CAD模型轻量化与CAD软件发展简史

二十世纪六十年代，交互式图形处理技术的出现和计算机图形学的发展，为CAD技术的诞生与发展奠定了基础。七十年代，开始出现工程绘图系统，CADAM系统成为鼻祖。 而1982年，AutoCAD系统的推出，无疑是以工程绘图为主要功能的二维CAD技术发展的里程碑，成为第一个能够在PC上运行的CAD软件。拥有Autolisp以及后来的High C等开发工具，使AutoCAD成为很多企事业单位进行功能扩展和开发专用CAD的重要工具。当时，还有CADKEY、Microstation、Sigraph Design(发源于西门子)等二维CAD系统。浙江大学也基于工作站开发了二维机械CAD系统。

九十年代，在当时国家的“甩图板”工程的推动下，机械CAD的发展如雨后春笋一般，涌现出很多品牌：

产生了凯思(中科院软件所)、开目(华中理工大学)、CAXA(早期叫北航海尔、华正，发源于北航)、凯图CAD(华中理工大学)、中国CAD(深圳乔纳森)、高华CAD(清华大学)等自主平台的二维CAD系统，以及基于AUTOCAD二次开发的InteCAD(天喻CAD的前身，华中理工大学)、艾克斯特(清华大学)、天河CAD(清华大学)、浪潮CAD(华天软件的前身，山东大学)、大天CAD(浙江大学)、中望CAD、天舟CAD、大恒CAD等系统，开创了一段国产二维机械CAD发展的黄金时代。

1997年，国家科技部举行了第一届，也是唯一一届CAD博览会。我从1991年至1998年，一直作为核心技术人员，负责开目CAD的开发、营销与维护，见证了这段国产CAD发展的峥嵘岁月。

开目CAD首创的完全基于画法几何思想的绘图方法，绘图效率提高了好几倍；用针式打印机打印大幅面工程图的功能和任意拼图打印功能，得到了企业的青睐。

然而，当时企业还缺乏正版化的概念，自主版权的国产CAD基本上是与看似不要钱的盗版AUTOCAD软件竞争，制约了这些国产CAD软件的发展。而开放性，以及与AUTOCAD的兼容性，也是一个难题。 Autodesk公司1998年并购了一个德国基于AUTOCAD二次开发的机械CAD软件Genius，对国内基于AUTOCAD平台二次开发的机械CAD软件带来很大挑战。

九十年代我向原国家科委主任宋健、科技部老部长徐冠华院士汇报的照片时至今日，二维CAD系统仍然有十分广泛的应用，三维CAD系统也非常重视二维工程图功能的不断完善和对各国工程图标准的支持。2000年之后，随着OPEN DWG联盟的兴起，中望、浩辰、纬衡、华途等公司先后推出了对AUTOCAD兼容性更好的二维CAD软件。中望和浩辰在正版化浪潮中，实现了快速成长，并实现了国际化。

三维CAD技术的发展，源于布尔运算和计算机辅助几何造型等技术，实现了从线框造型、曲面造型、实体造型到特征造型的发展：

先后产生出UniGraphics(发源于麦道公司)、CATIA(1977年，源于达索航空)、Compter Vision(1997年被PTC并购)、APPLICON(1969年成立)、Euclid(1970年，法国MATRA公司，该产品1998年被达索并购)、I-DEAS(SDRC公司,1969年成立，2003年与UGS合并)、Integraph等三维CAD系统。早期的三维CAD系统只能在专用的图形工作站运行，软硬件都非常昂贵。那时候，主流的工作站包括SGI、SUN、HP等。

1985年，Samuel Geisberg博士创建了PTC公司，推出了参数化设计技术，在造型技术和效率上实现了巨大突破。

九十年代之后，SolidWorks成为Windows时代的新一代三维CAD系统，实现了三维CAD技术的普及，1997年被达索系统并购。同时代的软件还有Solid Edge(源自Integraph，后来被UGS并购)、Inventor(Autodesk公司，该公司早期曾开发过MDT软件)。其它产品还有Think3(意大利公司)、VX(产品后来被中望并购)、IronCAD、Cimatron(以色列公司，后来聚焦工模具CAD/CAM)等。

目前，主流的三维造型核心系统有Parasolid和ACIS两种。还有基于直接建模的三维CAD软件Spaceclaim(被ANSYS并购)、Cocreate(被PTC并购)等。2007年，曾经属于EDS公司，后来又独立运作的UGS，最终被西门子并购。现在，西门子拥有高端CAD软件NX和中端CAD软件Solid Edge。近年来西门子提出的同步建模技术，融合了特征造型和直接建模软件的特点，具有显著的创新。

2013年，原SolidWorks创始人创建了Onshape公司，于2016年初正式发布完全基于SAAS的互联网时代的三维CAD系统。Autodesk公司也推出了基于云的三维CAD系统Autodesk Fusion 360软件。早期的三维CAD数据交换是通过IGES或STEP文件。轻量化三维模型近年来得到了普及应用，3D PDF和JT是比较主流的文件格式。而三维打印应用的文件格式则是STL。

北京航空航天大学在90年代曾组织开发过金银花三维CAD系统，新洲协同(后并入瑞风协同)自主开发了Solid3000三维CAD系统。2000年之后，CAXA推出了三维实体工程师(与IRON CAD共同推出);华天软件引进日本技术，推出Sinovation三维CAD系统，并在模具设计方面进行了深度开发;中望则通过并购VX CAD/CAM，推出了自主的三维CAD/CAM系统。

二维CAD与三维CAD的融合，是智能制造领域的最基础的技术融合。

现在的主流三维CAD系统中，都具备草图设计和工程绘图功能，实现了二维的表示、三维的内核。而机械CAD应用的主流趋势是逐渐通过全三维设计实现MBD(基于模型的产品定义)。

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