2023年CAD市場五大趨勢預測

作者：Brian Thompson（PTC CAD部門總經(jīng)理）

發(fā)布：數(shù)智銳角

(資料圖片)

在2023年，CAD市場繼續(xù)由制造商的需求驅(qū)動，以應對獨特的宏觀經(jīng)濟趨勢。有趣的是，我們看到這些趨勢在COVID-19大流行期間加速發(fā)展，以不同的方式影響企業(yè)和小型公司。

今天，我們處在一個高度通貨膨脹的環(huán)境中。原材料和零部件比以往任何時候都要昂貴，有據(jù)可查的供應鏈限制繼續(xù)影響著制造商。另一個重要的宏觀趨勢是美元相對于歐元的優(yōu)勢。隨著歐元的疲軟，用歐元購買原材料的制造商感到巨大的利潤壓力，而那些在歐洲銷售產(chǎn)品但通常以美元做生意的制造商則看到收入受到重大影響。最終，這影響到了收益，這可能會引發(fā)制造商為發(fā)展其業(yè)務而可能制定的各種投資計劃的變化。

再加上其他宏觀政治挑戰(zhàn)，這兩種趨勢正在圍繞2023年的經(jīng)濟前景產(chǎn)生不確定性。雖然這一波不確定性必將影響整個市場，但企業(yè)和中型公司更具備適應風險的資源。這些公司知道，如果他們想利用不可避免的反彈，他們需要繼續(xù)投資度過衰退期。事實上，在COVID-19大流行期間，企業(yè)和中型企業(yè)基本上保持甚至增加了他們的產(chǎn)品開發(fā)支出。較小的公司往往利潤較低，財務緩沖較少，影響上游成本的能力也較弱，所以他們在那段時間對增量支出更加謹慎。如果這些宏觀趨勢繼續(xù)下去，我們預計在整個2023年將看到小型公司的支出減少。

進入2023年，我們看到產(chǎn)品開發(fā)的5個主要新興趨勢。

1.采用仿真驅(qū)動的設計

2.利用新興技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新

3.在設計過程中推動數(shù)字主線

4.利用云計算和SaaS的優(yōu)勢

5.投資于培訓

趨勢1：采用仿真驅(qū)動設計

在2023年，我們預計將看到仿真驅(qū)動設計（SDD）在市場上的持續(xù)發(fā)展勢頭。我們希望看到設計師和工程師在整個設計過程中繼續(xù)擴展仿真技術(shù)，而不是主要在設計過程的最后階段應用仿真技術(shù)。這種 "左移 "在戰(zhàn)略上將仿真置于產(chǎn)品開發(fā)過程中最早的實際位置。這使企業(yè)能夠通過在設計過程的早期做出更多的知情決定來創(chuàng)造更高質(zhì)量的設計和更好地控制成本。此外，通過允許公司使用數(shù)字測試來探索更多潛在的設計，它能夠?qū)崿F(xiàn)更大的創(chuàng)新。正是這種高質(zhì)量、更具創(chuàng)新性、更具成本效益的設計的誘人組合，加上實時仿真等新的用戶友好技術(shù)，正在加速SDD的采用。

多年來，公司一直想采用SDD的做法，但不連貫的工具和破碎的流程阻礙了這些努力。擴大仿真工具的使用仍然是一個需要工作和承諾的過程變化，就像其他任何變化一樣。直接集成到設計師和工程師已經(jīng)在使用的CAD工具中的仿真技術(shù)的引入，正在消除采用的最大障礙。設計師和工程師現(xiàn)在既可以使用原生的CAD模型，也可以在他們目前的設計過程中使用仿真工具。正是這種深度整合實現(xiàn)了數(shù)字主線。有了這種集成，SDD期間的變化和更新會立即反映在數(shù)字主線的記錄中。這一點特別重要，因為它在整個價值鏈中強化了 "單一真理源 "的權(quán)威性——通過防止錯誤來創(chuàng)造一致性，并通過減少流程周期來確保效率。

因此，我們看到獲得這些技術(shù)的新客戶持續(xù)增長，更重要的是，大大小小的公司在現(xiàn)有客戶中更廣泛地采用和擴大。公司正受益于更大的靈活性，能夠快速驗證和推進設計，提高質(zhì)量，提高上市速度，并以更高的信心進行設計?？蛻粢苍谟梅抡婕夹g(shù)探索更多的設計概念，而不是用昂貴的原型，從而創(chuàng)造出更多的可能性來交付更多的最佳產(chǎn)品。

趨勢2：利用新興技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新

新的設計技術(shù)，如生成設計和增材制造，正在推動產(chǎn)品開發(fā)的創(chuàng)新。這些技術(shù)大大拓寬了如何實現(xiàn)一組特定設計目標的潛在解決方案空間。簡而言之，可能性的領域更廣；可能的藝術(shù)也更大。雖然許多大公司正在試驗并將這些新技術(shù)整合到他們的工作流程中，但正是那些更小、更靈活的公司在引領潮流。

生成式設計算法是沒有偏見的，不受人類思維過程的影響。用戶定義設計問題，而引擎確定一系列的最佳解決方案，通常是許多人類無法做到的。它可以在幾小時或幾天內(nèi)完成設計者自己需要花幾周或幾個月才能完成的工作，假設他們甚至有時間和預算來探索這么多的選擇。通過將重點從創(chuàng)建幾何圖形轉(zhuǎn)移到更好地定義問題上，生成技術(shù)使工程師能夠?qū)Ｗ⒂谒麄冏钌瞄L的工作——工程設計。通過在CAD工具中深度整合這項技術(shù)，使用原生的CAD模型，工程師可以將生成式開發(fā)的設計納入他們現(xiàn)有的設計中。它創(chuàng)造了一個敏捷的過程，充分利用了參數(shù)化CAD的優(yōu)勢。這就是使生成設計成為重大創(chuàng)新的驅(qū)動力的原因，而不是與流程的其他部分脫節(jié)的半有用的點解決方案。

增材制造使公司能夠開發(fā)出使用任何其他制造技術(shù)都無法實現(xiàn)的獨特設計。在過去的十年里，這種潛力已經(jīng)導致許多公司嘗試使用增材制造并取得了驚人的成果。在Advanced Engineering Solutions的案例中，該公司優(yōu)化了一架直升機更換熱交換器的設計。在只有使用添加劑技術(shù)才能生產(chǎn)的晶格結(jié)構(gòu)的幫助下，熱交換器被設計和制造為原來的一半大小，而提供四倍的冷卻能力。這個使用案例是一種創(chuàng)新，它正在推動越來越多的客戶將增材制造的設計工具直接整合到他們的設計過程中。與生成式設計類似，點式解決方案打破了數(shù)字主線，既阻止了設計師利用原生的CAD模型，又造成了大量的重復性工作。

要做到真正的創(chuàng)新，用戶必須在原生的CAD模型中工作，使用完全融入其現(xiàn)有工作流程的技術(shù)。設計師希望得到相同的高精度結(jié)果和他們設計的所有方面之間的復雜關(guān)系，無論幾何形狀的來源或預期的制造技術(shù)。如果沒有整合，設計師就會被一個破碎的工具鏈所困，無法充分利用參數(shù)化CAD的優(yōu)勢和力量。創(chuàng)新的機會就在于整合。真正的創(chuàng)新是充分利用手頭設計任務的最佳技術(shù)，跨越設計的所有部分，而不犧牲這些不同部分在功能上的相互作用。

趨勢3：通過設計過程驅(qū)動數(shù)字主線

多年來，公司已經(jīng)意識到基于模型的企業(yè)的價值，在整個組織內(nèi)擴大使用CAD模型。目標是通過推動職能部門之間和整個組織的數(shù)字線來提高效率和消除錯誤。

（標注）什么是數(shù)字主線？數(shù)字主線在數(shù)字和物理世界之間創(chuàng)造了一個閉環(huán)，以優(yōu)化產(chǎn)品、人員、流程和場所。它是一種創(chuàng)造普遍的數(shù)據(jù)訪問的方式——單一的真相來源。當在整個價值鏈中實施時，它可以創(chuàng)造一致性，并通過調(diào)整不同職能部門的強大數(shù)據(jù)集來促進合作。該數(shù)據(jù)集能夠?qū)崿F(xiàn)實時數(shù)據(jù)同步，因此所有用戶都可以獲得上游和下游的信息。

今天，大多數(shù)公司在設計過程中堅持使用多個互不相干的工具。這打破了數(shù)字工具鏈，降低了敏捷性、靈活性和效率，同時帶來了多種出錯的機會。隨著競爭的加劇和供應挑戰(zhàn)的持續(xù)，公司需要找到方法，以更快的速度和更低的成本向市場提供更好的產(chǎn)品。他們正在意識到通過產(chǎn)品開發(fā)過程中的數(shù)字主線來獲取三維CAD模型的全部價值的好處。通過在產(chǎn)品開發(fā)過程中拉動數(shù)字主線，客戶有效地消除了不同工具間的數(shù)據(jù)交接。數(shù)據(jù)交接會花費時間和精力，并帶來出錯的機會。如果用戶切換過一次系統(tǒng)，他們將需要再次進行切換。而一旦他們這樣做了，數(shù)字線索就會斷裂，從而產(chǎn)生手動的、不相干的返工需求。我們比以往任何時候都更多地看到客戶建立完全關(guān)聯(lián)的交付物，這些交付物既可以重復使用，又可以隨著設計的發(fā)展而輕松更新。

這種增長趨勢的一個主要例子是，從CAD系統(tǒng)中驅(qū)動制造交付物，消除加工刀具路徑等項目的點解決方案。就像設計中不相連的工具所帶來的挑戰(zhàn)一樣，這種不相連帶來了不必要的摩擦，特別是當設計不斷發(fā)展時。通過從CAD工具中驅(qū)動這些交付物，公司正在消除一個摩擦點，保持關(guān)聯(lián)鏈接并擺脫不必要的數(shù)據(jù)交接。例如，這就減少了將零件準備好在工廠車間加工的時間，同時消除了出錯的機會。

趨勢4：利用云計算和SaaS的優(yōu)勢

進入2023年，估計50%的企業(yè)應用支出將用于SaaS應用。隨著企業(yè)繼續(xù)投資于SaaS和云計算，他們的期望是軟件供應商也將投資于利用SaaS和云計算所能提供的功能。設計軟件也不例外，在這一趨勢下，首先需要改變的是許可和部署。想象一下，從你自己的辦公桌上使用一個輕量級的網(wǎng)絡門戶來管理你所有的用戶權(quán)利和為整個公司部署軟件，無論在什么地方。對于大公司來說，這代表了顯著的時間節(jié)省和復雜性的降低，同時實現(xiàn)更大的控制。 ?

我們期望看到顯著改進的另一個領域是協(xié)作。通過使設計軟件具有云的力量，多個用戶將能夠在一個共享環(huán)境中同時操作同一個設計。這也將使擴展協(xié)作團隊以包括公司以外的人（供應商、合作伙伴等）和控制知識產(chǎn)權(quán)變得更加容易。

對彈性計算資源的訪問也將是工程設計工具的一個主要好處。云計算將被用來極大地擴展諸如生成式設計等技術(shù)的力量。我們已經(jīng)開始看到一些公司利用彈性計算來擴大使用生成技術(shù)的設計空間，在通常調(diào)查一個方案的時間內(nèi)調(diào)查了數(shù)百個潛在的解決方案。最后，隨著客戶轉(zhuǎn)向SaaS，他們將自動定期獲得新的功能，再也不用擔心計劃版本升級了。

趨勢5：投資于培訓

我們看到進入2023年的最后一個趨勢已經(jīng)存在很長時間了：培訓。我們看到，隨著越來越多的公司專注于在價值鏈中推動數(shù)字線，培訓正在重新興起。生產(chǎn)高質(zhì)量、可直接制造的3D模型的需要，迫使公司加倍重視良好的建模實踐。

通過有效的培訓，建立和利用整個團隊的最佳實踐，設計重用和協(xié)作也變得更加有效。設計師們希望重新使用現(xiàn)有的設計，因為這可以為他們節(jié)省時間和精力。但是，如果用于創(chuàng)建這些設計的建模方法是有缺陷的，或者對下一個設計師來說是不可理解的，那么他們重用的價值就會大大降低。

推動更多公司投資于培訓的另一個挑戰(zhàn)是工程人才的日益短缺。事實上，我們已經(jīng)看到有預測說，到2030年，世界將缺少數(shù)百萬的工程師。公司，無論規(guī)模大小，都已經(jīng)感受到了這種短缺，并且已經(jīng)認識到他們需要讓他們的設計師盡可能的有效。對工程人才的競爭也給公司帶來了保留員工的挑戰(zhàn)。希望提高自己市場競爭力的設計師們會更換工作，以獲得培訓和認證。相反，一些公司正在強制要求完成認證，以確保對客戶的可信度和證明他們的可靠性。

結(jié)論

這些因素將使培訓在2023年變得加倍重要。訓練有素的設計師使用共享流程將消除混亂、加速設計迭代、提高質(zhì)量，并推動更高水平的合作和創(chuàng)新。最終，公司希望更高效、更有生產(chǎn)力的工程師能夠創(chuàng)造出高質(zhì)量、可直接制造的設計，這些設計在價值鏈的上下游都可以重復使用并具有關(guān)聯(lián)性。他們希望這些設計能在整個產(chǎn)品開發(fā)過程中通過集成的仿真技術(shù)進行數(shù)字化測試。當然，他們希望這些設計能夠酌情利用最新的增材制造和生成技術(shù)。即使這些先進的技術(shù)已經(jīng)深深地集成到CAD環(huán)境中，關(guān)于其應用的基本培訓也是迄今為止最有效的實現(xiàn)全面生產(chǎn)力的途徑。這為工程師和設計師提供了他們所需的知識和資源，以保持數(shù)字線索的完整性。

附圖：

一個使用金屬增材印刷和自支撐的陀螺陣生產(chǎn)的航空電子熱交換器。這種創(chuàng)新的設計具有更高的結(jié)構(gòu)強度，4倍的性能，而體積只有原來設計的一半。

仿真實例

使用Creo Simulation Live對一個雪地車部件進行結(jié)構(gòu)應力分析，以獲得實時設計指導。

仿真實例#2

使用Creo Simulation Live進行實時設計指導--車輪、懸掛和連桿的結(jié)構(gòu)應力分析

使用Creo增材制造格子功能設計的隨機格子結(jié)構(gòu)，提供了一種類似泡沫的材料，是輕質(zhì)減震和吸音的理想選擇。

關(guān)鍵詞：