很多客戶到我公司交流，經常會問我怎麼會研發兩個軟件，一個寫的是三維離線編程，另外一個寫的是生產系統仿真，離線編程和生產系統仿真技術上到底有何區別？很多資深的行業從業者也不清楚兩者的區別何在。
按照CIMDATA的定義，兩種軟件都屬於 PLM(product lifecycle management)產品生命週期管理範疇，CAX軟件類（產品創新的工具類軟件,包含CAD\CAM\CAE）
CAD計算機輔助設計(Computer Aided Design)是CAX類軟件的基礎和平臺，
離線編程屬於CAM計算機輔助製造 (computer Aided Manufacturing)，而生產系統仿真屬於CAE工程設計中的計算機輔助工程(Computer Aided Engineering)。
在工業機器人領域，CAD軟件通常用來做三維造型和機械設計，如機器人本體模型和生產系統上的三維模型都是工程師用CAD軟件造型的，美國的Solidworks軟件（法國達索收購）價格上屬於中端CAD軟件，在機械參數化設計上很有特色，易學易用，所以在機器人行業目前一枝獨秀，基本壟斷了中國的本體和集成商三維設計市場。
機器人做加工需要進行軌跡的規劃，一般比較簡單的加工軌跡用機器人本體自帶的示教器即可完成，對於複雜三維軌跡點靠人手工無法完成的，才需要CAM離線編程軟件介入，CAM軟件要調用零件的三維CAD模型進行軌跡的規劃，然後用仿真模組對產生的軌跡點進行虛擬驗證，判斷是否有碰撞，關節柔順等合理性，不好的再通過軟件工具進行調整，驗證調整完成後通過指定品牌的機器人後置處理器，把軌跡點和工藝點同時輸出給指定的機器人進行加工。因爲工藝的不同，CAM軟件行業分的很細，銑削/打磨/拋光/切割/平板焊接/相貫線焊接/3D打印等加工方式的工藝和軌跡產生方式完全不同，這就是爲什麼市場上的CAM軟件多於牛毛，沒有哪個軟件能通喫。在國外很多公司就幾個人到十幾個人，找準一個細分領域和一個好的CAD/CAM平臺，做一款針對細分行業的CAM軟件，然後慢慢積累經驗，形成技術壁壘。
離線編程這塊用到的技術主要是圖形學，機器人運動學，路徑規劃，運動控制等，總體技術難度其實不大，國內做類似產品我查詢了一下有十幾家，但爲什麼還是國外軟件佔主流，國產軟件始終無法突破企業市場，主要的問題還是牽涉到工業應用，對軟件要求穩定高易學易用，需要適合各種複雜環境。如同CNC控制系統市場一樣，技術門檻已經不高國產也很多，但市場還是FANUC，西門子的天下。
針對這種情況，我公司從2009年做自主CAM研發時就避開主流機器人市場，而是針對更細分的5軸激光切割市場開發相應的離線編程軟件Peps Pentacut，（已經更名爲HedraCAM Pentacut）慢慢積累了10年下來，這個軟件目前基本壟斷了國內5軸機加工市場並出口韓國，日本和臺灣等地。
HedraCAM Pentacut 5軸激光切割離線編程軟件
在這個基礎上2014年再研發針對通用機器人行業的HedraCAM軟件，還是圍繞切割，板材焊接，相貫線焊接，激光融覆和增材製造等激光和鈑金領域，目前這個軟件在企業開始推廣，客戶反饋良好。
HedraCAM Robot機器人三維離線編程軟件
除了HedraCAM外，目前中國機器人行業其它幾個主流的三維離線編程軟件還有：
1. 加拿大的Robotmaster，早期是基於三維銑削的老牌離線編程軟件Mastercam二次開發，因爲mastercam的方向是三維銑削，所以robotmaster在機器人銑削上一直很強大，但侷限性也非常明顯，所以前兩年他們放棄了mastercam改用達索的Catia CAD平臺，想在其它加工領域也有所突破，但付出的代價巨大，新的版本價格提升，穩定性下降，國外客戶評價不高，目前在國外推廣阻力很大；
2. 俄羅斯的SprutCAM，這款軟件前兩年才引進中國，代理商推廣的勢頭比較猛，因爲採用低價策略，現在已經部署了一些客戶，軟件整體評測上俄羅斯在算法上有些特色，但在整體軟件設計，穩定性，工藝應用，技術先進性上差強人意，這個主要原因是俄羅斯現在的工業比較落後，沒有太多的機器人測試環境有關；
3. RobotDK ，這也是來自加拿大的軟件，這款軟件不是商業軟件，算法和工藝都沒有大量驗證，目前企業應用比較少，主要是做教育市場；
4. RobotArt，這款軟件是基於北航CAXA平臺開發的，早期模仿以色列的robotwoks（基於Solidworks平臺開發，公司已經倒閉），跟RobotDK一樣，這款軟件一直在職業教育市場推廣，如同CAXA一樣始終無法突破企業市場，原因前面已經講過；
5. 國外還有DELCAM (在銑削基礎上增加了機器人模塊，已經被AUTOCAD收購)，德國FASTCURVE（基於Delmia二次開發）等軟件，因價格比較昂貴，在國內沒有大規模推廣。
在離線編程過程中，需要仿真模塊進行驗證合理性，這種仿真環境一般就是建立一個跟實際一樣的虛擬機器人單元，對單元裏面的機器人的加工軌跡進行分析。我們的機器人生產系統仿真HedraCAM SMF就是從HedraCAM離線編程研發過程中的仿真模塊發展而來。
早期工業機器人大量都是單元應用，所以仿真主要是對離線編程的軌跡進行合理性分析，隨着PLC等自動化技術的發展，大量工廠把機器人單元聯合在一起，用物流系統進行連接，相應對軟件的需求也有所改變。在自動化生產系統規劃過程中，通常用3D CAD軟件進行三維設計，然後把模型轉到CAE規劃分析軟件中，對生產系統上的機器人和機牀，傳送帶，人員等進行位置，節拍，機器人可達性，碰撞，信號控制等等在虛擬環境進行合理性分析，產生節拍數據分析產能和科學的規劃方案供工廠規劃設計人員進行參考。在CAE規劃分析軟件中，偶爾也會用到CAM離線編程產生的軌跡。
HedraCAM SMF生產系統仿真軟件
從用戶角度，目前使用三維離線編程軟件的大多是工業機器人一線操作技工，來源於中職高職等培養一線技術人才的學校，企業的要求就是儘量提高編程速度和增加機器人的有效工時來提高整體效率，對軟件的要求就是儘量傻瓜化，以易用爲原則，軌跡規劃和仿真分析技術的要求是算法準確，對機器人運動軌跡的效率要求也越來越高。未來離線編程CAM將逐步轉變成智能感知的任務自動編程，即機器人通過三維視覺技術採集現場數據，對3D CAD模型產生的軌跡進行自動調整和優化。
機器人行業用CAE仿真軟件主要有幾個領域，一個是機械設計環節對機械結構的動力學分析；二是生產系統的規劃仿真分析，基於離散製造，HedraCAM SMF屬於這個領域；三是動態複雜系統的分析，如地形場景這些，應用在服務機器人，交通等領域。
除了HedraCAM SMF外，目前中國機器人行業其它幾個主流的生產系統仿真軟件還有：
軟件 廠商 特點 應用領域
Delmia/Quest 法國達索 交互式面向對象建模環境，提供了智能化的物流處理系統模板，直接模仿實際系統的行爲，預置了實際系統的控制邏輯，內置SCL仿真控制語言，可通過Quest Express 與MES、ERP或生產高度系統連接，3D動畫顯示，並以直方圖、餅狀圖等方式顯示統計結果 生產、物流
Plant Simulation 德國
Siemens PLM Software 交互式建模仿真界面，模型層次化的結構，具有面向對象的繼承性，具有豐富的分佈函數，多種形式的接口 項目規劃、物流仿真和優化製造、生產系統和工藝過程
Flexsim 美國
FlexSim 基於面向對象技術建模，建模高度過程快捷簡便，仿真速度快，突出的3D圖形顯示,擴展性好，開放的接口 汽車工業、食品、化學工業 、造紙、電子、銀行和財務 、航空、政府、工程、運輸等
ShowFlow 英國
Simaron Pardaz 提供建模、仿真、動畫和統計分析工具。確定瓶頸位置，估測提前期和報告資源利用率。ShowFlow還可以被用來支持投資決定，校驗製造系統設計的合理性，通過對不同的製造策略進行仿真實驗來找出最優解。 製造業和物流業
Stream 日本三井造船 不僅可以當作物流生產線的仿真器使用，而且在單一個機械設備的仿真方面也可以用來變通使用，機器人仿真器很齊備;其開發基礎是Sil-Tools ，在擴展性和技術支持方面令人擔憂。 生產線、物流、機器人
VisualComponents 芬蘭
Visual Components 軟件集三大功能於一個平臺：離散物流仿真模擬，機器人離線編程，PLC 虛擬調試。可實時採集仿真數據生成數據圖表。 離散事件模擬仿真、虛擬調試、人機協作仿真
Automod 德國
Applied Materials 採用內置的模板技術，模型精度高，具有強大的統計分析工具，3D圖形顯示，可生成高質量的AVI格式動畫文件，兼容性好 鋼鐵與鋁材、航空航天包裹與信件處理 、汽車倉儲與配送、製造機場/行李處理、運輸 半導體、物流等
使用生產系統規劃仿真軟件的大多是CAD機械設計類工程師背景，在大學裏面有工業工程，自動化這些專業進行培養，就業方向大多是機器人本體企業和集成商的方案設計規劃，大型製造企業的設計部門，對軟件的要求通常是提供大量組件數據庫以便能快速搭建出生產系統，對各種機器人的運動控制算法要比較精確，能有各種傳感器與PLC的模擬器，可以進行場景渲染，輸出準確的節拍數據和仿真場景動畫。未來生產系統仿真這塊技術會集成數字孿生和實時數據驅動等技術，數字孿生即實際的世界有什麼物理特徵，虛擬世界就有同樣特徵，虛擬和實際實時通訊，實際的任何變化也會在虛擬世界動態改變，虛擬仿真是人工智能全面介入人類生產和生活必備的基礎技術。
總之，在機器人行業三維離線編程CAM軟件與生產系統仿真CAE軟件技術層面是你中有我，我中有你，應用層面和側重點則有很大不同。
最後談一下機器人本體廠商捆綁的軟件，如ABB的RobotStudio安川的motosim，kuka的simpro，發那科的robguide，這些軟件大多是第三方軟件公司爲機器人本體廠商貼牌開發，如，kuka的simpro就來自芬蘭的Visual Components,嚴格來講這些軟件都不屬於三維離線編程軟件，屬於生產系統仿真軟件的簡化版，提供一些簡單的離線編程和生產系統仿真功能，主要供下游的集成商做方案用於銷售，最終客戶如果需要針對複雜的三維零件離線編程或者車間的生產仿真規劃仿真分析，建議還是購買專業軟件爲宜。