计算机辅助设计软件的“星球大战前传”

计算机辅助设计软件的“星球大战前传”

导语

本文撰写于2004年，回顾了截至2004年的CAD软件产业发展历程。通过梳理每一个时期CAD

技术与市场发展概况，展现了一幕幕CAD软件产业新旧交替、波澜壮阔的历史。

正文目录

导语.....................................................................................1

正文目录.................................................................................1

图表目录.................................................................................1

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

1.CAD软件史：20世纪60年代，从欧几里得到SDRC............................................................................3

2.CAD软件史：20世纪70年代，从内部开发到国际通用标准................................6

3.CAD软件史：1980-1985从大型主机到UNIX工作站.....................................10

4.CAD软件史，1986-1989PTC席卷全球，CAD市场从自满到认清现实......................15

5.CAD软件史，1990-1994年，从UNIX工作站到WindowsNT...........................................................18

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

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

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

图表目录

图1AutodeskCAD.......................................................................................................................................2

图2pinterestEuclid(欧几里得).........................................................3

图3slideshareIvanSutherland和他的Sketchpad....................................................................................4

图4PatrickJ.Hanratty博士............................................................4

图5cadhistory工程师操作Applicon........................................................................................................6

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

第1页共28页

图7CAT1A运行在IBM电脑上............................................8

图8WikipediaIGES格式..............................................................9

图9w汰ipediaDECVAX...........................................................................................................................11

图10JimHamiltonGECALMACAD......................................................................................................12

图11FlickrAutoCADRelease1................................................................................................................13

图12SiemensBlogRomulus-D..................................................................................................................14

图13slidesharePro/Engineer....................................................................................................................16

图14Autodesk创始人JohnWalker......................................................................................18

图15JonHirschtickSolidWorks创始人正在回顾SolidWorks第一个beta版本中的一些细节.....20

图16MicrosoftSOLIDWORKS95与Windows95一起发布..............................22

图17Siemensblogs....................................................................................................................................23

图18dwgeadAutoCAD2000i....................................................................................................................26

9，d

刖百

随着CAD软件的诞生与发展，领导者几度更迭，挑战者你方唱罢我登场；巨头们站在高处也曾

骄傲自满，但颠覆者从未停下追赶的脚步；一串串历时久远、熟悉而陌生的姓名，一个个似曾相识而

历久弥新的公司。

图1AutodeskCAD

本文浓缩了CAD软件发展的过去，但历史总能像镜子一样折射出CAD软件可能的未来。本文

距离今天已有17年时间，而CAD软件的格局似乎定格在17年前。这期间虽不断有创新涌现，却不

足以改变游戏规则和竞争格局。谁会是下一个挑战者？我们拭目以待。

希望本文对中国自主工业软件产业发展有一定的参考和借鉴意义！

第2页共28页

1.CAD软件史：20世纪60年代，从欧几里得到SDRC...

CAD软件，即计算机辅助设计软件，过去也称为计算机辅助绘图软件，是指帮助工程师设计和

制造实体产品的软件程序，应用于建筑、桥梁、道路、飞机、船舶、汽车，以及数码相机，手机，电

视，衣服，电脑等行业。现在的CAD软件通常指的是CAD/CAM软件(“CAM”是计算机辅助加工

的缩写)。

CAD软件的历史最早可以追溯到古希腊数学家欧儿里得，尽管他并没有预见到今天的CAD产业

的发展。欧儿里得在其公元前.350年的数学专著《几何原本》(TheElements)中提出了许多假设和公

理，而这些假设和公理构成了欧儿里得几何学的基础，今天的CAD软件系统就是建立在这些基础上

的。

图2pinterestEuclid（欧几里得）

在欧儿里德之后2300多年，IvanSutherland于20世纪6()年代初，在麻省理工学院(MIT)的博士

论文中开发了第一个真正的CAD软件，名为“Sketchpad"。这是一个革命性的系统(当然，它与今

天的CAD软件相比十分原始)，设计人员可以使用光笔在电脑屏幕上绘图，以图形方式与计算机进行

交互。IvanSutherland这一发明着实具有独创性，尽管2004年的计算机能在不到一微秒时间内完成

60年代需要耗费数小时的操作，并且TFT触摸显示器/输入设备也轻易可得的情况下，仍没有哪个领

先的CAD软件将这种直接的操作纳入其用户界面。

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图3slideshareIvanSutherland和他的Sketchpad

Sketchpad是世界上第一款CAD软件，但在1957年，第一个商用CAM软件系统，名为PRONTO

的数控编程工具由PatrickJ.Hanratty博士开发出来。因此，Hanratty博士常被称为“CAD/CAM之父”。

图4PatrickJ.Hanratty博士

由于早期计算机的高成本以及飞机和汽车独特的机械工程要求，大型航空航天和汽车企业成为

CAD软件最早的商业用户。第一代CAD软件系统是由制造企业内部IT团队（通常与大学研究人员合

作）开发的2D绘图应用程序，主要用于实现重复性绘图工作的自动操作。Hanratty博士于20世纪60

年代中期与通用汽车研究实验室共同开发了一个名为DAC（计算机自动设计）的CAD系统。此外，还

有许多公司开发了专用的CAD软件,包括麦道航空（1966年发布CADD）、福特（1967年发布PDGS）

和洛克希德（1967年发布CADAM）等。

20世纪60年代中期，ControlDataCoi-poration发布了第一个商用CAD软件Digigniphics。该软

件是在1TEK早期CAD软件研究系统（名为“电子绘图机”，运行在DigitalEquipmentCorp.的PDP-1

主机上）的基础上开发的。与Sketchpad一样，输入是用光笔完成的。Digigniphics的售价为每台50

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万美元，当时只售出了极少数几套。

关于2DCAD软件的许多早期开创性研究都是在当时麻省理工学院数学实睑室（现为计算机科学

系）进行的。同时，欧洲研究人员也变得活跃起来，1965年，CharlesLang的团队，包括剑桥大学计

算机实验室的DonaldWelbourn和A.R.Forrest,开始认真研究3D建模CAD软件。剑桥大学3DCAD

软件研究的商业效益直到1970年才开始显现。

20世纪60年代中期，法国研究人员也开始在复杂3D曲线和曲面几何计算领域展开创性的研究。

雪铁龙公司的deCasleljau在复杂3D曲线几何算法上取得了重大进步。20世纪60年代末，Bezier（雷

诺）在deCastcljau的一些算法的基础上发表了其突破性的研究成果。deCastcljau和Bezier的研究至今

仍然是3DCAD软件的基础。麻省理工学院（S.A.Coons,1967年）和剑桥大学（A.R.Forrest,CharlesLang

的团队成员之一，1968年）也都积极地进一步研究了复杂3D曲线和曲面建模在CAD软件中的实现。

到20世纪60年代末，人们对CAD软件的商业应用的兴趣渐增，许多CAD软件公司应运而生,

包括Applicon、Auto-trol>Computervision（1969年将其第一个商业CAD软件许可证出售给Xerox）

Evans&Suthcrland»麦道的McAuto部门（实际成立于1960色）、SDRC（StructuralDynamicsResearch

Corp.）和UnitedComputingo

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图5cadhistory工程师操作Applicon

尽管后来出现了一波技术变革、快速增长和不可避免的并购，许多早期的CAD软件公司还是取

得了成功;一些公司还使用原名(例如Auto-trol),有些则改了名(例如UnitedComputing,即UGS)。

早期的研究先驱，如Hanratty博士，仍然是MCS(ManufacturingandConsultingServices)的现任总裁,

Sutherland博士，CharlesLang等人仍然具有很大的影响力。

2.CAD软件史：20世纪70年代，从内部开发到国际通用标准.•・

20世纪70年代，CAD软件开始从研究转向商业用途。与20世纪60年代末一样，大多数CAD

软件还是由大型汽车和航空航天制造企业的内部团队开发，并且通常与大学研究团队合作。

在这十年中，汽车制造商如福特(PDGS)、通用汽车(CADANCE)、梅赛德斯-奔驰(SYRCO)、日产

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(1977年发布的CAD-I)fl^[Tl(1973年由HiromiAraki博士的团队发布的TINCA,1979年由Hiromi

Araki博士发布的CADETT)和航空航天制造商如洛克希德(CADAM),麦道(CADD)和诺斯罗普

(NCAD,目前仍部分使用渚R有大型的内部CAD软件开发团队，致力于开发专用CAD程序。

图6JohnCStoskopf福特(PDGS)

大多数CAD软件是手工绘图的替代品，可以给制造商带来的好处包括：

1；减少绘图错误，

2；提高绘图的可重用性。

其中，由洛克希德飞机公司开发的CADAM(ComputerAugmentedDraftingandManufacturing)系统

是最著名的2DCAD软件程序之一，发展30多年仍然存在，1975年，法国航空航天公司Dassault

Systemes从洛克希德公司购买了CADAM的源代码许可证，并于1977年开始开发名为

CATIA(ComputerAidedThreeDimensionalInteractiveApplication)的3DCAD软件程序，该软件一直发

展至今，是目前最成功的商业CAD。

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CATIARelease1in1982,notetheIBMPCitrunson.

图7CATIA运行在EM电脑上

20世纪70年代，人们开始使用简单的2DCAD软件程序，如CADAM,同时，对3DCAD软件

的研究和商业兴趣迅速增长。这十年间，最有影响力的研究之一是CAD软件的复杂2D曲面建模。

1975年，K.Vesprille(雪城大学)发表了博士论文“B样条近似形式的CAD应用”。此论文建立在60年

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

至今仍然是3DCAD软件中复杂3D曲线和曲面建模的基础之一。

1972年，第一个3D实体建模程序，来自MAGI(MathematicsApplicationGroup,Inc.)的SynthaVision

发布。SynthaVision不是CAD软件，而是一个对核辐射进行3D分析的程序。SynthaVision的3D模

型是实体模螫，类似于后来3DCAD软件使用的CSG(constructivesolidgeometry)模型。总的来说，尽

管计算机性能稳步提高，计算密集型的实体建模还是没有办法投入实际应用。CharlesLang的团队(剑

桥大学)和HerbVoelcker的团队(岁切斯特大学的生产自动化项目)在70年代中进行了广泛的实体建模

研究，而这两个团队所采取的方法大相径庭。直至今日，他们的研究成果成了CAD软件产品的基础。

HerbVoelcker致力于研究CSG实体建模，并于1978年发布了PADL(PartandAssemblyDescription

Language)实体建模器，后来应用于2()世纪80年代早期的几个商业3D实体建模CAD软件程序中。

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在20世纪70年代早期,B.Baumgart（斯坦福大学）利用他在有限元网格应用方面的优势提出了B-rep（边

界表示）数据结构u而剑桥大学CharlesLang团队的IanBraid在70年代中期发布了大量关于B-rep在

实体建模中应用的研究，最终在1978年发布了第一个实现了B-rep的实体建模系统。发布后不久，

IanBraid进入CharlesLang、IanBraid等人于1974年在剑桥成立的CAD软件咨询公司ShapeData

Ltd.0

计算机功能日益强大，特别是采用了具有优化Fortran编译器和图形终端的低成本小型计算机，

让更多的工程师可以使用CAD软件。商业CAD软件市场逐渐兴起，在70年代末变得非常强大且收

益颇丰。随着CAD软件日益广泛的开发和使用，市场开始需要某种形式的标准化。1979年末，波音、

通用电气和NBS（美国国家标准局，现改为NIST,美国国家标准与技术研究院）达成共识，着手开发

一种通用的转换格式---IGES（InitialGraphicExchangeStandard）,并于次年发布。IGES实现了复杂

的3D曲线和曲面在不同的3DCAD软件程序之间的转换。尽管有其他格式出现，IGES至今仍然是

CAD软件中使用最广泛的数据转换格式。

IGES

图8WikipediaIGES格式

上世纪70年代，许多CAD软件供应商纷纷成立，涌现了许多新兴商用CAD软件。1970年，

M&SComputing（Intergraph的前身）成立。次年，Hanratty博士创立了MCS。1972年，MCS发布了

ADAMCAD软件，该软件被其他CAD软件公司（包括Computervision>GerberScientific和United

Computing）迅速授权为OEM产品，并被用作其商业CAD软件系统的内核。

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到70年代末，第一批真正的商用CAD软件供应商已成形，许多汽车、航空航天和消费电子公

司开始使用一些商用CAD软件，与其内部开发的专有CAD软件程序相结合。这一时期的商业CAD

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

德销售）、M&SComputing的IGDS（InleracliveGraphicsDesignSoftware）和McAuto的

Unigraphics（McAulo1976年收购UnitedComputing）,这些软件都试着在这崭新的、生机勃勃的CAD

软件市场取得一席之地。CAD软硬件市场规模从1970年的2500万美元一下增长到了1979年的10

亿美元，而投资者对CAD软件供应商的兴趣也反映了这一趋势。毫不意外，1979年Aulo・trol成为第

一家成功完成公开募股的CAD软件供应商。

20世纪70年代是CAD软件取得重大进展的十年，尤其是CAD软件所基于的基本几何算法。同

时，计算机硬件也在不断发展，DEC推出的VAX小型计算机在1979年的市场份额仅次于IBM,Data

General.惠普和Prime推出的小型计算机也使得计算机价格和运营成本持续降低，让较小型企业也能

够使用CAD软件。20世纪70年代末，新的高级编程语言（如C语言）和更简单的操作系统（如UNIX）

得到了更广泛的应用，第一代具有图形功能的台式计算机（如惠普1978年的HP9845系列）的出现让工

程师开始尝试编程，并预示工作站计算时代即将到来。

3.CAD软件史：1980-1985从大型主机到UNIX工作站・・・

20世纪80年代伊始，CAD软件开始发展成为追逐商业利润的领域。然而，由于疯狂的商业产

品开发以及CAD软硬件技术迅猛的发展，CAD软件市场在80年代末迎来了激烈的商业竞争。

在80年代早期，DEC新推出的VAX系列小型计算机似乎有着主导这十年工程计算和CAD软件

的势头。在许多方面，DEC的MicroVAX标志着该公司明显的技术领先地位，然而矛盾的是，通过

在计算机价格、性能和可访问性方面制定新的标准，并成为第一台能够运行CAD软伶而无需特殊电

源或冷却的高性能计算机，MicroVAX也预示着工作站时代即将到来（最终导致DEC的消亡）。

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图9WikipediaDECVAX

在CAD软件市场,M&SComputing于1980年更名为Intergraph,并于1981年成功上市。1983

年，Intergraph发布了一系列基于DEC的VAX和MicroVAX处理器的InterAct和InterPro系列3D复

杂曲面建模CAD软件。当时，大多数成功的CAD软件都是以硬件和软件交钥匙方式打包销售的，

惠普意识到CAD软件有着明显的商业潜力，可以促进计算机的销售，于是在1980年成立了商业CAD

软件集团，开发PECAD软件。1981年，AvionsMarcelDassault创建了DassaultSystemes子公司，并

和IBM签署了销售和营销协议，允许IBM转售CATIACAD软件。1982年，CATIAV1（CADAM的

附加产品，提供3D曲面建模和NC功能）发布，IBM与DassaullSystemes一直保持着合作关系。GE

于1981年通过收购CALMA进入了CAD市场，当时CALMA的年收入超过1亿美元。

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图10JimHamiltonGECALMACAD

在20世纪80年代早期竞争激烈的工程小型计算机市场上，DEC是无可争议的第一大供应商，

但一个新的挑战——UNIX工作站正在出现。UNIX工作站的出现给计算机和CAD软件市场带来了

革命性的变化，其速度远远超过任何人的预期(尤其是DEC)。UNIX的开放式体系架构为高性能计算

机市场打开了一个新的市场一一低成本、易维护、高性能的工作站，这些工作站的硬件专门针对科学、

工程和CAD软件应用进行了优化。1980年，ApolloComputer开启了这一新趋势，随后SunMicrosystes

于1981年,SiliconGraphicsT1982年也推出了工作站。大型和小型计算机制造商(IBM、DEC、

BurroughsUnisys^DataGenerakWang等)突然发现自己被削弱、被超越了。新的玩家利用他们的

UNIX开放体系架构优势，迅速改进硬件，不断扩大市场份额。而传统供应商被迫维护支持传统硬件

的昂贵专有操作系统。

PC最早出现在20世纪80年代初，1981年IBM发布了第一台PC,1982年成立的Autodesk于

1982年11月展示了PC电脑的第一款CAD软件“AutoCADRelease1"。1983年，Adra系统公司成

立，不久后开始推出其CADRA2DCAD软件。1984年，BenlleySysiems公司成立并发布了

MicroStation»这是Intergraph公司IGDSCAD软件的PC版。次年，MicroControlSystems公司成立

并发布了第一个用于PC的3DCAD软件CADKEY。Apple在1984年发布了第一款Macintosh128,

1985年DiehlGraphSoft成立并发布了MiniCAD,它迅速成为Mac上最畅销的CAD软件。尽管在整

个80年代PC和Mac的性能稳定增长，并且AutoCAD在2DCAD软件市场上也持续获得可观的市

场份额，但与UNIX工作站相比，PC和Mac的处理器功能，尤其是图形性能偏弱。这意味着，直到

下一个十年，PC才能对CAD软件行业产生革命性的影响。

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图11FlickrAutoCADRelease1

1980年代，新一代功能强大的UNIX工作站和新兴的3D渲染技术将CAD软件市场引向三维领

域和实体建模。1981年，Unigraphics发布了基于Voelcker的PADL-2CSG实体建模内核的UniSolids

CAD软件。1982年，IanBraid、CharlesLang和英国剑桥的ShapeData团队发布了RomulusB-rep实

体建模器，这是第一个可以直接集成到CAD软件中的实体建模内核。Romulus合并了CAM-I

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

第三方标准API的实体建模内核］后来的Parasolid除外），以便于集成到CAD软件中。

Romulus很快获得了西门子、惠普和其他几家CAD软件供应商的许可。IGES的第一个版本于

1980年发布，但是这时使用实体模型的3DCAD软件正在兴起，并且业界产生了对CAD软件管理产

品数据（例如材料特性、表面光洁度、工程公差等）的需求，这就要求有新的数据交换标准。1984年，

PDES（ProductDataExchangeSpecification）在欧洲开始制定，以满足新需求。

1985年，CATIAV2作为独立于CADAM的CAD软件程序发布，另一一家法国CAD软件供应商

MatraDatavision（成立于1980年）发布了EuclidIS实体建模3DCAD软件，该软件采用了多面模型（用

于提高显示速度）与CSG数据结构的独特混合。Romulus实体建模内核在1986年退役之前经历了几

次升级，添加了装配管理、实例图、改进融合B样条曲面等。同样是在1985年，Evans&Sutherland

收购了ShapeData。Evans&Sutherland与CharlesLang和IanBraid保持了多年的密切关系，合作开发

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CAD软件来促进其图形终端和模拟器业务。E&S很快委托BernardSolomon和他的ShapeData团队

开始开发Romulus-D3DCAD软件°Romulus-D是一个基于Romulus实体建模内核的创新3DCAD

软件程序。Romulus-D在Apollo工作站上运行，并使用Apollo的DOMAIN网络，提供了CAD软件

行业首个基于网络的3DCAD软件，包括装配模型，全分布式产品配置管理和变更管理等功能。

图12SiemensBlogRomulus-D

到1985年，随着计算机硬件性能的不断提高，软件功能也不断改进，CAD软件行业似乎已经进

入了一个发展舒适区。尽管硬件价格下降，但CAD软件价格居高不下，销售增长强劲，利润率很高。

Computervision年收入超过3.5亿美元，成为市场领导者，领先于GE/CALMA、Applicon和Intergraph,

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其次是麦道/Unigraphics和IBM/CATIA。而在1985年，一个新的强劲的3D实体建模CAD软件供应

商出现在了市场上，那就是ParametricTechnologyCorp.(现在的PTC),此后的CAD市场将变得大不

相同。

4.CAD软件史，1986-1989PTC席卷全球，CAD市场从自满到认清现实...

得益于计算机硬件的飞速进步，CAD软件厂商在80年代初迅猛发展，并且随着计算机价格和维

护成本的降低，潜在市场不断扩大，更多用户开始使用CAD软件。CAD软件价格一直居高不下，1981

年，CAD市场收入超过1()亿美元，CAD软件行业预期还在持续增长。领先的CAD软件供应商认为

主要的CAD软件品牌已经确定，新的竞争对手，如MatraDatavision将被仅仅局限于利基市场，这滋

生了他们的自满，如同IBM和DEC在计算机硬件市场上一样。1981年，通用电气收购了CALMA,

1986年，DassaultSystemes收购了CADAM,CAD软件市场开始出现了通过收购进行整合的趋势(一

直持续至今)，这也进一步助长了CAD软件巨头的自满感。

另外还有一个趋势也使得CAD厂商愈加自满：航空航天和汽车制造商开始放弃其自主开发的

CAD软件，并从供应商处购买大量的CAD软件。波音公司在1980年启动了TIGER3DCAD软件项

目，但在1988年宣布将使用CATIA设计新一代的777飞机，为IBM-DassaultSystemes创造了10亿

美元的惊人收入。通用汽车公司继其CADANCECAD软件之后，在20世纪80年代初开始开发GDS

CAD软件，但在1988年，通用汽车启动了C4(CAD-CAM-CAE-CIM>hUy,以整合精简其使用的繁

多的CAD软件程序。出于同样的原因，麦道的航空航天部门启动了C3(CAD-CAM-CALS)计划。20

世纪80年代，从内部开发软件向商业解决方案的转变使整个CAD软件市场规模扩大一倍以上，CAD

软件供应商收益颇丰。

1987年，当PTC推出第一个UNIX工作站3DCAD软件Pro/Engineer时，领先的CAD软件供

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

IBM/DassaultSystcmes(CADAM和CATIA)和SDRC(I-DEAS,于1982年推出)。这些供应商最初认为

Pro/Engineer构不成威胁，发展不成熟且不稳定。然而，在Pro/Engineer发布后的18个月内，PTC以

创纪录的速度售出新的3DCAD软件许可，整个CAD软件市场，包括CAD软件供应商的销售、市

场和研发团队都陷入了不同程度的动荡。

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ComputerAidedDrafting

3DSketchpad

Pro/Engineer

in1987Parametric

TechnologyCorp.tookthe

sketchpadideaand

developed3dsketchpad

withlightpen

图13slidesharePro/Engineer

Pro/Engineer颠覆了用户对CAD软件的用户界面功能、易用性，尤其是实体建模速度的想象。

作为主流的3DCAD软件，Pro/Engineer首次实现了20年前在IvanSutherland的Sketchpad中展示

的一些概念功能（除光笔外），也是第一个完全基于实体建模以及基于历史特征和约束的3DCAD软件。

Pro/Engineer一夜之间就让其他供应商的CAD软件的用户界面显得过时了。

Pro/Engineer充分利用UNIX的X-Windows提供了一个用户界面，包括下拉菜单、上下文菜单、

弹出选项和输入框、图标以及其他用户友好的功能。与Pro/Engineer相比，其它供应商的CAD软件

都是基于专有操作系统，用Foruan和汇编语言编写，速度慢、笨拙，缺乏竞争力。如果不是因为

Pro/Engincer最初较弱的3D曲线和曲面建模功能，以及高昂的投入成本，包括培训，尤其是制造商

已经在现有CAD软件系统中遗留数据的转换（转换为Pro/Engineer专有数据格式的成本非常高），PTC

可以取得更为迅猛的发展。

MDM&E/Unigraphics（McDonnell-DouglasManufacturing々Engineering）是第一个认识至UNIXI'

作站迅速崛起的主要CAD软件供应商，也是少数几个有着支持多种硬件平台历史的供应商之一（自

1976年支持各种数据通用模型，自1977年支持DEC模型），1987年，JohnMazzola、TomCurry和

JerryMaryniak采用了一种“开放硬件平台”策略，根据该策略，Unigniphics将被移植到Apollo、惠

普和Sun的UNIX工作站，并在1988年初首次发布了惠普版本。鉴于与IBM的密切市场关系,Dassault

Systemes也将CATIA移植到了IBM新的UNIXRISC工作站（RS6000）上，1988年发布的CATIAV3

支持RS6000o

Pro/Engineer发行时，以航空航天起家的DassaultSystemes在复杂3DCAD软件领域已经赢得了

很高的声誉。DassaultSystemes彼时正忙于与波一音的合作，因此DassaultSystemes最初受到的PTC的

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威胁较小。而MDM&E/Unigraphics所受到的威胁更大，被迫做出快速的反应，因此1988年底，

Unigraphics从Evans&Sutherland手中收购了ShapeData(即将发布Parasolid)u

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

种基于Parasolid的更具集成性和竞争力的实体建模CAD软件——UG/Solids<>

Parasolid是由JohnOwen和他的团队在ShapeData设计的，与之前的Romulus实体建模内核向

上兼容，并保留了CAM-IAISAPLRonDavidson于1989年推出Parasolid,一个事实标准的实体建

模内核，很快，西门子Nixdorf、通用动力、富士通和其他公司就购买了Parasolid,以将其集成到各

自的CAD软件程序中。CharlesLang和IanBraid于1985年在英国剑桥成立了ThreeSpaceLtd.,并由

DickSowar的SpatialTechnology(该公司由Sowar和JohnRowley于1986年创建)持有，以开发Spatial

Technology的StrataCAM软件的AC1S实体建模内核。ACIS的第一个版本于1989年发布，并很快获

得了惠普的许可，将其集成到其MECAD软件中。

20世纪80年代日本研究人员也非常活跃，东京大学的FumihikoKimura教授和他为团队从80年

代初就开始研究实体建模。Kimura教授的一位研究人员HiroakiChiyokura博士在20世纪8()年代中

期进入Ricoh,1987年Ricoh发布了DesignBase边界表示实体建模内核，其独到之处在于使用Gregory

曲面(相对于NURBS)作为其几何造型基础。DesignBase很快被许多FI本CAD软件供应商采用，Ricoh

从1989年开始通过其美国办事处销售Designbaseo这标志着ACIS>DesignBase和Parasolid之间的

“实体建模内核之战”的开始，这场战争将持续近十年。

1987年，在计算机硬件市场，Apollo、SunMicrosystemsSGL惠普、DEC和IBM之间的“工

作站大战”达到了白热化，Apollo继IBM和DEC之后排第三。1989年，惠普收购了Apollo,取代

DEC成为第二。至I」80年代末，第一代RISC处理器和高性能实时3D全彩渲染技术成为硬件市场上

的标杆。惠普和Sun成为最强大的通用工作站供应商，SGI则在3D图形工作站市场占据主导地位。

DEC当时大势已去，正拼命试图恢复其80年代的辉煌，IBM离产生美国企业史上最大的亏损之一已

经为时不远。

在CAD软件市场，PTC的Pro/Engineer依旧是新闻中的主角，凭借其3D实体建模和渲染性能,

PTC的发展比竞争对手快一个数量级(有时是几个数量级)。主要的CAD软件供应商让他们的销售人

员散布“使用Pro/Engineer会更快导致BUG出现”的信息，同时又开发与Pro/E的竞争产品。3DCAD

软件开发人员不得不在深夜和周末加班加点，试图复制Pro/Engineer的用户界面，对标其实体建模性

能。

这十年从CAD行业翘楚的自满中开始，老牌CAD软件供应商遭受了巨大的损失。CAD软件的

潜在市场显著扩大，但欧洲和美国的经济衰退最终压低了CAD软件的平均价格，先前丰厚的利润也

减少了。到8()年代末，领先的CAD软件供应商是：DassaultSystemes(CATIA)>PTC(Pro/Engineer)>

MDC(Unigraphics)和SDRC(I-DEAS)OComputervision和CALMA(被通用电气分离)都在1988年被

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PrimeComputer收购（PrimeComputer本身就在破产边缘），弓Intergraph一样，失去了当年的雄风。

5.CAD软件史，1990-1994年，从UNIX工作站到WindowsNT.・・

CAD软件市场进入动荡的1990年代：PTC的Pro/Engineer3DCAD软件继续影响用户的期望，

并以比以往更快的速度向更多客户出售了3DCAD软件，但与此同时，在CAD短暂的发展历程中，

一些最大的CAD合同由其他CAD软件供应商竞争并赢得。Pro/Engineer基于UNIXX-Windows的用

户界面，尤其是3D实体建模速度，从根本上改变了用户对3DCAD软件的期望。其他CAD软件供

应商正在匆忙开发其“Pro/E竞品”升级，而他们的营销团队则忙于说服新老客户等待这些新升级发

布。尽管参数化技术的成功并没有直接威胁到Autodesk,但随着PCCAD软件市场的迅速扩张，

Autodesk也面临着一系列新的挑战,Autodesk的创始人JohnWalker在他的回忆录记录了当时的心情:

“每当我读到1982年到1988年间写的东西，或者回想那些年，总觉得它们愈发遥远而陌生。”

图14Autodesk创始人JohnWalker

幸运的是，对于老牌的CAD软件供应商来说，由于制造企业越来越多地受到成本和“上市时间”

压力的推动，开始利用更多的自动化技术，当然包括更多的CAD软件，因此CAD软件市场得以强

劲增长。到1990年，波音的“全CATIA无纸化”设计策略明显取得了成功，并且安全地消除了验证

纸质设计方案所需的许多物理样机，大大缩短了上市时间。波音的成功促使其他航空航天和汽车制造

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企业考虑将其大部分工作标准化为单一的“企业CAD软件供应商”，因此，在1990-1993年期间，

CAD软件历史上出现了一些超级大单。普惠公司基于Unigraphics进行了标准化，通用电气飞机发动

机也是如此。梅赛德斯•奔驰，克莱斯勒，雷诺和本田在CATIA上进行了标准化。卡特彼勒在

Pro/Engineer上进行/标准化。通用汽车还决定将大量使用Unigraphics,因此，MDM&E/Unigraphics

于1991年底被EDS(EleclronicDataSystemsCorp.)收购。

到1992年，UNIX工作站重新定义了CAD,不再有基于大型机或小型计算机终端使用的CAD

软件。那些一直专注于专有硬件+软件交钥匙解决方案的供应商(最著名的是Computervision和

Intergraph)受到的打击尤其惨重，(例如IBM1992年50亿美元的巨额亏损证明了这一点)。IBM清楚

地意识到客户越来越希望使用低成本的“开放”系统，而不再准备支付维护专有硬件和操作系统的巨

额费用。

到1993年，CAD软件市场明显分化：IBM-DassaultSystemes(CATIA),

EDS-Unigraphics(Unigr叩hies)和PTC(Pro/Engineer)是基于UNIX工作站的3DCAD软件领域领导者，

紧随其后的是SDRC(I-DEAS)。前二十年的巨头，包括在1992年Prime倒闭时从PrimeComputer分

离出去的Computervision(CADDS),以及Intergraph(DEMS)已经落后，难以恢复以前的势头。

尽管在199()年代初期涌现了大量的“企业标准”CAD软件合同，但对于领先的CAD软件供应

商来说，要使其产品脱颖而出变得越来越困难。Pro/Engineer的影响力是如此之大，3DCAD软件供

应商急于追赶PTC的快速发展；到1994年，每个领先供应商提供的3DCAD软件程序都变得非常相

似：每个程序都具有草图绘制、约束管理、基于特征的实体建模、历史树、NURBS曲面和X-Windows

用户界面等。

这于领先厂商而言，另一个问题是由SpatialTechnology(ACIS)、EDS-Unigraphics(Parasolid)和

Ricoh(Designbase)发起的“3D实体建模内核之战”。这三家公司通过授权越来越复杂的3DB-rep实

体建模库，被授权的公司可以将其集成到现有的CAD软件中以提供强大的实体建模功能。由于内核

的定价极低，因此即使是最小的CAD软件供应商也负担得起将3D实体建模集成到其产品中。尽管

当时的功能不如Parasolid,但ACIS建模器却被Spatial极力推销，到1993年，Spatial在全球已经拥

有70多家使用ACIS的3DCAD软件供应商的客户名单：其中最著名的是Autodesko

Autodesk在PC浪潮中稳步发展，1992年收入达到2.85亿美元，成为当时的第一大2DCAD软

件公司(相比之下，EDS-UnigraphicsCAD软件在1992年的收入不到Autodesk一半，约为1.3亿美元)。

Autodesk最初于1990年获得Spatial的ACIS内核许可，1994年，Autodesk宣布已出售其第1,000,000

个AutoCAD2DCAD软件许可，并发布了AutoCADRelease13,包括基于ACIS3D内核的三维实体

建模功能。

到1994年末,CAD软件行业已适应UNIX工作站的冲击,甚至DEC也将通过其发相新的“Alpha"

处理器来重拾昔日的辉煌。另外两大事件与Autodesk发布的3DCAD软件结合在一起，则彻底改变

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了CAD软件行业：微软发布了首个用于PC的32位操作系统WindowsNT,英特尔发布了首个32位

PentiumPro芯片〃与此同时，随着EDS/Unigraphics正式发布基于WindowsNT的Parasolid,Spatial

Technology在WindowsNT上发布了针对ACTS的3D工具扩展包，以及Ricoh在WindowsNT上发

布了Designbase,这场“3D实体建模内核大战”愈演愈烈。3DCAD软件以前需要花费数年时间和

数百万美元研发资金，如今则可以在不到一年时间内进行开发和发布。1993年，一家名为SolidWorks

的小型CAD软件公司就这样出现了。

图15JonHirschtickSolidWorks创始人正在回顾SolidWorks第一个beta版本中的一些细节

6.CAD软件史，1995—1997年，SolidWorks和PDM.・.

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上世纪90年代中期，CAD软件市场出现了两次重大变化，基于PC的3DCAD软件爆炸性增长

和由此带来的PDM市场增长。

正如文字处理工具使得生成的文档数量激增一样，CAD软件也导致创建的图形数量呈爆发式增

长，并且随着CAD软件的激增，PDM软件（例如Sherpa于1984年创建的SherpaWorks）已开始出现,

以简化这些图纸的管理。波音777无纸化设计的成功吸引了人们的兴趣，使用PDM软件不仅可以管

理工程图纸，还可以对CAD软件创建的庞大零件数据库进行配置管理和变更管理

90年代初期，新兴PDM供应商数量急剧增加。EDS/Unigraphics于1991年发布了其首款PDM

软件InfoManagcr（后来更名为iMAN,以避免可能的商标名称冲突）。1992年，SDSDfnControlData

合资成立了Metaphaseo那一年，WorkgroupTechnologyCorp也成立了。PDM的发展非常强劲，以至

于1994年AdraSystems的CAD收入和PDM收入几乎平分秋色，要知道，Adra从80年代中期就推

出CADRA2DCAD并于1992年推出3DCAD软件，MatrixOnePDM的推出则要晚得多。

尽管PDM的发展仍在持续，但到1995年，基于B-rep实体建模和NURBS曲面建模的三维CAD

软件已经开始趋于平稳，供应商们不再关注基础技术突破，反而更多地关注增量改进，开始于9（）年

代初的“赶超PTC”效应也开始减弱。1995年末，当SolidWorks发布SolidWorks95这款3DCAD

软件时，号称“以20%的价格提供80%的Pro/Engineer功能”，