CAD/CAM軟件的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)與國產(chǎn)替代策略探究

引言

近年來，西方國家以重塑制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)為目標(biāo)， 不斷在工業(yè)軟件領(lǐng)域?qū)嵤喙┡c禁用，工業(yè)軟件安全問題浮出水面?！丁笆奈濉?a target="_blank">智能制造發(fā)展規(guī)劃》提出全面推行制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)目標(biāo)，加速制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。CAD/CAM 作為工業(yè)軟件的核心，被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工及仿真驗(yàn)證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)中，是我國制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要支撐，對(duì)我國制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展意義重大。

國內(nèi)外CAD/CAM 軟件的演變歷程與發(fā)展策略

研究國內(nèi)外CAD/CAM 軟件發(fā)展的歷史進(jìn)程，分析國外工業(yè)軟件的發(fā)展策略，對(duì)我國CAD/CAM 軟件的國產(chǎn)替代起到重要作用。

2.1 國內(nèi)外CAD/CAM 軟件發(fā)展歷程

CAD/CAM 技術(shù)的研究開端于對(duì)精準(zhǔn)加工技術(shù)的迫切需求，其演化歷程可以分為技術(shù)準(zhǔn)備階段、初步應(yīng)用階段、成熟發(fā)展階段與壟斷競(jìng)爭(zhēng)階段，如圖1 所示。

20 世紀(jì)50 年代是CAD/CAM 的技術(shù)準(zhǔn)備階段。得益于脈沖控制伺服電機(jī)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的長足發(fā)展，以麻省理工學(xué)院為主的美國高校及企業(yè)研發(fā)了可顯示簡(jiǎn)單圖形的設(shè)備、三坐標(biāo)數(shù)控銑床、APT 自動(dòng)編程、數(shù)控設(shè)備的自動(dòng)換刀功能等技術(shù)。我國在1958 年也研制出了國內(nèi)第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床。圖形顯示設(shè)備、數(shù)控加工設(shè)備的研制成功，為CAD/CAM 技術(shù)的產(chǎn)生打下了良好基礎(chǔ)。

20 世紀(jì)60 年代，商品化的CAD/CAM 系統(tǒng)開始出現(xiàn)。IBM 公司推出了計(jì)算機(jī)繪圖設(shè)備，洛克希德飛機(jī)制造公司推出了商品化的CAD/CAM 系統(tǒng)，CAD/CAM 軟件進(jìn)入初步應(yīng)用階段。此時(shí)我國成套引進(jìn)CAD/CAM 系統(tǒng)， 開始了國產(chǎn)CAD/CAM 技術(shù)的探索之路。

20 世紀(jì)70 年代至90 年代，實(shí)體建模技術(shù)日趨成熟， CAD/CAM 的核心模塊也逐漸成型，進(jìn)入成熟發(fā)展期。歐特克、美國參數(shù)技術(shù)等公司經(jīng)歷了從推出商品化軟件到實(shí)現(xiàn)CAD/CAM 系統(tǒng)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(xiàn)，并開始直面眾多功能強(qiáng)大國外軟件的競(jìng)爭(zhēng)。

2000 年以來，國外CAD/CAM 軟件進(jìn)軍國內(nèi)市場(chǎng)，逐漸形成了壟斷局面。國內(nèi)工業(yè)軟件發(fā)展甚微，技術(shù)代差逐漸形成。以歐特克、達(dá)索及西門子為主的國外企業(yè)占領(lǐng)了我國95% 的工業(yè)軟件市場(chǎng)。二維CAD 領(lǐng)域，中望軟件、數(shù)碼大方等公司在技術(shù)方面做到了國產(chǎn)替代，但規(guī)模小， 市場(chǎng)占有率低。面對(duì)國產(chǎn)研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件突破現(xiàn)狀的迫切需求，有必要對(duì)國外工業(yè)軟件的發(fā)展策略進(jìn)行研究。

2.2 國外CAD/CAM 軟件的發(fā)展策略分析

國外公司以其強(qiáng)大的資本為后盾，形成了相對(duì)穩(wěn)定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。其發(fā)展策略兼具著前瞻性與殘酷性。首先是以高校為市場(chǎng)，培養(yǎng)后備目標(biāo)客戶。在國外CAD/CAM 軟件進(jìn)軍國內(nèi)市場(chǎng)時(shí)期，我國高校、科研院所在人才培養(yǎng)過程中恰逢存在相關(guān)知識(shí)載體的巨大缺口，國外公司以贊助或捐贈(zèng)等方式，積極爭(zhēng)取在教學(xué)與科研中捆綁其CAD/CAM 軟件。利用其軟件產(chǎn)品構(gòu)建高校教學(xué)平臺(tái)， 并提供教材支持，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)其軟件的使用習(xí)慣。此營銷策略一方面使目標(biāo)客戶前移，從學(xué)生階段開始擠壓國產(chǎn)軟件用戶市場(chǎng)，另一方面也轉(zhuǎn)移了廣大高校對(duì)工業(yè)軟件算法、程序設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)性教育的工作重心。其次是放任盜版行為，壓縮國產(chǎn)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(nèi)市場(chǎng)，形成傾銷式市場(chǎng)擠壓，迫使國產(chǎn)軟件廠商失去生存空間；在培養(yǎng)用戶使用習(xí)慣后，將軟件嵌入我國制造業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資料與工業(yè)軟件的捆綁。回顧國外工業(yè)軟件在我國的發(fā)展之路，其經(jīng)營策略對(duì)國產(chǎn)軟件造成了極大影響。如今，數(shù)碼大方、中望軟件等公司都在重視學(xué)校市場(chǎng)，積極參與學(xué)校課程建設(shè)，協(xié)辦各級(jí)各類職業(yè)技能大賽，培養(yǎng)潛在客戶。

國產(chǎn)CAD/CAM 軟件的行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

在經(jīng)歷了上世紀(jì)甩圖板工程帶來的國產(chǎn)工業(yè)軟件小陽春之后，國內(nèi)市場(chǎng)迎來了三維CAD 技術(shù)。國外CAD/CAM 軟件迅速占領(lǐng)了我國主要市場(chǎng)份額。我國自主工業(yè)軟件市場(chǎng)占有率從20 世紀(jì)90 年代的25% 萎縮到目前的不足5%。雖然國產(chǎn)CAD/CAM 軟件面對(duì)著諸多現(xiàn)實(shí)困境，但也在積極把握新的行業(yè)趨勢(shì)，在國家政策支持下尋求破局之道。

在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，國產(chǎn)CAD/CAM 軟件發(fā)展較為困難。首先是國內(nèi)用戶長期以來對(duì)國外軟件的使用慣性，形成了國產(chǎn)替代的強(qiáng)大阻礙。其長期研發(fā)設(shè)計(jì)活動(dòng)積累的核心技術(shù)資料被國外軟件牢牢綁定，國產(chǎn)替代將對(duì)企業(yè)日常經(jīng)營帶來影響；其技術(shù)人員也習(xí)慣于國外軟件的操作邏輯，對(duì)使用國產(chǎn)軟件具有抵觸心理。其次是面對(duì)種類繁多的設(shè)計(jì)與仿真需求，國產(chǎn)軟件開發(fā)時(shí)需要積累大量行業(yè)Know-how，并轉(zhuǎn)化為軟件功能，研發(fā)投入大。而制造企業(yè)對(duì)工業(yè)軟件的核心需求受限于自身主營產(chǎn)品，往往不需要大而全，造成國產(chǎn)軟件盈利能力與產(chǎn)品研發(fā)投入不匹配，無法形成資金回籠快速通道。但近期的工業(yè)軟件斷供凸顯了發(fā)展自主可控工業(yè)軟件的重要性，國產(chǎn)替代將成為國家戰(zhàn)略重要的發(fā)展方向。

CAD/CAM 軟件是工業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真分析的核心工具，將在我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)過程中發(fā)揮重要作用。近年來國務(wù)院、工信部等多家單位發(fā)布了指導(dǎo)性文件，如圖2 所示，強(qiáng)調(diào)了CAD/CAM 軟件在智能制造行業(yè)中的核心創(chuàng)新能力載體地位，在保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、優(yōu)化市場(chǎng)環(huán)境的基礎(chǔ)上， 大力引導(dǎo)國產(chǎn)工業(yè)軟件攻克行業(yè)核心技術(shù)，并突破發(fā)展一批研發(fā)設(shè)計(jì)類軟件，開發(fā)一批行業(yè)專用軟件。受益于我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型、國家扶持政策及軟件正版化帶來的良好市場(chǎng)生態(tài)，國產(chǎn)CAD/CAM 軟件將迎來良好機(jī)遇期。

面對(duì)5G、云計(jì)算等新技術(shù)的出現(xiàn)，中望軟件、數(shù)碼大方、華天軟件等國產(chǎn)CAD/CAM 軟件廠商敏銳把握市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，快速朝著云平臺(tái)、集成化方向發(fā)展，國產(chǎn)CAD/CAM 軟件的內(nèi)核、應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)見下表。他們一方面在二維CAD 領(lǐng)域改善軟件效率與接口，鞏固現(xiàn)有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)；另一方面在核心技術(shù)構(gòu)建方面取得進(jìn)步， 實(shí)現(xiàn)了知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自主可控。中望軟件在高端三維CAD/ CAM 領(lǐng)域重構(gòu)了自主幾何建模引擎，實(shí)現(xiàn)軟件的健壯性、魯棒性與效率的兼顧；并在All-in-one CAx、云平臺(tái)等方面持續(xù)發(fā)力。數(shù)碼大方在二維CAD、三維CAD 領(lǐng)域具有較大的市場(chǎng)份額，也形成了自主的PDM/PLM 軟件。華天軟件在三維CAD 領(lǐng)域也有較強(qiáng)實(shí)力，利用自主三維幾何內(nèi)核與云計(jì)算研發(fā)了CrownCAD2023。蘇州浩辰雖然優(yōu)勢(shì)在于建筑、水利、暖通等行業(yè)，但其推出的浩辰CAD 看圖王成功驗(yàn)證了移動(dòng)端模式的可行性。在強(qiáng)勁市場(chǎng)需求、先進(jìn)高新技術(shù)的合力作用下，我國CAD/CAM 軟件向內(nèi)追求自主可控技術(shù)內(nèi)核，向外緊密聯(lián)系市場(chǎng)， 國產(chǎn)CAD/CAM 技術(shù)的高速發(fā)展期正在到來。

CAD/CAM 軟件的國產(chǎn)替代發(fā)展策略

目前，多數(shù)國內(nèi)CAD/CAM 廠商的目標(biāo)客戶仍限于國內(nèi)市場(chǎng)。在30 余年來的坎坷發(fā)展中，國內(nèi)用戶對(duì)國產(chǎn)軟件形成了“小、弱、差”的偏見，國產(chǎn)替代道阻且長。面對(duì)工業(yè)軟件行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，國產(chǎn)軟件應(yīng)開好頭尋求破局、內(nèi)強(qiáng)自身起好步、放長遠(yuǎn)穩(wěn)步發(fā)展。CAD/CAM 軟件的國產(chǎn)替代發(fā)展策略如圖3 所示。

1）建立國產(chǎn)替代工程基金，消除用戶顧慮?！靶?、弱、差”的偏見針對(duì)的不是一家企業(yè)，而是國內(nèi)CAD/CAM 行業(yè)。應(yīng)建立并發(fā)揮CAD/CAM 行業(yè)協(xié)會(huì)的作用，籌建國產(chǎn)替代工程基金。在用戶開始使用國產(chǎn)軟件的一段時(shí)期，以基金的形式對(duì)其相關(guān)日常經(jīng)營活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)給予保障， 因國產(chǎn)軟件造成的日常業(yè)務(wù)損失應(yīng)由基金給予補(bǔ)償?？梢钥鄢鹬邢鄳?yīng)軟件公司投入的資金，倒逼軟件企業(yè)內(nèi)強(qiáng)自身。國產(chǎn)替代工程基金不僅可以消除國內(nèi)用戶的顧慮，更有助于國產(chǎn)軟件公司突破現(xiàn)有市場(chǎng)格局。

2）緊抓行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，做強(qiáng)軟件功能。隨著SaaS 云服務(wù)、拓?fù)鋬?yōu)化等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，CAD/ CAM 軟件正朝著工業(yè)云、集成化、移動(dòng)端等方向發(fā)展。國產(chǎn)軟件應(yīng)積極發(fā)展自主幾何建棋引擎、幾何約束解器，并融合新技術(shù)，主動(dòng)改變CAD/CAM 軟件的呈現(xiàn)形式。軟件研發(fā)離不開用戶的切實(shí)需求與痛點(diǎn)，應(yīng)將功能的完整性作為重點(diǎn)，不斷豐富產(chǎn)品功能，簡(jiǎn)化操作過程，降低用戶軟件學(xué)習(xí)成本。面對(duì)國外軟件的強(qiáng)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)聯(lián)合頭部用戶與云平臺(tái)企業(yè)，建造多維度的網(wǎng)格化行業(yè)互助生態(tài)。

3）構(gòu)建經(jīng)營技工教育市場(chǎng)，培養(yǎng)潛在客戶。教育市場(chǎng)一直是CAD/CAM 廠商的必爭(zhēng)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(lǐng)域。技工教育市場(chǎng)處于被忽視狀態(tài)。我國制造業(yè)的設(shè)計(jì)研發(fā)人才一般來自高等院校，但數(shù)控加工技術(shù)工人主要來自職業(yè)技術(shù)院校。由于CAM 軟件與數(shù)控加工設(shè)備的密切聯(lián)系， 技術(shù)工人反而是CAM 軟件的主要使用者，因此搶占職業(yè)技術(shù)教育市場(chǎng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)CAD/CAM 軟件走向高端化， 形成國產(chǎn)替代具有重要作用。

結(jié)束語

自主可控的CAD/CAM 技術(shù)是我國制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，也關(guān)系到我國智能制造產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。通過梳理國內(nèi)外CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展歷程，研究國外公司在我國的發(fā)展策略，在分析國產(chǎn)CAD/CAM 行業(yè)的現(xiàn)實(shí)困境與發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)我國CAD/CAM 軟件的發(fā)展策略提出建議。有助于促進(jìn)國產(chǎn)CAD/CAM 行業(yè)健康快速發(fā)展，并在我國制造業(yè)的智能化、高端化升級(jí)方面起到推動(dòng)作用。

審核編輯 ：李倩