万传的NSU模型传到平台上面来，依托华为云平台是有保证的，其次协议也是有对应法律法规，做得有私有云部署，或者园区本身也是安全的。

• 第三个问题

云计算给CAD在哪些功能得到提升，其次从技术上是否与云厂商合作研发呢？

云架构带来很大优势，清华设计院的教授叫我们把三维简单模型做好，设计师即使一个简单的点子也需要画半天，直接用节省时间；另外把模型在平台还可以进行交流；最后云架构这种基础设施资源还是依附于华为云厂商；

• 第四个问题

国内软件与国外CAD有哪些优劣势，以及哪些细分场景能够追的上国外的解决方案呢？

国家上做的没考虑，先市场化行为，做到用户可用，那就要达到国外软件水平，国外把可操作性，稳定性等门槛提的非常高，基本建模还行，差距在某些复杂模块，比如线缆，复合材料以及管道等这些复杂产品，在数据交换，零件装配以及工程图以及不错了，目的是为了超越，一定给客户带来新的东西，比如大型装配国外公司是搞不定的我们能做，另外一个国内强大的制造业，国外冲压模具订单很少而国内很多；

• 第五个问题

协同方面功能能不能对中小企业根据自身模型利用平台直接对接工厂生产呢？

首先需求是很大，其次公司还没有互联网公司基因在积极准备着，其次是高端制造也是国家对我们的要求先完成这种任务；

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本文参与华为云社区【内容共创】活动第16期。

https://bbs.huaweicloud.com/blogs/352652

任务3： 国产三维CAD助力制造业创新和转型升级