一、CAD：工业软（ruǎn）件基石产品

1 什么是（shì）CAD？

CAD，即计算机辅（fǔ）助设计，是一种可以在工程设计和产品（pǐn）设计中，进行计（jì）算（suàn）、信息存储（chǔ）和制（zhì）图等项工 作的交互式制图系统，其处于产业链的上游位置，主要应用于建筑（zhù）业和汽（qì）车制（zhì）造、通用机械（xiè）等制造业。

2D CAD：2D CAD软件提供（gòng）了一（yī）个二（èr）维设计平台（tái）。由于2D CAD不（bú）允许（xǔ）创建透视图或比（bǐ）例，因（yīn）此通常用于绘图（tú） 、草图和草图概念设（shè）计，这（zhè）为用（yòng）户提供了（le）尺寸和比 例的基（jī）本概（gài）览，然后再（zài）进行 3D 设计。

3D CAD：3D CAD提供了（le）一个设计三维对象的平台。这类（lèi） CAD软件的主要特点是3D实（shí）体建模。这让设计师可 以创建具有（yǒu）长度、宽度和高度的（de）对象，从而实现更 准确的缩放和可（kě）视化（huà）。

1.2 CAD技术发展（zhǎn）历程：四大重大技术革命

第一次技术革命（mìng）：曲面造（zào）型（xíng）

60年代出现的三（sān）维CAD系统只是（shì）极为简单的线框式系统，只（zhī） 能表达（dá）基（jī）本的几何信息，经常（cháng）发生设计（jì）完成后（hòu），制（zhì）作出来的样 品与设计者所想象的有很大差距甚至完全不同的情况。 这时候法国人提出贝塞尔算法，使得（dé）人们在用计算机处（chù）理曲（qǔ）线 及曲面问（wèn）题时变得可以操作，标志着计算机（jī）辅助设计技术从单（dān） 纯模仿工程图纸的三视（shì）图模式中解放出（chū）来，曲面造型（xíng）系统（tǒng） CATIA为（wéi）人类（lèi）带来了（le）第一次CAD技术革（gé）命。

第二（èr）次技术革命（mìng）：实（shí）体（tǐ）造型（xíng）

CAD的表（biǎo）面模型技术只能（néng）表达形体（tǐ）的表面信（xìn）息，难以（yǐ）准确表达 零件的（de）其（qí）它特性，而实体造型技（jì）术能够精（jīng）确（què）表达（dá）零件的全部属 性，在理论（lùn）上有助于CAD模型的（de）表达。 SDRC公司于1979年发布了（le）世界上第一（yī）个完全基于（yú）实（shí）体（tǐ）造型技 术的（de）大型CAD软件I-DEAS.实体造型技术（shù）的（de）普及标（biāo）志（zhì）着CAD发 展史上（shàng）的第二（èr）次技（jì）术革命。

第三次技术革命（mìng）：参数化技术

进入20世纪80年代（dài）中期，CV公司内（nèi）部以高级（jí）副总（zǒng）裁为（wéi）首的一（yī）批 人提出了参数化实体造型方法。这是一个很好的想法，但是碍 于当时参数化技术还（hái）有很多技术难点（diǎn）有待攻克，CV公司内部否（fǒu） 决了参数（shù）化方案。 就是这一批被CV公司拒绝的人（rén），离开CV成立了一（yī）家新的参数化 技术公（gōng）司，开始研制（zhì）名（míng）为Pro/ENGINEER的参数化软件。而这 家（jiā）公司就是历史上CAD领域（yù）最具代（dài）表（biǎo）性的软件公司之一PTC公（gōng） 司，于1989年上市并引起（qǐ）机（jī）械CAD界（jiè）的巨大（dà）轰动。

第四次技术革命：变（biàn）量化技（jì）术

参数化技（jì）术的成功应用（yòng），使它几乎成为CAD业（yè）界的标准。但是（shì） 重新开始（shǐ）一（yī）套完全参数化的造（zào）型（xíng）系统（tǒng）将花费（fèi）很（hěn）大的人力和财力 。因此许多应（yīng）用软件采（cǎi）用的参数化（huà）模型都是在原有模型上进行 局部、小（xiǎo）块（kuài）的修补。 SDRC公司的开（kāi）发人员大胆地提出了（le）一种更为先进的（de）实体造型技 术——变（biàn）量化技术（shù）。SDRC公司于1993年推出（chū）了全新体（tǐ）系（xì）结构 的I-DEAS Master Series软件。在早期的大型CAD软件中，这 是唯一一家在90年代将软件彻底重写的公司。

1.4 CAD基（jī）本技术

人机交互技术（shù）

人机交（jiāo）互技术即通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与（yǔ）计算机对话的技术 。人机（jī）交互技（jì）术包括机器通过输出或显（xiǎn）示（shì）设备给人提供大（dà）量（liàng）有关信（xìn）息（xī）及提示（shì）请示等，人通过输入设备给 机（jī）器输入（rù）有关信（xìn）息（xī），回答问题及提示请示等。涉及（jí）到（dào）的技（jì）术包括：

模板匹配技术：一种最简单的识别技（jì）术，将传感（gǎn）器输入的原始数据与预先存储的模板（bǎn）进行（háng）匹配， 通（tōng）过度量两者之间的相似（sì）度完成识别任务。

神（shén）经网络技术：一种较新的模式识别技术，具（jù）有自组织（zhī）和自学习能（néng）力，具（jù）有分布性特点，抗（kàng）噪声 能（néng）力比（bǐ）较强，能处理不（bú）完整的（de）模式（shì），并具（jù）有（yǒu）模式推广能力。

统计分析技术：通过统计样（yàng）本特征向量来（lái）确定分类器的一种基于概率的分（fèn）类（lèi）方法（fǎ）。在模式识别中 一般（bān）采（cǎi）用贝叶斯极（jí）大（dà）似然理（lǐ）论确定分类函数。

而在计算机辅助（zhù）设计中，交互技术是（shì）必不可（kě）少的（de）。交互式（shì）cad系统，指用户在（zài）使用计算（suàn）机系统（tǒng）进行设 计时，人和（hé）机器可以及时地交换信（xìn）息。采用交互式系统，人们可以边

实体造型技术

实体造型技（jì）术（shù）是计算机视觉（jiào）、计（jì）算机动（dòng）画等领域（yù）中建立3D实体模型的关键技（jì）术。 实体造型技术是指描述几何模型的形状（zhuàng）和属性的信息并存于计算机内（nèi），由计算机生成具有真实感的可 视的三维图形的（de）技术，主要应（yīng）用领域（yù）是计算机（jī）辅助设（shè）计、工（gōng）程分析、计（jì）算机图形学（xué）、动画、快速原型 （rapid prototyping）、医疗测试和科学研究的可视化（visualization）。

设计的（de）图纸是设计师表（biǎo）达设（shè）计创（chuàng）意的语言工具，一个（gè）复杂的（de）零件，往往需要许多（duō）不同投影方向的图（tú）才 能表达（dá）。而要（yào）读懂（dǒng）这些图并准确（què）想象（xiàng）出其空间效果，将花费很多时间和精力。一（yī）旦（dàn）读（dú）图有误，将会给 生产、制造带来巨大损失。然而，如果采用实（shí）体造型（xíng）的软件进行零件设（shè）计（jì），设计师就能（néng）在屏幕上见到 实（shí）时（shí）的三维（wéi）模型，大大减（jiǎn）少了失误，而且还能（néng）方便（biàn）地进（jìn）行（háng）后（hòu）续环节的设计，如（rú）模拟装配、总（zǒng）体布局、 干涉（shè）检查、仿真动（dòng）画及模（mó）拟加工等。实（shí）体造型理论为实（shí）现产（chǎn）品由设计到（dào）生产的环节采（cǎi）用同（tóng）一数据信息 提供了（le）技术（shù）上的可行性，大（dà）大地促（cù）进了CAD产业（yè）的发展。

1.5 CAD应（yīng）用场景

制造业（yè）：CAD在制造业中处于关键地位，国产化趋势显（xiǎn）著（zhe）

制造行业中（zhōng）常常需要设计新（xīn）产品,设（shè）计一个产品的步（bù）骤是概念引入、详细的几何（hé）设计（jì）、详细的结（jié）构（gòu）分 析（xī）和（hé）结构优化、模（mó）拟仿真等。将（jiāng）整个（gè）设计过程（chéng）引入（rù）工程概念就是现代设（shè）计技术的手段，在应用CAD 后，就可以（yǐ）在设计阶段综合（hé）考虑（lǜ）设计出产品的（de）整（zhěng）个生命周（zhōu）期（qī）。

而CAD技术已广泛应用于制（zhì）造业中，其（qí）中（zhōng）汽（qì）车、 机床、船舶、飞（fēi）机和（hé）航天（tiān）器（qì）等行（háng）业应用最为广（guǎng）泛。 三维CAD系统是支撑（chēng）制（zhì）造（zào）业发展最核（hé）心的技术之一。大到满街奔（bēn）跑的汽车，小（xiǎo）到人手一部的（de）手机， 离开三维CAD软件都（dōu）无（wú）法设计（jì）和制（zhì）造（zào），但此（cǐ）前（qián）国内三维CAD市（shì）场长期被进（jìn）口软件垄断。而近年来随 着互联（lián）网、云计算的深度发展（zhǎn），国外软件已不能满足中国制造业的快速发展，并且（qiě）随着（zhe）国产（chǎn）化（huà）的发 展，国产软件在市场（chǎng）中占比（bǐ）逐渐扩大。

电子电路与电气：电（diàn）子电气行业内CAD未来发（fā）展前景广阔（kuò）

CAD在电子电（diàn）气领域的（de）应（yīng）用（yòng）被称为电子电气CAD。主要包括电气原理图（tú）的编辑（jí）、电路功能（néng）仿真、 工作环（huán）境仿真、PCB设计（jì）(自（zì）动布线、自动布（bù）线)、检测。使用电（diàn）子和（hé）电气CAD软件也可以快速形成 各种报（bào）表文件（jiàn）(如（rú）组（zǔ）件清单报表)，为采（cǎi）购组件和工程预算及（jí）决算提供方便。

曾经CAD技术主（zhǔ）要用于绘（huì）制布线图和电路原理图。而（ér）目前，CAD逐（zhú）渐（jiàn）往印刷（shuā）电路板设计应用（yòng）扩散 ，并（bìng）大显身手（shǒu）于大规模和超大规模的集成电路设（shè）计（jì）制造中，并在计算技（jì）术（shù）和微电子技术这（zhè）两方面 的发展得到（dào）了很大的推（tuī）动。

二（èr）、CAD行业迎来爆发期，国产软件高增速发展

2.1 工（gōng）业软件市场规模

工（gōng）业软件有望迎来行业（yè）爆发期，国内增速远（yuǎn）高于全球水平。工业软件本身是工业技术软件化的产物，是工（gōng）业化的顶（dǐng）级产（chǎn）品。它既是研制复杂产品（pǐn）的关键工具和 生产要素，也是机械装备中的“软零件”“软（ruǎn）装备（bèi）”，是工业品的基（jī）本构成要素。工业（yè）软件作为工 业和（hé）软件产业的重要组成部分，是推动智（zhì）能制造（zào）高质量发展的核心要素，也是实现工业智能化（huà）的前 提（tí），因此在（zài）传统行业（yè）数字化转型（xíng）的道路上，工业软（ruǎn）件至关重要。 从全（quán）球市（shì）场来看，工业软件将（jiāng）继续保持（chí）每年（nián）5%左右的稳健（jiàn）增速，行业增长较为稳定。从中国市（shì）场来 看，工业软件（jiàn）行（háng）业受益于（yú）产业升级、政策（cè）加持、国产化转（zhuǎn）型三大（dà）因素，市场规（guī）模迅速扩大，增速（sù）远 高于全球平（píng）均水平，而未来随着核（hé）心（xīn）技（jì）术的（de）不断突破，我国工业软件市（shì）场（chǎng）可能（néng）迎来（lái）高速增长。

2.2 CAD市场规模

CAD市场规模保持（chí）稳健增长，国（guó）内市场增速略高于全球（qiú）水平。作为（wéi）工业软件中极为重要的一部分，CAD的应用领域已经从最初（chū）的机（jī）械制造业逐渐（jiàn）拓展到（dào）建筑、 电子、汽车、航天等其他行业领域，据艾瑞咨询统计，2020年（nián）全球（qiú）CAD市（shì）场规模接（jiē）近100亿美（měi）元 ，其中（zhōng）2D CAD市场规模为26亿美元，3D CAD市场规模为73亿美元。2021年-2023年，CAD全 球市（shì）场预计将以8%-9%的增速快速扩张。 根据（jù）P&S Intelligence和工信部运行（háng）监测协调局等（děng）测算，2019年全球和中国2D市场空（kōng）间分别为 24.2亿美元和（hé）12.5亿（yì）元，全球（qiú）市（shì）场空（kōng）间约为中国的13倍；全球和中国3D市场（chǎng）空间分别为56.8亿（yì） 美（měi）元和38亿（yì）元，全球市场空间约为中国（guó）的（de）10倍。而中（zhōng）国2D CAD市场和（hé）3D CAD市场均保持高于 全球市场的复合增速，可见国内CAD市场（chǎng）成长（zhǎng）空间依然广阔

2.3 CAD全球竞争格局

海外CAD企业居于龙头（tóu）地位，占据全球（qiú）市场大部分（fèn）份额。由（yóu）于CAD产品诞生自海外发达国（guó）家，目（mù）前全球市场（chǎng）主要（yào）由海外龙头厂商的产品所占据。其中，2D CAD市场中Autodesk的AutoCAD产品（pǐn）一家独大；3D CAD产品（pǐn）的（de）现（xiàn）状为达索的CATIA把（bǎ）握高端市 场，其另一款产品（pǐn）Solidworks与（yǔ）西门（mén）子的NX、PTC的Creo主要（yào）瓜分中低端市场。 根据 BIS Research 数（shù）据， 2018 年全（quán）球 CAD 市场规模（mó）约80亿美元，法国达索系统公司（ Dassault Systemes）、德国西门子公司（Siemens）和美国参数技术公司（PTC）三家处于垄断 地（dì）位， 占据全球市场份（fèn）额（é）的 60%以上。 2019年全球CAD市场份额的90%以上被国外龙头厂商占 据，主要有（yǒu）达索、Autodesk、西门子、Hexagon、PTC等（děng）。

2.4 CAD国内竞争（zhēng）格局

国（guó）外领先厂商占据大部分国内（nèi）市场份额，国产替代（dài）趋势明显。根据中（zhōng）国（guó）工业（yè）技术软件化产（chǎn）业联盟测算（suàn），2018年全球CAD软（ruǎn）件市场（chǎng）主要由（yóu）法（fǎ）国达索系统公司、德 国西门子公司（sī）和（hé）美国参数技术公司（sī）（PTC）三家（jiā）垄（lǒng）断，占据（jù）全球市场份额的60%以上；中国CAD软（ruǎn） 件市场（chǎng）规模约为7.33亿美元（yuán），占比8.5%，其（qí）中95%以（yǐ）上的市（shì）场被国外软（ruǎn）件所占据，中国厂（chǎng）商（shāng）主要（yào）布 局在2D CAD市（shì）场。虽然现阶段绝大（dà）数市场份额依旧被国外厂商所垄断（duàn），但随着我（wǒ）国工业化程度的不（bú）断提高，以（yǐ）及国家 对这一领域（yù）的重视（shì），国产替代（dài）进口将成为大势所（suǒ）趋（qū）。从（cóng）我国CAD发展（zhǎn）现状来看，2D CAD在诸多（duō）细 分领域已经基本可实现（xiàn）国产（chǎn）替代（dài）进口，在3D CAD领域部分国内厂（chǎng）商也在不断更新迭代、打磨产品 ，未来预计也将逐步替代国外（wài）厂（chǎng）商。

三（sān）、行业（yè）竞争激烈（liè），国产（chǎn）厂（chǎng）商积极追赶

3.1 国外（wài）CAD厂（chǎng）商-Autodesk

公司简（jiǎn）介：AAutodesk是世界领（lǐng）先的设计软件 和数字（zì）内（nèi）容（róng）创建公司，用（yòng）于（yú）建筑设计、土（tǔ）地（dì）资 源开（kāi）发、生产、公用设施、通信（xìn）、媒（méi）体和娱乐（lè） 。公（gōng）司始建（jiàn）于1982年，Autodesk 提（tí）供（gòng）设计 软件、Internet 门户服务、无线开发平台（tái）及（jí）定 点应用，帮助遍及150多个国家的四百万用户（hù） 推（tuī）动业务，保持竞争力（lì）。

行业地（dì）位： Autodesk的AutoCAD系（xì）列软件在（zài）专业设计领 域（yù）深耕（gēng）接近（jìn）30年，第（dì）一个（gè）版本AutoCAD 1.0 早于1982年问世，随后便不断更新版本，并 横向伸延至不同专业领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等，可（kě）用（yòng）于建筑工程（chéng）设 计、机械（xiè）设计，以至数码媒体娱乐等应用。目 前（qián）公司业务分为（wéi）4大范畴（chóu）：建筑、工程（chéng）与建设 、制造业以及媒体和（hé）娱乐。 AutoDesk在CAD软（ruǎn）件市场占有率达到（dào）31%， 位居第二大CAD软件开发商（shāng）。同时，公司在（zài） 2D CAD时代制定了DWG数据（jù）标准和ARX二 次（cì）开（kāi）发标准，在我国稳居2D CAD行业龙头地 位。

Autodesk持续改革，业绩不断增长。 自金（jīn）融海啸后，公司（sī）经营表（biǎo）现一直不（bú）佳，一度停滞不前，2008年（nián）至2019年营业收入一直处（chù）于21-25 亿美（měi）元（yuán）之间。为了改善公司的经营（yíng）情况，管理层积（jī）极采取应对措施，大胆改革（gé），2016年（nián）1月取消了（le）永 久版权销售制（zhì）度，采取（qǔ）服务订用制度。改革初期虽不受（shòu）客（kè）户以及投资者的看好（hǎo），但通过不断（duàn）的努力， 公司（sī）的改革最终还是取得了成功，2020年公司的营业（yè）收入首次突破了30亿美元，并且利润扭亏（kuī）为盈 ，从2019年的-0.8亿（yì）美元增长至（zhì）2.2亿（yì）美（měi）元。其次（cì），2021年公（gōng）司（sī）也保（bǎo）持了正增长的趋势，营业收入同 比增长15.9%，归母净利润同比增长495%，业绩有望在未来持（chí）续增长。

3.2 国外CAD厂商-达索系统

公司简（jiǎn）介（jiè）：达索系（xì）统负责（zé）系（xì）统性的软件供（gòng）应， 并为制造（zào）厂商提供具（jù）有Internet整（zhěng）合能力（lì）的（de）支 援服（fú）务（wù）。该集团提供涵盖整个（gè）产（chǎn）品生命周期的 系统，包括设计、工（gōng）程、制造和（hé）产品数（shù）据管理 等（děng）各个领域中的（de）最佳软件（jiàn）系统 ， 著名的 CATIAV5就出自该公司之手，达索的CAD产品（pǐn） 市场（chǎng）占率（lǜ）居（jū）世界前列。

主要CAD产品

CATIA ：CATIA可用于产（chǎn）品开发的（de）整个（gè）过程——从（cóng）概（gài）念 化和设计 (CAD) 到工（gōng）程 (CAE) 再到制造（zào） (CAM)。用户不仅（jǐn）可（kě）以设计产品，还可以在现 实（shí）生（shēng）活中的行为（wéi）环境中进行设计（jì）。

SoildWorks ：SolidWorks 是一个实体（tǐ）建模（mó）CAD和CAE程序（xù） 。设计人员可以使（shǐ）用（yòng） SolidWorks 使用基于参 数化特征的方法（fǎ）创（chuàng）建自动生成的（de） 2D 工程图和 高级 3D 模（mó）型。SolidWorks 还使用户能够执 行分析和（hé）模拟，包括有限元分析（xī）。该产品强调 更快的建模、新的设计工具和增强的协作。

营业（yè）收入增长稳定（dìng），净利润在一定区（qū）间（jiān）内波动。公司2016年-2020年营（yíng）业收入分（fèn）别（bié）为33.8、36.5、41.1、45、50.9亿美元，营业收入（rù）2020年（nián）同比（bǐ）增 加13.1%，期（qī）间内年复合增长率为8.5%；公（gōng）司（sī）2016年（nián）-2020年归母净（jìng）利润分别（bié）为5、5.9、6.7、6.9 、5.6亿美元，归母净利润2020年同（tóng）比减（jiǎn）少19%，期间内年（nián）复（fù）合增长率为2% 2020年净利（lì）润下滑（huá）严重主要（yào）与（yǔ）无形资（zī）产摊（tān）销增加和财务（wù）亏损有（yǒu）关，但公司（sī）营业收入增长稳定，依然 保持（chí）着市场领导者的地位，预计未来公（gōng）司净利（lì）润有望扭亏为（wéi）盈。

3.3 国外CAD厂（chǎng）商-PTC

公司（sī）简介：自 1985 年以来，PTC 一直为顶尖的 客（kè）户提供服务、收（shōu）购（gòu）重要的公（gōng）司并创（chuàng）造在业内（nèi）领 先的产品，以帮助（zhù）用户获得持（chí）久的产品和（hé）服务优 势（shì）。公司为工业软件领域最具代表性的（de）软件（jiàn）公（gōng）司 ，包括产品生命周期管（guǎn）理 (PLM)、计算机（jī）辅助设 计 (CAD)、应用程序生命周期（qī）管（guǎn）理 (ALM)、供 应链管理（lǐ） (SCM)和服务生命周期管理 (SLM)解 决方案（àn）等明星产品。

CAD产品（pǐn）地（dì）位： 1985 年 ， Samuel Geisberg 博 士（shì） 创（chuàng） 办 了 Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件定义了（le）一种全新的方法。这项创新（xīn） 产（chǎn）生（shēng）了市场上参数化和基于特征的实体建模 CAD软件，如（rú）今称为Creo软（ruǎn）件（jiàn），该软件已成（chéng）为 领先的产品设计（jì）和开发软（ruǎn）件。 Creo 提供了当今市场上具有可扩（kuò）展（zhǎn）性的（de）各种 3D CAD产品开发包（bāo）和工具。丰富的（de）特（tè）性（xìng）、功能 和工具可（kě）帮助工程师更好地（dì）构思（sī）、设（shè）计和打造（zào）产 品（pǐn）。Creo包含了增材制造（zào）、创成式（shì）设计、物联 网、基于模型的定义 (MBD) 和增强现实 (AR) 方面的突破性功能。

营业收入增长稳定，净（jìng）利润（rùn）实现大（dà）幅度增长（zhǎng）。 公（gōng）司（sī）2017年-2021年营业收入分别（bié）为11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿（yì）美元，营（yíng）业（yè）收入2020年同比 增加24%，期间内年复合增长率为（wéi）9.3%；公司2016年-2020年归母（mǔ）净利润分别为0.1、0.5、-0.2、 1.3、4.8亿美（měi）元（yuán），归母净利润2020年同比增加269%，期间内年（nián）复合增长率为117%。 公（gōng）司的营收情（qíng）况（kuàng）一（yī）直处于稳步上升（shēng）的态势，但2019年公司（sī）净利（lì）润出现了大幅下降的（de）情（qíng）况，主要是由（yóu） 于公司在2019年将（jiāng）软件产品收费模式（shì）转为订阅收（shōu）费，以即用（yòng）即付的（de）模（mó）式购（gòu）买产品（pǐn），因此拉低了公司 利润。