一、CAD：工业软件基（jī）石（shí）产品（pǐn）

1 什么是CAD？

CAD，即计算机辅助设计，是一（yī）种可（kě）以在工（gōng）程设计和产（chǎn）品设计中，进行（háng）计（jì）算（suàn）、信息存储和（hé）制图等（děng）项工 作的交（jiāo）互式制图系统，其（qí）处于（yú）产业（yè）链的上游位置，主要应用于建筑业和汽车制（zhì）造、通用（yòng）机械等制造业（yè）。

2D CAD：2D CAD软（ruǎn）件（jiàn）提供了一个二维设（shè）计平台。由于（yú）2D CAD不允许创建透视（shì）图或比例，因此（cǐ）通常用于绘图 、草图和草图概念设计（jì），这（zhè）为（wéi）用户提供了尺寸和比 例的（de）基本概览（lǎn），然后再进行 3D 设计。

3D CAD：3D CAD提供（gòng）了一个设计三维（wéi）对象的平台。这类 CAD软件的主要特点是3D实体建模。这让设计师可（kě） 以创建具有（yǒu）长度（dù）、宽度和高度的对象，从而实现更 准确的（de）缩放和可视化。

1.2 CAD技术（shù）发展历（lì）程：四大（dà）重（chóng）大（dà）技术革命

第一次技术（shù）革命：曲面造型

60年代出现（xiàn）的三（sān）维CAD系（xì）统只是极为简单的线框式系统（tǒng），只 能表达基本（běn）的几何信息，经常（cháng）发生设计完成后，制作出来的（de）样 品与设（shè）计（jì）者所想象的有很大差距（jù）甚至完全不（bú）同的（de）情（qíng）况。 这时候法国（guó）人提出贝塞尔算法（fǎ），使得人们在用计算机（jī）处理曲线 及曲面问题时变得可以操作，标志（zhì）着（zhe）计算机辅助设计技术（shù）从单 纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出（chū）来，曲（qǔ）面造型系统 CATIA为人（rén）类带来（lái）了第一次CAD技术革命。

第（dì）二次技术革命：实体造型

CAD的表面模型技（jì）术只能表（biǎo）达形体（tǐ）的（de）表面信息，难以准（zhǔn）确表达 零件的其它特性（xìng），而实体造型（xíng）技术能（néng）够精确表达（dá）零件的全部属 性，在理论上有助（zhù）于CAD模型的表达。 SDRC公（gōng）司于1979年（nián）发布了世界上第一个完全（quán）基（jī）于实体造型技 术的大型CAD软件I-DEAS.实体造型技术的普及标志（zhì）着CAD发 展史上的第二（èr）次技术革命。

第三次（cì）技术革命（mìng）：参（cān）数化技术（shù）

进入20世（shì）纪80年代中期，CV公司内部以高级副总（zǒng）裁为首的一批 人提出了参数化实体造（zào）型（xíng）方（fāng）法。这是一个很好的想法，但是碍 于当（dāng）时参数（shù）化技（jì）术（shù）还（hái）有很（hěn）多技术难点（diǎn）有待攻（gōng）克（kè），CV公司内部（bù）否 决了参数化（huà）方案。 就是这（zhè）一批被CV公司拒绝的人，离开CV成立（lì）了（le）一家新的参数化 技（jì）术（shù）公司，开始（shǐ）研制名为Pro/ENGINEER的参数化软件。而（ér）这（zhè） 家公司就是历史上CAD领域最具代表性的软件公司之一PTC公 司，于1989年上（shàng）市并引起机械CAD界的巨大轰动。

第四次技术革命：变（biàn）量（liàng）化技术

参数化技术的成功应用，使它几乎（hū）成为CAD业界的（de）标准。但（dàn）是 重新（xīn）开（kāi）始（shǐ）一套完全（quán）参数化（huà）的造型系（xì）统将花费很大的人力和财力 。因此许多应用软件采用（yòng）的（de）参数化模型（xíng）都是（shì）在原有（yǒu）模（mó）型上进行 局部、小块（kuài）的修补（bǔ）。 SDRC公司的（de）开发人员（yuán）大胆地提出了一（yī）种更（gèng）为（wéi）先进的实体造型技 术——变量（liàng）化技术。SDRC公（gōng）司于1993年推出了全新体系（xì）结（jié）构 的I-DEAS Master Series软（ruǎn）件（jiàn）。在早期的大型CAD软件中（zhōng），这 是唯一一（yī）家（jiā）在90年代（dài）将软件（jiàn）彻底重写的公司。

1.4 CAD基本技术

人（rén）机交互技术

人机交（jiāo）互技术即通过计算机输入、输出（chū）设（shè）备，以有效的方式实现人（rén）与（yǔ）计算机对话的技术 。人（rén）机交互技术包括机器通过输出或（huò）显示（shì）设备（bèi）给人提供大量有关信（xìn）息（xī）及提示请示等，人通过输入设备给 机器输（shū）入有关信息，回答问（wèn）题（tí）及提（tí）示请（qǐng）示等。涉及到的技术（shù）包（bāo）括：

模板（bǎn）匹配技术：一（yī）种最简（jiǎn）单的（de）识别技术，将（jiāng）传感器输入的原始数据与预先存储的模板进行匹配， 通过度量两者之间（jiān）的相似度（dù）完成识别任（rèn）务。

神经网络技术：一种较新（xīn）的模式识别技术，具有自（zì）组织和自学习能力，具有分（fèn）布性特点，抗（kàng）噪声（shēng） 能力比较强，能处理（lǐ）不（bú）完整的模式（shì），并具有模（mó）式推广能力。

统计分析技术：通过统计样本特征（zhēng）向量（liàng）来（lái）确（què）定分类器的一种基于概率的分类方法（fǎ）。在模式（shì）识（shí）别（bié）中 一般采用贝叶斯极大似然理论确定分类函数。

而在计算机辅助设（shè）计中，交互技术是必不可少（shǎo）的。交互式cad系统（tǒng），指用户在使用计算机系统（tǒng）进（jìn）行设 计时，人和机器可以及时地交换信息。采用（yòng）交（jiāo）互式（shì）系统，人（rén）们可以边（biān）

实体造型（xíng）技术

实体造型技（jì）术是计（jì）算机视觉、计算机动画等领域中建立3D实体模型的关（guān）键技术（shù）。 实体造型技术是指描（miáo）述几何模型的形状和属性的信息并存（cún）于计算机内，由计（jì）算机生（shēng）成（chéng）具有真实感的可 视（shì）的三维（wéi）图形（xíng）的（de）技术，主要应用领（lǐng）域是计算机（jī）辅助设计、工程分析、计算（suàn）机图（tú）形学、动画、快速原型 （rapid prototyping）、医疗测试和科学研究（jiū）的可视（shì）化（visualization）。

设计的图（tú）纸（zhǐ）是设计师表达设计创意的（de）语言工具，一个复杂（zá）的零（líng）件，往往需要许多不（bú）同投影方向的图才 能表（biǎo）达。而（ér）要读懂这些图并准确想（xiǎng）象出其（qí）空间效果（guǒ），将花费很多时间（jiān）和精力。一旦读图有误，将会给 生产、制造带来巨大损失。然而，如果（guǒ）采（cǎi）用实体造型的软件（jiàn）进行零件设计，设计师就能在屏幕上见到 实时的（de）三维模型，大（dà）大减少了失（shī）误，而且还（hái）能方便地进行后续（xù）环节的设计，如模拟装配、总体布（bù）局、 干涉检查、仿真动画及模拟加工等。实（shí）体造（zào）型理论为（wéi）实现产品由设计到生产的环节采（cǎi）用同一数据信息 提供了（le）技术（shù）上的可行性（xìng），大大地促进了（le）CAD产业的发展（zhǎn）。

1.5 CAD应用场景

制造业：CAD在制造业中（zhōng）处（chù）于关键地（dì）位，国产（chǎn）化趋势（shì）显著

制造行业中常常需要设计新（xīn）产品（pǐn）,设（shè）计一个产品（pǐn）的步骤是概念引入（rù）、详细（xì）的几何设（shè）计（jì）、详细的（de）结构（gòu）分（fèn） 析和结构（gòu）优（yōu）化、模拟仿真等。将整个设计过程引入工程（chéng）概念就（jiù）是（shì）现代设（shè）计技术的手（shǒu）段，在应用CAD 后，就可以（yǐ）在设（shè）计阶段（duàn）综合考虑设计出（chū）产品的整个生（shēng）命周期。

而CAD技术已广（guǎng）泛应用于制造业（yè）中（zhōng），其中汽车、 机（jī）床（chuáng）、船舶、飞（fēi）机和航天器等行业应（yīng）用最为广泛。 三维CAD系统是支撑制造业发展最核（hé）心的技术（shù）之（zhī）一（yī）。大到满街奔跑的汽车，小到（dào）人（rén）手（shǒu）一（yī）部的手（shǒu）机（jī）， 离开三维CAD软件都无法设计和制（zhì）造，但此前国内三维CAD市场长期被进（jìn）口软件垄断（duàn）。而近年来随 着互（hù）联网、云计算的深（shēn）度发展，国外软件已不能满足（zú）中国制造业的快速发展，并且随着国（guó）产化（huà）的发 展（zhǎn），国产软件在市（shì）场中占比逐（zhú）渐（jiàn）扩大。

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

CAD在电子电（diàn）气领域的应用被称为电子（zǐ）电气CAD。主（zhǔ）要包括电（diàn）气原理图（tú）的编辑、电路（lù）功能仿真（zhēn）、 工作（zuò）环境仿真、PCB设计(自动布（bù）线、自动布线)、检（jiǎn）测。使（shǐ）用电子和（hé）电气CAD软（ruǎn）件也可以快速形成 各种（zhǒng）报表文件(如组件清（qīng）单报表)，为采购（gòu）组件和工程预（yù）算及（jí）决算提供方便。

曾（céng）经CAD技术主要用（yòng）于绘制布线（xiàn）图和电路（lù）原理图。而目（mù）前，CAD逐渐（jiàn）往印刷（shuā）电路板设计应用（yòng）扩散 ，并（bìng）大显身（shēn）手于大规模和超大规（guī）模的集成（chéng）电路设计制（zhì）造中，并在（zài）计算技（jì）术和微电（diàn）子技（jì）术这两方面 的发展（zhǎn）得到了很（hěn）大（dà）的推动。

二、CAD行业（yè）迎来爆发期，国产软件高增速发展

2.1 工业软件市场规模

工（gōng）业软件有望迎来行业爆发期，国内（nèi）增速（sù）远高于全（quán）球水平。工业软件（jiàn）本（běn）身（shēn）是工业技术软（ruǎn）件化的产物，是工业化的顶级产品（pǐn）。它既是研制复杂产（chǎn）品的关键工具和 生（shēng）产要素，也（yě）是（shì）机（jī）械（xiè）装（zhuāng）备中的“软零件”“软装备”，是工业品（pǐn）的基本构成要素。工（gōng）业软件作为工 业和软件产业的（de）重（chóng）要组成部（bù）分，是推动智能制造高质量发展的核心要（yào）素，也是实现工业智（zhì）能化的前 提，因此在传统行（háng）业（yè）数（shù）字化（huà）转型的（de）道路上，工业软（ruǎn）件（jiàn）至关重要。 从全球市场来看，工业软件将继续保持每（měi）年（nián）5%左（zuǒ）右的（de）稳健增速，行业增长（zhǎng）较为（wéi）稳（wěn）定（dìng）。从中国市场来（lái） 看，工业软（ruǎn）件行业受益于产（chǎn）业（yè）升级、政策加持（chí）、国产化转型三（sān）大因（yīn）素，市（shì）场规（guī）模迅速扩大，增速（sù）远（yuǎn） 高（gāo）于全（quán）球平均水平，而未来随着核心技术的不（bú）断突破，我国工业软（ruǎn）件（jiàn）市场可能迎来高速增长。

2.2 CAD市场规（guī）模

CAD市场规模（mó）保（bǎo）持（chí）稳健增长，国内市场增速略（luè）高于全球水平。作为工业软件中极为重要的一部分，CAD的应用领域已（yǐ）经从最初的机（jī）械制（zhì）造业逐渐拓（tuò）展到建筑、 电（diàn）子（zǐ）、汽车（chē）、航天等其他行业领域，据艾瑞咨（zī）询（xún）统计，2020年全球（qiú）CAD市场规模接近100亿美元（yuán） ，其（qí）中2D CAD市场规模为（wéi）26亿美（měi）元，3D CAD市（shì）场规模为73亿（yì）美元。2021年（nián）-2023年，CAD全 球市场预计将以8%-9%的增（zēng）速（sù）快速扩张。 根据P&S Intelligence和工信部运行（háng）监（jiān）测协调局等（děng）测算，2019年全球（qiú）和中国2D市场空间分别为（wéi） 24.2亿美元和12.5亿元，全球（qiú）市场空间约为中国（guó）的（de）13倍；全球和中国3D市场空间分别为56.8亿 美元和38亿元（yuán），全球市场空间约为中国的（de）10倍（bèi）。而中国2D CAD市场和3D CAD市场均保持高于 全（quán）球市场的复合（hé）增速，可见国内CAD市场成长空间依然（rán）广阔

2.3 CAD全球（qiú）竞争格局

海外CAD企业居于龙头地位（wèi），占（zhàn）据全球市（shì）场（chǎng）大部分份额。由于（yú）CAD产品诞生自海外发达国家，目前全球市场主要由海外龙头厂商的产品（pǐn）所占据。其中，2D CAD市场中Autodesk的AutoCAD产品（pǐn）一家独大；3D CAD产品的（de）现状为达索的CATIA把（bǎ）握高端市 场，其另一（yī）款产品Solidworks与西门子的NX、PTC的Creo主（zhǔ）要瓜分中（zhōng）低端市场。 根据 BIS Research 数据， 2018 年（nián）全球 CAD 市场规（guī）模约（yuē）80亿美元，法国达（dá）索系统公（gōng）司（ Dassault Systemes）、德国西门子公司（Siemens）和美国参数技术（shù）公司（PTC）三家处于垄断 地位， 占据全球市（shì）场份（fèn）额的 60%以上。 2019年全球CAD市场份（fèn）额的90%以（yǐ）上（shàng）被（bèi）国外（wài）龙头厂商占 据，主要有达索、Autodesk、西门子、Hexagon、PTC等。

2.4 CAD国内（nèi）竞争格局

国外领先厂商（shāng）占据（jù）大部分国内市（shì）场（chǎng）份额，国产替代趋势明显（xiǎn）。根据中国（guó）工业技术（shù）软件（jiàn）化产业联（lián）盟测算，2018年（nián）全球CAD软件市场主要由法国（guó）达索系统公司、德 国西门子公司（sī）和美国（guó）参数技术（shù）公司（PTC）三（sān）家（jiā）垄（lǒng）断（duàn），占据全（quán）球市场份额（é）的（de）60%以上（shàng）；中（zhōng）国CAD软 件市（shì）场规模约为7.33亿美元，占比8.5%，其中95%以上的市场被国（guó）外软件所占据（jù），中国厂商（shāng）主要布 局在2D CAD市场。虽（suī）然现阶段绝大（dà）数市场（chǎng）份额依旧被国外厂商（shāng）所垄断，但随着我国（guó）工业化程度（dù）的不断提高，以及国家 对（duì）这一领域的重视，国产替代进口将成为大势（shì）所趋。从（cóng）我国（guó）CAD发展现状来看，2D CAD在诸多细 分领域已经基（jī）本可实现国产（chǎn）替代（dài）进口，在3D CAD领（lǐng）域部分国内厂商也在不断更新（xīn）迭代、打磨产品 ，未来预计（jì）也将（jiāng）逐步替代国外厂商。

三、行业竞争激烈，国产厂商（shāng）积极追赶

3.1 国外CAD厂商-Autodesk

公司简介：AAutodesk是（shì）世界领先的设（shè）计软件（jiàn） 和数（shù）字（zì）内容创建公司，用于建筑设计、土地资 源开发、生产、公用设施、通（tōng）信（xìn）、媒体和（hé）娱乐（lè） 。公司始建于1982年，Autodesk 提（tí）供设（shè）计（jì） 软件（jiàn）、Internet 门户（hù）服务、无（wú）线开发平台及（jí）定 点应用，帮助遍及150多个国家的（de）四百（bǎi）万用户 推动（dòng）业务，保持竞争力。

行业地位： Autodesk的AutoCAD系列软件在专业（yè）设计领 域深耕接近30年（nián），第一个版本AutoCAD 1.0 早于1982年问世（shì），随（suí）后便不断更新版本，并 横（héng）向伸延至不同专业领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等（děng），可用于建筑（zhù）工程设 计、机（jī）械设计，以至数码媒体（tǐ）娱乐等应用。目 前公司业务分为4大范畴（chóu）：建筑、工程与建设 、制造业（yè）以及媒体（tǐ）和娱乐。 AutoDesk在CAD软件（jiàn）市场占（zhàn）有（yǒu）率达（dá）到31%， 位（wèi）居第二大CAD软件开发商。同（tóng）时（shí），公（gōng）司在 2D CAD时代制定了DWG数据标准和ARX二 次开发标准，在（zài）我国稳（wěn）居2D CAD行业龙头地 位。

Autodesk持（chí）续改革，业绩不（bú）断（duàn）增长。 自金融海啸后，公司经营表现一直不佳，一度（dù）停（tíng）滞（zhì）不前（qián），2008年至2019年（nián）营业收入一直（zhí）处于21-25 亿美元之间（jiān）。为了改（gǎi）善公司的经营情况（kuàng），管理层积（jī）极采取（qǔ）应（yīng）对措（cuò）施，大胆改革，2016年1月取消（xiāo）了永 久版权销售制度，采（cǎi）取服务订用制度（dù）。改革初期虽不受客户以（yǐ）及投资者的看好，但通过不（bú）断（duàn）的努力， 公司的（de）改革最（zuì）终还是取得（dé）了成功，2020年公司的营业收入首（shǒu）次突破（pò）了30亿美元，并且利润扭（niǔ）亏为盈 ，从2019年的-0.8亿美元增长（zhǎng）至2.2亿美元。其次（cì），2021年公司也（yě）保（bǎo）持了正增长（zhǎng）的趋势（shì），营业收入同 比增长15.9%，归母净利润（rùn）同比增长495%，业绩有望在未来（lái）持续（xù）增长。

3.2 国（guó）外CAD厂（chǎng）商-达索系统

公（gōng）司简（jiǎn）介（jiè）：达索系统负责系统性的软件供应， 并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支 援服务。该集团提供涵盖（gài）整个（gè）产品生命周期的 系统（tǒng），包（bāo）括（kuò）设计、工程、制造（zào）和（hé）产品（pǐn）数据管（guǎn）理 等（děng）各个领（lǐng）域（yù）中的最（zuì）佳软件系统 ， 著名的 CATIAV5就出自该公司之手，达（dá）索的CAD产品 市场占率居世界前列。

主要CAD产品

CATIA ：CATIA可（kě）用于产（chǎn）品开发的整个过（guò）程——从概（gài）念 化和（hé）设（shè）计 (CAD) 到工程 (CAE) 再到制造 (CAM)。用户不（bú）仅可（kě）以设（shè）计（jì）产品（pǐn），还可以在现 实生活中的行为（wéi）环境中（zhōng）进（jìn）行设计。

SoildWorks ：SolidWorks 是一个实体（tǐ）建（jiàn）模CAD和CAE程序 。设计人员可以使用 SolidWorks 使用基于参（cān） 数（shù）化特征的方（fāng）法（fǎ）创建自动生（shēng）成（chéng）的 2D 工程图和 高级 3D 模型。SolidWorks 还使用户能够执 行分析和模拟，包括有限元分析。该产品强调 更快的建模、新的设计工具和增强的协（xié）作。

营业收（shōu）入（rù）增（zēng）长稳定，净利润在（zài）一（yī）定（dìng）区间内波动。公司（sī）2016年（nián）-2020年营业收（shōu）入分别为33.8、36.5、41.1、45、50.9亿（yì）美元，营业收（shōu）入2020年同比增 加13.1%，期间内年复合增长率为（wéi）8.5%；公司2016年-2020年归母（mǔ）净利润（rùn）分别为（wéi）5、5.9、6.7、6.9 、5.6亿（yì）美元，归母（mǔ）净利润2020年（nián）同比减少（shǎo）19%，期间内年（nián）复合增长（zhǎng）率为2% 2020年（nián）净利润下滑严重主要（yào）与无形资产（chǎn）摊销（xiāo）增加和财（cái）务亏损有关，但公（gōng）司营业收入（rù）增长稳定，依然 保持着市场领导（dǎo）者的（de）地（dì）位，预（yù）计未来公（gōng）司（sī）净利润有望扭亏为盈。

3.3 国外CAD厂商-PTC

公司（sī）简介：自（zì） 1985 年以来，PTC 一直为顶尖的 客户提供服务、收购（gòu）重（chóng）要的公司并创（chuàng）造在业内（nèi）领 先（xiān）的产（chǎn）品，以帮（bāng）助用（yòng）户（hù）获得持久的产品和服务优（yōu） 势。公司（sī）为工业软件领域最具代（dài）表（biǎo）性的软件公司（sī） ，包括产品生命周期管理（lǐ） (PLM)、计算（suàn）机（jī）辅助设 计 (CAD)、应用程序生命周（zhōu）期管（guǎn）理 (ALM)、供 应链（liàn）管（guǎn）理 (SCM)和服务生命周（zhōu）期管（guǎn）理 (SLM)解 决方案等明（míng）星（xīng）产（chǎn）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方法。这项（xiàng）创新 产（chǎn）生了（le）市场上（shàng）参数化和基于特征的实体建模 CAD软件，如今称为Creo软件（jiàn），该软件已成为 领先的（de）产品设计和开发软件（jiàn）。 Creo 提供了当今（jīn）市场上具有可扩展（zhǎn）性的各种 3D CAD产（chǎn）品开发包和工具（jù）。丰富的特（tè）性、功（gōng）能 和工具可帮助（zhù）工程（chéng）师更好地构（gòu）思、设（shè）计和（hé）打造产 品。Creo包含（hán）了增材制造、创成式设计（jì）、物联 网、基于模型的定义 (MBD) 和增强现实（shí） (AR) 方面的突破（pò）性功能（néng）。

营业（yè）收入增长（zhǎng）稳定，净利润实现大幅（fú）度（dù）增长。 公司2017年-2021年营业收入分（fèn）别为11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿美元，营业（yè）收入2020年同比 增加24%，期（qī）间内年复（fù）合增长率为9.3%；公司2016年-2020年归母净利润分别为0.1、0.5、-0.2、 1.3、4.8亿美元，归母净利润2020年（nián）同比增加（jiā）269%，期间内（nèi）年复合增（zēng）长率为117%。 公司的营收情况一直处于稳步上升的（de）态（tài）势，但2019年公司（sī）净利润出现（xiàn）了（le）大幅（fú）下降的（de）情况（kuàng），主要是由 于公司在2019年将软件产（chǎn）品收费模式转为订阅收费，以即用即（jí）付的模式购买产品，因此拉低（dī）了公（gōng）司 利润（rùn）。