一（yī）、CAD：工业（yè）软件（jiàn）基（jī）石（shí）产品

1 什么是CAD？

CAD，即（jí）计算机辅助设计（jì），是一种可以在工程（chéng）设计和产品设（shè）计中，进行计算、信息存（cún）储和制（zhì）图等项工 作的交（jiāo）互式（shì）制图系统，其处于产业链的上游位置，主要应用于建（jiàn）筑业和汽车制造、通用机械等制（zhì）造业。

2D CAD：2D CAD软件提（tí）供（gòng）了一个二维设计平台（tái）。由于（yú）2D CAD不（bú）允许创建透视图或比例，因此通（tōng）常用于绘图 、草（cǎo）图和草图概念设计，这为（wéi）用户提供了尺（chǐ）寸和比 例的（de）基（jī）本（běn）概览，然后再进行 3D 设计（jì）。

3D CAD：3D CAD提供了一个（gè）设计三维对象的平台。这类（lèi） CAD软件的主要特点是3D实体建模。这让设计师可 以创（chuàng）建具有（yǒu）长度（dù）、宽度和高度的（de）对象，从（cóng）而（ér）实现更 准确的缩放和可视化（huà）。

1.2 CAD技术发展（zhǎn）历程：四（sì）大重大技术革命

第（dì）一次技术革命：曲面造型

60年代出现的三维CAD系统（tǒng）只（zhī）是极为简单的线框式系统，只（zhī） 能表达基本的几何信息（xī），经常发生设计完成后，制作出来的样 品与设计者所想象的有很大差（chà）距甚至（zhì）完全不同的情况。 这时候（hòu）法国人提出贝（bèi）塞（sāi）尔算法，使得人们在（zài）用（yòng）计算机（jī）处（chù）理曲线 及曲面问（wèn）题时变得（dé）可以操作，标志着（zhe）计算机辅助设计技术从（cóng）单 纯模仿工程图（tú）纸的三视图模式中解放出来，曲面造型系统（tǒng） CATIA为人类带来（lái）了第一（yī）次CAD技（jì）术革命。

第二次技术革命：实体造型

CAD的表面模（mó）型技术（shù）只能表达形（xíng）体的表面信息，难（nán）以（yǐ）准确表达 零件的（de）其它特性，而实体造型技术能够精确（què）表达（dá）零件（jiàn）的全部属 性，在理论上有（yǒu）助于CAD模型的表达。 SDRC公司于（yú）1979年发布了世（shì）界上第一个完全基（jī）于实体造型技 术的大型（xíng）CAD软件I-DEAS.实体造型技术的普及标（biāo）志着CAD发 展（zhǎn）史上的第二次技术（shù）革命（mìng）。

第三次技术革命：参数化技术

进入20世（shì）纪80年代中期，CV公（gōng）司内部（bù）以（yǐ）高级副总裁为（wéi）首（shǒu）的一批（pī） 人（rén）提出了参数化（huà）实体造型方法。这是（shì）一个很（hěn）好的想法（fǎ），但（dàn）是碍 于当时参数化技术还（hái）有很（hěn）多技术难点有（yǒu）待（dài）攻克（kè），CV公司内部否 决了参数化方案。 就是这一批被CV公司（sī）拒绝的人，离开CV成立了一家新（xīn）的参数化 技术公司，开始研制名为Pro/ENGINEER的参数（shù）化（huà）软（ruǎn）件。而这（zhè） 家公司就是历史上CAD领域最具（jù）代（dài）表性的软件公司之一（yī）PTC公 司（sī），于1989年上市并引起（qǐ）机械CAD界的巨大（dà）轰动。

第四次技（jì）术革命：变量化技（jì）术

参数化技术的成功（gōng）应用，使它几乎（hū）成为CAD业界的标准。但是 重新开（kāi）始一套完全参（cān）数化的（de）造型系统将花（huā）费很大的（de）人（rén）力和财力 。因此许（xǔ）多（duō）应用软件采用（yòng）的参数化模型都（dōu）是在原有模型上进（jìn）行（háng） 局部、小块的修补。 SDRC公司的（de）开发人员大胆地提（tí）出了一种更（gèng）为先进的实体造型技 术（shù）——变（biàn）量化（huà）技术。SDRC公司于1993年推出（chū）了全新体系结构 的I-DEAS Master Series软件。在（zài）早期的大型CAD软件中，这 是唯（wéi）一一家在90年代将软件（jiàn）彻底重（chóng）写的（de）公司。

1.4 CAD基本技术

人机交互技术（shù）

人机交互（hù）技（jì）术即通过计（jì）算机输入（rù）、输出设备，以有效的方式实现人（rén）与计（jì）算（suàn）机对（duì）话的（de）技术 。人（rén）机（jī）交互技术包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示（shì）等，人（rén）通过输入设备给 机（jī）器输入有关（guān）信息，回答问题（tí）及提示请示等。涉及到的技术包括（kuò）：

模板匹配技术：一种最简（jiǎn）单的识别（bié）技术，将（jiāng）传感器（qì）输入（rù）的原始数据（jù）与预先存储的模（mó）板（bǎn）进行匹配， 通过（guò）度量两者之间（jiān）的相似度完成（chéng）识别（bié）任务。

神经网络技术：一种较新（xīn）的模式识别技术，具（jù）有（yǒu）自组织和自学习能力，具有分布（bù）性（xìng）特点，抗噪声 能力比较强，能处理不（bú）完整的模（mó）式（shì），并具有（yǒu）模式推广能力。

统计分析技术：通过统计样本特（tè）征向（xiàng）量来确（què）定分类器（qì）的一种基于概率的分类方法。在模式识别中 一般采用贝叶（yè）斯极大似然理论确（què）定分类函数。

而在计算机辅助设计中，交互技（jì）术是必不可少的。交（jiāo）互式cad系统（tǒng），指用户（hù）在（zài）使用计（jì）算（suàn）机系统（tǒng）进行（háng）设（shè） 计时（shí），人和机（jī）器（qì）可以及时地交换信息。采用交互式系统，人们（men）可以边

实（shí）体造型技术

实体造型技术是计算机（jī）视觉（jiào）、计算机动画等领域中建（jiàn）立3D实体（tǐ）模型（xíng）的关（guān）键技术。 实体造型技术是指（zhǐ）描述几何模型的（de）形（xíng）状和属性的（de）信（xìn）息并（bìng）存于计算机内，由（yóu）计算机生成具（jù）有真实感的可 视的（de）三维图形（xíng）的技术，主要应用领（lǐng）域（yù）是计算机辅助（zhù）设计、工程分析、计算机图形学、动画、快速原型 （rapid prototyping）、医疗（liáo）测试和（hé）科学研究的可（kě）视化（visualization）。

设计的图纸（zhǐ）是设（shè）计师表达设计创（chuàng）意的语（yǔ）言工（gōng）具，一个复杂（zá）的零件，往往需要许多不同投（tóu）影（yǐng）方向的图才 能表达。而要（yào）读懂这些图并（bìng）准确想象出其空间效果，将花费很多（duō）时间和精力。一旦读图有误（wù），将会（huì）给 生产、制造带来巨大损（sǔn）失。然而，如果（guǒ）采用实体（tǐ）造（zào）型（xíng）的软件进行（háng）零件设计（jì），设计（jì）师就能在屏（píng）幕（mù）上见到 实时（shí）的三维模型，大（dà）大减少了失误，而且还能方便地进行后续环节的设计，如模拟（nǐ）装（zhuāng）配、总体布局、 干涉检查、仿（fǎng）真动画及（jí）模拟加工（gōng）等。实体造型理（lǐ）论为实现产品由（yóu）设（shè）计到生产的环节采（cǎi）用同（tóng）一数据信息（xī） 提供了技术上的可行性，大大地促进了（le）CAD产（chǎn）业的发展。

1.5 CAD应用场景

制（zhì）造业：CAD在制造业中处于（yú）关键地位，国产化趋势显著

制造行业中常（cháng）常需要设计新产品,设计一个产品的（de）步骤（zhòu）是概念引入、详细（xì）的（de）几何设计、详细的结构分 析和结构优化（huà）、模拟仿真等。将整个（gè）设计过程引入（rù）工程概念就是现代设（shè）计技（jì）术的手段，在应用CAD 后，就可（kě）以在设计（jì）阶段综合考（kǎo）虑设计出产品（pǐn）的整个生命（mìng）周期。

而CAD技术已广泛（fàn）应用于制（zhì）造业中，其中汽车、 机床、船舶（bó）、飞机和航天器等（děng）行业应（yīng）用最为广泛。 三（sān）维（wéi）CAD系统是支撑制造业发展最核（hé）心的技术（shù）之一。大到满（mǎn）街奔跑的汽车，小（xiǎo）到人手（shǒu）一部的手机， 离开三维CAD软（ruǎn）件都无（wú）法设计和制造，但此前国内（nèi）三维CAD市场长期被进口软件（jiàn）垄（lǒng）断。而近年（nián）来随 着互联网、云计算的深（shēn）度发展，国（guó）外（wài）软件已不能满足中国制造业的快速发展，并且随着国产化的发 展，国产软（ruǎn）件在市场（chǎng）中（zhōng）占比逐渐扩大。

电子电路与（yǔ）电气：电子电（diàn）气行业内CAD未来发展前（qián）景广阔

CAD在电子电气领（lǐng）域的应（yīng）用被（bèi）称为电（diàn）子电气CAD。主要包括电气原理（lǐ）图（tú）的编辑（jí）、电路功能仿真、 工作环（huán）境仿真、PCB设计(自动布线、自动布线)、检（jiǎn）测。使用电子和电气CAD软件（jiàn）也可以快速形成 各种（zhǒng）报（bào）表文件(如组件（jiàn）清单报表)，为采购组件和工程预算及（jí）决算提（tí）供方便。

曾经CAD技术（shù）主要用于绘制布线图和电路原理图（tú）。而（ér）目前，CAD逐渐往印刷电路板设计应用（yòng）扩散 ，并（bìng）大显身（shēn）手于大规（guī）模和超大规（guī）模的集成（chéng）电（diàn）路（lù）设计制造中，并在计（jì）算技术和微电子（zǐ）技术这两方面 的发展得（dé）到了很大的（de）推（tuī）动。

二、CAD行业迎来（lái）爆发期，国产软件高增（zēng）速发展

2.1 工业软件（jiàn）市场（chǎng）规模

工业软件（jiàn）有望（wàng）迎（yíng）来行业爆发期，国内增速远高于全球水平。工业软（ruǎn）件本身是工业技术软件化的（de）产物，是（shì）工业化的顶级产品。它既是研制复杂产品的关键工（gōng）具和 生产要素，也是机（jī）械装备中（zhōng）的“软零（líng）件”“软装（zhuāng）备”，是工（gōng）业品的（de）基本构成要（yào）素。工业软件作为工 业和软件产业的重要（yào）组成部分，是推动智能制造高质量发展的核心要素，也是实现（xiàn）工业智能化的前 提，因此在传统行（háng）业数字化转型的道路上，工业软件至关重要（yào）。 从全球市场来看，工业软件将继续保持每（měi）年5%左右的稳健增速，行业增长较为稳定。从中（zhōng）国市场来 看，工业软件（jiàn）行（háng）业（yè）受益于产业升级、政策加持、国产化转型（xíng）三大因素，市场规模迅速扩大，增速（sù）远 高于（yú）全球平均水（shuǐ）平，而未来随着核心技术的（de）不断突破，我国工业软件市场可（kě）能迎（yíng）来高速增（zēng）长。

2.2 CAD市场规（guī）模（mó）

CAD市场规模保持稳健增长，国内市场（chǎng）增速略高于全球水平。作为工（gōng）业软（ruǎn）件（jiàn）中极为重要的一部（bù）分，CAD的（de）应用（yòng）领域已（yǐ）经从最初的（de）机械（xiè）制造业逐（zhú）渐（jiàn）拓展到建筑、 电子、汽车、航天等（děng）其他行业领域，据艾瑞咨询统计（jì），2020年全球CAD市场规模接近100亿美元 ，其中2D CAD市场（chǎng）规模为26亿美元（yuán），3D CAD市场规模为73亿美元。2021年-2023年，CAD全（quán） 球市场（chǎng）预计将以8%-9%的增速快速扩张。 根据P&S Intelligence和工信部运行监测协调局等测算，2019年全球和中（zhōng）国2D市（shì）场空（kōng）间分别（bié）为 24.2亿美元和12.5亿元，全球（qiú）市场空间约为中国的13倍；全球和中（zhōng）国3D市场（chǎng）空间分别为（wéi）56.8亿 美元和38亿元，全球市场空（kōng）间约为中国的10倍。而中国2D CAD市场和3D CAD市场均保（bǎo）持高于 全球市场的（de）复合（hé）增速，可（kě）见国内CAD市场成长空（kōng）间依然广阔

2.3 CAD全球竞争格局

海外CAD企（qǐ）业居于龙头（tóu）地位，占据全球市场大部（bù）分（fèn）份额。由于CAD产（chǎn）品诞生（shēng）自（zì）海外发达国家（jiā），目前（qián）全球市场主要由海外龙头厂商的产品所占据。其（qí）中，2D CAD市场中Autodesk的AutoCAD产品一家独大；3D CAD产（chǎn）品的现（xiàn）状（zhuàng）为达索的CATIA把握高端市 场，其另一款产（chǎn）品Solidworks与西门子的NX、PTC的Creo主要瓜分中低端市（shì）场。 根据 BIS Research 数据， 2018 年（nián）全球 CAD 市场规模约80亿美元，法国达索（suǒ）系统公（gōng）司（ Dassault Systemes）、德国西门（mén）子公司（Siemens）和美（měi）国参数技术（shù）公司（PTC）三家（jiā）处于垄断 地位， 占据全球（qiú）市（shì）场份额的 60%以上。 2019年全球CAD市场份额的90%以上被国外（wài）龙头厂商占 据，主要有达索、Autodesk、西门子、Hexagon、PTC等。

2.4 CAD国内竞争格局

国外领先厂商（shāng）占据大部分国内市（shì）场份额（é），国产替代趋势明显。根据（jù）中国工业技术软件化（huà）产业联盟（méng）测算，2018年全球CAD软件市场主要由法国达索（suǒ）系统公司（sī）、德 国（guó）西门子公司和美国参数技术公司（PTC）三（sān）家垄断，占据全球市场份额的（de）60%以（yǐ）上；中国CAD软 件市场规模约（yuē）为7.33亿美元，占比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2D CAD市（shì）场（chǎng）。虽然现（xiàn）阶段绝大数市场份额依旧被国外厂商（shāng）所垄（lǒng）断，但随（suí）着我国工业化程度的不断提高，以及国家 对这一领域（yù）的重视，国产替代（dài）进口将成（chéng）为大势所趋。从我国CAD发展现状来看，2D CAD在（zài）诸多细 分领域已经基（jī）本可（kě）实现国产（chǎn）替代进口，在（zài）3D CAD领域部（bù）分国内厂商也（yě）在不（bú）断更新迭代、打磨产（chǎn）品（pǐn） ，未来预计也将逐步（bù）替代国外厂商（shāng）。

三、行业竞争（zhēng）激烈，国产（chǎn）厂商（shāng）积极追赶

3.1 国外CAD厂商-Autodesk

公（gōng）司（sī）简介：AAutodesk是（shì）世界领先的设计软件 和数字内容创建公（gōng）司（sī），用于（yú）建筑设计、土地资 源开发、生产、公用设施、通信、媒体和娱乐 。公（gōng）司始建于1982年，Autodesk 提供（gòng）设计 软（ruǎn）件、Internet 门户服务、无线开发平台及定 点应用，帮助遍及150多个国家的四百（bǎi）万用户 推动业务，保持竞争力。

行业地位： Autodesk的AutoCAD系列软件在专业设计（jì）领（lǐng） 域深耕接近30年，第一（yī）个版本（běn）AutoCAD 1.0 早于1982年（nián）问世（shì），随后（hòu）便不断更新（xīn）版（bǎn）本，并 横（héng）向伸延（yán）至不同专业领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等，可用于建筑（zhù）工程设（shè） 计、机械设计，以至数码（mǎ）媒体娱乐等（děng）应用。目 前公司业务分为4大范畴：建筑、工程与（yǔ）建设 、制造（zào）业以及媒体（tǐ）和娱乐。 AutoDesk在CAD软件（jiàn）市场占有率达到31%， 位居第二大（dà）CAD软件开发商。同时，公司在 2D CAD时代制定了DWG数据标准和ARX二 次开发标（biāo）准，在（zài）我国稳居2D CAD行业龙头地 位。

Autodesk持续（xù）改革，业绩不（bú）断增长。 自（zì）金融（róng）海啸后（hòu），公司经营表现（xiàn）一（yī）直不佳（jiā），一度（dù）停（tíng）滞不前，2008年至2019年营业收入一（yī）直处于21-25 亿美（měi）元（yuán）之间。为了改善公司的经营情况，管理层积极（jí）采取应对措施，大胆改革，2016年1月取消了（le）永 久（jiǔ）版（bǎn）权销（xiāo）售制度，采（cǎi）取服务订用（yòng）制（zhì）度。改革初期虽不（bú）受客户以及投资者的看好，但通过不断的努力， 公（gōng）司的改革（gé）最终（zhōng）还是取得（dé）了成功（gōng），2020年（nián）公（gōng）司（sī）的营业（yè）收入首次突破（pò）了（le）30亿美元，并且利润扭亏为盈 ，从2019年的-0.8亿美元增长至（zhì）2.2亿（yì）美元（yuán）。其次，2021年公司也保持了正增长的（de）趋势，营业收入同 比增长15.9%，归母（mǔ）净利润（rùn）同比增长495%，业绩（jì）有望在未来持续增长。

3.2 国外CAD厂商-达（dá）索系统（tǒng）

公司简介：达索（suǒ）系统（tǒng）负责系统性的软件供（gòng）应， 并为制造（zào）厂（chǎng）商（shāng）提供具有（yǒu）Internet整合能力的支 援服务。该集团提供涵盖整个产品生（shēng）命周期的 系统，包括设计、工程、制（zhì）造（zào）和（hé）产品数据管理 等各个领域中的最佳软件系统 ， 著名的（de） CATIAV5就（jiù）出自该公司之（zhī）手，达索（suǒ）的CAD产品 市场占率居（jū）世界前列。

主要（yào）CAD产品

CATIA ：CATIA可用于产（chǎn）品开发的整个过程——从概念 化和设计 (CAD) 到工程 (CAE) 再到（dào）制造 (CAM)。用户（hù）不仅可以设计（jì）产（chǎn）品，还可以在（zài）现 实生活中的行为环境中（zhōng）进行设计。

SoildWorks ：SolidWorks 是（shì）一（yī）个实体建模CAD和CAE程序 。设计人员可以使用 SolidWorks 使（shǐ）用基于参（cān） 数化特征的（de）方法创建自动生成的 2D 工程图和 高级 3D 模型（xíng）。SolidWorks 还使用户能够执 行（háng）分析和模拟，包（bāo）括有限元（yuán）分析（xī）。该产品强调 更快的建模、新的设计工具和增强的协（xié）作（zuò）。

营（yíng）业收（shōu）入（rù）增长稳定（dìng），净利润（rùn）在一定区间（jiān）内波动。公司（sī）2016年-2020年营业收入（rù）分别（bié）为33.8、36.5、41.1、45、50.9亿美元，营业收入2020年同比增 加13.1%，期间内年复合增长率为8.5%；公司2016年（nián）-2020年归母净利润分别（bié）为5、5.9、6.7、6.9 、5.6亿美元，归母净（jìng）利润2020年同（tóng）比减少19%，期间（jiān）内年（nián）复合增长率（lǜ）为2% 2020年（nián）净利润下滑严重主要与（yǔ）无形资产摊销增加（jiā）和财务亏损有（yǒu）关，但公（gōng）司（sī）营业收入增长稳定，依然 保持着市场领导者的地（dì）位，预计未来（lái）公司（sī）净利润有望扭亏为盈。

3.3 国外CAD厂商-PTC

公司（sī）简介：自 1985 年以来，PTC 一直为（wéi）顶尖的（de） 客户提供（gòng）服（fú）务、收购重要的公司（sī）并（bìng）创造在业内领（lǐng） 先的（de）产品，以帮助用（yòng）户获（huò）得（dé）持久的产（chǎn）品和服务优 势。公司为（wéi）工业（yè）软件领域最具代表性的软件公（gōng）司 ，包括产品生命周期（qī）管理 (PLM)、计（jì）算机辅（fǔ）助设 计 (CAD)、应用程序生（shēng）命周（zhōu）期管理 (ALM)、供 应链管理 (SCM)和服务生命周（zhōu）期管理 (SLM)解 决方案等明（míng）星产（chǎn）品。

CAD产品地位： 1985 年 ， Samuel Geisberg 博 士（shì） 创 办（bàn） 了 Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件（jiàn）定义了（le）一种全新的方法。这项创新（xīn） 产生了市场（chǎng）上参（cān）数化和基（jī）于特征的实体建模 CAD软件，如（rú）今称为（wéi）Creo软件（jiàn），该（gāi）软件已成为 领（lǐng）先的产品设计和开发（fā）软件。 Creo 提供了当今市场（chǎng）上具有可扩展性的各种 3D CAD产品开发（fā）包（bāo）和工（gōng）具。丰富的特性、功能 和工具可帮助工程师更好地构（gòu）思、设计（jì）和（hé）打造产 品。Creo包含了（le）增材制造、创成式（shì）设计、物联 网、基于模型的（de）定义 (MBD) 和增强（qiáng）现（xiàn）实 (AR) 方面的突破性功能。

营业收入增长稳定，净（jìng）利润实现大幅度（dù）增长。 公司2017年（nián）-2021年营业收入分别为11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿美元（yuán），营业收入2020年同（tóng）比 增（zēng）加24%，期间内年复合增长率为（wéi）9.3%；公司（sī）2016年（nián）-2020年归母净（jìng）利润分（fèn）别为0.1、0.5、-0.2、 1.3、4.8亿美元，归母净利润2020年同比增加269%，期间（jiān）内年复合（hé）增长率为（wéi）117%。 公司的（de）营收情况（kuàng）一（yī）直处于稳步上升的态势，但2019年公司净利（lì）润出现了大幅下降的（de）情况（kuàng），主（zhǔ）要是由（yóu） 于公司在（zài）2019年将软件产品（pǐn）收（shōu）费（fèi）模式转为订阅收（shōu）费，以即（jí）用即付（fù）的模式购（gòu）买产品（pǐn），因（yīn）此（cǐ）拉低了公（gōng）司 利润。