数字化转型的源头与未来

数字化转型，正在成为整个人类社会的共识和共同的方向。在此过程中，数字化进程最早，也最深入的工业企业，其所取得的数字化成果，不仅辐射到各个行业，成为推动各个行业持续深化推进数字化转型的动力；而且其以往的所有经历，也都在成为各个行业最值得借鉴的、被验证过的成功经验——从这个角度上可以讲，工业企业的数字化转型是整个社会数字化转型事实上的动力源头。

而作为源头中的源头，工业企业数字化转型的起点是从CAD开始的：从上个世纪80年代开始，当工业企业开始尝试用数字的方法来定义自身的产品，用CAD工具开始设计，一切的数字化理论和工具才开始有了现实的价值。

随着CAD而来的PDM、ERP、MES、工业物联网、工业云……在将工业企业数字化进程持续推进的同时，也让CAD本身变得没有那么“独一无二”了。一方面，这是因为虽然CAD依然为工业企业的数字化提供原始的源头数据，但是对于用户而言，如何利用这些数据变得更加重要，而数据的产生过程就显得“理所当然”；另一方面，CAD作为一项技术，本身的发展也遵循技术成长曲线，进入了稳定周期， 出现“划时代”革命性技术的可能性正在降低。

事实上，今天CAD所遇到的问题，就是所有IT技术最终都会遇到的问题：现实的需求还在不断增长，而技术成长的客观规律也必然会发挥作用，这个时候，应该如何寻求自身的突破？

2023年初，PTC CAD部门总经理Brian Thompson发表了一篇文章，论述和预测了CAD在2023年以及以后未来的一段时间内，CAD市场将会有怎样的趋势（阅读原文：2023年CAD市场五大趋势预测）。

Brian Thompson在文章中写道：“今天，我们处在一个高度通货膨胀的环境中：原材料和零部件比以往任何时候都要昂贵，有据可查的供应链限制继续影响着制造商；另一个重要的宏观趋势是美元相对于欧元的优势……最终，这些都将影响到收益，也会引发制造商为发展其业务而可能制定的各种投资计划的变化。”Brian Thompson认为，2023年的经济前景，充满了产生不确定性，而且各级各类企业都将受到影响，因此在产品开发领域，将呈现出5个主要新兴趋势，即：采用仿真驱动的设计；利用新兴技术实现创新；在设计过程中推动数字主线；利用云计算和SaaS的优势，以及投资于培训。

作为CAD技术和产品的重要提供商，PTC始终是CAD技术发展的重要推动者；而作为PTC的CAD业务负责人，Brian Thompson拥有15年以上在工业企业工作的经验，和14年在PTC服务的经验。因此可以说，Brian Thompson代表PTC做出的《2023年CAD市场五大趋势预测》，一方面反应了PTC对于未来CAD市场的判断；另一方面，也透露出PTC对于CAD未来继续成长路径的定义。

PTC CAD部门总经理  Brian Thompson

“关于CAD如何工作以及如何实现新功能的细节确实很重要——我们只是在这篇文章中没有谈及这些。我们坚信，仍然有很多机会来改进核心的CAD工作流程——我们在Creo的每个版本中都是这样做的——我们只是没有在文章中讨论这个层次的细节。”Brian Thompson在给笔者的邮件当中并不认可“CAD技术进入瓶颈期”的说法，他首先强调，之所以在其文章当中谈到的更多是CAD应用场景而非技术更迭，是因为这篇文章“特意保持了概括性的评论”，因为在他看来，“市场上的主要趋势推动了客户开发产品的趋势，这比谈论具体的CAD改进要有趣和有影响。”

事实上，对于应用企业而言，目前CAD的功能性已经基本能够满足大部分用户的需求——或者说，目前使用CAD工具的工程技术人员，已经适应和习惯了这一代CAD工具，其设计逻辑和思路，也是在这一代CAD工具培养下形成，这也成为CAD工具不再具有颠覆式技术出现的重要原因——而对于用户而言，对CAD工具的需求往往来自性能方面：即如何使其更适合各种传统和新兴的应用场景。

在回答笔者问题的邮件中，Brian Thompson首先强调，所谓“五大趋势”的总结，来自于与PTC全球成百数千名客户、PTC销售团队、PTC经销商和技术合作伙伴的讨论结果。“一般来说，这些趋势与我们的中型市场和企业客户非常相关，甚至与我们最小的客户也基本相关。”Brian Thompson认为这些趋势代表了大多数中小企业的看法和判断：“我们看到最小的客户——那些只有几个工程师使用Creo的客户——唯一的区别是，如果这样做的成本障碍非常大，他们尝试新技术的速度就会慢一些。一旦他们确信有价值，他们最终会采用，但我们最小的客户的预算有限，这意味着他们不太可能在绝对确定回报之前在一项新技术上承担相对较大的投资风险。”

具体到文章中谈到的五大趋势，笔者首先问到了关于采用仿真驱动设计（SDD）的问题。Brian Thompson在文章谈到：直接集成到设计师和工程师已经在使用的CAD工具中的仿真技术，将消减“扩大仿真工具的使用对工作和承诺的过程变化”。也就是说，Brian Thompson认为将更多CAE的功能融入到CAD中，能够将企业调整设计流程的成本降到更低的水平。从理论上讲，的确如此。但是从实现应用场景出发，事实上之所以以往企业用户认为SDD会在产品开发初期影响工作效率，更大的原因并不是CAE与CAD工具的融合不够深入，而是两者之间存在巨大的学科鸿沟，因此天然地就会影响已经被企业反复验证并且确认为最有效率的产品研发过程。

Brian Thompson认为：之所以SDD在未来会成为一种趋势，首先得益于CAD中嵌入式仿真技术易用性的大幅提升——特别是在Creo（PTC核心的桌面CAD软件）中采用Ansys嵌入式技术。“我们与Ansys合作，努力使Creo中的集成仿真工具变得非常强大和易于使用，这大大缩小了所谓 “学科差距”，而这在过去一直是一个障碍。当然，今天的Creo用户仍然必须对他们在Creo设计中模拟的物理知识有一定的了解，但他们并不需要成为模拟专家来使用Creo嵌入的Ansys技术。在Creo中，当仿真被移到核心设计工作流程中时，我们已经看到了整体产品开发效率的显著改善——远远超过10%。”Brian Thompson强调，之所以有这样的效率提升，一方面，是因为最终的产品设计在发布和测试时，几乎可以确定满足功能要求，因此在生产启动前的反复修改和重新设计的工作量减少了；另一方面，在整个设计过程中，由于未满足要求而导致的设计返工也大大减少，因为设计迭代，甚至在最初开发设计时，都会不断得到仿真结果的提示。

关于五大趋势之二的新兴技术，Brian Thompson在文章中尤其提到了“生成设计”和“增材制造”。事实上，这两个概念在过去的几年间，总是被反复提及，但是始终没有成为企业应用的一种“主流”模式。Brian Thompson认同在过去的一年里，“增材制造技术或生成技术并没有发生阶梯式的功能变化，我们也不期望在未来几年里发生这种变化”。但是他依然强调其将成为2023年重要的趋势，主要原因在于，“这些技术的成熟度，与主流产品设计和工程有关，因此正处于一个拐点，因为PTC收到的关于使用添加剂增材作为生产制造技术，和使用创成设计为设计创新加速的咨询数量，持续显著增加：那些加入并将这些技术用于现实业务的客户，正在越来越快地获得更大的成功。而我们将这些能力深度整合到Creo的策略，意味着我们已经准备好满足这些需求。”

第三个趋势是关于企业产品设计流程的话题。Brian Thompson在文章中谈到“通过设计过程驱动数字主线”。所谓“数字主线”，是PTC在2020年左右，结合自身新晋物联网解决方案和传统优势设计研发系统基础上，提出的一个关于工业企业数字化演进过程中的技术应用模型：在物联网平台上，按照企业的业务模式，利用原有的产品进行搭配组合，构建出来的、可复制的、端到端的应用场景集合，打通产品全生命周期、全价值链数据链路，就构成了企业的数字主线——如面向产品研发、制造与供应链、销售与市场、客户运营、产品服务等——针对这些应用场景，物联网平台向下能够实现对各种数据的整合，同时将数据通过分析、整理，提供给面向具体业务的CAD、PLM，以及VR系统，从而实现对业务流程的数字驱动。

Brian Thompson文章中强调：今天，大多数公司在设计过程中，坚持使用多个互不相干的工具，这打破了数字工具链，降低了敏捷性、灵活性和效率，同时带来了多种出错的机会。他强调说，所有的企业都需要找到方法，以更快的速度和更低的成本向市场提供更好的产品，因此他认为，数字主线是解决这一问题最直接的方式。“所谓数字主线，就是在数字和物理世界之间创造了一个闭环，以优化产品、人员、流程和场所。它是一种创造普遍的数据访问的方式——单一的真相来源。”因此“通过在产品开发过程中拉动数字主线，客户能够有效地消除了不同工具间的数据交接。”

事实上，所谓“数字主线”的逻辑的确是一个理想的企业应用IT技术的模型，对于大多数企业而言，这是兼顾了弹性和敏捷性的应用模型。但是现实问题在于：对于大多数企业而言，不仅在产品设计过程中，采用不同的“互不相干”的工具，一方面是为了应对各种不同的现实需求，另一方面，则是为了保障业务的连续性——毕竟，对于企业用户而言，是否能够持续获得来自工具提供方的服务和产品支持，本身就存在一定的不确定性，利用多个工具平行工作，也许是成本最低的保证业务不受IT工具影响的方式了，例如在工业企业当中常见的“多CAD”应用场景。因此虽然说“数字主线”是最具效率的CAD工具应用模型，但对于应用企业而言，也许其所描绘的场景更加倾向于理想状态。

“毫无疑问，整合到一个单一的CAD系统上更具成本效益，并使客户能够更好地管理其设计和工程部门的资源。”在回答笔者的提问时，Brian Thompson强调，在其亲自交谈的数百名客户中，“每一位都同意这一前提”，同时，他也承认，“合并到一个单一的CAD系统将导致系统暂时的中断，甚至降低效率”，其中的原因，是“设计师和工程师需要将他们的技能转移到新的工具”，而这，“往往是客户推迟甚至不考虑整合的充分理由。”

在Brian Thompson看来，PTC相信这将是一种趋势，并且正在与全球的合作伙伴一起，帮助有需要的企业用户去实现向单一CAD系统的过渡。“其他因素，如政府的要求，肯定是强有力的考虑因素，甚至是CAD整合的阻碍因素。然而，事实是：CAD整合是一个非常强大的成本和效率驱动力。”Brian Thompson说。

关于未来CAD的应用当中SaaS将成为趋势这一点，实际上在3年前PTC已经用实际行动做出过判断：虽然不PTC是第一个实践CAD工具SaaS化的业内厂商，但是从2019年开始，PTC就已经彻底开始实践将桌面级产品研发系统进行SaaS转变。只是PTC的做法有些不太一样，其并没有将原有的CAD工具做云化改造，而是在2019年10月24日，以4.7亿美元并购纯云原生CAD产品Onshape。并在第二年4月，基于Onshape架构推出了自己的云技术平台Atlas，作为自身全部桌面级工业软件云化和SaaS的技术底座。

2022年6月，PTC发布了全新版本的三维设计软件Creo 9.0版本，并宣布，从Creo 9.0开始，后续PTC将在发布本地化Creo版本外，还会同步发布一个SaaS化的产品，被命名为Creo plus，与纯云原生CAD产品Onshape并行存在。与此类型地，PTC在2020年底宣布收购PLM系统的SaaS平台提供商Arena Solutions以后，2022年4月，又推出了基于Atlas平台的SaaS化的Windchill+。

而在PTC内部，对于收购来的云原生SaaS产品和经过SaaS改造的传统优势产品，是有明确区别的：在PTC内部有两个业务单元，分别是数字主线业务（Digital Thread）单元和快速业务（Velocity Business）单元。传统的桌面级产品Creo和Windchill，以及基于SaaS模式改造的Creo+、Windchill+，与Thingworx、Vuforia、Codebeamer、Kepware等解决方案一起，被归类为面向大型、全球化制造企业的数字主线业务单元，这部分解决方案，强调能够为工业企业用户提供“一系列的数字化技术，以实现整个产品开发过程和全周期的数字化转型”；与此相对，通过收购获得的纯云原生的SaaS服务Onshape和Arena，则被归类到面向“中大型制造企业”的“快速业务”模块，强调用“敏捷的方法颠覆原本的产品开发模式”。

对于Creo和Creo+，Brian Thompson强调，两者都是由相同的基本代码库交付，“从根本上说，我们的策略是确保我们产品的核心是完全相同的。同时，我们在Creo核心部分所做的几乎所有投资也将使Creo+客户受益。不同之处在于：我们可以提供额外的价值——Creo+将从云端提供服务。”

显然，既照顾传统用户的需求，又延伸到新兴客户的习惯，从桌面到SaaS既是一种市场趋势，也是CAD未来技术演进的方向之一。

在Brian Thompson文章中谈到的五个趋势中，最“与众不同”的是第五个趋势“投资于培训”。Brian Thompson在文章中说道：随着越来越多的公司专注于在价值链中推动数字线，培训正在重新兴起。生产高质量、可直接制造的3D模型的需要，迫使公司加倍重视良好的建模实践。而通过有效的培训，建立和利用整个团队的最佳实践，设计重用和协作也变得更加有效。换句话说，Brian Thompson认为，企业应该建立一个以数字主线为核心的新的设计流程，PTC将帮助企业工程师了解和遵守这样全新的产品研发逻辑。

很显然，这已经超出了针对CAD工具本身的服务和知识领域，进入到了企业设计流程改造的范畴。在回答笔者相关提问时，Brian Thompson也承认，做产品研发流程改造，在短期内，会对企业研发效率产生影响，降低效率。“然而，一旦企业研发团队中的每个人，都在基于原生CAD模型的系统上进行工作时，其所获得的流程效率提高将是非常显著的。”他举例说：“产品开发过程中的许多步骤，例如零部件加工刀具路径，如果通过使用集成的Creo CAM技术，而不是来自独立供应商的、单独的、非集成的CAM技术，企业将可以轻松简化10%以上工作时间。虽然PTC将始终支持具有强大API的第三方软件，但Creo内部原生刀具路径开发的完全关联链接和自动更新，将始终比输出到外部软件更有效率。”而对于其中的“培训”部分，Brian Thompson说，对于企业类似的研发流程优化和改造的需求，“PTC可以通过提供现场课程，或通过基于云的服务，与客户所在地区的合作伙伴合作，提供教师指导的培训来帮助企业具体实践。”

在回答笔者提问的过程中，Brian Thompson反复强调：PTC认为，Creo必须提供完全集成的工具，使设计工程师能够有效地探索高度创新的设计理念，以及使他们能够高效地完成日常设计任务的工具。诚然，我们客户的竞争战略、他们所处的市场环境，甚至他们所处的地缘政治环境，都可能影响到他们是否决定将创新作为其产品的关键差异化因素，而不是成本、质量、可靠性或其他因素。“我们相信Creo必须准备好满足这一系列的客户需求。”Brian Thompson说。

写在最后

无疑，Brian Thompson关于CAD市场未来的判断，在很大程度上，体现的PTC关于未来CAD业务的规划。然而从中也不难发现两点规律：首先，无论是将仿真与设计从工具层面进行更深度的融合，还是推动生成设计和增材制造在产品研发领域的价值发现，以及对云计算、SaaS模式的大力投入，PTC实际在强调的，都是对用户使用习惯的尊重和培养。技术的出现都是为了解决现实的问题，而技术一旦市场化应用，那决定其是否能够获得商业成功的根本，就是能否获得更多的用户体验满意度。而这样的规律适用于所有进入到发展曲线平稳期的IT技术：降低使用门槛、最大程度贴合用户场景、降低维护和升级成本……永远都是对的。其次，对于数字主线价值的强调，从根本上说，是PTC结合新兴IT技术，为企业用户重新定义的一个可局部实践的、理想化的应用CAD工具的模式。因此可以说，这是当CAD本身的功能和性能到达了一定的高度以后，PTC为企业用户规划的一个在更高层级上发掘CAD价值的可能性。在很多时候，我们总是强调在IT技术和产品的供需双方中，用户的地位越来越重要，但是在规划未来整体数字化框架方面，来自IT技术提供方还是具有绝对的话语权。因此，对于IT技术和产品提供商而言，其在满足用户应用场景不断更新的过程中，同时也要更新自身对于IT技术应用框架的定义，从而不断推动技术应用理论和逻辑的升级迭代，其重要性与产品技术本身的升级，同样重要。

CAD技术和产品的今天，就是今天众多新兴IT技术的明天。在各个行业都借鉴工业企业数字化转型经验的同时，各个新兴IT技术产品提供者，也应该学习今天PTC对于CAD技术产品的定义，以从中发现实现自身持续成长的可能性，进而推动未来全社会数字化转型进程的不断深入。