一、CAD：工业软件基石（shí）产品

1 什么是CAD？

CAD，即计算机（jī）辅助设计，是一种可以在工程设计和产品设计（jì）中，进行计算（suàn）、信息存储和制图（tú）等项工 作的交互式制（zhì）图（tú）系统，其处（chù）于产业链的上（shàng）游（yóu）位（wèi）置，主要应用于建筑（zhù）业和汽（qì）车制造、通用（yòng）机械等制造业。

2D CAD：2D CAD软件（jiàn）提供了（le）一（yī）个（gè）二维设计平（píng）台（tái）。由于2D CAD不允许创建透视（shì）图（tú）或比例，因此通常用于绘（huì）图 、草图和草图概念设计，这为用户（hù）提供了尺寸（cùn）和比 例的基本（běn）概览，然（rán）后再进（jìn）行 3D 设计。

3D CAD：3D CAD提（tí）供了一个（gè）设计三维对（duì）象（xiàng）的平（píng）台。这类 CAD软件的主要特点是3D实体建模。这（zhè）让设计师可 以创建具有长度（dù）、宽度和高度（dù）的对象（xiàng），从而实现更（gèng） 准确（què）的缩放（fàng）和可视化。

1.2 CAD技术发展（zhǎn）历程：四大重大技术革命（mìng）

第一次技术革命（mìng）：曲面造型

60年代出现的三维CAD系统只是（shì）极为简单的线框式系（xì）统，只 能表（biǎo）达基本的几何信息，经常发（fā）生设计（jì）完（wán）成后，制（zhì）作（zuò）出来的样 品与设计（jì）者所想象的有很大差（chà）距甚至完全不同的情况。 这时候法国人提出贝塞（sāi）尔算法，使得人们在用（yòng）计算机（jī）处理曲线 及曲面问题时变得（dé）可以操作，标志着（zhe）计算机（jī）辅助（zhù）设（shè）计技（jì）术从单（dān） 纯模仿（fǎng）工程图纸的三视图模式中解放出来，曲面造型系统（tǒng） CATIA为人类带（dài）来了第（dì）一（yī）次CAD技术革命。

第二（èr）次技术（shù）革命：实体（tǐ）造型

CAD的表面（miàn）模型技术只能（néng）表（biǎo）达形体的表面（miàn）信息（xī），难以（yǐ）准确表达 零件的（de）其它特性，而（ér）实体造型技（jì）术能够精确表达零件的全部属（shǔ） 性（xìng），在理论上有助于CAD模（mó）型（xíng）的表达。 SDRC公司于1979年发布了世界上第一（yī）个完全基（jī）于（yú）实体造型技（jì） 术的大型CAD软件I-DEAS.实（shí）体造（zào）型技（jì）术的普及标（biāo）志着CAD发 展史（shǐ）上的第二次技术革命。

第三次技术革命：参数（shù）化技（jì）术

进入20世纪80年代（dài）中期（qī），CV公司内部以高级副总裁为首的一批 人（rén）提出了参数化（huà）实体（tǐ）造型方法。这是一个很好的（de）想法，但是碍 于当时参数化（huà）技术还有很多（duō）技术（shù）难点（diǎn）有（yǒu）待攻克，CV公司（sī）内（nèi）部否 决了参数化方（fāng）案。 就是这一批被CV公司拒绝的人，离开CV成立了一家新的（de）参数化 技术公司，开始研制名（míng）为（wéi）Pro/ENGINEER的参（cān）数化软件。而这（zhè） 家公司就是（shì）历史上CAD领（lǐng）域最具（jù）代（dài）表性的软（ruǎn）件公司之一PTC公（gōng） 司，于1989年上市并引（yǐn）起（qǐ）机械CAD界的巨大轰动。

第四次技（jì）术革命：变（biàn）量（liàng）化技术

参数化技术的（de）成功应用（yòng），使它几乎成（chéng）为CAD业界的标准。但（dàn）是 重新开始一套（tào）完全参数化的造（zào）型系统将花费很大的人力和（hé）财力 。因此许多应用软（ruǎn）件采用的（de）参（cān）数化模型（xíng）都（dōu）是（shì）在原有模（mó）型上（shàng）进行 局部（bù）、小块的修补。 SDRC公司（sī）的开发人（rén）员大胆地提出（chū）了一种更为先进的实体（tǐ）造型技 术——变量化技（jì）术。SDRC公司于1993年推（tuī）出（chū）了全新（xīn）体系结构 的（de）I-DEAS Master Series软件。在早期（qī）的大型CAD软件中（zhōng），这 是唯一一（yī）家（jiā）在90年（nián）代将（jiāng）软（ruǎn）件彻底重写（xiě）的公司。

1.4 CAD基本技术

人机交互（hù）技术（shù）

人机交互技术即通过（guò）计（jì）算机（jī）输入、输（shū）出设备，以（yǐ）有效（xiào）的方（fāng）式实现（xiàn）人与计算机对话（huà）的技术 。人（rén）机交互技术包括机器通过输出或（huò）显示（shì）设备给人提供（gòng）大（dà）量（liàng）有关信息及提示请（qǐng）示等（děng），人通过输入（rù）设（shè）备给 机器（qì）输入（rù）有关信（xìn）息，回答问题及提示请示等（děng）。涉及到的（de）技术包（bāo）括：

模板匹配技术（shù）：一种最简单的识别技术，将传感器输入的原始数据与预（yù）先存储（chǔ）的（de）模板进（jìn）行匹（pǐ）配， 通过度量两者之间的相似度完成识别（bié）任务。

神经网（wǎng）络技术：一种较（jiào）新的（de）模式识别技术，具有自组（zǔ）织和自学习能力，具有分布性特（tè）点，抗噪声 能力比较强，能（néng）处理不（bú）完整的模式，并具有模式推广能（néng）力（lì）。

统（tǒng）计分析技（jì）术：通过统计样本特征向量来（lái）确定分类器（qì）的（de）一种（zhǒng）基于概率的分类方（fāng）法。在（zài）模（mó）式识别中 一（yī）般采用贝叶斯极大似然理论（lùn）确定分类函数。

而（ér）在计算机辅助设计中，交（jiāo）互技术是必不（bú）可少的。交（jiāo）互式cad系统，指（zhǐ）用户在使用计算机系统进（jìn）行设 计时，人和机（jī）器可以及时地交换信（xìn）息。采用（yòng）交互（hù）式系（xì）统，人们（men）可以边（biān）

实体造（zào）型技术

实体造型技术（shù）是计算机（jī）视（shì）觉、计（jì）算机动画等领域中（zhōng）建立3D实体（tǐ）模型的关键技术（shù）。 实体造型技术是指描述（shù）几何模型的形状和属性的（de）信息并存于计算机内（nèi），由计算机生成具有真实感的可 视（shì）的三（sān）维图（tú）形的技术（shù），主要应用领（lǐng）域是计算机辅助设（shè）计、工程分析、计算机图形（xíng）学、动（dòng）画、快速原型 （rapid prototyping）、医疗测（cè）试和科学研（yán）究的可视（shì）化（visualization）。

设计的图纸（zhǐ）是设计师表达设计创意的语言工具，一个复杂的零件，往往需要许多不同投影方向的图才 能表达（dá）。而（ér）要读（dú）懂这些图并（bìng）准确想象（xiàng）出其空间效果，将（jiāng）花费很多时间和精力。一旦（dàn）读（dú）图有（yǒu）误，将会给 生（shēng）产、制造带来巨大损失。然而，如果（guǒ）采（cǎi）用实体造型（xíng）的软件进行零件设计，设计师就能（néng）在屏幕上见到 实时的三（sān）维模型，大大减（jiǎn）少了失误，而且还能方便地进行后续（xù）环节（jiē）的设计，如模拟装配（pèi）、总体布局、 干涉检查、仿真动（dòng）画及模拟加工等。实体造型理论为（wéi）实现产（chǎn）品由设计到生（shēng）产的环节采用同一数据信（xìn）息 提（tí）供了（le）技（jì）术上的可行性，大（dà）大地促进了CAD产业的发（fā）展。

1.5 CAD应用场景

制造业：CAD在制（zhì）造（zào）业（yè）中处于关键地（dì）位，国产化趋势显著

制造行业中常常需要设（shè）计新产品,设计（jì）一（yī）个（gè）产品（pǐn）的步骤是概念（niàn）引（yǐn）入、详细的几何设计、详细的结构分 析和（hé）结构优化、模拟仿真等（děng）。将整个设计过（guò）程引入工程概念（niàn）就（jiù）是现（xiàn）代设计（jì）技术的手（shǒu）段，在应用CAD 后，就可以（yǐ）在（zài）设（shè）计阶段综（zōng）合考虑设计出产品的整（zhěng）个生命周期。

而CAD技术已广泛应用于制造业中，其中汽车、 机床（chuáng）、船舶、飞机和航天器等行业应用最为广泛（fàn）。 三维CAD系统（tǒng）是支撑制造业发（fā）展最核心的（de）技术之一。大到（dào）满（mǎn）街奔跑的汽（qì）车（chē），小到人手一部的手机， 离开三维CAD软件都无法设（shè）计和制造，但此前国内三维（wéi）CAD市场长期被进口软件垄断。而近年来随 着互联网、云计算的深（shēn）度（dù）发展，国外软件已（yǐ）不能满足中国制（zhì）造业的快速发展（zhǎn），并且随着（zhe）国产（chǎn）化的发 展（zhǎn），国（guó）产（chǎn）软件在市场中占比逐渐扩大。

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

CAD在电子电气领域的应用被称为电子电气CAD。主要包括电气原理图的编辑、电路功能仿真、 工作环境仿真（zhēn）、PCB设（shè）计(自（zì）动布线（xiàn）、自（zì）动布（bù）线)、检测。使用电子和电气CAD软（ruǎn）件也可（kě）以快速形成 各种（zhǒng）报表文件(如组（zǔ）件（jiàn）清单报表)，为采购组（zǔ）件和工（gōng）程预算及决算提供方便（biàn）。

曾（céng）经CAD技术主（zhǔ）要用于绘制（zhì）布线图和电路（lù）原理图。而目前，CAD逐渐往（wǎng）印（yìn）刷电路板设（shè）计应用扩散 ，并大显（xiǎn）身手于（yú）大规模和超（chāo）大规（guī）模的集成（chéng）电路设（shè）计制造中，并在计算技术和微电子技术这两方面 的发展（zhǎn）得到了很（hěn）大（dà）的推动。

二、CAD行业迎来爆发期，国产软件（jiàn）高增速发展

2.1 工业软件市场规模

工（gōng）业软件有望迎（yíng）来行业爆发期，国内增速远高于（yú）全球水平。工业软件（jiàn）本身是工业技（jì）术软件化（huà）的（de）产物，是（shì）工（gōng）业化（huà）的顶级（jí）产品。它（tā）既是研（yán）制（zhì）复杂产品的关键工具（jù）和 生（shēng）产要素，也是（shì）机械装备（bèi）中的“软零件（jiàn）”“软（ruǎn）装备”，是工业品的（de）基（jī）本构成要素。工（gōng）业软（ruǎn）件作为（wéi）工 业和软件产业（yè）的重要组成部分，是推动智能制造高质（zhì）量发（fā）展的核（hé）心要（yào）素，也是实现工（gōng）业智能化的前 提（tí），因此在传（chuán）统行业数字（zì）化转型的道路上，工业软件至关重（chóng）要（yào）。 从全球市场来（lái）看，工业软件（jiàn）将继（jì）续保持每年5%左（zuǒ）右的稳（wěn）健（jiàn）增速，行业增长较为（wéi）稳定。从中国市（shì）场来 看（kàn），工业软（ruǎn）件行（háng）业受益（yì）于产业升级（jí）、政策加（jiā）持、国产化转型（xíng）三大（dà）因素，市场规模（mó）迅速扩（kuò）大，增速远 高于全球平均水平，而未来随着（zhe）核心（xīn）技术的不断突破，我国（guó）工业软件市场可能迎来高速（sù）增长。

2.2 CAD市场规模

CAD市（shì）场（chǎng）规模（mó）保持稳健增长，国（guó）内市场（chǎng）增速（sù）略（luè）高于全球水平（píng）。作为工业软（ruǎn）件中极为重（chóng）要的一（yī）部分，CAD的应用（yòng）领域已经从最初的机械制造（zào）业逐渐拓（tuò）展到建筑（zhù）、 电子、汽车、航天（tiān）等其（qí）他行业领域，据艾瑞咨询统计，2020年全球CAD市场规模（mó）接近100亿美元 ，其中2D CAD市场规模为26亿（yì）美元，3D CAD市（shì）场规模（mó）为73亿（yì）美元。2021年-2023年，CAD全（quán） 球市场预计将以8%-9%的增速快（kuài）速扩张。 根据P&S Intelligence和工信部运行监测（cè）协（xié）调局等测算，2019年（nián）全球和中国（guó）2D市场空间分别（bié）为 24.2亿美元和12.5亿（yì）元，全球市场（chǎng）空间约为中国的13倍；全球和中（zhōng）国3D市场空间分（fèn）别为56.8亿 美元和38亿元，全球市场空（kōng）间约（yuē）为（wéi）中国的10倍（bèi）。而（ér）中国2D CAD市场和3D CAD市（shì）场（chǎng）均保持高于 全（quán）球市场的（de）复（fù）合增速，可见国内（nèi）CAD市（shì）场成长空（kōng）间依然广阔

2.3 CAD全球竞争格局

海外CAD企业居（jū）于龙头地位，占（zhàn）据全球市（shì）场大部分份额。由于（yú）CAD产品诞生自海外发达国家（jiā），目前全球市场主要由海外龙（lóng）头厂商的产品所占（zhàn）据。其中，2D CAD市场中Autodesk的AutoCAD产品一家独（dú）大；3D CAD产品的现（xiàn）状为达索的CATIA把握（wò）高（gāo）端市 场（chǎng），其另一款产（chǎn）品Solidworks与（yǔ）西门子的NX、PTC的Creo主（zhǔ）要瓜分中低端市（shì）场。 根据（jù） BIS Research 数据， 2018 年（nián）全球 CAD 市（shì）场规模约80亿美元，法国达索系统公（gōng）司（ Dassault Systemes）、德国西门子公司（Siemens）和美国（guó）参数（shù）技术公司（sī）（PTC）三家处（chù）于垄断 地（dì）位， 占据全球（qiú）市场份额的 60%以上。 2019年全球（qiú）CAD市场份额的90%以上被（bèi）国外龙头厂商（shāng）占 据，主要有达索（suǒ）、Autodesk、西门（mén）子（zǐ）、Hexagon、PTC等。

2.4 CAD国内（nèi）竞争格局

国外领（lǐng）先厂商占据大（dà）部分（fèn）国内市场份额，国产替（tì）代（dài）趋势明（míng）显（xiǎn）。根据（jù）中国工业技术软（ruǎn）件（jiàn）化产业联盟测算，2018年全球CAD软件市场主要由法国达索系（xì）统公（gōng）司、德（dé） 国西门子（zǐ）公（gōng）司和美国参数技术公司（PTC）三家垄断，占据全球市场份额的60%以（yǐ）上；中（zhōng）国CAD软 件（jiàn）市场规模约为7.33亿美元，占比（bǐ）8.5%，其中95%以上的市场被国外软件所占据，中国厂商主要布 局在（zài）2D CAD市场。虽（suī）然（rán）现阶段绝大数市场份额依（yī）旧被（bèi）国外厂（chǎng）商（shāng）所垄（lǒng）断，但随着我国（guó）工业（yè）化（huà）程度（dù）的不断提（tí）高，以及国家 对这（zhè）一领域的重视，国产替代进口将成（chéng）为（wéi）大势所趋。从我国CAD发展现状（zhuàng）来看，2D CAD在诸多细 分领（lǐng）域（yù）已经基本可实现国产替（tì）代进（jìn）口，在3D CAD领域部分国内厂商也在不断更（gèng）新迭代、打（dǎ）磨（mó）产品 ，未来预计也将逐步（bù）替代国外厂商。

三、行业竞争激烈，国产（chǎn）厂（chǎng）商积（jī）极追赶

3.1 国外CAD厂商-Autodesk

公司简介：AAutodesk是世界（jiè）领先（xiān）的（de）设计软件 和数字（zì）内容创建公（gōng）司，用（yòng）于建（jiàn）筑设计、土地资 源开发、生产、公用设施（shī）、通信、媒体和娱乐（lè） 。公司始建于1982年，Autodesk 提供设计 软件（jiàn）、Internet 门户服务、无线开发平台（tái）及（jí）定 点应用，帮（bāng）助遍及（jí）150多个国（guó）家（jiā）的四百万用户 推动业务（wù），保持竞争力。

行业地位： Autodesk的AutoCAD系（xì）列软件在（zài）专业设计领 域深耕接近（jìn）30年，第一个（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（shēn）延（yán）至不同专业领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等，可用于建筑工程（chéng）设（shè） 计、机械设（shè）计，以至数码媒体娱乐等应用。目 前公司业务分为（wéi）4大（dà）范畴：建筑、工（gōng）程与建（jiàn）设 、制造（zào）业以（yǐ）及媒体和（hé）娱乐。 AutoDesk在CAD软件市场占有率达到（dào）31%， 位居第（dì）二大CAD软件开发商（shāng）。同时，公司在 2D CAD时（shí）代制定（dìng）了（le）DWG数据（jù）标准和ARX二 次开发（fā）标准（zhǔn），在我国稳居2D CAD行业龙头地 位。

Autodesk持续改革，业绩不（bú）断增（zēng）长（zhǎng）。 自金融海啸后，公司经营表现（xiàn）一直不佳，一度（dù）停滞不（bú）前，2008年至2019年营（yíng）业收入一（yī）直（zhí）处于21-25 亿美元之间（jiān）。为了改善公司的经营情况，管理（lǐ）层积极采取（qǔ）应对措施，大胆改革，2016年1月取消了永 久（jiǔ）版（bǎn）权销（xiāo）售制度（dù），采（cǎi）取服（fú）务订（dìng）用制度（dù）。改革初期虽不（bú）受客户以及（jí）投资者的（de）看（kàn）好，但（dàn）通过不断的努力， 公司（sī）的改革最终（zhōng）还是取（qǔ）得了成功，2020年公（gōng）司的营（yíng）业收入首（shǒu）次突破了30亿美元，并且利润扭亏为（wéi）盈（yíng） ，从2019年（nián）的-0.8亿美元（yuán）增长（zhǎng）至2.2亿（yì）美元。其次，2021年公司也保持了正增长的趋势，营业收入同（tóng） 比增长15.9%，归母净利润同比增长495%，业绩有望在（zài）未来持续（xù）增长。

3.2 国（guó）外CAD厂商-达索系统

公司简介（jiè）：达索系统负责系统性的软件供应， 并为制造厂（chǎng）商提供具（jù）有Internet整（zhěng）合（hé）能力的支 援服务。该集团提供（gòng）涵盖（gài）整个产品生（shēng）命周期的 系（xì）统，包括（kuò）设（shè）计、工程（chéng）、制（zhì）造（zào）和产品数（shù）据管理 等各个领域中的最（zuì）佳软（ruǎn）件系统 ， 著名的 CATIAV5就出自该公（gōng）司之手，达索的（de）CAD产品 市场占率居世界前列。

主要（yào）CAD产品

CATIA ：CATIA可（kě）用于产品开发的（de）整个过（guò）程——从概念 化和设（shè）计 (CAD) 到工程（chéng） (CAE) 再到制造 (CAM)。用户不仅（jǐn）可以设（shè）计产品，还可以在现 实生（shēng）活中（zhōng）的行为（wéi）环（huán）境中进行设计。

SoildWorks ：SolidWorks 是一个实体（tǐ）建模CAD和CAE程序（xù） 。设计人（rén）员（yuán）可（kě）以使用 SolidWorks 使用基于（yú）参 数化特（tè）征的方法（fǎ）创建自动生（shēng）成的 2D 工（gōng）程图和 高级 3D 模型。SolidWorks 还使用户（hù）能够执 行分析和模（mó）拟（nǐ），包括有（yǒu）限元分（fèn）析。该产品强调 更快的（de）建模、新的设计工具和增强的（de）协作。

营（yíng）业（yè）收入增长稳（wěn）定，净利润在一定区（qū）间内波（bō）动（dòng）。公司2016年-2020年营（yíng）业（yè）收入分别为33.8、36.5、41.1、45、50.9亿美元，营业收入2020年（nián）同比增 加13.1%，期间内年（nián）复合增长率为8.5%；公（gōng）司2016年-2020年归母净利润分别为5、5.9、6.7、6.9 、5.6亿美（měi）元（yuán），归母（mǔ）净利润2020年（nián）同比减少19%，期间内（nèi）年复合（hé）增长率（lǜ）为2% 2020年净利润下滑严重（chóng）主要与无形资产摊销（xiāo）增加和财务（wù）亏（kuī）损有关，但公司营（yíng）业收入（rù）增长稳（wěn）定，依然 保持着市场（chǎng）领导者的（de）地（dì）位，预计未来公（gōng）司净利润有望扭亏为盈。

3.3 国（guó）外CAD厂商-PTC

公（gōng）司（sī）简介：自 1985 年以来，PTC 一直为顶尖的 客户提供服务、收购重要的公（gōng）司并创造在业内领 先（xiān）的（de）产（chǎn）品，以帮助用户获得持久的产品和（hé）服（fú）务优 势。公司为工业软件领（lǐng）域最具代表性的软件公司 ，包（bāo）括产品生（shēng）命周（zhōu）期管理 (PLM)、计算机辅助设 计 (CAD)、应用程序生命（mìng）周期管理 (ALM)、供 应链管（guǎn）理 (SCM)和服务生命（mìng）周期管理 (SLM)解 决方案等明星产品。

CAD产品地位： 1985 年 ， Samuel Geisberg 博 士 创 办 了（le） Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件定义了一种全新的（de）方法。这项创新 产生了（le）市场（chǎng）上参（cān）数化和（hé）基于特征的实体建模（mó） CAD软（ruǎn）件，如今称为（wéi）Creo软（ruǎn）件，该（gāi）软件已成为 领先的产品（pǐn）设（shè）计和（hé）开发（fā）软件（jiàn）。 Creo 提供了当今市场（chǎng）上具有（yǒu）可扩展性的各（gè）种 3D CAD产品开发包和工具。丰富的特性、功能 和工具可帮（bāng）助工程师（shī）更好地构思、设（shè）计和（hé）打造（zào）产 品。Creo包含了（le）增材制造、创成式设计（jì）、物联 网、基于模（mó）型的定义 (MBD) 和增强现实 (AR) 方（fāng）面的突（tū）破（pò）性功能。

营业收入增（zēng）长稳（wěn）定，净利润实现大幅度增长。 公（gōng）司2017年-2021年营业收入分别为11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿美元，营业收（shōu）入2020年同比（bǐ） 增（zēng）加24%，期间（jiān）内年复合增长率为9.3%；公司（sī）2016年-2020年归（guī）母净利润分别为0.1、0.5、-0.2、 1.3、4.8亿（yì）美元，归（guī）母净利润2020年（nián）同（tóng）比（bǐ）增加269%，期间（jiān）内年（nián）复合增长率为117%。 公司的营收情况一直处于稳（wěn）步上（shàng）升的态势，但2019年公司净利润出现了大幅下降的情况，主要是由 于公（gōng）司（sī）在2019年将软件产品收费模式转为订阅收费，以即用（yòng）即付的（de）模式购买产品，因（yīn）此（cǐ）拉低了公司 利润（rùn）。