第一章 工业软件简介
（一） 研发设计类
1、CAX
研发设计类工业软件环环相扣，尤其以CAX（CAD/CAE/CAM）为代表，贯穿研发设计到产品制造的整个流程。从产品生产流程上看，CAX通过前后的互相反馈和反复修改完成整个产品从设计到生产的准备工作。
CAX系工业软件的职能与分工
在技术层面上，CAD和CAE是两大技术方向，CAD的核心是基于集合模型的造型建模，CAE是基于物理模型的数值拟合求解，而CAM是将CAD建模转化为数控加工程序的功能。在应用层面上，CAD、CAE、CAM三者环环相扣，由CAE软件读取CAD的初步建模，进行工程分析（仿真模拟），再将结果反馈给CAD继续优化产品设计，最后由CAM进行自动化数控编程。流程结束后与生产管控和管理运营软件结合起来进行生产作业，由生产制造系统进行加工制造。
CAD-CAE-CAM辅助流程
产品研发设计流程
（1） CAD
CAD是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行虚拟设计的软件。企业研发部门接到订单后进行需求分析（GA）、需求工程（GE），使用CAD软件进行几何建模设计，如二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计等。CAD/CAM是现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。目前主流产品分为2D CAD和3D CAD，3D确较2D更复杂，但两者各具优势。
几何建模内核是3D CAD软件的核心基础，决定着软件的能力边界（几何造型能力和几何对象处理能力）和行业扩展性。几何建模内核是将几何物体表达为计算机语言并处理的技术，它是CAD的底层技术支持，提供了约束建模、参数建模、驱动建模等各种底层机制，方便了上层CAD应用的开发。几何建模内核涉及的内容丰富，对稳定性、可靠性要求较高，需要经过大规模、多场景应用迭代以及长期技术积累，才能形成较为成熟的产品。
目前市场上较为知名的几何建模内核Parasolid、ACIS、CGM等均由国外企业掌握，形成国外3D CAD产品的核心技术壁垒。国内企业3D CAD内核多在收购国外CAD开元棋官网入口(中国)责任有限公司技术的基础上进行自主研发。中望软件的Overdrive内核源于美国VX开元棋官网入口(中国)责任有限公司，2010年中望软件将VX CAD收购；数码大方早期通过和美国ironcad开元棋官网入口(中国)责任有限公司合作，开发CAD产品，2011年数码大方收购美国ironcad开元棋官网入口(中国)责任有限公司全部股份。华天软件2008年购买日本UEL开元棋官网入口(中国)责任有限公司CADmeister软件源代码，在此基础上开发出SINOVATION；除此之外，其他开元棋官网入口(中国)责任有限公司多是使用国外开元棋官网入口(中国)责任有限公司的内核授权。
（2） CAE
CAE是求解产品最优结构、性能的软件。在研发部门使用CAD软件得到初步几何模型以后，使用CAE软件在物理角度上优化模型性能，包括静态结构分析、动态分析、电磁分析等。实现上述工程分析所依赖的正是CAE软件的核心技术—求解器。求解器是CAE软件的底层“黑盒子”，指的是针对特定场景（比如液体流动、温度传播以及结构变形），用程序编码的方式实现的对物理规律、数学原理的客观还原。求解器可以类比为生活中使用的计算器，当我们在其屏幕上输入若干数字和运算符后，计算器会自动计算并输出结果。所有和计算相关的内部运算操作都集成在计算器的内部，使用者无法直观地获得对运算过程的观察和监控，就像个“黑盒子”一样。
此外，另一CAE的核心技术是数值分析求解方法，如现在广泛应用的有限元法。有限元分析是一个基于CAD几何模型来建立CAE有限元模型的过程，主要分为有限元网格剖分、有限元单元分析以及有限元整体分析三个步骤，其中有限元网格剖分则是整个过程中的重中之重，因为有限元拆的越细，从数学角度越难，壁垒越高。采用这些数值分析方法，实现结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。
（未完待续）
