CAD四大山头的由来

本文来自微信公众号：金捷幡（ID：jin-jiefan），作者：金捷幡，题图来自：视觉中国

上篇文章（《KLA：芯片制程控制之王》）我们说到半导体设备公司KLA源自Computervison（CV）。CV作为先驱之一，和今天CAD软件的半壁江山都有关系。

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. Geisberg有不同看法，Geisberg认为参数化和基于特征的实体建模是未来趋势。

Versprille认为Geisberg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Geisberg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，该是云计算的时代了。

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，这里简短解说。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。

在各种悲观思潮中，我们也能看到乌云背后的幸福线：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。

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