數字化轉型的源頭與未來

數字化轉型，正在成為整個人類社會的共識和共同的方向。在此過程中，數字化進程最早，也最深入的工業企業，其所取得的數字化成果，不僅成為輻射到各個行業，成為推動各個行業持續深化推進數字化轉型的動力，而其以往的所有經歷，也都在成為各個行業最值得借鑒的、被驗證過的經驗——從這個角度上可以講，工業企業的數字化轉型是整個社會數字化轉型事實上的源頭。

而作為源頭中的源頭，工業企業數字化轉型的起點是從CAD開始的：從上個世紀90年代開始，當工業企業開始嘗試用數字的方法來定義自身的產品，用CAD工具開始設計，一切的數字化理論和工具才開始有了現實的價值。

隨著CAD而來的PDM、ERP、MES、工業物聯網、工業云……在將工業企業數字化進程持續推進的同時，也讓CAD本身變得沒有那么“獨一無二”了。一方面，這是因為雖然CAD依然為工業企業的數字化提供原始的源頭數據，但是對于用戶而言，如何利用這些數據變得更加重要，而數據的產生過程就顯得“理所當然”；另一方面，CAD作為一項技術，本身的發展也遵循技術成長曲線，進入了穩定周期， 出現“劃時代”革命性技術的可能性正在降低。

事實上，今天CAD所遇到的問題，就是所有IT技術最終都會遇到的問題：現實的需求還在不斷增長，而技術成長的客觀規律也必然會發揮作用，這個時候，應該如何尋求自身的突破？

2023年初，PTC CAD部門總經理Brian Thompson發表了一篇文章，論述和預測了CAD在2023年以及以后未來的一段時間內，CAD市場將會有怎樣的趨勢。

Brian Thompson在文章中寫道：“今天，我們處在一個高度通貨膨脹的環境中：原材料和零部件比以往任何時候都要昂貴，有據可查的供應鏈限制繼續影響著制造商；另一個重要的宏觀趨勢是美元相對于歐元的優勢……最終，這些都將影響到收益，也會引發制造商為發展其業務而可能制定的各種投資計劃的變化?！盉rian Thompson認為，2023年的經濟前景，充滿了產生不確定性，而且各級各類企業都將受到影響，因此在產品開發領域，將呈現出5個主要新興趨勢，即：采用仿真驅動的設計；利用新興技術實現創新；在設計過程中推動數字主線；利用云計算和SaaS的優勢，以及投資于培訓。

作為CAD技術和產品的重要提供商，PTC始終是CAD技術發展的重要推動者；而作為PTC的CAD業務負責人，Brian Thompson擁有15年以上在工業企業工作的經驗，和14年在PTC服務的經驗。因此可以說，Brian Thompson代表PTC做出的《2023年CAD市場五大趨勢預測》，一方面反應了PTC對于未來CAD市場的判斷；另一方面，也透露出PTC對于CAD未來繼續成長路徑的定義。

“關于CAD如何工作以及如何實現新功能的細節確實很重要——我們只是在這篇文章中沒有談及這些。我們堅信，仍然有很多機會來改進核心的CAD工作流程——我們在Creo的每個版本中都是這樣做的——我們只是沒有在文章中討論這個層次的細節。”Brian Thompson在給筆者的郵件當中并不認可“CAD技術進入瓶頸期”的說法，他首先強調，之所以在其文章當中談到的更多是CAD應用場景而非技術更迭，是因為這篇文章“特意保持了概括性的評論”，因為在他看來，“市場上的主要趨勢推動了客戶開發產品的趨勢，這比談論具體的CAD改進要有趣和有影響。”

事實上，對于應用企業而言，目前CAD的功能性已經基本能夠滿足大部分用戶的需求——或者說，目前使用CAD工具的工程技術人員，已經適應和習慣了這一代CAD工具，其設計邏輯和思路，也是在這一代CAD工具培養下形成，這也成為CAD工具不再具有顛覆式技術出現的重要原因——而對于用戶而言，對CAD工具的需求往往來自性能方面：即如何使其更適合各種傳統和新興的應用場景。

在回答筆者問題的郵件中，Brian Thompson首先強調，所謂“五大趨勢”的總結，來自于與PTC全球成百數千名客戶、PTC銷售團隊、PTC經銷商和技術合作伙伴的討論結果?！耙话銇碚f，這些趨勢與我們的中型市場和企業客戶非常相關，甚至與我們最小的客戶也基本相關?！盉rian Thompson認為這些趨勢代表了大多數中小企業的看法和判斷：“我們看到最小的客戶——那些只有幾個工程師使用Creo的客戶——唯一的區別是，如果這樣做的成本障礙非常大，他們嘗試新技術的速度就會慢一些。一旦他們確信有價值，他們最終會采用，但我們最小的客戶的預算有限，這意味著他們不太可能在絕對確定回報之前在一項新技術上承擔相對較大的投資風險?！?/p>

具體到文章中談到的五大趨勢，筆者首先問到了關于采用仿真驅動設計（SDD）的問題。Brian Thompson在文章談到：直接集成到設計師和工程師已經在使用的CAD工具中的仿真技術，將消減“擴大仿真工具的使用對工作和承諾的過程變化”。也就是說，Brian Thompson認為將更多CAE的功能融入到CAD中，能夠將企業調整設計流程的成本降到更低的水平。從理論上講，的確如此。但是從實現應用場景出發，事實上之所以以往企業用戶認為SDD會在產品開發初期影響工作效率，更大的原因并不是CAE與CAD工具的融合不夠深入，而是兩者之間存在巨大的學科鴻溝，因此天然地就會影響已經被企業反復驗證并且確認為最有效率的產品研發過程。

Brian Thompson認為：之所以SDD在未來會成為一種趨勢，首先得益于CAD中嵌入式仿真技術易用性的大幅提升——特別是在Creo（PTC核心的桌面CAD軟件）中采用Ansys嵌入式技術。“我們與Ansys合作，努力使Creo中的集成仿真工具變得非常強大和易于使用，這大大縮小了所謂 “學科差距”，而這在過去一直是一個障礙。當然，今天的Creo用戶仍然必須對他們在Creo設計中模擬的物理知識有一定的了解，但他們并不需要成為模擬專家來使用Creo嵌入的Ansys技術。在Creo中，當仿真被移到核心設計工作流程中時，我們已經看到了整體產品開發效率的顯著改善——遠遠超過10%?！盉rian Thompson強調，之所以有這樣的效率提升，一方面，是因為最終的產品設計在發布和測試時，幾乎可以確定滿足功能要求，因此在生產啟動前的反復修改和重新設計的工作量減少了；另一方面，在整個設計過程中，由于未滿足要求而導致的設計返工也大大減少，因為設計迭代，甚至在最初開發設計時，都會不斷得到仿真結果的提示。

關于五大趨勢之二的新興技術，Brian Thompson在文章中尤其提到了“生成設計”和“增材制造”。事實上，這兩個概念在過去的幾年間，總是被反復提及，但是始終沒有成為企業應用的一種“主流”模式。Brian Thompson認同在過去的一年里，“增材制造技術或生成技術并沒有發生階梯式的功能變化，我們也不期望在未來幾年里發生這種變化”。但是他依然強調其將成為2023年重要的趨勢，主要原因在于，“這些技術的成熟度，與主流產品設計和工程有關，因此正處于一個拐點，因為PTC收到的關于使用添加劑增材作為生產制造技術，和使用創成設計為設計創新加速的咨詢數量，持續顯著增加：那些加入并將這些技術用于現實業務的客戶，正在越來越快地獲得更大的成功。而我們將這些能力深度整合到Creo的策略，意味著我們已經準備好滿足這些需求。”

第三個趨勢是關于企業產品設計流程的話題。Brian Thompson在文章中談到“通過設計過程驅動數字主線”。所謂“數字主線”，是PTC在2020年左右，結合自身新晉物聯網解決方案和傳統優勢設計研發系統基礎上，提出的一個關于工業企業數字化演進過程中的技術應用模型：在物聯網平臺上，按照企業的業務模式，利用原有的產品進行搭配組合，構建出來的、可復制的、端到端的應用場景集合，打通產品全生命周期、全價值鏈數據鏈路，就構成了企業的數字主線——如面向產品研發、制造與供應鏈、銷售與市場、客戶運營、產品服務等——針對這些應用場景，物聯網平臺向下能夠實現對各種數據的整合，同時將數據通過分析、整理，提供給面向具體業務的CAD、PLM，以及VR系統，從而實現對業務流程的數字驅動。

Brian Thompson文章中強調：今天，大多數公司在設計過程中，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。他強調說，所有的企業都需要找到方法，以更快的速度和更低的成本向市場提供更好的產品，因此他認為，數字主線是解決這一問題最直接的方式?！八^數字主線，就是在數字和物理世界之間創造了一個閉環，以優化產品、人員、流程和場所。它是一種創造普遍的數據訪問的方式——單一的真相來源。”因此“通過在產品開發過程中拉動數字主線，客戶能夠有效地消除了不同工具間的數據交接?！?/p>

事實上，所謂“數字主線”的邏輯的確是一個理想的企業應用IT技術的模型，對于大多數企業而言，這是兼顧了彈性和敏捷性的應用模型。但是現實問題在于：對于大多數企業而言，不僅在產品設計過程中，采用不同的“互不相干”的工具，一方面是為了應對各種不同的現實需求，另一方面，則是為了保障業務的連續性——畢竟，對于企業用戶而言，是否能夠持續獲得來自工具提供方的服務和產品支持，本身就存在一定的不確定性，利用多個工具平行工作，也許是成本最低的保證業務不受IT工具影響的方式了，例如在工業企業當中常見的“多CAD”應用場景。因此雖然說“數字主線”是最具效率的CAD工具應用模型，但對于應用企業而言，也許其所描繪的場景更加傾向于理想狀態。

“毫無疑問，整合到一個單一的CAD系統上更具成本效益，并使客戶能夠更好地管理其設計和工程部門的資源。”在回答筆者的提問時，Brian Thompson強調，在其親自交談的數百名客戶中，“每一位都同意這一前提”，同時，他也承認，“合并到一個單一的CAD系統將導致系統暫時的中斷，甚至降低效率”，其中的原因，是“設計師和工程師需要將他們的技能轉移到新的工具”，而這，“往往是客戶推遲甚至不考慮整合的充分理由?！?/p>

在Brian Thompson看來，PTC相信這將是一種趨勢，并且正在與全球的合作伙伴一起，幫助有需要的企業用戶去實現向單一CAD系統的過渡?！捌渌蛩兀缯囊螅隙ㄊ菑娪辛Φ目紤]因素，甚至是CAD整合的阻礙因素。然而，事實是：CAD整合是一個非常強大的成本和效率驅動力?！盉rian Thompson說。

關于未來CAD的應用當中SaaS將成為趨勢這一點，實際上在3年前PTC已經用實際行動做出過判斷：雖然不PTC是第一個實踐CAD工具SaaS化的業內廠商，但是從2019年開始，PTC就已經徹底開始實踐將桌面級產品研發系統進行SaaS轉變。只是PTC的做法有些不太一樣，其并沒有將原有的CAD工具做云化改造，而是在2019年10月24日，以4.7億美元并購純云原生CAD產品Onshape。并在第二年4月，基于Onshape架構推出了自己的云技術平臺Atlas，作為自身全部桌面級工業軟件云化和SaaS的技術底座。

2022年6月，PTC發布了全新版本的三維設計軟件Creo 9.0版本，并宣布，從Creo 9.0開始，后續PTC將在發布本地化Creo版本外，還會同步發布一個SaaS化的產品，被命名為Creo plus，與純云原生CAD產品Onshape并行存在。與此類型地，PTC在2020年底宣布收購PLM系統的SaaS平臺提供商Arena Solutions以后，2022年4月，又推出了基于Atlas平臺的SaaS化的Windchill+。

而在PTC內部，對于收購來的云原生SaaS產品和經過SaaS改造的傳統優勢產品，是有明確區別的：在PTC內部有兩個業務單元，分別是數字主線業務（Digital Thread）單元和快速業務（Velocity Business）單元。傳統的桌面級產品Creo和Windchill，以及基于SaaS模式改造的Creo+、Windchill+，與Thingworx、Vuforia、Codebeamer、Kepware等解決方案一起，被歸類為面向大型、全球化制造企業的數字主線業務單元，這部分解決方案，強調能夠為工業企業用戶提供“一系列的數字化技術，以實現整個產品開發過程和全周期的數字化轉型”；與此相對，通過收購獲得的純云原生的SaaS服務Onshape和Arena，則被歸類到面向“中大型制造企業”的“快速業務”模塊，強調用“敏捷的方法顛覆原本的產品開發模式”。

對于Creo和Creo+，Brian Thompson強調，兩者都是由相同的基本代碼庫交付，“從根本上說，我們的策略是確保我們產品的核心是完全相同的。同時，我們在Creo核心部分所做的幾乎所有投資也將使Creo+客戶受益。不同之處在于：我們可以提供額外的價值——Creo+將從云端提供服務?！?/p>

顯然，既照顧傳統用戶的需求，又延伸到新興客戶的習慣，從桌面到SaaS既是一種市場趨勢，也是CAD未來技術演進的方向之一。

在Brian Thompson文章中談到的五個趨勢中，最“與眾不同”的是第五個趨勢“投資于培訓”。Brian Thompson在文章中說道：隨著越來越多的公司專注于在價值鏈中推動數字線，培訓正在重新興起。生產高質量、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。而通過有效的培訓，建立和利用整個團隊的最佳實踐，設計重用和協作也變得更加有效。換句話說，Brian Thompson認為，企業應該建立一個以數字主線為核心的新的設計流程，PTC將幫助企業工程師了解和遵守這樣全新的產品研發邏輯。

很顯然，這已經超出了針對CAD工具本身的服務和知識領域，進入到了企業設計流程改造的范疇。在回答筆者相關提問時，Brian Thompson也承認，做產品研發流程改造，在短期內，會對企業研發效率產生影響，降低效率。“然而，一旦企業研發團隊中的每個人，都在基于原生CAD模型的系統上進行工作時，其所獲得的流程效率提高將是非常顯著的。”他舉例說：“產品開發過程中的許多步驟，例如零部件加工刀具路徑，如果通過使用集成的Creo CAM技術，而不是來自獨立供應商的、單獨的、非集成的CAM技術，企業將可以輕松簡化10%以上工作時間。雖然PTC將始終支持具有強大API的第三方軟件，但Creo內部原生刀具路徑開發的完全關聯鏈接和自動更新，將始終比輸出到外部軟件更有效率?！倍鴮τ谄渲械摹芭嘤枴辈糠郑珺rian Thompson說，對于企業類似的研發流程優化和改造的需求，“PTC可以通過提供現場課程，或通過基于云的服務，與客戶所在地區的合作伙伴合作，提供教師指導的培訓來幫助企業具體實踐”。

在回答筆者提問的過程中，Brian Thompson反復強調：PTC認為，Creo必須提供完全集成的工具，使設計工程師能夠有效地探索高度創新的設計理念，以及使他們能夠高效地完成日常設計任務的工具。誠然，我們客戶的競爭戰略、他們所處的市場環境，甚至他們所處的地緣政治環境，都可能影響到他們是否決定將創新作為其產品的關鍵差異化因素，而不是成本、質量、可靠性或其他因素?！拔覀兿嘈臗reo必須準備好滿足這一系列的客戶需求?！盉rian Thompson說。

寫在最后

無疑，Brian Thompson關于CAD市場未來的判斷，在很大程度上，體現的PTC關于未來CAD業務的規劃。然而從中也不難發現兩點規律：首先，無論是將仿真與設計從工具層面進行更深度的融合，還是推動生成設計和增材制造在產品研發領域的價值發現，以及對云計算、SaaS模式的大力投入，PTC實際在強調的，都是對用戶使用習慣的尊重和培養。技術的出現都是為了解決現實的問題，而技術一旦市場化應用，那決定其是否能夠獲得商業成功的根本，就是能否獲得更多的用戶體驗滿意度。而這樣的規律適用于所有進入到發展曲線平穩期的IT技術：降低使用門檻、最大程度貼合用戶場景、降低維護和升級成本……永遠都是對的。其次，對于數字主線價值的強調，從根本上說，是PTC結合新興IT技術，為企業用戶重新定義的一個可局部實踐的、理想化的應用CAD工具的模式。因此可以說，這是當CAD本身的功能和性能到達了一定的高度以后，PTC為企業用戶規劃的一個在更高層級上發掘CAD價值的可能性。在很多時候，我們總是強調在IT技術和產品的供需雙方中，用戶的地位越來越重要，但是在規劃未來整體數字化框架方面，來自IT技術提供方還是具有絕對的話語權。因此，對于IT技術和產品提供商而言，其在滿足用戶應用場景不斷更新的過程中，同時也要更新自身對于IT技術應用框架的定義，從而不斷推動技術應用理論和邏輯的升級迭代，其重要性與產品技術本身的升級，同樣重要。

CAD技術和產品的今天，就是今天眾多新興IT技術的明天。在各個行業都借鑒工業企業數字化轉型經驗的同時，各個新興IT技術產品提供者，也應該學習今天PTC對于CAD技術產品的定義，以從中發現實現自身持續成長的可能性，進而推動未來全社會數字化轉型進程的不斷深入。