本文來自微信公眾號：知識自動化 （ID：zhishipai），作者：陸云強

草圖工具環(huán)境的演變

從草圖開始的建模流程，依然是主流的方式。雖然有些軟件迭代了數(shù)十年，但并不意味著草圖的功能以及用戶體驗已經(jīng)滿足客戶今天的體驗需求。從總體趨勢來看，AI 技術(shù)在草圖繪制過程中的參與度已經(jīng)越來越高了。

(資料圖)

從草圖繪制過程的趨勢來看，用戶使用草圖主要分為創(chuàng)建、尺寸標(biāo)注、編輯、重用這四個部分。在創(chuàng)建草圖過程中，軟件可以根據(jù)用戶鼠標(biāo)移動的方向和草圖已經(jīng)繪制的輪廓，直接推理出草圖的形狀或者三維模型的形狀；草圖繪制過程完全可以根據(jù)公司模型數(shù)據(jù)庫，基于語義搜索或者草圖基本輪廓的繪制，重用現(xiàn)有的輪廓。草圖繪制向端到端方向的發(fā)展，草圖繪制和特征、零件、裝配前后意圖關(guān)聯(lián)在一起，進(jìn)行不同級別的快速概念設(shè)計。尺寸標(biāo)注也是草圖的重要功能，能夠一個尺寸命令盡可能標(biāo)注所有的尺寸，即使今天還有很多軟件無法做到。一個模型的尺寸會由草圖尺寸和特性尺寸組合在一起，草圖尺寸和特征尺寸可以與 GD&T 信息相互傳遞，從而在 DfAM 與 DFSS 的分析中，改變草圖的尺寸與公差或者特征尺寸與公差。

草圖的尺度是否可以統(tǒng)一納米級系統(tǒng)、毫米級系統(tǒng)、米級系統(tǒng)、甚至更大尺寸系統(tǒng)?，F(xiàn)在有的軟件草圖線條最長只能支持 500 米或者 1000 米，單個特征的最大尺寸不超過 1000 米，最小尺寸達(dá)到微米級，這些不同尺寸跨度的設(shè)計，目前基本都是由獨立不同的設(shè)計軟件完成。

草圖繪制系統(tǒng)也許也會隨著目的的不同而變得更加復(fù)雜或者變得更加的簡便與直觀。其次，繪制設(shè)備的多樣化，草圖繪制和 3D 結(jié)構(gòu)的設(shè)計已經(jīng)在走向同時參與建模的過程中，比如，我們看到一個回轉(zhuǎn)體，我們要修改輪廓，不用進(jìn)入草圖編輯狀態(tài)，直接三維編輯的狀態(tài)下，改變輪廓后而創(chuàng)建或編輯草圖。

用戶在學(xué)習(xí)軟件，軟件也在用戶使用過程中不斷滿足用戶新提出的功能需求。軟件開發(fā)商也在融入不同的新技術(shù)、新方法，希望引領(lǐng)主流價值觀。這是一個雙螺旋迭代的過程，這個過程會越來越直達(dá)本質(zhì)。

與設(shè)計師的界面交互

一個 CAD 產(chǎn)品主要由 2 大部分組成，產(chǎn)品功能與用戶體驗。產(chǎn)品功能體現(xiàn)在能夠滿足客戶的功能需求。而用戶體驗，則體現(xiàn)在設(shè)計人員與軟件之間的交互，需要迎合客戶的認(rèn)知與行為過程，理解用戶的下一步行動。這些體驗會極好地建立客戶與軟件之間的交流，客戶不僅僅可以理解軟件，軟件也能夠很好的了解客戶，兩者之間的溝通過程與形式在互相成長，做到“人劍合一”。

鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器之間是一種交互，而手指、鍵盤、屏幕之間則是另外一種交互。還有全新的交互方式，如虛擬空間、手勢、語音之間的交互。更好的人與軟件之間的溝通方式正在不斷出現(xiàn)。實現(xiàn)的過程，可以追隨直覺往前走。這就可以讓非科班出身的人，也能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計。這對于消費品尤其重要。需求都是由消費者產(chǎn)生的，消費者早已對產(chǎn)品功能有了定義，但設(shè)計實現(xiàn)的過程只能通過科班人員來翻譯、來實現(xiàn)，這個過程本來就是信息失真的過程。

CAD 軟件交互發(fā)展變化，會有隨著 CAD 軟件由前端往后端發(fā)展的一個過程，也就是很多從無到有的過程會由軟件自動化完成。其次，軟件交互的發(fā)展變化也會隨著 CAD 軟件由制造端參與為主向消費端發(fā)展為主，每個人都會有屬于自己的 CAD 軟件，如影相隨，了解我們的需求，幫我們的想法轉(zhuǎn)換到可制造的“數(shù)碼寶貝”，達(dá)到“人劍合一”。VR / AR、觸摸屏、3D 鼠標(biāo)、鍵盤、AI 在語音與圖像上的輸入等等，這些人與軟件之間溝通的途徑會隨著社會主流價值觀而改變，但不管哪種改變，目的都是更好的了解所想，實現(xiàn)我們所想。

人工智能對設(shè)計工具的加持

近幾年人工智能技術(shù)在工業(yè)軟件領(lǐng)域的滲透幾乎無處不在。一個沒有融入 AI 技術(shù)的軟件產(chǎn)品將沒有競爭力。

在 CAD 軟件領(lǐng)域，人工智能技術(shù)主要也是在 CAD 兩大方面滲透：一方面是用戶界面 UI，其實就是用戶體驗的層面。隨著用戶的使用，軟件會學(xué)習(xí)每個人的操作習(xí)慣，軟件的界面會隨著對用戶習(xí)慣的學(xué)習(xí)而變化；其次對命令的推理，浮動工具條也會隨著對用戶習(xí)慣而變化，這個過程會讓軟件界面變得更簡單更直觀。另一方面是在軟件功能層面，創(chuàng)成式設(shè)計就是典型的利用了人工智能技術(shù)，人工智能技術(shù)在建模層面的引入將會讓建模未來分為兩類，一類叫人類設(shè)計，一類叫人工智能設(shè)計。即使是在人類設(shè)計的過程中，也會有一個半人工智能設(shè)計，人工智能技術(shù)已經(jīng)把很多工作通過自動決策系統(tǒng)來完成。

CAD 的本質(zhì)是把人類的想法實現(xiàn)的工具，人工智能技術(shù)讓其成為現(xiàn)實的可能性越來越近。隨著交互技術(shù)越來越豐富，CAD 軟件將會更加了解其“主人”，每個人都將擁有一位自己獨有的“私人訂制的夢想實現(xiàn)助理”，每個人因為其對生活的洞察而成為“造物主”。

軟件用戶的變化

如果從 CAD 軟件產(chǎn)生到今天來看，CAD 的用戶群里主要是由行業(yè)企業(yè)、中小型企業(yè)和個人用戶組成。但這些用戶從性質(zhì)上看，主要還是科班人員或者經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員。但并不意味著 CAD 只能是專業(yè)用戶使用的工具，消費者也在參與軟件的使用，畢竟有的時候，為了更好的便于溝通交流，消費者也需要轉(zhuǎn)一下 CAD 軟件或者具有 CAD 功能的其他軟件。

像 Shapr3D 已經(jīng)可以讓非科班用戶，也可以容易的使用其工具實現(xiàn)自己的想法。而蘇州浩辰軟件的看圖王，雖然是 2D 軟件，但功能豐富。它不僅僅可以用來看 2D 圖紙，同時也開發(fā)了基于消費者用戶習(xí)慣的命令來創(chuàng)建與編輯圖紙。

即使是專業(yè)用戶市場，但隨著客戶數(shù)量的越來越多，客戶行業(yè)越來越豐富，這些讓 CAD 用戶的需求越來越多，應(yīng)用場景越來越豐富，從而構(gòu)建一條完美的長尾曲線，長尾曲線意味著各有所長的那些企業(yè)都有自己的生存空間，大企業(yè)有自己主流的市場覆蓋，小企業(yè)有自己的場景覆蓋。現(xiàn)在很多公司在基于更廣闊的用戶空間，來規(guī)劃產(chǎn)品的未來。

CAD 用戶在不斷使用軟件的同時，價值也會滲透到企業(yè)不同的部門不同的領(lǐng)域，從而又不斷地產(chǎn)生新功能的需求，新的產(chǎn)品需求。這意味，軟件就如護(hù)膚品種類與廠家一樣，在基本材料大致相同的情況下，基于皮膚的區(qū)域、時間、功能在不斷的豐富。同一個客戶也會在購買更多的產(chǎn)品滿足自己更多的需求。這個也和照相愛好者一樣，有一堆相機與鏡頭。

對于消費者，企業(yè)為了更好的服務(wù)消費者，更需要有工具直接為消費者服務(wù)。工業(yè)軟件的使用者，將包括消費者本身?；蛟S，發(fā)展到那天，工業(yè)軟件也不必再使用“工業(yè)”這兩個字。

與圖像處理能力的配合

工業(yè)軟件是從目前來看還是一款基于重圖形交互的軟件，軟件的性能、穩(wěn)定性、健壯性都在影響著用戶體驗?，F(xiàn)在的幾何引擎主要還是基于 CPU 單線程的限制，大型裝配體的性能除了在大型裝配體管理功能上來改善性能以外，在更高效的技術(shù)研究使用上各公司其實都在絞盡腦汁。

如何能夠利用現(xiàn)代圖形 API 實現(xiàn)更好的 3D 性能和 GPU 光線追蹤等高級功能，也是未來的方向。目前有些 CAD 軟件公司已經(jīng)在開發(fā)自己的可視化引擎上投入多年。

更新 3D CAD 軟件的方式：安裝還是自動更新

過去的幾十年，軟件補丁的安裝、軟件新版本的設(shè)計過程并沒有變得越來越簡單，反而隨著軟件越來越大，過程的體驗并沒有越好越好。當(dāng)然軟件供應(yīng)商把服務(wù)做好，企業(yè) IT 人員管理能力強，最終使用者這個過程的體驗可能會小一些，但這些都是通過服務(wù)來改變體驗，而不是 CAD 軟件技術(shù)本身的變化來發(fā)生改變?，F(xiàn)在一款 3D CAD 軟件的安裝盤已經(jīng)動不動就幾十個 G 的大小了。

軟件更新與升級過程的無感，甚至不用為升級而繳付顯而易見的費用，這個目標(biāo)今天已經(jīng)通過軟件云化的過程實現(xiàn)，軟件云化過程現(xiàn)在主要通過兩種方式，一種是軟件重新開發(fā)成云原生的方式；另一種是通過軟件 AppStream 化（私有云叫虛擬桌面）的方式；這兩種方式在大型工業(yè)軟件公司都有使用。這樣做讓軟件已經(jīng)沒有明顯的升級過程的感受，甚至客戶會忘記軟件還有升級這種事。下載軟件、安裝軟件只是因為技術(shù)手段而衍生出來的商業(yè)模式。即是今天 Windows 桌面級的軟件，也可以通過軟件模塊化的重構(gòu)、微服務(wù)服務(wù)、容器等技術(shù)的使用，達(dá)到升級過程無感化。但這個事情也要看是否與商業(yè)模式有沖突。

在這邊要稍微提一下軟件云化所帶來變化。云本身就是一種可以無處不在的算力，再簡單一點理解就是非常彈性租賃的“云”電腦。軟件上云，也讓軟件變成了可以租賃的“云”軟件。之所以強調(diào)“云”是因為他將會改變軟件廠家之間的競爭格局，而用戶也會隨著混合云在公有化私有化之間的移動完全解決數(shù)據(jù)安全顧慮的問題。但軟件上云以后至少可以解決一個問題：一個賬戶在流量費用或者月租費用不變的情況下使用一家公司所有的軟件，那么是不是意味著越大的工業(yè)軟件公司，正在可以因為產(chǎn)品線的強大而可以切實讓客戶感受到。甚至云供應(yīng)商通過工業(yè)軟件云市場的服務(wù)把不同公司的產(chǎn)品線融入到一個賬戶，同樣的月費可以使用任何你想要用的軟件。

未來新技術(shù)

在未來，預(yù)計 CAD 將使用許多新技術(shù)，這些技術(shù)將幫助用戶更好地創(chuàng)建和管理設(shè)計。

人工智能將在 CAD 中發(fā)揮重要作用，幫助用戶更快地完成設(shè)計、提供更好的設(shè)計建議、自動化設(shè)計流程、提高設(shè)計質(zhì)量和減少錯誤。

3D 掃描也是快速發(fā)展的一門技術(shù)。3D 掃描技術(shù)將幫助用戶快速、準(zhǔn)確地將實物對象轉(zhuǎn)化為 3D 模型，并可以用于重建歷史建筑、維修機械部件等。它在建立數(shù)字孿生的初期有著很好的輔助作用。

虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實 VR / AR 會加快應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)將幫助用戶更好地理解設(shè)計、模擬產(chǎn)品性能和使用體驗、更直觀地與設(shè)計交互。

3D 打印更適合原型測試。3D 打印技術(shù)將幫助用戶快速制造出設(shè)計的樣品和零件，并可以用于快速原型測試、小批量生產(chǎn)等。

云計算無處不在。云計算將幫助 CAD 用戶更方便地存儲和共享設(shè)計文件、更快地訪問和運行軟件、更方便地在多個設(shè)備之間同步工作、更方便地與團隊協(xié)作。

大數(shù)據(jù)的分析發(fā)揮作用。大數(shù)據(jù)將幫助 CAD 用戶更好地分析設(shè)計數(shù)據(jù)、提取更多有用信息、提高設(shè)計質(zhì)量和效率。

這些技術(shù)都將在 CAD 的未來發(fā)揮重要作用，幫助用戶更好地創(chuàng)建和管理設(shè)計。