各种机械设计软件总结

各种机械设计软件总结 Revised by Petrel at 2021

“以为学会CAD软件是就业的万灵丹”的概念误区

大家一定会发现：本工作室所出版的书都是一套一套的，很少只出单本。这是因为计算机辅助设计绘图(CAD)的技术，是一种深层专业的技术，无法仅以一本来完全陈述。它包含专业惯例、制图规范、机械制造，以及仿真分析等层面的技术，是一门复杂的综合技术，但却以一个界面看起来简单的CAD软件来实现它的图面生产。

就是因为CAD软件带上图形，简单的操作能让操作者很快的得到成就感和兴趣，所以会带动很多人学习，但也因为如此，让外行者以为机械专业就是这样，机械本科的学子们则误以为它是未来到职场上的一个主要技能。

问题就在这里！很多读者，不论是本科或是转业者，都误以为学好CAD软件就可以顺利就业，而忽略了机械本身的专业学科。也就是说，多数人误会了老板用人的主要因素！事实上，老板会因为一个人有比较好的学历、经验和专业技能而优先考虑用这个人，CAD很强或许也是因素之一，但是绝不会放在考虑要件的最前面；除非您只是要应征制图员。而制图员并不算是高薪的工作，除非您可以经过它再往上到设计师，但是只要牵涉到“设计”这个层级，熟练的CAD操作就不是主要的考虑因素之一。在造型设计和模具设计专业中，有很多高薪、年龄较高的设计师不一定会用(或很熟练)CAD软件，就是这个缘故。

那为什么还要学习CAD软件呢？问题出在我们所生的时代里，在这个专业里混的人大家多少都会用。就好像我们大家都会吃饭，吃饭也是必要的，可是就没有人说：我很会吃饭是很了不起的才能，有时可能还会被戏谑的称为“饭桶”呢！

对机械专业来说，会用CAD软件这样的工具，代表您的设计会比较有效率，就像您用计算器来做算术一样，但是应用的结果是否正确有效，还是得靠个人的专业技术和知识判断，这才是我们的价值，可以用来和老板谈价钱的部分。

本工作室出版的CAD丛书，经常在前面先提专业，就是用来提醒您这部分专业的理论基础所在，它还不是全部，所以您还要从企业里的实务历练得到更多的体会。换句话说，本工作室的出版目的就是在告诉您：“要学CAD，您看我们的书就好了，这不会花您太多的时间就可以了解；这样，您就可以将宝贵的精神和体力放在研究专业的技术上。”

要学习哪些有用的CAD软件

好！现在我们继续来谈要学哪些CAD才足够！对出版社来说，只要有市场的软件，能出版就出版，如果市场反应不好，大不了以后就不出这类软件的书了。但是对写书的我们来说，为了出版一套书，我们所投入的精力和研究时间都是很巨大的，我们禁不起市场反应不好。因此，本工作室一直以谨慎出书为座右铭！

换句话说，为了让我们的书能符合市场上的需要，我们必须出版符合当前企业所使用的主流软件。本工作室将时下的CAD软件分为以下三级：

1. 低阶CAD软件

这级的软件有：AutoCAD、QCAD、Microstation等，而以知名的AutoCAD为代表。这类软件代表的是过去以2D为设计绘图的思维，所以在画2D施工图的功能方面，都让人无话可说。它们的优点是：命令功能易学，且符合现有图学教育体系的传统思维，缺点就是缺乏3D的思维，当过份习惯以2D思考时，还会导致学习3D时的严重障碍。而AutoCAD虽然提供了3D的功能，但都不符合3D主流架构，所以我们宣告放弃再去教它，以免浪费了学子们的宝贵时间。

2. 中阶CAD软件

这级的软件有：SolidWorks、SolidEdge、Inventor等，而以历史最老，Third Party(第三方)厂商最多的SolidWorks为代表。SolidWorks和稍后我们要提到的Catia，都是法国达梭（Dassault）公司旗下子公司的产品。而SolidWorks是Dassault System公司的产品。对机械专业来说，这一层级的CAD软件是在3D时代里，用来取代2D CAD软件的。所以，很多人会告诉您：要用AutoCAD，不如直接从SolidWorks上手。但是在这一层级中的软件竞争非常激烈，主要是由Autodesk的Inventor对上SolidWorks，但从企业的采用度上来看，显然还是SolidWorks占上锋。中型CAD的划分是以软件功能和曲面精细度来作判别标准的。对SolidWorks来说，它现在正在极力要摆脱此层级，而希望提升到高阶大型的那一级。因此，大家可以发现SolidWorks正广纳其Third Party模块，使其具备CAD/CAM/CAE的广度，同时也在改善其软件的精细度。至于成效如何，我们正拭目以待！

3. 高阶大型CAD/CAM/CAE软件

这级的软件有：Pro/ENGINEER、Catia、UG等。说实在话，这3个软件虽然彼此竞争，但各擅胜场。里面整体功能和精度公认最好的就是Catia，她是法国达梭航空公司(Dassault Aviation)的产品，因为它可是咱们CAD/CAM软件的祖师爷“CADAM”的继承者，但是它也是最贵的。竞争比较厉害的则是Pro/ENGINEER和UG。Pro/ENGINEER在造型设计方面的功能较强，而UG则在制造方面占有优势，目前则是因为造型设计是工业设计的最上游，所以Pro/ENGINEER较占有优势。

您必须要了解：如果您辛苦的学了一门软件，但是到社会上工作时却没人在用，那对您而言就是浪费的！对大陆现阶段而言，某些企业不一定都使用合法软件，所以可以放任工程师使用自己熟悉的软件。但是像台湾，为了要争取国际性的案件，所以都要使用合法的软件，公司也都提供合法软件，虽然会不会用该软件不一定是您是否可以获得该分工作的主要因素，但是先在学校阶段学会企业中的常见CAD软件，对您还是有帮助的。当然，未来大陆上多数的企业也都必然会走向台湾的这个趋势，即：合法软件将是企业的经营成本之一。因此，我们就要保证各位读者或孩子们读了我们的书以后，对他（她）们后续的工作是有帮助的。

因此，下面则是我们对所选软件的见解和分析：

首先，我们认为CAD的初学者一定要先学AutoCAD，因为现有的教育体系和识图系统都还是先平面（2D）后立体（3D）的教育，坦白说，以平面出发的制图或设计概念，多少会挫伤学习者的立体识图能力，但是这也是莫可奈何的！所以，在我们AutoCAD系列丛书里，会尽量先将几何图学的概念铺陈上去，然后再往上加上机械或建筑等专业方面的制图惯例。在这个阶段，初学者可以体验CAD的效能和特有的优势，同时又可以了解如何画出一张合格的平面工程图。如果要以学制来形容这个层级的话，AutoCAD很适合在高工阶段学习它。

接下来，在机械专业方面，我们建议学习以3D建模为软件基础结构的SolidWorks。初学者到此已变为入门者，他们需要开始创建立体几何的概念。SolidWorks的优点就是操作命令简单易学，让我们这些写书的人，可以很清晰的将建模的流程和立体概念说明清楚。同时，它的指令设计和周边的零件库供应，简直就像针对加工厂层级需要的，因此工厂里的人很容易接受它。若要以学制来形容这个层级的话，SolidWorks很合适在专科或技术学院阶段学习它。

而在建筑专业部分，我们则提出SketchUP这个知名的3D草图软件来搭配AutoCAD。该软件已被Google买下，连AutoCAD新的3D功能都是模仿它来设计，

足见该软件的潜力和前景。所以，本工作室已经开始逐步介绍它给大家认识，未来还会规划发展出建筑设计和室内设计方面的主题丛书。

除非有特别的理由（例如，市场占有率突然激增），在这两个层级中，我们并不建议大家再去花时间学习同级的其它CAD软件。即便是QCAD、Microstation或Inventor等软件也很有名，但是较多企业接受的就是AutoCAD和SolidWorks。职场上也会因为这类人才取得比较容易，不需要特别再花钱培训，而有意愿采用它。我经常讲：台商的工厂在成本控制上非常有一套，就是他们可以集成上、下游供应链中会增加成本的项目。而软件的集成也经常是其中的一环。通常一个产业不会让其上、下游厂商使用不同的软件，来自找麻烦，增加成本。因此，软件只要好用，一旦被认可，其他竞争软件就很难再挖墙脚。

再上来的最高CAD层级，就是战国割据，各有擅长的局面了！通常这个层级的CAD 软件都是大型的，即包含CAD/CAM/CAE等模块。有趣的是，基本上比的还是CAD，CAM大家都有，但是CIMATRON和UG会比较受肯定，CAE大家也都有，但是有名的却是如ADAMS或ANSYS这类的独立软件。

我们先来谈Pro/ENGINEER吧！Pro/ENGINEER的优势在于造型设计，而造型设计是工业设计的上游。所以，在很多3C产品设计上，多数都使用Pro/ENGINEER来做造型。然而，即便是造型设计，纯就功能面和曲面精密度来讲，Catia要比

Pro/ENGINEER更优，那为什么Pro/ENGINEER的市占率要优于Catia呢？两个原因，一个是价格比Catia低，企业基于成本考虑而采用；另一个是Pro/ENGINEER 从工作站下放到个人计算机的时间要比Catia早很多，即较早成熟并取得先机。当然，软件推广商的态度也有关系。Catia经销商的姿态总让我猜想他们可能宁愿赚飞机公司代工设计的钱（比较有利润），也不愿赚卖软件的钱。不过，这一、二年来，Catia经销商的推广动作已经稍有积极，未来本工作室是否要写Catia方面的丛书，就要看他们这几年的推广成果了。

UG在过去一直是逆向（抄数）方面的佼佼者，它在NC方面的功能很获得好评，所以在汽车业、制造业里拥有很多支持者。台湾就是因为缺乏汽车制造业和大型工业，只有模具厂在用，所以UG在台湾的市场很小。不过，这在工业较均衡发展的大陆就不同了，很多大陆读者要求我们写UG的书，本工作室原本也要顺从民意开始规划，但是当我们按惯例去查UG公司在美国的股价时，却发现他们有经营不善的问题，于是就不敢投入。没想到，去年UG就真的就被德国西门子自动化暨驱动系统事业部收购。说实在话，这对已经使用UG的企业来说，这是会一个很麻烦的事，因为就我们对企业合并或收购行为的了解，竞争对手不会放过任何机会，UG 的研发小组的高手们在某种程度上，多少一定会有所折损(挖角)。因此，对UG的投入来说，本工作室还要观察其后续版本的内容。如果仍能保持其一贯的水平，我们将针对UG中具有优势的模块，开发出后续的相关书籍。

从上面的叙述中，您可以看出：在高级层级的三大CAD/CAM/CAE软件中，会因为应用的机械专业不同而有不同取向。如果是以造型设计为主的，可以采用

Pro/ENGINEER；如果是以制造为主的，用UG可能是不错的选择；如果企业有钱，可以用更好的软件，那就可以试试Catia。总之，这个层级的CAD软件都有庞大的模块内涵，CAD基础没打好的人，不一定可以顺利使用这些软件。

至于我们没有谈到的CAD软件，或者说是本工作室没有写到的软件，您可以将打算学习那些软件时间用到专业技术的养成吧！

三级CAD软件和采用企业的关系

现在，您一定会问：既然CAD软件分三级，那么我们怎么知道有哪些企业会采用哪些软件呢？在评论前，我们要先作以下声明：

通常企业不会采用单一的CAD软件，而在此我们讨论的是和建模有关的CAD软件。有些像是CAE(计算机辅助分析)、抄数等专业所用的软件，它们也和CAD软件有关；有些性质是相同（如Geomagic或Imageware等抄数），有些则是可以衔接的（如ADAMS或ANSYS等CAE软件），但是可以搭配一起使用。

以下都是假设要使用合法软件的前题下。因为如果不考虑合法软件，那就可以任意使用功能最好的软件，那讨论就没有意义。当企业决定采用合法软件时，功能最好的软件价格可能最贵，那企业就要认真评估考虑以下重点：

n 企业的产品是不是真的需要功能最好的软件才能设计出来！这牵涉到企业的投资成本、生产效益和操作人才的取得。

n 企业所处的产业上、下游都在用什么软件，是否要大家一致。这牵涉到图形文件交换或转换所需要的时间和人力成本支出。

n 所用软件是否可以长期不间断开发。这牵涉到若要变换软件时，一定会产生的人才和技术库（零件库）损失。

在经营者这样的考虑下，经常会影响到某些CAD软件的市占率。

好！我们就以下表来说明CAD软件和采用企业（机械业）性质的关系：

CAD软件层级

采用企业性质

低阶

低阶的CAD软件，如AutoCAD，已经是学校都教的软件，一般仍使用传统2D工程图来做制造的加工厂或设计单位，都还要用到它。以成本来看，这类软件价格比较低，加上大家都会用，所以进入职场后，看到它的机会很普遍。传统的2D工程图（施工图），一般以三视图来显示，它的优点是尺寸标注清楚，施工者不易搞错，设计和施工的责任区分也较明显，因此在制造上仍有绝对的优势。大家千万不要以为3D设计是现在的趋势而看轻它，倒是现在因为都有3D模型，所以会在2D的图面上辅之以立体视面，来让施工图更清楚。但是2D的施工图面仍是非常必要的。从另一个观点来看，此级软件所有企业的人都会用，只是在用多用少而已！

中阶

某一些企业，它的产品不牵涉复杂的曲线，尤其是生产零件的零件厂，就可以使用这一级的软件。这一级的软件，如SolidWorks，简单易学，很多在学习高等大型CAD中遇到挫折的人，可以转而进到这个层级。对采用此级软件的企业来说，人才和软件成本可以降到最低。这类企业在目前机械业中，算是最广的。但是在这些企业之中，也有很多因为不花钱买软件，所以就直接采用诸如Pro/E、UG等大型CAD 软件（事实上，它们的产品可能用SolidWorks就可以处理了）。因此，实际上的用量不一定会和您感觉的一样。

高阶

对那些原创性强、制造精度要求高、具有开发或研发需求、精密模具厂，或是外商企业，它们的产品是按工业设计的标准流程来设计制造（或是其中的一环）的；这类的企业就需要成本价格高，但功能也强的高等大型CAD软件。当然，要使用这类的软件，绝对要从3D往2D的方向走，同时要涵盖整个CAD/CAM/CAE范畴，而操作者的基础和功力也要够。所以，您常见的汽车、3C电子产品、家电用品、航空科技…，都是可以使用这类软件的企业。当然，让我们的读者有能力往这个职场走，是我们期望的。

注意：所谓“工业设计的标准流程”就是：造型设计→机构设计→结构分析→模具设计→一般制造或NC加工制造。

您要注意的是：这仅是我们提供给您参考的全局性一般观点。有些时候，由于所处区域的发展不一定均衡，以及所用的软件不一定都用合法的，或其它复杂因素，而会有不同的看法和情况。

结语：CAD系统的变革

以现阶段的局势发展来看，CAD软件的市场或许已经不再像几年前般的诡谲多变，因为“四国鼎立”(Dassault，PTC，UGs，Autodesk)的局面，已经成型。因此，无论是Autodesk以一亿九千七百万美金买下Alias；或是西门子并入UG；或是Google购入SketchUp等并购案，都已经不再令人感到惊讶，因为在CAD的发展历史过程，这样的并购已经发生过太多次了。

然而，对于Google首度购买CAD公司，直接涉入以Google Earth为基础的GIS领域，也迫使Autodesk将手上的MapGuide转为“开放原始资源”(Open Source)作为因应。事实上，迫使Autodesk将当红的GIS集成环境释出的另外一个重要因素，应该是结合AJAX与各种网际技术(PHP，Python，Perl，Ruby，Java与C#)的MapServer开放原始资源环境，持续不断破坏MapGuide的商用市场所致。

虽然上述的Catia、Pro/E、UG、Alias，被定义为工业设计软件(MCAD)，而SketchUP则是属于广用型的3D模型建构系统；它们与我们所关心的MCAD环境可能有一些差异，但是就协同设计的角度而言，这些工具所代表的基本技术都是相同的。换句话说，操作者利用AJAX在网络上检视2D或3D地图数据所涉及到的技术，与MCAD使用者浏览2D或3D机械设计图面是相同的，只是目前各家对于市场的考虑，不愿意支持共同的标准格式而已。因此，这导致Adobe也不得不在以PDF/Flash统一网络2D静态/动态文件的格式之后，也必须再上层楼，试图以Acrobat 3D统一全球信息网上的3D虚拟现实文件格式。

最后，接下来与CAD系统有关的发展与变革，可能仍然脱离不了“并购”与“开放原始资源”(Open Source)两种手段。

在“并购”方面，比较令人关注的，可能是Autodesk未来将会有机会买下哪一套高阶MCAD是Pro/E还是哪一家我们还无法猜测，但2008年最新的消息：“PTC参

数科技与Autodesk欧特克共同宣布技术交换协议，促使双方客户及制造业厂商可因而获得更多选择。”

至于开放原始资源方面，则是任何一套中、低阶MCAD软体都有可能。