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Die Goldenen CAD-Jahre

Waren das noch Zeiten, als in der CAD-Branche Goldgräber-Stimmung herrschte. Die kostspielige Hardware gab die Preise für die CAD-Software-Lizenzen vor.

Computer gestützte Konstruktion war schon immer eine rechenintensive Angelegenheit. Was heute für mehr oder weniger für einen „Appel und Ei“ zu kaufen ist, bedeutete in den neunziger Jahren erhebliche Investitionen, die wohl überlegt sein wollten. So war im Jahr 1992 für eine 3D-CAD-Workstation mit dem Unix-Betriebssystem Solaris der Firma Sun, die auf SuperSparc-Prozessoren basierte, rund 36.000 US-Dollar auf den Tisch zu legen, immerhin das Neunfache einer aktuellen Windows-2000-Workstation mit Pentium-IV-Prozessor.
Die Central Prozessor Units (CPUs) zu Beginn der 90er, die auf der im Jahrzehnt zuvor entwickelten Architektur „Reduced Instruction Set Computing“ (RISC) basierten, brachten die lang ersehnten Leistungssprünge. Ohne sie war der halbwegs reibungsfreie CAD-Betrieb schlichtweg nicht möglich. 1992 war es längst kein Geheimnis mehr, dass die durch Intel und Motorola vertretene „Complex-Instruction-Set-Computing“- (CISC-) Fraktion nicht die von den Ingenieuren geforderte Performance liefern konnte – freilich auch gar nicht wollte, hatte man mit Cisc ja nicht den Engineering-, sondern den Volumen-PC-Markt im Auge. Sun demonstrierte mit seiner fünf Jahre früher vorgestellten Scalable Processor Architecture (SPARC), was Risc-Maschinen zu leisten imstande waren und erntete sogleich auch den Erfolg: Schnell entwickelten sich die „SparcStations“ zu den absoluten Bestsellern im neu geschaffenen Unix-Marktsegement.
Zwei arbeiten meist schneller als einer alleine. Und dies nicht anders im Bereich Computing. Bei ihren Berechnungsaufgaben erhielten die Prozessoren Schützenhilfe durch leistungsfähige Grafikkarten, die sich ausschließlich um die Darstellungsaufgaben der 3D-Objekte am Bildschirm kümmerten. Auf dem Weg zu den heutigen Highend-Grafik-Anwendungen fiel immer wieder der Name Silicon Graphics (SGI), der Pionier schlechthin auf diesem Gebiet. Verbesserte Versionen von SGIs Grafik-Beschleunigern, die nicht gerade zu einem Spott-Preis von rund 9.000 bis 19.000 US-Dollar angeboten wurden, waren in den leistungsfähigsten Grafikkarten wie Hewlett-Packards Visualize 48 oder SGIs High-Impact-Beschleuniger für die Indigo-Workstation zu finden. Mit allem, was das Ingenieurs-Herz zu dieser Zeit begehrte, durchbrach der Preis einer Workstation leicht die 60.000 US-Dollar-Marke!

Ein Komet verglüht. Doch das Goldene Zeitalter der Unix-Systeme, in dem sich alleine mit Wartungsverträgen satte Gewinne erzielen ließen, währte nicht allzu lange. Im Jahr 1994 brachte Microsoft die zweite Version von Windows NT heraus. Das Release 3.5 war stabil genug und bewährte sich auch im Dauerbetrieb. Freilich war für viele Anwender Microsofts Bezeichnung „New Technology“, wofür NT steht, ein wenig zu hoch gegriffen. Viele Bugs zogen auch in der späteren Version 4.0 den Zorn der zuvor von Unix verwöhnten Anwenderschaft auf sich. Dennoch war der Aufstieg nicht mehr aufzuhalten. Den zweiten Schub für die kommende NT-Ära lieferte Intel, indem es 1995 den Pentium-Pro-Mikroprozessor im Markt einführte. Dies war der erste Chip, der es bei Integer-Operationen mit der Rechenleistung von Risc-Prozessoren aufnehmen konnte. Ein wichtiges Argument, da bei einer CAD-Anwendung rund achtzig Prozent Integer-Instruktionen sind. Nennenswerte Steigerungen bei Fließ-Komma-Operationen hingegen waren erst den späteren Pentium-II- und insbesondere Pentium-III-Versionen vorbehalten. Im Jahre 1997 meldeten Marktbeobachter von Gartners Dataquest und IDC einstimmig, dass zum ersten Mal mehr NT- als Unix-Workstations verkauft wurden.
Für den Technischen Einkauf auf Seiten der Anwender war der Performance-Gewinn der NT-Systeme eine feine Sache, sackte doch damit der Durchschnittspreis für eine CAD-Workstation von rund 28.000 US-Dollar im Jahr 1997 auf etwa 4.000 US-Dollar zwei Jahre später ab. Das sich stets verbessernde Preis-Leistungsverhältnis veranlasste immer mehr Engineering-Abteilungen, die längst fällige Migration von 2D- nach 3D-CAD-Anwendungen nicht weiter hinaus zu zögern.

CAD-Preise im Sturzflug. Vom Preisverfall war auch die CAD-Software-Branche betroffen. Im Jahre 1991 brachte Parametric Technologies (PTC) mit Pro/Engineer den ersten Volumen-Modellierer auf den Markt. Praxistauglich war Pro/E freilich nur, wenn es auf einer leistungsstarken – zwischen 40.000 und 60.000 US-Dollar teuren – Hardware-Plattform lief. Daher schien den PTC-Verkaufsstrategen Preise zwischen 20.000 und 30.000 US-Dollar pro CAD-Arbeitsplatz angemessen. Dem Anwender blieb nichts weiter übrig, als dies hinzunehmen.
Doch die Zeiten änderten sich. 1995 brachten Intergraph und SolidWorks ihre 3D-Lösungen auf den Markt, die ähnliche Funktionalität wie Pro/E boten, jedoch auf Windows-Plattformen liefen. Die Entwicklungskosten waren geringer, denn beide CAD-Programme wurden nur für ein Betriebssystem entwickelt. Zudem nahm man Software-Komponenten von Partner-Unternehmen in Anspruch, was die Entwicklungskosten weiter reduzierte. Mit Preisen um 5.000 US-Dollar – genauso viel wie eine Windows-Workstation mit Intel-Mikroprozessor – wirkte sie geradezu wie ein Sonderangebot.

Bei PTC verstrich einige Zeit, bis man die Windows-CAD-Offensive erkannte und darauf reagierte. Auch Autodesk verschlief den Trend zunächst. Es dauerte, bis das Management die Entwicklungsabteilungen anwies, ein eigenes 3D-CAD-System auf Basis von Windows zu entwickeln. Indes versiegten die bis dato kräftigen Margen durch den Goldesel Autocad langsam. Lange Zeit setzte man auf die Lösung des Amberger Software-Hauses Genius, entschloss sich erst 1998 zur Entwicklung der 3D-CAD-Lösung Rubicon, die später im Markt als „Inventor“ platziert wurde und heute als Hoffnungsträger für Autodesk gilt.

Während der letzten zwanzig Jahre spielt IBM eine gleichbleibend herausragende Rolle auf dem CAD-Parkett und scheint seit je her gegen Einbrüche, die für die Branche typisch sind, gefeit zu sein. Der Aufstieg zum erfolgreichsten IT-Anbieter begann 1991 in der Hauptsache mit dem Mainframe-Geschäft. Und dies, obwohl damals viele Analysten den Workstations ein gewaltiges Wachstum und ein Ende der Shared-Memory-Prozessoren vorausgesagt hatten. Natürlich hatte IBM auch im Risc-Bereich Produkte anzubieten und selbstverständlich wurde Software-Partner Dassault Systèmes in die Pflicht genommen, das Haus eigene Betriebssystem AIX besonders dem Anwender schmackhaft zu machen. So ganz an die kurze Leine freilich ließ sich Dassault schon damals nicht nehmen. Die Lizenzierung auch für andere Unix-Derivate für das CAD-Flaggschiff Catia sollte bald folgen. Die Unix-Bastion verließ Dassault allerdings erst 1999. Von diesem Zeitpunkt an schickte sich das französische Unternehmen an, auch den NT-Markt zu erobern.
Der Aufstieg im CAx-Umfeld ist eng verbunden mit IBMs Fokus, große, eher konservative Industrie-Unternehmen zu bedienen, deren Datenverarbeitungsabteilungen stets auf IBM-Rechner setzten. Dies waren insbesondere die Giganten in der Luft- und Raumfahrt sowie Automobil-Branche, eben auch der Zielmarkt für Catia. In einer langen Kette von Entscheidungen ließ Big Blue seine eigene 2D-CAD-Lösungen Cadam sterben, um den Weg für Catia frei zu machen. Ursprünglich war Cadam 1991 von Lockheed Aircraft entwickelt worden. Ein wirtschaftlich erfolgreiches Programm, denn für gut ein Jahrzehnt war es eine Cash-Cow sonder gleichen.

Vice Versa. Das Preisgefälle zwischen Hard- und Software ist im Elektro-CAD-Bereich gerade umgekehrt. Software zur Entwicklung integrierter Schaltkreise – nach wie vor eine Domäne der Unix-Derivate Sun Solaris und HP-UX – sind auch heute noch kostspielig. Hierfür sind zwei Gründe zu nennen. Einerseits arbeiten die Chip-Hersteller äußerst profitabel. Schlüssel zu ihrem Erfolg ist nicht die Kostenreduktion in irgendeinem Entwicklungsschritt, sondern schneller als der Wettbewerb am Markt zu sein. Windows NT konnte lange im ECAD-Bereich nie recht punkten, da IC-Design Tools sehr Betriebssystem nah über (Unix-) Shell-Scripts arbeiten, Bill Gates jedoch nie die hierfür notwendigen intimen Kenntnisse über Windows NT Preis geben wollte. Doch scheint auch hier die Unix-Dominanz nicht ewig zu währen. Einige ECAD-Manager liebäugeln inzwischen mit dem Unix ähnlichen Freeware-Betriebssystem Linux. In „Computing-Farms“ gepackte Pentium basierte Einheiten erfreuen sich zunehmender Beliebtheit bei Front-End-Anwendungen für das Chip-Design. Ein ähnlicher Trend ist auch bei Back-End Software wie beim EDA-Anbieter Magma zu erkennen. Im Bereich des gedruckten Schaltkreis-Designs und der programmierbaren Steuerungen hingegen haben Windows-Maschinen längst die Oberhand gewonnen. In dieser Branche finden sich die Windows basierenden Lösungen Pads, Orcad oder Protel zu moderaten Lizenz-Preisen. Auch im höheren Preis-Segment von Software für Board-Layout-Systeme wie Mentor Graphics Boardstation oder Allegro von Cadence hielt Windows Einzug.
Wollen Risc/Unix-Rechner weiterhin ein maßgebliche Rolle in der Entwicklung elektrischer und elektronischer Systeme spielen, müssen sie verstärkt die Vorteile der 64-Bit-Wortlänge nutzen. Mit 64-Bit-Systemen lassen sich Terabytes von Memory adressieren. Doch darf die konsequente Weiterentwicklung derartiger Mikroprozessoren nicht aus den Augen verloren werden. Konkurrenz droht den Risc-Systemen beispielsweise durch 32-Bit-Cluster. Und zwar dort, wo durch Parallelisierung ein effektives Splitten des Rechenjobs möglich ist. Mittlerweile lassen sich durch im Parallel-Processing-Verfahren die Rechenzeiten in manchen Fällen drastisch von einer Woche auf einen Tag reduzieren.

Blick in die Mülltonne der Geschichte. Es ist äußerst lehrreich, sich die Bruchlandungen einiger technologischer Überflieger der letzten beiden Dekaden Revue passieren zu lassen. Mit dem 1992 erstmals präsentierten Alpha-Chip versuchte Digital Equipment (DEC) eine echte Alternative zur Intel-Übermacht im NT-Marktsegment zu platzieren. Fünf Jahre später verkaufte DEC seine Prozessor-Fertigung an Intel und wurde noch im gleichen Jahr von PC-Gigant Compaq übernommen. Compaq passte die NT-Alpha-Strategie nicht ins Konzept, trug sie daher bald zu Grabe. Den Mips-Prozessoren erging es nicht viel anders. SGI trennte sich von seiner Prozessoren-Sparte, kaufte und verkaufte Cray Research, das in den achtziger Jahren die führende Vector-Computing Company war. Weiter auf Einkaufstour akquirierte SGI erst kürzlich Intergraphs Vizual-Produktfamilie. Eine wundersamen Metamorphose ähnelnd versucht SGI derzeit den Spagat, sich einerseits als Premium-Vendor von Intel basierenden Plattformen für Linux und Windows gleichermaßen zu etablieren, andererseits seine Highend-Systeme auf Basis von Irix/Mips auch weiterhin an den Mann beziehungsweise die Frau zu bringen.

Sun bewies eine glücklichere Hand. Nicht nur seine Workstations, Sun als Unternehmen selbst, erwiesen sich über die Jahre hinweg als überaus performant. Das Unternehmen ließ das Stigma der Workstation-Company hinter sich und erfand sich als Server-Company („We are the dot in dot com“) neu. Der jüngste Quartalsbericht des Unternehmens ließ allerdings Spekulationen aufkommen, dass es nun mit der Erfolgsstory zu Ende ist. Die Flaute im E-Commerce-Markt trifft den Ausstatter von Internet Service Providern und Telekommunikationsanbieter besonders hart.

HP und IBM verkaufen heutzutage ihre Risc-Systeme in der Hauptsache als Server-Installationen. Beide Unternehmen sind längst auf den Intercity Express namens „Windows“ aufgesprungen, der durch den Workstation-Markt rauscht.
Hardware-Umgebung und CAD-Software standen und stehen in einem engen Wechselspiel miteinander. Nicht nur technisch, auch wirtschaftlich. Vor zwanzig Jahren stellten die CAD-Firmen ihre eigenen Computer, Betriebssysteme und Grafik-Controller her. Doch das ist Schnee von gestern. Heutzutage laufen CAD-Programme auf gewöhnlichen, für ein breites Anwendungsspektrum entwickelte Workstations. Microsofts Vision „A Computer on every desk“ ist Wirklichkeit geworden. Der Weg dorthin ging mit der ernormen Verbreitung von CAD-Anwendungen einher.

Vielfach bereits im praktischen Einsatz ist die Standort übergreifenden Zusammenarbeit aller an der Produktentstehung beteiligter Abteilungen. Dies wird dazu führen, dass es in den nächsten Jahren zu einem gewaltigen Ansteigen der Zugriffe auf Engineering-Daten kommen wird. Die Visualisierung von Geometrie und anderer, zunächst nur für die Augen der Konstrukteure bestimmter Informationen wird immens an Bedeutung gewinnen. Viel ist im Bereich der Bedienfreundlichkeit der CAD- und CAE-Applikationen getan worden. Der verstärkte Wettbewerb führte zu erschwinglicheren Lösungen. Auffällig ist, dass aus manchen Software-Giganten von Vorgestern, ein Zwerg von Gestern wurde, bis er schließlich ganz von der Bildfläche verschwand. Neue Sterne am CAD-Himmel strahlen uns an, in immer stärkerem Lichte. Aber nichts währt ewig, auch in der CAx-Branche nicht.

Die Original-Fassung „Twenty CAD Years“ ist bei CAD/CAM Publishing, Inc., San Diego, USA, erschienen. Bernhard D. Valnion übertrug sie aus dem US-Amerikanischen.

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