CAD/CAM軟件的發展現狀、趨勢與國產替代策略探究

商開振，劉 霞，尹 強

（1.菏澤技師學院，山東 菏澤 274026 ；2.菏澤市人力資源和社會保障局，山東 菏澤 274026）

1 引言

近年來，西方國家以重塑制造業競爭優勢為目標，不斷在工業軟件領域實施斷供與禁用，工業軟件安全問題浮出水面。《“十四五”智能制造發展規劃》提出全面推行制造業企業數字化、網絡化的建設目標，加速制造業轉型升級。CAD/CAM作為工業軟件的核心，被廣泛應用于制造業的產品設計、生產加工及仿真驗證等關鍵環節中，是我國制造業數字化轉型的重要支撐，對我國制造業高質量發展意義重大。

2 國內外CAD/CAM軟件的演變歷程與發展策略

研究國內外CAD/CAM軟件發展的歷史進程，分析國外工業軟件的發展策略，對我國CAD/CAM軟件的國產替代起到重要作用。

2.1 國內外CAD/CAM軟件發展歷程

CAD/CAM技術的研究開端于對精準加工技術的迫切需求，其演化歷程可以分為技術準備階段、初步應用階段、成熟發展階段與壟斷競爭階段，如圖1所示。

圖1 國內外CAD/CAM軟件的發展歷程

20世紀50年代是CAD/CAM的技術準備階段。得益于脈沖控制伺服電機與計算機圖形學的長足發展，以麻省理工學院為主的美國高校及企業研發了可顯示簡單圖形的設備、三坐標數控銑床、APT自動編程、數控設備的自動換刀功能等技術。我國在1958年也研制出了國內第一臺三坐標數控銑床。圖形顯示設備、數控加工設備的研制成功，為CAD/CAM技術的產生打下了良好基礎。

20世紀60年代，商品化的CAD/CAM系統開始出現。IBM公司推出了計算機繪圖設備，洛克希德飛機制造公司推出了商品化的CAD/CAM系統，CAD/CAM軟件進入初步應用階段。此時我國成套引進CAD/CAM系統，開始了國產CAD/CAM技術的探索之路。

20世紀70年代至90年代，實體建模技術日趨成熟，CAD/CAM的核心模塊也逐漸成型，進入成熟發展期。歐特克、美國參數技術等公司經歷了從推出商品化軟件到實現CAD/CAM系統集成的過程。我國也開始了甩圖板工程，CAXA電子圖板、開目CAPP等眾多CAD軟件開始涌現，并開始直面眾多功能強大國外軟件的競爭。

2000年以來，國外CAD/CAM軟件進軍國內市場，逐漸形成了壟斷局面。國內工業軟件發展甚微，技術代差逐漸形成。以歐特克、達索及西門子為主的國外企業占領了我國95%的工業軟件市場。二維CAD領域，中望軟件、數碼大方等公司在技術方面做到了國產替代，但規模小，市場占有率低。面對國產研發設計類軟件突破現狀的迫切需求，有必要對國外工業軟件的發展策略進行研究。

2.2 國外CAD/CAM軟件的發展策略分析

國外公司以其強大的資本為后盾，形成了相對穩定的競爭優勢。其發展策略兼具著前瞻性與殘酷性。首先是以高校為市場，培養后備目標客戶。在國外CAD/CAM軟件進軍國內市場時期，我國高校、科研院所在人才培養過程中恰逢存在相關知識載體的巨大缺口，國外公司以贊助或捐贈等方式，積極爭取在教學與科研中捆綁其CAD/CAM軟件。利用其軟件產品構建高校教學平臺，并提供教材支持，從而培養學生對其軟件的使用習慣。此營銷策略一方面使目標客戶前移，從學生階段開始擠壓國產軟件用戶市場，另一方面也轉移了廣大高校對工業軟件算法、程序設計等基礎性教育的工作重心。其次是放任盜版行為，壓縮國產軟件生存空間。長期以來國外軟件以極低的使用成本搶占國內市場，形成傾銷式市場擠壓，迫使國產軟件廠商失去生存空間；在培養用戶使用習慣后，將軟件嵌入我國制造業研發、生產等關鍵環節中，實現技術資料與工業軟件的捆綁。回顧國外工業軟件在我國的發展之路，其經營策略對國產軟件造成了極大影響。如今，數碼大方、中望軟件等公司都在重視學校市場，積極參與學校課程建設，協辦各級各類職業技能大賽，培養潛在客戶。

3 國產CAD/CAM軟件的行業現狀與發展趨勢

在經歷了上世紀甩圖板工程帶來的國產工業軟件小陽春之后，國內市場迎來了三維CAD技術。國外CAD/CAM軟件迅速占領了我國主要市場份額。我國自主工業軟件市場占有率從20世紀90年代的25%萎縮到目前的不足5%。雖然國產CAD/CAM軟件面對著諸多現實困境，但也在積極把握新的行業趨勢，在國家政策支持下尋求破局之道。

在激烈的市場競爭中，國產CAD/CAM軟件發展較為困難。首先是國內用戶長期以來對國外軟件的使用慣性，形成了國產替代的強大阻礙。其長期研發設計活動積累的核心技術資料被國外軟件牢牢綁定，國產替代將對企業日常經營帶來影響；其技術人員也習慣于國外軟件的操作邏輯，對使用國產軟件具有抵觸心理。其次是面對種類繁多的設計與仿真需求，國產軟件開發時需要積累大量行業Know-how，并轉化為軟件功能，研發投入大。而制造企業對工業軟件的核心需求受限于自身主營產品，往往不需要大而全，造成國產軟件盈利能力與產品研發投入不匹配，無法形成資金回籠快速通道。但近期的工業軟件斷供凸顯了發展自主可控工業軟件的重要性，國產替代將成為國家戰略重要的發展方向。

CAD/CAM軟件是工業創新設計與仿真分析的核心工具，將在我國制造業轉型升級過程中發揮重要作用。近年來國務院、工信部等多家單位發布了指導性文件，如圖2所示，強調了CAD/CAM軟件在智能制造行業中的核心創新能力載體地位，在保護知識產權、優化市場環境的基礎上，大力引導國產工業軟件攻克行業核心技術，并突破發展一批研發設計類軟件，開發一批行業專用軟件。受益于我國制造業轉型、國家扶持政策及軟件正版化帶來的良好市場生態，國產CAD/CAM軟件將迎來良好機遇期。

圖2 國家多部門發布的指導性文件

面對5G、云計算等新技術的出現，中望軟件、數碼大方、華天軟件等國產CAD/CAM軟件廠商敏銳把握市場發展趨勢，快速朝著云平臺、集成化方向發展，國產CAD/CAM軟件的內核、應用與發展趨勢見下表。他們一方面在二維CAD領域改善軟件效率與接口，鞏固現有市場優勢；另一方面在核心技術構建方面取得進步，實現了知識產權的自主可控。中望軟件在高端三維CAD/CAM領域重構了自主幾何建模引擎，實現軟件的健壯性、魯棒性與效率的兼顧；并在All-in-one CAx、云平臺等方面持續發力。數碼大方在二維CAD、三維CAD領域具有較大的市場份額，也形成了自主的PDM/PLM軟件。華天軟件在三維CAD領域也有較強實力，利用自主三維幾何內核與云計算研發了CrownCAD2023。蘇州浩辰雖然優勢在于建筑、水利、暖通等行業，但其推出的浩辰CAD看圖王成功驗證了移動端模式的可行性。在強勁市場需求、先進高新技術的合力作用下，我國CAD/CAM軟件向內追求自主可控技術內核，向外緊密聯系市場，國產CAD/CAM技術的高速發展期正在到來。

表 部分國產CAD/CAM軟件的內核、應用與發展趨勢

4 CAD/CAM軟件的國產替代發展策略

目前，多數國內CAD/CAM廠商的目標客戶仍限于國內市場。在30余年來的坎坷發展中，國內用戶對國產軟件形成了“小、弱、差”的偏見，國產替代道阻且長。面對工業軟件行業的激烈競爭，國產軟件應開好頭尋求破局、內強自身起好步、放長遠穩步發展。CAD/CAM軟件的國產替代發展策略如圖3所示。

圖3 CAD/CAM軟件的國產替代發展策略

1）建立國產替代工程基金，消除用戶顧慮。“小、弱、差”的偏見針對的不是一家企業，而是國內CAD/CAM行業。應建立并發揮CAD/CAM行業協會的作用，籌建國產替代工程基金。在用戶開始使用國產軟件的一段時期，以基金的形式對其相關日常經營活動風險給予保障，因國產軟件造成的日常業務損失應由基金給予補償。可以扣除基金中相應軟件公司投入的資金，倒逼軟件企業內強自身。國產替代工程基金不僅可以消除國內用戶的顧慮，更有助于國產軟件公司突破現有市場格局。

2）緊抓行業技術發展趨勢，做強軟件功能。隨著SaaS云服務、拓撲優化等相關技術的快速發展，CAD/CAM軟件正朝著工業云、集成化、移動端等方向發展。國產軟件應積極發展自主幾何建棋引擎、幾何約束解器，并融合新技術，主動改變CAD/CAM軟件的呈現形式。軟件研發離不開用戶的切實需求與痛點，應將功能的完整性作為重點，不斷豐富產品功能，簡化操作過程，降低用戶軟件學習成本。面對國外軟件的強勢競爭，應聯合頭部用戶與云平臺企業，建造多維度的網格化行業互助生態。

3）構建經營技工教育市場，培養潛在客戶。教育市場一直是CAD/CAM廠商的必爭之地。一直以來，國外CAD/CAM軟件廠商大多將營銷重心放在高校領域。技工教育市場處于被忽視狀態。我國制造業的設計研發人才一般來自高等院校，但數控加工技術工人主要來自職業技術院校。由于CAM軟件與數控加工設備的密切聯系，技術工人反而是CAM軟件的主要使用者，因此搶占職業技術教育市場，對實現國產CAD/CAM軟件走向高端化，形成國產替代具有重要作用。

5 結束語

自主可控的CAD/CAM技術是我國制造業數字化轉型的關鍵，也關系到我國智能制造產業的長遠發展。通過梳理國內外CAD/CAM技術的發展歷程，研究國外公司在我國的發展策略，在分析國產CAD/CAM行業的現實困境與發展趨勢的基礎上，對我國CAD/CAM軟件的發展策略提出建議。有助于促進國產CAD/CAM行業健康快速發展，并在我國制造業的智能化、高端化升級方面起到推動作用。