CAD/CAM软件的发展现状、趋势与国产替代策略探究

商开振，刘 霞，尹 强

（1.菏泽技师学院，山东 菏泽 274026 ；2.菏泽市人力资源和社会保障局，山东 菏泽 274026）

1 引言

近年来，西方国家以重塑制造业竞争优势为目标，不断在工业软件领域实施断供与禁用，工业软件安全问题浮出水面。《“十四五”智能制造发展规划》提出全面推行制造业企业数字化、网络化的建设目标，加速制造业转型升级。CAD/CAM作为工业软件的核心，被广泛应用于制造业的产品设计、生产加工及仿真验证等关键环节中，是我国制造业数字化转型的重要支撑，对我国制造业高质量发展意义重大。

2 国内外CAD/CAM软件的演变历程与发展策略

研究国内外CAD/CAM软件发展的历史进程，分析国外工业软件的发展策略，对我国CAD/CAM软件的国产替代起到重要作用。

2.1 国内外CAD/CAM软件发展历程

CAD/CAM技术的研究开端于对精准加工技术的迫切需求，其演化历程可以分为技术准备阶段、初步应用阶段、成熟发展阶段与垄断竞争阶段，如图1所示。

图1 国内外CAD/CAM软件的发展历程

20世纪50年代是CAD/CAM的技术准备阶段。得益于脉冲控制伺服电机与计算机图形学的长足发展，以麻省理工学院为主的美国高校及企业研发了可显示简单图形的设备、三坐标数控铣床、APT自动编程、数控设备的自动换刀功能等技术。我国在1958年也研制出了国内第一台三坐标数控铣床。图形显示设备、数控加工设备的研制成功，为CAD/CAM技术的产生打下了良好基础。

20世纪60年代，商品化的CAD/CAM系统开始出现。IBM公司推出了计算机绘图设备，洛克希德飞机制造公司推出了商品化的CAD/CAM系统，CAD/CAM软件进入初步应用阶段。此时我国成套引进CAD/CAM系统，开始了国产CAD/CAM技术的探索之路。

20世纪70年代至90年代，实体建模技术日趋成熟，CAD/CAM的核心模块也逐渐成型，进入成熟发展期。欧特克、美国参数技术等公司经历了从推出商品化软件到实现CAD/CAM系统集成的过程。我国也开始了甩图板工程，CAXA电子图板、开目CAPP等众多CAD软件开始涌现，并开始直面众多功能强大国外软件的竞争。

2000年以来，国外CAD/CAM软件进军国内市场，逐渐形成了垄断局面。国内工业软件发展甚微，技术代差逐渐形成。以欧特克、达索及西门子为主的国外企业占领了我国95%的工业软件市场。二维CAD领域，中望软件、数码大方等公司在技术方面做到了国产替代，但规模小，市场占有率低。面对国产研发设计类软件突破现状的迫切需求，有必要对国外工业软件的发展策略进行研究。

2.2 国外CAD/CAM软件的发展策略分析

国外公司以其强大的资本为后盾，形成了相对稳定的竞争优势。其发展策略兼具着前瞻性与残酷性。首先是以高校为市场，培养后备目标客户。在国外CAD/CAM软件进军国内市场时期，我国高校、科研院所在人才培养过程中恰逢存在相关知识载体的巨大缺口，国外公司以赞助或捐赠等方式，积极争取在教学与科研中捆绑其CAD/CAM软件。利用其软件产品构建高校教学平台，并提供教材支持，从而培养学生对其软件的使用习惯。此营销策略一方面使目标客户前移，从学生阶段开始挤压国产软件用户市场，另一方面也转移了广大高校对工业软件算法、程序设计等基础性教育的工作重心。其次是放任盗版行为，压缩国产软件生存空间。长期以来国外软件以极低的使用成本抢占国内市场，形成倾销式市场挤压，迫使国产软件厂商失去生存空间；在培养用户使用习惯后，将软件嵌入我国制造业研发、生产等关键环节中，实现技术资料与工业软件的捆绑。回顾国外工业软件在我国的发展之路，其经营策略对国产软件造成了极大影响。如今，数码大方、中望软件等公司都在重视学校市场，积极参与学校课程建设，协办各级各类职业技能大赛，培养潜在客户。

3 国产CAD/CAM软件的行业现状与发展趋势

在经历了上世纪甩图板工程带来的国产工业软件小阳春之后，国内市场迎来了三维CAD技术。国外CAD/CAM软件迅速占领了我国主要市场份额。我国自主工业软件市场占有率从20世纪90年代的25%萎缩到目前的不足5%。虽然国产CAD/CAM软件面对着诸多现实困境，但也在积极把握新的行业趋势，在国家政策支持下寻求破局之道。

在激烈的市场竞争中，国产CAD/CAM软件发展较为困难。首先是国内用户长期以来对国外软件的使用惯性，形成了国产替代的强大阻碍。其长期研发设计活动积累的核心技术资料被国外软件牢牢绑定，国产替代将对企业日常经营带来影响；其技术人员也习惯于国外软件的操作逻辑，对使用国产软件具有抵触心理。其次是面对种类繁多的设计与仿真需求，国产软件开发时需要积累大量行业Know-how，并转化为软件功能，研发投入大。而制造企业对工业软件的核心需求受限于自身主营产品，往往不需要大而全，造成国产软件盈利能力与产品研发投入不匹配，无法形成资金回笼快速通道。但近期的工业软件断供凸显了发展自主可控工业软件的重要性，国产替代将成为国家战略重要的发展方向。

CAD/CAM软件是工业创新设计与仿真分析的核心工具，将在我国制造业转型升级过程中发挥重要作用。近年来国务院、工信部等多家单位发布了指导性文件，如图2所示，强调了CAD/CAM软件在智能制造行业中的核心创新能力载体地位，在保护知识产权、优化市场环境的基础上，大力引导国产工业软件攻克行业核心技术，并突破发展一批研发设计类软件，开发一批行业专用软件。受益于我国制造业转型、国家扶持政策及软件正版化带来的良好市场生态，国产CAD/CAM软件将迎来良好机遇期。

图2 国家多部门发布的指导性文件

面对5G、云计算等新技术的出现，中望软件、数码大方、华天软件等国产CAD/CAM软件厂商敏锐把握市场发展趋势，快速朝着云平台、集成化方向发展，国产CAD/CAM软件的内核、应用与发展趋势见下表。他们一方面在二维CAD领域改善软件效率与接口，巩固现有市场优势；另一方面在核心技术构建方面取得进步，实现了知识产权的自主可控。中望软件在高端三维CAD/CAM领域重构了自主几何建模引擎，实现软件的健壮性、鲁棒性与效率的兼顾；并在All-in-one CAx、云平台等方面持续发力。数码大方在二维CAD、三维CAD领域具有较大的市场份额，也形成了自主的PDM/PLM软件。华天软件在三维CAD领域也有较强实力，利用自主三维几何内核与云计算研发了CrownCAD2023。苏州浩辰虽然优势在于建筑、水利、暖通等行业，但其推出的浩辰CAD看图王成功验证了移动端模式的可行性。在强劲市场需求、先进高新技术的合力作用下，我国CAD/CAM软件向内追求自主可控技术内核，向外紧密联系市场，国产CAD/CAM技术的高速发展期正在到来。

表 部分国产CAD/CAM软件的内核、应用与发展趋势

4 CAD/CAM软件的国产替代发展策略

目前，多数国内CAD/CAM厂商的目标客户仍限于国内市场。在30余年来的坎坷发展中，国内用户对国产软件形成了“小、弱、差”的偏见，国产替代道阻且长。面对工业软件行业的激烈竞争，国产软件应开好头寻求破局、内强自身起好步、放长远稳步发展。CAD/CAM软件的国产替代发展策略如图3所示。

图3 CAD/CAM软件的国产替代发展策略

1）建立国产替代工程基金，消除用户顾虑。“小、弱、差”的偏见针对的不是一家企业，而是国内CAD/CAM行业。应建立并发挥CAD/CAM行业协会的作用，筹建国产替代工程基金。在用户开始使用国产软件的一段时期，以基金的形式对其相关日常经营活动风险给予保障，因国产软件造成的日常业务损失应由基金给予补偿。可以扣除基金中相应软件公司投入的资金，倒逼软件企业内强自身。国产替代工程基金不仅可以消除国内用户的顾虑，更有助于国产软件公司突破现有市场格局。

2）紧抓行业技术发展趋势，做强软件功能。随着SaaS云服务、拓扑优化等相关技术的快速发展，CAD/CAM软件正朝着工业云、集成化、移动端等方向发展。国产软件应积极发展自主几何建棋引擎、几何约束解器，并融合新技术，主动改变CAD/CAM软件的呈现形式。软件研发离不开用户的切实需求与痛点，应将功能的完整性作为重点，不断丰富产品功能，简化操作过程，降低用户软件学习成本。面对国外软件的强势竞争，应联合头部用户与云平台企业，建造多维度的网格化行业互助生态。

3）构建经营技工教育市场，培养潜在客户。教育市场一直是CAD/CAM厂商的必争之地。一直以来，国外CAD/CAM软件厂商大多将营销重心放在高校领域。技工教育市场处于被忽视状态。我国制造业的设计研发人才一般来自高等院校，但数控加工技术工人主要来自职业技术院校。由于CAM软件与数控加工设备的密切联系，技术工人反而是CAM软件的主要使用者，因此抢占职业技术教育市场，对实现国产CAD/CAM软件走向高端化，形成国产替代具有重要作用。

5 结束语

自主可控的CAD/CAM技术是我国制造业数字化转型的关键，也关系到我国智能制造产业的长远发展。通过梳理国内外CAD/CAM技术的发展历程，研究国外公司在我国的发展策略，在分析国产CAD/CAM行业的现实困境与发展趋势的基础上，对我国CAD/CAM软件的发展策略提出建议。有助于促进国产CAD/CAM行业健康快速发展，并在我国制造业的智能化、高端化升级方面起到推动作用。