Histoire de la CAO

Les racines conceptuelles de la CAO remontent à Euclide (v. 350 av. J.-C.), dont les postulats géométriques constituent encore le socle théorique des systèmes modernes. La formalisation de la géométrie euclidienne a en effet permis de structurer les algorithmes nécessaires à la représentation graphique et à la modélisation géométrique des produits^[1].

Dès la fin des années 1940, avec la mise en service des premiers ordinateurs dans les universités de Manchester et de Cambridge (1948–1949), l'informatique s'est rapidement étendue de la recherche scientifique vers le secteur industriel. Dès 1953, Boeing commence à s'équiper de machines-outils à commande numérique (CN), ouvrant la voie à l'intégration des calculateurs dans les processus de production et de prototypage. Ce contexte technique (mémoires à tores, bandes magnétiques, systèmes d'E/S mécaniques) et la démocratisation des machines à commande numérique ont jeté les bases matérielles de l'émergence de la CAO et de la fabrication assistée par ordinateur (FAO)^[2].

Au milieu des années 1950, une équipe de chez Boeing développe le Boeing Parts-Programming System, un système conçu pour convertir les plans d'atelier en instructions pour les machines à commande numérique (CN). Ce projet est considéré comme l'un des tout premiers exemples pratiques de compilation dans le secteur industriel (étroitement lié aux premiers compilateurs tels que le FORTRAN), et fut réalisé en langage machine afin de répondre aux exigences spécifiques du contrôle des outils. Cette approche a nécessité une collaboration interdisciplinaire étroite entre les programmeurs et les « parts programmers » (spécialistes de l'usinage). À l'époque, la gestion des multiples interfaces physiques des machines (bandes magnétiques analogiques ou numériques, rubans Mylar, cartes perforées) constituait un défi technique majeur^[2].

En 1956, le MIT — sous l'impulsion de Doug Ross — propose le langage APT (Automatically Programmed Tooling) afin d'uniformiser la programmation des machines CN. Les entreprises du secteur aéronautique collaborent alors pour produire un compilateur APT commun (achevé vers 1961), Boeing y participant activement, notamment dans le domaine des post-processeurs. L'introduction de l'APT permet, par ailleurs, d'intégrer plus facilement les données issues des systèmes de définition de surfaces (marquant les premiers liens entre la CAO et la FAO) et favorise la diffusion de standards communs entre fournisseurs et constructeurs^[2].

En 1957, Patrick J. Hanratty, alors employé chez General Electric, développe PRONTO (Program for Numerical Tooling Operations), le premier système commercial de programmation pour la commande numérique (CNC), ce qui lui vaudra plus tard le titre de « père de la CAO/FAO »^[1],[3].

En 1959, Norman Sanders rejoint la division aéronautique de Boeing à Renton, à une époque où le dessin industriel est encore entièrement manuel. La complexité croissante des projets (comme le passage du 707 au projet du 727) et l'augmentation de la puissance de calcul incitent les ingénieurs à expérimenter la modélisation mathématique des surfaces et des lignes par ordinateur. Ce contexte rend possible l'adoption de solutions automatisées pour définir la géométrie des aéronefs^[2] l'énorme volume de données imprimées issues des calculs pousse les techniciens à se demander si l'ordinateur ne pourrait pas tracer des lignes continues. Chez Boeing, le technicien Art Dietrich parvient à connecter un traceur analogique (Electronic Associates) à l'ordinateur : la machine, capable de dessiner sur des feuilles de 30×30 pouces, est utilisée avec une première série de programmes (Plot1, Plot2..., puis Tplot pour le fonctionnement sur bande). La vente de ce logiciel à son fournisseur est citée comme la toute première vente de logiciel par Boeing. Parallèlement, le concept de « Master Dimensions » émerge comme un ensemble de données numériques définissant les surfaces^[2]. Les premiers traceurs n'offrant pas une précision suffisante pour le dessin technique, la solution consiste paradoxalement à changer de support. En 1961, on remplace la tête de fraisage d'une machine CN par une pointe de diamant (diamond scribe) pour graver les lignes directement sur des plaques d'aluminium. Cette méthode de traçage sur aluminium permet d'atteindre des niveaux de précision acceptables pour l'ingénierie. Pour valider le procédé, une comparaison est effectuée sur des coupes spécifiques (« canted cuts ») : la précision est telle qu'elle convainc les responsables du projet de définir le 727 à partir de données numériques^[2]. La confiance accordée à ces données marque l'une des premières applications industrielles intégrées de la CAO et de la FAO : la même définition mathématique stockée en mémoire sert à la fois à la conception et à la génération des instructions de fabrication^[2].

Un avantage immédiat et imprévu réside dans la possibilité de transférer ces définitions tridimensionnelles aux sous-traitants sous forme de données (boîtes de cartes perforées) plutôt que par des plans papier. À titre d'exemple, Boeing fournit à la Rohr Aircraft Company des jeux de données perforées et les instructions nécessaires pour les utiliser sur leurs propres machines CN ; il s'agit d'un cas précoce de transfert électronique de définition de produit, bien avant l'ère des fichiers numériques et des réseaux^[2]. Toutefois, l'adoption de la CN et de la CAO/FAO ne fut pas linéaire. Chez Boeing, l'usage de l'informatique s'est développé de manière cloisonnée entre l'ingénierie et la finance, ne convergeant qu'au milieu des années 1960 avec l'arrivée de l'IBM 360. Dans les ateliers, la multiplicité des supports de contrôle et la réticence initiale des opérateurs face au changement (illustrée par le slogan de l'époque « APT don't cut no chips ») furent des obstacles surmontés grâce à des démonstrations pratiques et aux efforts de standardisation collective^[2]. L'expérience de Boeing dans ce domaine a également conduit à la création des premiers départements destinés à l'informatique graphique (vers 1962) et à la production de films générés par ordinateur dès le début des années 1960. La diffusion de tables traçantes contrôlées par ordinateur (comme celles de Gerber) a ensuite amorcé le déclin progressif du dessin manuel. L'activité de Boeing est ainsi considérée comme l'un des moteurs de la transformation graphique de l'outil informatique^[2].

Cette décennie marque la naissance de la conception assistée par ordinateur (CAO). En 1957, les bases du premier système sont jetées, avant de connaître un essor majeur dans les années 1960 grâce aux travaux de Patrick Hanratty, considéré comme le « père de la CAO/FAO ». Au sein de General Motors, il contribue à la création du système DAC (Design Automated by Computer). Hanratty fonde ensuite en 1971 la société MCS (Manufacturing and Consulting Services), dont les codes sources sont à l'origine de nombreux logiciels de CAO mécanique (MCAD) encore utilisés aujourd'hui^[4]. Parallèlement, Evans et Sutherland fondent en 1968 leur société spécialisée en informatique graphique, tandis que Computervision commercialise en 1969 le premier progiciel de CAO auprès de Xerox^[4].

En 1963, Ivan Sutherland présente au Massachusetts Institute of Technology sa thèse de doctorat intitulée Sketchpad, A Man-Machine Graphical Communication System. Ce système expérimental permettait alors au concepteur de dessiner sur un écran à rayons cathodiques à l'aide d'un crayon optique^[3]. Sketchpad introduit des concepts révolutionnaires pour l'époque, tels que la gestion des contraintes géométriques, ainsi que les notions d'objets et d'instances. Il est considéré come le premier véritable logiciel de CAO à proposer une interaction graphique directe^[1],[5].

À ses débuts, la CAO est principalement l'apanage des grandes industries de l'aérospatiale e de l'automobile, en raison du coût exorbitant des calculateurs. Les premiers logiciels, essentiellement limités au dessin 2D, sont développés en interne par les services informatiques des entreprises, souvent en collaboration avec des centres de recherche universitaires. Parmi les exemples notables figurent le DAC de General Motors, le CADD de McDonnell-Douglas, le PDGS de Ford et le CADAM de Lockheed^[1]. La division Digigraphics de Control Data Corporation lance alors le premier système commercial avec crayon optique, vendu au prix de 500 000 dollars l'unité. Dans le même temps, la recherche européenne se concentre sur la modélisation 3D : l'équipe de Charles Lang à Cambridge, ainsi que les chercheurs français Paul de Casteljau (chez Citroën) et Pierre Bézier (chez Renault), développent des algorithmes de calcul pour les courbes et surfaces complexes, jetant ainsi les bases fondamentales de la CAO tridimensionnelle moderne^[1].

Vers la fin des années 1960, l'intérêt commercial pour la CAO s'intensifie avec l'émergence de sociétés comme Applicon, Auto-trol, Computervision, Evans & Sutherland, SDRC et United Computing. Beaucoup de ces entreprises ont perduré, soit sous leur nom d'origine, soit en évoluant vers de nouvelles entités. Les pionniers tels que Hanratty, Sutherland et Lang ont conservé un rôle prédominant dans l'évolution technologique du secteur^[1].

Durant les années 1970, la conception assistée par ordinateur (CAO) quitte progressivement le milieu de la recherche académique pour s'imposer dans le secteur industriel. Au début de la décennie, l'essentiel des logiciels est développé en interne par de grands groupes automobiles et aérospatiaux, souvent en étroite collaboration avec les universités. Parmi les pionniers de ce développement interne figurent Ford (PDGS), General Motors (CADANCE), Mercedes-Benz (SYRCO), Nissan (CAD-I, 1977), Toyota (TINCA, 1973 ; CADETT, 1979), ainsi que Lockheed (CADAM), McDonnell-Douglas (CADD) et Northrop (NCAD). À cette époque, la majorité des programmes sont encore bidimensionnels (2D) ; ils remplacent le dessin technique manuel tout en réduisant les erreurs et en facilitant la réutilisation des plans. Le développement de la CAO se concentre alors sur l'automatisation du dessin en deux dimensions^[4]. Ces systèmes permettent de tracer des lignes et des cercles sur écran, exigeant des opérateurs des compétences hybrides entre dessin industriel et programmation informatique^[4]. Des entreprises comme United Computing, Intergraph et IBM développent des applications majeures, bien qu'elles soient encore limitées par la puissance de calcul du matériel de l'époque^[4]. Le logiciel CADAM, conçu par Lockheed, s'impose comme l'un des outils les plus emblématiques de cette période. Il servira d'ailleurs de base au développement de CATIA par les Avions Marcel Dassault à partir de 1977, lequel demeure aujourd'hui l'un des logiciels de CAO les plus utilisés au monde^[6].

Parallèlement, l'intérêt pour la CAO tridimensionnelle (3D) grandit, notamment pour la modélisation de surfaces complexes. La thèse de doctorat de K. Vesprille (1975) et les travaux de R.F. Risenfeld posent les jalons théoriques de la modélisation de courbes et de surfaces en 3D. Le premier logiciel de modélisation solide, SynthaVision (1972), bien qu'initialement conçu pour l'analyse nucléaire, préfigure les structures de géométrie de construction de solides (CSG) des futurs logiciels. La recherche sur la modélisation solide se structure alors autour de deux approches : la méthode CSG, portée par Herb Voelcker (PADL, 1978), et la méthode B-rep (boundary representation ou représentation par frontières) développée par Ian Braid au sein du groupe de Charles Lang (BUILD, 1978), qui constitue la première implémentation complète de ce type. De son côté, Unigraphics introduit des systèmes 3D dès ses débuts, mais n'en propose une version en double précision qu'à partir de 1979^[4],[6]

L'augmentation de la puissance de calcul et l'apparition de mini-ordinateurs plus abordables équipés de terminaux graphiques rendent la CAO plus accessible aux ingénieurs. À la fin de la décennie, l'émergence d'un véritable marché commercial stimule la création de standards d'interopérabilité, comme l'IGES (Initial Graphic Exchange Standard, 1979-1980), permettant l'échange de données 3D entre différents programmes. De nombreux éditeurs voient le jour, tels que M&S Computing (1970, futur Intergraph) et MCS (1971), dont le logiciel ADAM (1972) est rapidement adopté par d'autres constructeurs. Les principaux logiciels commerciaux incluent alors Auto-Draft, Calma, CADDS, CADAM, IGDS et Unigraphics. Le marché de la CAO passe ainsi de moins de 25 millions de dollars en 1970 à environ un milliard de dollars en 1979, Auto-trol devenant le premier fournisseur à entrer en bourse. Cette décennie marque des avancées majeures dans les algorithmes géométriques et la modélisation 3D. L'évolution du matériel, des langages de programmation de haut niveau et la simplification des systèmes d'exploitation (comme l'essor d'UNIX), conjugués à l'arrivée des ordinateurs de bureau à capacité graphique, préparent le terrain pour l'ère des stations de travail^[6].

Au cours des années 1980, la conception assistée par ordinateur (CAO) s'affranchit du domaine de la recherche pour devenir un secteur industriel hautement concurrentiel, porté par des avancées matérielles et logicielles majeures. Au début de la décennie, les mini-ordinateurs VAX de Digital Equipment Corporation (DEC) dominent l'informatique d'ingénierie ; l'introduction de modèles tels que le MicroVAX permet d'offrir des performances accrues avec une empreinte matérielle réduite, préfigurant l'ère des stations de travail. Parallèlement, le marché se structure autour d'acteurs clés : Intergraph (anciennement M&S Computing) lance les systèmes InterAct et InterPro, Hewlett-Packard développe sa suite logicielle PE, tandis que Dassault Systèmes introduit CATIA (distribué par IBM). Dans le même temps, General Electric procède à l'acquisition de CALMA^[7]. L'émergence des stations de travail sous UNIX — initiée par Apollo en 1980, puis consolidée par Sun Microsystems et Silicon Graphics — bouleverse le marché en proposant des plateformes ouvertes et performantes. Les constructeurs historiques de mainframes et de mini-ordinateurs (IBM, DEC, Burroughs ou Unisys) peinent alors à rivaliser avec cette nouvelle génération de machines. Sur le segment de l'informatique personnelle, le lancement de l'IBM PC en 1981 ouvre la voie à de nouveaux entrants : Autodesk avec AutoCAD (1982), Adra Systems avec CADRA, Bentley avec MicroStation, ou encore CADKEY. Sur Macintosh, le logiciel MiniCAD fait son apparition. Toutefois, jusqu'au début des années 1990, les limitations de puissance de calcul et les capacités graphiques restreintes des ordinateurs personnels maintiennent une distinction nette avec les stations de travail, seules capables de supporter les applications de CAO 3D complexes^[7].

Les années 1980 sont marquées par l'émergence des systèmes de FAO (CAM) pour l'automatisation de la production et des logiciels d'IAO (CAE) destinés à l'analyse complexe de conception^[4]. En 1981, Unigraphics lance Uni-Solids, le premier système de modélisation solide fondé sur PADL-2^[4]. Parallèlement, la démocratisation de l'informatique personnelle favorise l'essor de la société Autodesk, fondée par John Walker en 1982 ; son logiciel AutoCAD s'impose alors comme le standard du dessin technique en 2D, puis en modélisation filaire 3D (wireframe)^[4]. Dans le même temps, CADKEY s'affirme comme une solution alternative pour la 3D^[4]. La seconde moitié de la décennie voit la transition vers la modélisation solide s'accentuer. Parmi les outils pionniers figurent UniSolids de Unigraphics, le noyau Romulus développé par Shape Data (ultérieurement acquis par Evans & Sutherland) et son successeur Romulus-D, premier logiciel de CAO 3D permettant la gestion de configurations distribuées. Au milieu de la décennie, l'apparition de la modélisation paramétrique par fonctions (features) modifie substantiellement l'usage de la CAO dans le processus de conception^[4]. En 1984, l'initiative PDES est lancée pour définir de nouveaux standards d'échange de données, tandis que Dassault Systèmes publie CATIA V2 et que Matra Datavision commercialise Euclid-IS. Vers 1985, le marché semble se stabiliser autour d'acteurs dominants tels que Computervision, GE/CALMA, Applicon, Intergraph, McDonnell Douglas/Unigraphics et IBM/CATIA. Toutefois, l'arrivée de Parametric Technology Corporation (PTC), avec ses solutions de modélisation paramétrique, introduit une nouvelle dynamique concurrentielle qui redéfinit durablement le secteur^[7].

L’industrie des logiciels de CAO (conception assistée par ordinateur) connaît alors une expansion rapide, favorisée par la diminution des coûts du matériel et de la maintenance. Au début de la décennie, les principaux fournisseurs — tels que Computervision, Intergraph, McDonnell-Douglas (Unigraphics), GE/CALMA, IBM/Dassault (CADAM et CATIA) et SDRC (I-DEAS) — opèrent dans un marché concentré aux tarifs élevés. Parallèlement, les grands donneurs d'ordres des secteurs aéronautique et automobile (Boeing, GM, McDonnell-Douglas) abandonnent progressivement leurs systèmes développés en interne au profit de solutions commerciales, entraînant une croissance significative du marché global^[8].L’année 1987 marque un tournant sectoriel avec le lancement de Pro/ENGINEER par Parametric Technology Corp. (PTC). Ce logiciel s'impose comme le premier système de CAO 3D intégralement fondé sur la modélisation solide et sur une gestion paramétrique de l'historique de construction (feature-based modeling). Ses performances et son interface graphique rendent obsolètes de nombreux produits contemporains, contraignant la concurrence à développer des solutions de riposte (qualifiées de « Pro/E killers »)^[4].Cette période voit également l'émergence de noyaux géométriques indépendants, tels que Parasolid (Shape Data, 1989), ACIS (Spatial Technology, 1989) et DesignBase (Ricoh, 1987). Cette innovation déclenche une vive concurrence technologique entre les moteurs de modélisation solide, connue sous le nom de « guerre des noyaux » (kernel wars). En 1988, l'acquisition de Shape Data et de son noyau Parasolid par Unigraphics préfigure l'imposition de ce dernier comme standard industriel^[4].

Sur le marché du matériel informatique, cette période est marquée par la « guerre des stations de travail » (workstation wars) opposant Apollo, Sun, SGI, HP, DEC et IBM. Cette confrontation culmine avec l'acquisition d'Apollo par HP en 1989 et l'affirmation des architectures RISC. À la fin de la décennie, la hiérarchie du secteur de la CAO est profondément remaniée : Dassault Systèmes (CATIA), Parametric Technology (Pro/Engineer), McDonnell-Douglas/Unigraphics et SDRC (I-DEAS) s'imposent comme les nouveaux leaders, tandis que des acteurs historiques tels che Computervision, CALMA et Intergraph amorcent leur déclin^[8].

Au début des années 1990, le secteur de la conception assistée par ordinateur (CAO) connaît une mutation structurelle. Le succès de Pro/Engineer (Parametric Technology) impose de nouveaux standards, tant pour les interfaces graphiques sous UNIX/X-Windows que pour la performance de la modélisation solide en 3D, contraignant la concurrence à une mise à niveau technologique rapide.Parallèlement, la nécessité de réduire les coûts e les cycles de développement favorise d'importants contrats de standardisation : Boeing adopte CATIA, tandis que d'autres donneurs d'ordres des secteurs aéronautique et automobile se tournent vers Unigraphics o Pro/Engineer. Dès 1992, le passage généralisé aux stations de travail UNIX scelle l'obsolescence dei mainframes et des mini-ordinateurs, marginalisant les fournisseurs liés à des systèmes propriétaires, à l'instar de Computervision et Intergraph. Vers 1993, le marché se consolide autour de trois acteurs majeurs : IBM-Dassault Systèmes (CATIA), EDS-Unigraphics et Parametric Technology, suivis par SDRC (I-DEAS). Les solutions logicielles convergent alors technologiquement, intégrant systématiquement la modélisation solide paramétrique, la gestion des contraintes, les surfaces NURBS et les interfaces X-Windows^[9].

Une mutation sectorielle majeure s'opère avec l'émergence de la concurrence entre les noyaux de modélisation géométrique (mieux connue sous le terme de « kernel wars »). Des sociétés telles que Spatial Technology (ACIS), EDS-Unigraphics (Parasolid) et Ricoh (Designbase) commencent à commercialiser leurs bibliothèques de modélisation solide, permettant à des éditeurs tiers d'intégrer des fonctions 3D avancées sans développer leurs propres moteurs internes^[9]. Si la plupart des logiciels adoptent un noyau unique, certains, à l'instar de SolidWorks, proposent l'interopérabilité entre les formats pour faciliter l'import et l'export de données géométriques^[10]. Autodesk, alors leader de la CAO 2D avec AutoCAD, intègre le noyau ACIS pour introduire des capacités tridimensionnelles, franchissant le seuil du million de licences vendues en 1994. Cette même année marque un tournant technologique avec la convergence du système d'exploitation Windows NT, des processeurs Intel Pentium Pro et de la disponibilité des noyaux 3D sur architecture PC. Cette synergie abaisse les barrières à l'entrée et favorise l'éclosion de solutions à coûts de développement réduits. Parmi ces nouveaux acteurs, la société SolidWorks, fondée en 1993, préfigure une nouvelle génération de systèmes de CAO sur micro-ordinateur^[9]. Parallèlement, le segment « mid-range » (milieu de gamme) de la CAO mécanique (MCAD) se structure autour de solutions destinées aux stations de travail économiques et aux PC performants. Des logiciels comme SolidWorks, Solid Edge, Mechanical Desktop ou Anvil Express introduisent alors des fonctionnalités de modélisation complexe : lissage (lofting), balayage sur courbes guides (sweeping), conception de tôlerie, cinématique dynamique et conception en contexte d'assemblage. Ces évolutions annoncent une intégration croissante entre les phases de conception et les outils de simulation numérique^[10].

Au milieu des années 1990, le secteur de la conception assistée par ordinateur (CAO) connaît deux mutations majeures : la démocratisation de la CAO 3D sur PC et l'émergence des systèmes de gestion de données techniques (SGDT, ou PDM pour Product Data Management). À l'instar des traitements de texte pour les documents bureaucratiques, la CAO décuple la production de dessins et de modèles, rendant indispensable l'usage d'outils PDM pour administrer les configurations et les révisions au sein de vastes bases de données. Durant cette décennie, plusieurs solutions s'imposent sur le marché, notamment InfoManager (devenu iMAN) d'EDS/Unigraphics, Metaphase (fruit de la collaboration entre SDRC et Control Data) ou encore Workgroup Technology. Certaines entreprises, comme Adra Systems, réorientent alors leur cœur de métier vers ces systèmes de gestion. Parallèlement, le développement technologique des modeleurs solides et des surfaces NURBS atteint une phase de maturité, privilégiant des améliorations incrémentales aux innovations de rupture^[11].

En 1995, le lancement de SolidWorks 95 introduit une solution 3D native pour Windows NT. Proposant une couverture fonctionnelle proche de celle de Pro/ENGINEER pour un coût nettement inférieur, ce logiciel contraint les éditeurs historiques sous UNIX à porter leurs solutions vers l'environnement Windows. L'arrivée de logiciels 3D sous la barre des 10 000 dollars, conjuguée aux progrès des processeurs Intel et des cartes graphiques, réduit l'écart de performance avec les stations de travail UNIX et exerce une forte pression déflationniste sur le marché. En 1997, le rachat de SolidWorks par Dassault Systèmes pour 320 millions de dollars entérine la création du segment dit « mid-range » (milieu de gamme). Durant la même période, Intergraph lance Solid Edge (initialement basé sur le noyau ACIS) tandis qu'Autodesk introduit Mechanical Desktop, qui devient rapidement la solution 3D la plus diffusée. Computervision tente également de s'imposer sur ce segment avec DesignWave. Enfin, les choix stratégiques de General Motors en faveur d'Unigraphics (1996) et de Ford pour I-DEAS (1997) marquent l'abandon définitif des logiciels de CAO développés en interne par les grands constructeurs automobiles américains^[11].

À la fin des années 1990, le marché de la conception assistée par ordinateur (CAO) amorce une phase de stabilisation, caractérisée par un ralentissement de la croissance et une uniformisation des solutions technologiques. La concurrence accrue sur les tarifs et les fonctionnalités réduit les marges bénéficiaires, poussant les éditeurs à diversifier leur offre vers les systèmes de gestion de données techniques (Product Data Management ou PDM). En 1997, ce secteur génère environ 1,1 milliard de dollars avec une croissance annuelle dépassant 20 %, ouvrant de nouvelles perspectives de développement pour l'industrie^[11]. Cette période de transformation est également marquée par une forte concentration des acteurs du marché et l'émergence des technologies liées à Internet. En 1998, le rachat de Digital Equipment Corporation (DEC) par Compaq confirme la prédominance de l'environnement Windows au sein du secteur^[12].

Les dynamiques structurelles de cette période reposent sur trois axes principaux :

• Acquisitions et consolidations : Dassault Systèmes fait l'acquisition de SolidWorks (1997), de Deneb Robotics puis de Matra Datavision (1999) ; Parametric Technology absorbe Computervision, tandis qu'EDS-Unigraphics rachète Solid Edge.
• Expansion vers le PDM:le marché voit l'émergence ou le renforcement de solutions dédiées telles qu'ENOVIA/PDM II (Dassault Systèmes), iMAN Web Author (Unigraphics), Windchill (Parametric Technology) ou encore SmarTeam.
• Intégration des technologies Web : portés par l'essor de la bulle Internet, les éditeurs introduisent des outils de visualisation 3D via navigateur et des interfaces Web pour les systèmes PDM^[12].

Concernant la CAO proprement dite, cette période est marquée par un ralentissement des innovations de rupture au profit de l'adoption de l'environnement Windows e de l'optimisation incrémentale des systèmes existants. L'année 1999 voit le passage définitif de Dassault Systèmes à Windows avec la sortie di CATIA V5. Parallèlement, Autodesk introduit Inventor, son premier logiciel de conception mécanique indépendant du moteur d'AutoCAD, tandis que CADLab devient think3 lors du lancement de thinkdesign. Les moteurs géométriques de référence demeurent Parasolid et ACIS. Plus de trente ans après le « SketchPad » d'Ivan Sutherland, le secteur de la CAO entre dans une phase de technologies de soutien, privilégiant l'intégration des processus, la gestion des données techniques (PDM) et la collaboration en réseau aux révolutions conceptuelles^[12]. L'évolution des interfaces graphiques (GUI) constitue une autre avancée majeure : la généralisation de Windows 95 et NT permet la standardisation des barres d'outils flottantes, de l'arborescence de construction, ainsi que de l'aperçu en temps réel. Ces améliorations ergonomiques réduisent sensiblement les temps d'apprentissage tout en optimisant la productivité des utilisateurs^[10].

Cette décennie marque une phase de mutation profonde pour le secteur de la CAO, ouvrant de nouvelles perspectives aux éditeurs de solutions haut de gamme (high-end) et de milieu de gamme (mid-range). En 1990, la société Spatial Technologies introduit ACIS, un moteur de modélisation solide commercial qui connaît une large diffusion, notamment au sein d'AutoCAD. Parallèlement, Autodesk renforce sa position dominante par une politique d'acquisitions stratégiques, franchissant le seuil du million de licences vendues en 1994. Dans le segment haut de gamme, Pro/ENGINEER consolide ses parts de marché, concurrençant directement des systèmes établis tels que CATIA, Unigraphics et Intergraph. La seconde moitié de la décennie voit l'émergence de logiciels mid-range comme SolidWorks, Solid Edge et Anvil Express. Ces solutions se distinguent par une agilité technique et une ergonomie renouvelée, contrastant avec l'architecture plus ancienne d'AutoCAD. Cette période est également caractérisée par une forte concentration industrielle : Dassault Systèmes fait l'acquisition de SolidWorks, EDS/Unigraphics rachète Solid Edge, tandis que PTC absorbe Computervision^[4].

À l'aube des années 2000, les systèmes de CAO mécanique (MCAD) se stabilisent majoritairement sur les plateformes Windows NT et Windows 98, avec les noyaux ACIS et Parasolid comme standards de développement. La baisse du coût matériel associée aux performances croissantes des logiciels de milieu de gamme rend la technologie plus accessible. Des fonctionnalités avancées — telles que le lissage (lofting), la simulation de mouvement, la conception en contexte d'assemblage et la modélisation de surfaces NURBS — deviennent alors des standards industriels. La convergence des interfaces graphiques contribue à réduire la courbe d'apprentissage pour les utilisateurs. Enfin, l'essor d'Internet favorise l'apparition de nouveaux outils de collaboration et de partage de données, à l'instar des formats VRML, DWF ou des protocoles de réunion à distance. Cette évolution technologique permet aux concepteurs de s'affranchir des contraintes opérationnelles des logiciels pour se concentrer sur les processus de création^[4].

Au début des années 2000, une fois les incertitudes liées au « beugue de l'an 2000 » levées, l'industrie de la conception assistée par ordinateur (CAO) s'oriente vers les solutions basées sur les technologies Internet. Alibre commercialise alors Alibre Design, premier système de CAO 3D client-serveur sur le Web, tandis qu'Autodesk introduit des fonctionnalités de travail collaboratif en ligne avec AutoCAD 2000i. Parallèlement, la nécessité de réduire les cycles de développement conduit Ford à adopter la plateforme intégrée C3P (CAO, FAO, Ingénierie assistée par ordinateur et PDM). Cette approche permet la conception de la Ford Mondeo intégralement via Internet, démontrant l'efficacité de la « maquette numérique » et de l'ingénierie concourante^[13].

Le concept de Product Lifecycle Management (PLM), issu des recherches académiques sur les bases de données manufacturières, supplante progressivement l'appellation simplifiée de « fournisseur de CAO 3D ». Les principaux acteurs du marché (Dassault Systèmes, Parametric Technology, Unigraphics Solutions, SDRC) réorientent leurs stratégies vers la gestion globale des données techniques. Cette période est marquée par d'importantes restructurations : SDRC acquiert Metaphase, tandis qu'Unigraphics Solutions (UGS) absorbe EAI, spécialiste de la visualisation 3D. Dassault Systèmes fait l'acquisition du noyau géométrique ACIS auprès di Spatial Technology. En 2001, UGS rachète SDRC, alors qu'EDS reprend le contrôle total de sa filiale UGS^[13].Sur le plan technique, si aucune innovation n'égale la rupture introduite par Pro/Engineer en 1987, l'accent est mis sur l'ergonomie et la manipulation des surfaces : thinkDesign introduit le « Global Shape Modeling » (2001) et PTC lance la suite WildFire (2003). De nouveaux entrants, tels qu'ImpactXoft avec les solutions IX/Speed et XXen (développées en partenariat con Toyota Caelum), marquent également cette période avant d'être soutenus par Dassault Systèmes^[13].

En 2004, le secteur est dominé par trois principaux fournisseurs de solutions PLM : IBM-Dassault Systèmes (CATIA, ENOVIA), UGS (Unigraphics, iMAN) et PTC (Pro/Engineer, WindChill). Autodesk occupe alors une place prépondérante sur le segment du milieu de gamme, aux côtés de SolidWorks (Dassault) et Solid Edge (UGS). Plusieurs éditeurs de moindre envergure subsistent grâce à une spécialisation sectorielle et à l'interopérabilité avec les systèmes leaders. Selon certains analystes, l'innovation radicale qui avait marqué les décennies 1970-1980 connaît alors une phase de stagnation relative, dans l'attente d'une nouvelle rupture technologique^[13].

L'essor de la connectivité Internet favorise l'intégration d'outils de travail collaboratif au sein des logiciels de CAO. L'adoption de formats tels que le VRML et le DWF, ainsi que le développement de plug-ins pour navigateurs web, permettent la visualisation à distance de modèles 3D. Parallèlement, des applications comme Microsoft NetMeeting facilitent l'examen et la manipulation de maquettes numériques en temps réel^[10]. La baisse significative des coûts de licence démocratise l'accès aux outils avancés, touchant désormais les étudiants et les amateurs. Enfin, la standardisation des interfaces de programmation (API) permet l'intégration directe de modules d'analyse, de rendu, de simulation, de FAO (CAM) et de surfaçage au sein des suites logicielles principales^[10].

L'évolution du secteur de la CAO est marquée par des développements majeurs portés par Pro/ENGINEER. En 2001, la version v2001 introduit ISDX (Interactive Surface Design Extension), un module destiné au surfaçage de Classe A issu de l'acquisition de CDRS. Désormais connu sous le nom de « Creo Style », cet outil devient une référence pour le design industriel de produits de grande consommation. L'année suivante, Pro/ENGINEER Wildfire 1.0 propose une refonte de l'interface utilisateur visant à optimiser les flux de travail.

En 2007, l'émergence de Grasshopper pour Rhino marque un tournant dans la conception générative. Ce module permet de générer des formes organiques par le biais d'algorithmes visuels, rendant la modélisation paramétrique complexe accessible sans maîtrise préalable de la programmation. En 2008, Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 intègre des fonctionnalités comparables via l'outil Import Data Doctor, améliorant sensiblement l'interopérabilité et le traitement des fichiers aux formats STEP et IGES. À partir de 2009, Autodesk axe le développement d'Inventor sur l'intuitivité pour la gestion d'assemblages complexes. Parallèlement, le projet Fusion 360 préfigure l'intégration de la CAO dans le cloud, en combinant des outils de conception mécanique et des fonctionnalités de surfaçage héritées d'Alias^[14].

La décennie 2010 est marquée da une consolidation du secteur et une transition vers le cloud et l'interconnectivité. En 2010, PTC poursuit sa stratégie de croissance externe avec l'acquisition de Co-Create, rebaptisé Creo Elements Direct, afin de l'intégrer à l'écosystème Creo Parametric. L'année suivante voit le lancement de Creo 1.0 : cette version abandonne les dénominations historiques Pro/ENGINEER et Wildfire au profit d'une interface repensée, introduisant notamment le module de modélisation subdivisionnelle (« Freestyle ») et un menu contextuel dynamique. L'innovation structurelle se poursuit en 2012 lorsque Jon Hirschtick fonde Onshape, un logiciel de CAO collaboratif fondé sur le modèle du cloud computing et fonctionnant selon un principe de partage similaire à celui de Google Docs. Parallèlement, PTC amorce un virage stratégique vers l'Internet des objets (IdO) avec le rachat de ThingWorx in 2013, suivi de celui d'Axeda Corporation en 2014 pour la gestion de la connectivité. Durant cette même période, Dassault Systèmes introduit la plateforme 3DEXPERIENCE, visant à offrir aux utilisateurs de SOLIDWORKS une interopérabilité accrue avec les outils de simulation et de conception de Catia. Enfin, en 2015, PTC renforce son positionnement dans la convergence des mondes physique et numérique par l'acquisition de Vuforia, entreprise spécialisée dans la réalité augmentée^[14]

Au cours des années 2020, la CAO connaît une mutation structurelle sous l'impulsion de l'intégration de l'intelligence artificielle (IA). Cette évolution technologique permet d'automatiser des processus auparavant manuels et chronophages, optimisant ainsi la précision et la réactivité des concepteurs et ingénieurs^{[15],[16],[17],[18]}.

L'IA favorise un gain d'efficience substantiel en prenant en charge les tâches redondantes, telles que la gestion des blocs dynamiques ou le contrôle automatique de la conformité des données^{[15],[16],[17],[18]}. Certains logiciels intègrent désormais des fonctions d'analyse prédictive capables de suggérer des optimisations de conception, réduisant ainsi le taux d'erreur et les cycles de révision^[15],[16]. Par ailleurs, l'IA générative transforme les modèles de base en systèmes sémantiques intelligents : elle est capable de reconnaître les composants et de les positionner de manière contextuelle au sein du projet^[16],[17].

Cette approche garantit une plus grande rigueur technique et une meilleure adéquation avec les normes en vigueur, limitant les vérifications manuelles exhaustives^[16]. En outre, de nouveaux outils permettent de réaliser des simulations complexes (comportement des structures o performances énergétiques) dès les phases préliminaires de la conception^[17],[18]. Ces analyses préconceptionnelles contribuent à la réduction du gaspillage de ressources e favorisent l'émergence de solutions architecturales et industrielles plus durables^[17],[18].

Cette section répertorie les événements marquants ayant jalonné le développement des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) :

• 1963 – Digigraphics (General Electric)' : GE développe Digigraphics, l'un des premiers systèmes de CAO, initialement conçu pour la modélisation aérodynamique des voilures d'aéronefs^[19].
• 1963 – Sketchpad (Ivan Sutherland)' : Premier système graphique interactif, il établit les fondements théoriques et conceptuels de l'informatique graphique et de la CAO moderne^[19].
• 1965 – PDGS (Ford)' : Premier système de conception assistée par ordinateur déployé par Ford pour ses processus de conception industrielle^[19].
• 1968 – Unisurf' : Système pionnier de CAO et de FAO, conçu pour la conception de carrosseries automobiles. Développé par l'ingénieur français Pierre Bézier pour le compte de Renault, le système est opérationnel dès 1968 avant d'être pleinement intégré à la production en 1975^[20],[21].
• 1970 – PRONTO (D^r Patrick Hanratty)' : Premier système commercial interactif de conception et de commande numérique. Ce logiciel préfigure l'évolution vers la CAO/FAO intégrée, la modélisation solide e l'éditique (PAO)^[19].
• 1973 – SynthaVision' (MAGI) : logiciel de CAO pionnier de la modélisation solide et de la visualisation graphique^[19].
• 1975 – ComputerVision' : introduction par la société éponyme d'un système de CAO avancé pour l'époque^[19].
• 1977 – CATIA' : initialement conçu pour les besoins internes de l'avionneur Dassault Aviation, alors utilisateur du logiciel CADAM^[22],[23].
• 1978 – Unigraphics R1' : publication par United Computing d'une refonte intégrale du code source. Cette version, qui optimise les performances globales, marque le passage de la dénomination UGO à la série UGI^[24].
• 1982 – ADAM' (Pat Hanratty) : programme de CAO/FAO destiné aux architectures 32 bits, intégrant des fonctionnalités de modélisation filaire (wireframe) et solide^[19].
• 1982 – CADAM (Lockheed)' : logiciel de CAO développé par Lockheed pour les besoins de la conception industrielle^[19].
• 1982 – Autodesk AutoCAD' : premier logiciel de CAO disponible sur ordinateur personnel (PC), favorisant la démocratisation de l'outil auprès du grand public et des petites structures^[19].
• 1983 – Unigraphics (McDonnell Douglas)' : premier système de CAO multiplateforme, capable de fonctionner aussi bien sur mainframes que sur micro-ordinateurs^[19].
• 1984 – Commercialisation de CADAM par IBM' : IBM prend en charge la distribution mondiale de CADAM, l'intégrant à son catalogue de solutions industrielles^[19].
• 1985 – MINICAD (Diehl Graphsoft)' : solution de CAO destinée aux micro-ordinateurs, renforçant l'accessibilité des outils de dessin technique^[19].
• 1986 – Bentley Systems et MicroStation' : création de Bentley Systems et lancement de MicroStation, un outil spécialisé dans les infrastructures s'imposant comme une alternative majeure aux standards du marché^[25].
• 1987 – GEOMOD (SDRC)' : développement d'une solution avancée de modélisation 3D^[19]. Parution de Pro/Engineer, premier système de CAO 3D fondé sur une approche paramétrique utilisant des contraintes pilotées par des règles^[26].
• 1988 – Pro/ENGINEER' (PTC) : Lancement du premier logiciel de CAO paramétrique destiné à la conception mécanique^[19].
• 1990 – Autocad' (Autodesk) : Les mises à jour successives consolident la domination de l'outil sur le marché des ordinateurs personnels (PC)^[19].
• 1992 – CADENAS / eCATALOG' : Création de l'entreprise CADENAS, spécialisée dans le développement de bibliothèques de composants 3D accessibles au public^[19].
• 1994 – Standard STEP' : Le format STEP s'impose comme la norme internationale pour l'échange de données de modèles 3D entre systèmes hétérogènes^[19].
• 1994 – Autodesk Release 13' : Intégration de fonctions de modélisation 3D au sein de systèmes initialement destinés au dessin en deux dimensions^[19].
• 1995 – SolidWorks' (General Systems) : Commercialisation d'une solution de CAO 3D native pour Windows, exploitant les API de Microsoft^[19].
• 1995 – CATIA' (Dassault Systèmes) : Évolution vers une solution avancée de conception et de manipulation de solides 3D, adoptée massivement par les industries automobile, aéronautique et navale^[19].
• 1995 – eCATALOGsolutions' (CADENAS) : Extension de la plateforme pour optimiser la gestion et la diffusion des composants 3D^[19].
• 1996 – Solid Edge' (Siemens) : Lancement de ce logiciel de modélisation 3D axé sur la conception mécanique^[19].
• 1997 – eCATALOGsolutions' : La solution devient une unité commerciale autonome au sein de la structure de CADENAS^[19].
• 1998 – Groupware / Autodesk Inventor' : Apparition des systèmes collaboratifs et introduction d'une nouvelle solution de CAO paramétrique avancée par Autodesk^[19].
• 2000 – Autodesk 360 / eCATALOGsolutions' : Intégration des technologies de l'informatique en nuage (cloud computing), favorisant le travail collaboratif en ligne et la centralisation des données techniques^[19].
• 2002 – EDS PLM Solutions lance Unigraphics NX, la première version de la lignée « Next Generation ». Ce logiciel marque l'unification des fonctionnalités d'Unigraphics et d'I-DEAS au sein d'une solution unique^[27].
• 2003 – Lancement de 3D CAD App par Cadsoft Corporation^[19].
• 2007 – Fondation d'Onshape : il s'agit du premier logiciel de CAO intégralement conçu pour une architecture en mode cloud^[19]. Parallèlement, après le rachat d'UGS Corporation par Siemens, la nouvelle version du logiciel phare est commercialisée sous le nom de NX 5^[28].
• 2010 – PTC annonce le lancement de sa suite logicielle Creo. Dans le cadre de cette restructuration de gamme, le logiciel historique Pro/ENGINEER (apparu en 1987) est renommé Creo Elements/Pro, assurant la transition technologique vers la nouvelle plateforme de conception de l'éditeur^[29].
• 2012 – Lancement d'Autodesk 360, première solution de CAO exploitant les capacités du cloud pour la gestion de données e le calcul déporté.Modèle:Sf
• 2015 – Application CADENAS / Réalité virtuelle' : Le secteur de la CAO s'oriente vers la réalité virtuelle (VR) et les solutions mobiles, favorisant l'intégration de nouveaux outils de conception immersive^[19].
• 2016 – Onshape' : Lancement d'Onshape, première plateforme de CAO intégralement basée sur le cloud, permettant un accès multiplateforme indépendant de la localisation de l'utilisateur^[19].
• 2025 – Onshape CAM Studio' : PTC lance la version bêta d'Onshape CAM Studio, solution logicielle native du cloud intégrant les fonctionnalités CAO, FAO (CAM) et GDT (PDM) au sein d'un environnement unique destiné à la conception et à la fabrication collaborative^[30].
• 2025 – Définition basée sur le modèle (MBD)' : Présentation au Salon du Bourget de nouvelles fonctionnalités MBD intégrées à Onshape ; il s'agit de la première offre de ce type sur une plateforme CAO/GDT native du cloud^[31].
• 2025 – Intelligence artificielle' : Annonce d'Onshape AI Advisor, qui implémente l'intelligence artificielle générative dans l'environnement de conception pour l'assistance en temps réel et l'optimisation des flux de travail^[32].

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