小日本CAD几何内核技术，到底咋样？

达索独立发展Catia，直到2001年，即Catia V5微机版上市二年后才推出 CAA（Catia/Component Application Architecture），旨在加快建立自己的应用开发联盟。Pro/E开创了参数化特征造型新技术，也是在推出Pro/E 2001版时才对外提供Granite one，为了与ACIS、Parasolid相抗衡。ACIS是Spatial Technology的精心杰作，1989年底上市，在CAD界产生了巨大影响，但是最终证明，单作几何平台，销售和服务收入不足以支持产品的良性循环发展。由于用户相对少，软件的排错和版本更新速度赶不上UGS/Parasolid，最终只有被达索以低价收购。其他公司像CV 1992年推出CV-DORS，1995年宣布微机版Pelorus，法国Matra/Euclid 推出 CAS.CADE，日本用MicroCADAM和DesignBase曲面系统构成 Helix 平台，在CAD 业界都没有产生实际影响。

目前内核市场由1980 年代后期推出的Parasolid和ACIS主导。最新进入市场的内核是1996 年开发的C3D和 1998 年开发的 Convergence Geometric Modeler以及2010年华云三维开发的DGM；它们在 2013 年和 2011 年，2021年作为独立产品推出。ShapeManager没有出现在内核许可市场上，2001 年Autodesk明确表示他们不会进入这个业务。

在中国，做一个完全自主的CAD系统真不容易。当年的SolidWorks, 现在的OnShape, 三维几何建模引擎用成熟的Parasolid, 几何约束求解器用流行的DCM, 自己专注做好应用就行，产品风行全世界。现在我们做一个自主的CAD系统，参数化机制、渲染、交互、应用自己当然要做好，关键还要研发出自主的有竞争力的三维几何建模引擎和几何约束求解器。俗话说“不要重新发明轮子”，问题是关键的时候人家不给你提供“轮子”，看看现在华为所面对的局面就明白了。好在我们很早就未雨绸缪，“轮子”现在做得也差不多了。

2023年,随着更多的国产厂家和科学家研发人员的加入，专门开发一个足以与ACIS、Parasolid，Granite one，CGM，C3D相媲美的曲面和实体平台，通过华为云OGG，中望VX，华云DGM，九韶内核等可以实现，有很大实际意义。

1. 林雪萍在《工业软件简史》中阐述：日本：藤蔓附树式发展

引述文章部分：

工业软件是工业品，自然源于工业。那么，为什么德国和日本作为制造强国，其工业软件却好像没有发展壮大？其实，德国也开发出了多种CAE软件，例如专业的流固耦合软件等，却没有发展出类似美国Ansys公司这样的大型通用CAE软件商。在CAD软件方面，如果抛开西门子公司收购美国软件公司UGS这个事件，那么德国的软件名录看起来也是相当不起眼的。日本的工业软件与德国的状况类似，在当前的工业软件领域，主要还是以使用美国、法国的软件为主导，辅以很多二次开发的专用工具。

日本和德国在工业嵌入式软件机器人、汽车控制模块、数控机床等领域都称霸市场，这跟它们的机械工程强势有直接关系。日本在20世纪80年代提出的“机电一体化”，对其嵌入式软件发展起到了很大的促进作用。但为什么美国通用汽车可以造就CAD软件的兴起，日本丰田却没有催化出一个国际通用的CAD工具软件呢？实际上，无论是在钢铁、造船，还是在汽车、家电等行业，日本都成功地塑造了一些国际化的品牌。日本工业软件，是少数几个没能冲向国际化的行业之一，这应该与日本的“硬件优先”传统有着直接关系。

在1980年前后，统领日本计算机硬件市场的五大厂商是IBM、富士通、日立、NEC和Univac，合计占据了90%左右的市场份额。从富士通公司和日立公司在1974年引入IBM兼容机开始，到1980年前后，IBM兼容机已经占据了日本计算机市场59%的销售份额。IBM系列产品支配了硬件市场，这吸引了很多由IBM操作系统支持的计算机软件进入日本市场。

在日本公司的IT开支中，只有7%的费用用于外包定制软件开发，不到1%的费用用于购置商用货架软件。日本公司绝大部分都是用自研软件。外部的软件商，则严重依赖计算机主机厂。在这段时期，大多数软件公司的主要业务是为计算机主机厂提供服务，来自计算机主机厂的收入占据此类公司收入的60%左右。[46]

1980年前后，日本软件的价格几乎全部是根据开发成本或者是工作量来决定的。这意味着大多数软件公司不出售技术，仅依靠人力资源提供技术服务。

在日本软件产业发展过程中，这是一种作坊式的开端。软件工业很大程度上依赖于个人，程序人员水平的提高优先于软件产品的改善。日本软件业的从业者仅仅被看作是程序设计劳动力的来源，而不是熟练的专业设计师或系统工程师。

缺乏强势的通用软件，但企业自研能力很强

2.日本CAD内核技术，到底咋样？

个人觉得就是：武士之路

日本CAD内核主要由日本公司 Ricoh 的Designbase内核和UEL公司的CADCEUS内核

20世纪80年代日本研究人员也非常活跃，东京大学的Fumihiko Kimura教授和他的团队从80年代初就开始研究实体建模。Kimura教授的一位研究人员Hiroaki Chiyokura博士在20世纪80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很快被许多日本CAD软件供应商采用，Ricoh从1989年开始通过其美国办事处销售Designbase。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。

目前主流CAD内核如下：

Designbase是理光（日本）于 1987 年开发的实体建模核心。它是Helix CAD系统和许多日本 3D 建模系统的基础。日本公司 Ricoh 意识到将其核心授权给第三方开发商可以带来多大的利润，因此凭借其Designbase产品进入了市场。理光使用这个核心来设计他们的相机，对表面的复杂性提出了很高的要求。Designbase 是第一个可以单独设计曲面和实体的核心，可以轻松地从一种表示过渡到另一种表示。此外，Designbase 使用元建模的概念来自动创建模型创建的历史，从而可以在未来轻松地对几何图形进行参数化修改。目前，Designbase 核心已从技术组件市场上消失，但您仍然可以找到基于它的 CAD——这就是Helix实体建模系统。由 Futjitsu、CADRA(SofTech)、GMSWorks(C-Solutions) 等在日本发行。

3.介绍下iCAD

日本公司富士通以其显示器和笔记本电脑而闻名于世，ICAD是富士通子公司产品。根据官方信息，该公司称，新版本的 iCAD 将基于由富士通和 iCAD Limited 共同开发的 CAD 处理器（“引擎”，CAD 引擎）。该处理器的性能将比现有的 3D CAD 系统高出 200 倍，可在 0.2 秒内加工出 100 万个零件，从而为同时处理包括机械、电气和控制规格的大型装配体开辟了可能性。

该新闻稿对现有引擎的方法进行了以下解释：它基于近似其形状的表面小区域对三维物体的表示。显然，我们正在谈论通过镶嵌模型表示数学表面的一块- 位于表面上的三角形点网格；这种数据结构是图形可视化（渲染）方法的基础，即在显示器平面上以二维图片显示三维模型。正如新闻稿中正确指出的那样，对于大型装配体，三维模型的这种表示显着增加了正在处理的数据量。

富士通开发的引擎使用了一种全新的方法，该方法基于使用数学表达式来表示大多数细节，这可以显着减少其表示所需的内存量。让我们从两个方面来谈谈：技术和历史。

（1）处理大型组件

从技术的角度来看，大型装配的处理（主要是可视化）问题确实与 CAD 开发人员极为相关。专业图形处理单元 ( GPU ) 的制造商，例如NVIDIA Quadro，现在可以提供每秒渲染多达 3 亿个三角形的设备。考虑到每秒必须生成几十帧（当用户在三维模型中导航时创建不断变化的图像的效果），模型的大小限制为几百万个三角形。战斗机发动机的三角模型由 140 万个三角形组成，因此很容易得出结论，使用现代技术来可视化整个飞机是不可能的。

但是，情况并没有那么糟糕，专业的 CAD 用户非常清楚这一点。毕竟，你不从哪一边看飞机，你不能一次看到它所有的十亿个三角形，所以同时将它们可视化是没有意义的。现代 CAD 的一个共同特点是能够在处理大型装配时选择详细程度。例如，同一台发动机在飞机装配中可视化时，只能通过其外壳的几何形状以及（为了物理计算的正确性）质量、质心、材料等信息来表示。而不是 140 万个三角形，数千个就足以可视化它的外部形状。通过改变详细程度（例如，SolidWorks当用户执行缩放、平移、旋转命令时自动设置最小细节级别），您可以处理具有可接受性能级别的任何复杂性的装配体。

此外，复杂曲面的紧凑表示方法，包括通过细分曲面进行逼近，早已为人所知。实际上，细分曲面是相同的网格，由多边形组成，可以通过对其应用“切角”算法递归地增加其细节水平。因此，从少量的基点，您就可以得到一个完全平滑和逼真的身体，否则就必须用大量的三角形来表示。在这种方法的著名实现中，我们提到了Right Hemisphere公司的 Deep Exploration 产品，它可以让您在将复杂的 3D 模型从服务器传输到客户端时显着减小其大小。

但富士通的开发者似乎是以不同的想法为基础，其本质当然只能猜测。大多数细节以数学表达式的形式表示，显然，意味着从三角形网格到混合模型的过渡，其中除了三角形之外，还有诸如“梁”、“圆柱体”、“球体”等基元，等等，组合和相交可以是描述许多工业零件几何形状的详尽方法。光线追踪算法（许多渲染方法的基础）可以非常有效地处理这些类型的模型。LEDAS专家。拥有多年成功开发经验（根据领先 CAD 供应商之一的订单），该项目的含义非常相似，涉及处理结合三角形网格和实体几何图元的混合三维模型。我们的结果和经验表明，对于这种类型的大型和超大型模型，实现交互性能是非常现实的，尤其是使用现代 GPU。富士通专家很有可能得出了相同的结论，并决定在即将推出的软件产品中实施它。

但这是什么产品，这家价值 500 亿美元的公司是什么时候开始开发自己的 CAD 的？

（2）富士通和ICAD：历史背景

2021 年 5 月 7 日,iCAD MX 最新版本级别 V7L9 现已推出。网上搜索导致日本公司Digital Process Ltd.（DIPRO），专门从事CAD/CAM/CAE/PDM解决方案的开发和销售。该公司成立于 1987 年，是日产汽车的一个部门，2000 年该公司由富士通 100% 控制。在Digital Process的产品中，有一款三维CADICAD/SX，其主要特点正是采用了独创的CSG技术，在设计大型装配体时反应迅速。ICAD/SX能够处理组件在具有 2 GB RAM 的 32 位个人计算机上包含数十万个部件。

（请注意，CSG 或构造实体几何，意味着将体积体表示为一组几何体积基元、相应的空间大小和位置，它们通过布尔运算相互连接。显然，CSG 表示只是允许您有效地可视化没有它们的模型完全三角剖分，这与我们的猜想非常吻合。）

CSG (eng.Constructive solid geometry) - 一种表示体积体的方法，包括作为应用于参数基元（立方体、棱镜、金字塔、圆柱体）的布尔集理论运算（求和、求交、求差）的递归描述，球体，锥体）。

2009 年 10 月 22 日，在日本工业会议NATIONAL AUTOMOTIVE DIGITAL ENGINEERING CONFERENCE 2009（首次在日本以外地区举行——在马来西亚布城）上，富士通推出了 DIPRO ICAD V6，声称该系统能够在一个窗口中操作超过 40 万个零件。DIPRO ICAD在日本的成本为138万日元（约合1.5万美元）。

可以在这里停下来，但富士通与 CAD 世界的基因联系如此紧密，以至于至少简要提及它们是错误的。当美国航空航天公司洛克希德开发了著名的CADAM——世界上第一个商业计算机辅助绘图自动化系统之一——它与IBM签订了一项协议，将其销往世界各地。这部分故事众所周知：1989 年，IBM 获得了 CADAM 的开发权，并于 1992 年将相应的部门卖给了Dassault Systemes（这使后者得以成立美国达索系统公司并发布 CATIA-CADAM V4，该系统仍广泛用于航空航天和汽车行业，并得到达索的支持）。

但故事中还有第二个鲜为人知的部分：与此同时，在 1970 年代，洛克希德与富士通达成协议，在日本出售 CADAM。此外，当洛克希德决定摆脱非核心 CADAM 业务时，富士通被认为是买家的主要候选人。当时，它正在组装与 IBM 兼容的大型机，并在日本成功销售运行在这些主机上的 CADAM 系统。然而，洛克希德和富士通的交易在最后一刻告吹，CADAM 被 IBM 接管。通过将 CADAM 的开发权转让给 Dassault，IBM 保留了一些相关资产（MICRO CADAM、IBM CAD 和 P-CAD），将它们转变为 ALTIUM（后来更名为 Microcadam）。

富士通继续在日本销售 MICRO CADAM，当Helix实体建模系统于 1995 年在该平台上发布时，富士通也开始销售。Helix 在当时是一个创新的系统：基于Ricoh 的Designbase几何引擎和 D-Cubed 的DCM参数引擎，它能够在构建过程中识别模型的设计概念，并自动将其转换为一组几何和尺寸约束. 此外，该系统中的二维图纸在两个方向上都与三维模型相关联：您可以同时编辑两者，系统将自动保持数据完整性。Helix 在 CAD 的天空中像一颗 3D 星星一样闪闪发光，到 2000 年在全球拥有 9 万用户，之后 IBM 决定缩减在欧美的 Microcadam 业务，阻止其出售CATIA。在亚洲，该系统仍然存在，日本富士通网站上 的产品列表中就证明了这一点。

因此，富士通在日本拥有 30 多年销售各种 CAD 系统的历史，这使其能够举办诸如 Fujitsu PLM User Forum 2010 之类的活动，并且仍然是日本市场领先的 CAD/PLM 供应商之一，因此不同于世界。

顺便说一句，富士通和 CAD 的关系类似于德国关注的西门子（2007 年收购UGS 公司后进入 CAD/PLM 市场）的类似小说，但日本和德国公司之间没有任何联系：公司成立于1999年，为发布计算机设备而成立，十年后富士通-西门子100%受富士通控制。

通过 2D/3D 混合设计环境实现高质量的产品开发

通过扩展 2D 设计，可以在短时间内实现 3D 效果。

• 基于高效的 2D 设计，您可以将 3D 设计应用于整个或必要的部分，以提高质量。

• 使用 3D 数据可以提高效果，因为仅使用 2D 很难进行研究，并且需要时间和成本。

• 它与 MICRO CADAM 的亲和力很高，在保持可操作性和功能概念的同时，可以顺利过渡到更复杂的 iCAD MX。

4.CADmeister

CADmeister是 UEL Corporation 在日本独自开发、销售、服务的。

CADmeister是

CAD/CAM产品。

2021年12月9日 发布CADmeister 2021（英文）版本

日 本UEL 从事 制造业软件 开发 40 余 年，不丰田 、 本 田、日 产 、 YAMAHA等有着长期深入合作，开发出具有国际先进水平的三维CAD/CAM软件系统。

历史：

• 从日本的 CAD/CAM 时代早期开始，领先的客户就一直在参与 CADmeister 的研发。CADmeister 是基于与客户积累的最先进的技术和经验而开发和改进的。

• CADmeister 的开发计划是根据客户的要求制定的。

5.日本大的企业用的软件如下：

（1）与业CAD系统典范--丰田的TOGO方案

（2）本田

（3）与业CAD系统典范--雅马哈公司的ESPRI-II

自2005年不雅马哈合作，在其通 用的 CAD软件基础上为雅马哈开 发了发动机与用设计平台ESPRIII，该平台在雅马哈装机2000余 套，通过二维的断面形状的设计 引导，快速实现发动机零部件的 三维造型设计。实现了二维方案 设计和三维立体的关联设计。

从产品规划到生产，完整一贯的设计人员的开发环境：一步一步的

新一代CAD “ESPRi-II”