从第一款CAD软件研发后,一系列CAD软件纷纷面世。工业技术软件化伟大进程在CAD软件与技术发展脉络中可见一斑,如图2所示。计算机辅助工程(CAE)软件也是在大量工业需求下出现的产物。第一套通用型有限元分析软件是为了满足航天航空工业对结构分析的需求,美国国家航空航天局(NASA)阿波罗登月计划目的是实现载人登月飞行和对月球的实地考察,为载人行星飞行和探测进行技术准备。因此,诞生了NASTRAN和I-DEAS(集成化机械设计与工程分析系统)软件。
开发CAE软件是为了利用计算机辅助技术,求解航天、航空工程中复杂产品的结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触等问题,后续发展为解决大绕度、大应变、粘弹性、蠕变、流体、电磁等复杂非线性问题,及对嵌入式系统软件进行代码验证、模型验证、硬件在环综合验证等系统仿真问题。
通过上述软件发展过程可见,第一个CAD软件是为了满足数控加工需求,第一个CAE软件是为了满足航天航空复杂产品需求。工业技术软件化完全是由工业的内生需求牵引和驱动的一场工业领域研发与生产工具的伟大变革,为研制与创新工艺品提供了一种新能力。由此可见,工业需求牵引是工业软件开发的动力,工业软件的核心是长期积累的产品设计知识、工艺知识和生产制造知识。
计算机出现后,可将多年积累、反复验证后的工业知识转化为工业软件,将人的知识转化为机器知识。世界工业软件发展的最佳案例就是Francis Bernard开发的CATIA,奠定了世界工业软件排名第一的辉煌。
工业技术软件化,工业知识技能至关重要,数学方法、软件工程思想应用也必不可少。例如,世界上第一枚二极管、三级管和集成电路都来自于贝尔实验室,第一台数字计算机、软件概念、人工智能概念均为美国创造。因此,必须清醒认识到:工业创新才是中国工业软件的核心,缺乏工业和制造业创新就无法产生自主研发的工业软件。