一、CAD：工业软件基石（shí）产品（pǐn）

1 什么是CAD？

CAD，即计算机辅（fǔ）助设（shè）计（jì），是一种可以在工程设（shè）计和产（chǎn）品设计中，进行计（jì）算、信（xìn）息存储和制图等项（xiàng）工 作的交互式制图系（xì）统，其处于产（chǎn）业链的上游（yóu）位置，主要应用于建（jiàn）筑业和汽车制造、通用（yòng）机械（xiè）等制造业。

2D CAD：2D CAD软件提供了一个二（èr）维设计平台。由于2D CAD不允许（xǔ）创建透视图或比例，因此通（tōng）常用于（yú）绘图 、草图和草图概念（niàn）设计，这为用户提供了尺寸和比 例的基本概览（lǎn），然后（hòu）再（zài）进行 3D 设计。

3D CAD：3D CAD提供了（le）一个设计三（sān）维对象（xiàng）的平台。这类 CAD软件（jiàn）的主（zhǔ）要特点是3D实体建模。这让设计师（shī）可 以创建具有（yǒu）长度、宽度和高度的对象，从而实现（xiàn）更 准确的缩放和可视（shì）化。

1.2 CAD技术发展历程（chéng）：四大（dà）重大技术革命

第一次技术革（gé）命（mìng）：曲面造型

60年代出现的三维CAD系统只是极为简单的线框式系（xì）统，只 能表达基本的几何（hé）信息，经常发生设计完（wán）成后，制作出来的样 品与（yǔ）设计（jì）者所想象（xiàng）的有很（hěn）大差距（jù）甚至完全（quán）不同的（de）情况。 这时候法国人提出贝塞（sāi）尔算法，使（shǐ）得人们在用计算机处理曲线 及曲面问题时（shí）变（biàn）得可以操作，标志着（zhe）计算机（jī）辅助设计技术从单 纯模仿工（gōng）程图纸（zhǐ）的（de）三视（shì）图模式中解放（fàng）出（chū）来，曲面造型系统 CATIA为（wéi）人类带来了（le）第一次CAD技（jì）术革命（mìng）。

第二次技术革命：实体造型

CAD的表面模型技（jì）术只能表达（dá）形体（tǐ）的表面信（xìn）息，难以准确表（biǎo）达 零件的其它特性，而实体造型技术能够精确表达零件的全部属 性，在理论上（shàng）有助于CAD模型的表达。 SDRC公司（sī）于1979年发布（bù）了世界上（shàng）第（dì）一个完全基于（yú）实体造型技 术的大型CAD软（ruǎn）件I-DEAS.实体（tǐ）造型技术的普（pǔ）及标志（zhì）着CAD发 展史上的第二（èr）次技术（shù）革命（mìng）。

第三次技（jì）术（shù）革命：参数化技术

进入20世纪80年代中（zhōng）期，CV公（gōng）司（sī）内（nèi）部（bù）以高级（jí）副总裁为首的一批 人提出了参数化实体造型方（fāng）法。这是一（yī）个很好的想法，但（dàn）是碍 于（yú）当时参数化技（jì）术还（hái）有很多（duō）技术难点（diǎn）有（yǒu）待攻克（kè），CV公司内（nèi）部否 决了参数化方案。 就（jiù）是这一批（pī）被CV公司拒绝的人，离开CV成立了一家新的参（cān）数化 技术公（gōng）司，开始研制名为（wéi）Pro/ENGINEER的参数（shù）化软件。而这 家公司（sī）就是历史上（shàng）CAD领域最具代表性的（de）软件（jiàn）公司之一PTC公 司，于（yú）1989年（nián）上（shàng）市并引起机械CAD界的巨大轰动。

第四（sì）次技术革命：变量化技术

参数（shù）化（huà）技（jì）术的成功应用（yòng），使它几（jǐ）乎成（chéng）为CAD业（yè）界（jiè）的标（biāo）准。但是 重新开始一套（tào）完（wán）全参数化的造型系统（tǒng）将花（huā）费很大的（de）人力（lì）和财力 。因此（cǐ）许多应用（yòng）软件（jiàn）采（cǎi）用的参数（shù）化模型都是在（zài）原有模（mó）型上进行 局部、小块的修补。 SDRC公司（sī）的开发人员大胆（dǎn）地提出了一（yī）种更为先进的（de）实体造型技 术（shù）——变（biàn）量化技术。SDRC公司（sī）于（yú）1993年（nián）推出了全新（xīn）体系结（jié）构 的I-DEAS Master Series软件。在早（zǎo）期的大型CAD软件中（zhōng），这 是唯一一家在90年代将（jiāng）软件彻（chè）底（dǐ）重写的（de）公司。

1.4 CAD基本技术（shù）

人机交互（hù）技术

人机交互（hù）技术（shù）即通过计算机输入、输出（chū）设备，以有效的方式实现（xiàn）人与计算机对话（huà）的技（jì）术 。人机交互（hù）技术包括机器通过输出或显示设（shè）备给人提供大量有（yǒu）关信（xìn）息及提示请示等，人（rén）通过输入设备给 机器输（shū）入有关信息，回（huí）答问题（tí）及（jí）提示请示等。涉及（jí）到的技（jì）术包括：

模板匹配技术：一种最简（jiǎn）单的识别技术，将（jiāng）传感器输入的原（yuán）始（shǐ）数据与预先（xiān）存储的模（mó）板进行（háng）匹配， 通过度量两者之间（jiān）的相似（sì）度完成识别（bié）任务。

神（shén）经网络技术（shù）：一种较新的模式识别技术，具（jù）有自组织（zhī）和自（zì）学习能力，具（jù）有分布性特点，抗噪声 能力比较强（qiáng），能（néng）处（chù）理不（bú）完整的模式（shì），并具有模式推广能力。

统计分析技（jì）术：通过统计样本特（tè）征向（xiàng）量来确（què）定分类器的一种基于（yú）概（gài）率的分类方法（fǎ）。在模式识（shí）别中 一般采用贝叶斯极大似（sì）然理论确定分（fèn）类函（hán）数。

而在计算机辅助（zhù）设计中，交互技术是必（bì）不可少的。交互式cad系统，指用户在使用计算（suàn）机系统进（jìn）行设（shè） 计时，人和机器（qì）可以及时地交（jiāo）换信息。采用交互式系统，人们可以边

实体（tǐ）造型（xíng）技术

实体造型技术是计（jì）算机（jī）视觉、计算机动画（huà）等领域中建立3D实体模型的关键技术（shù）。 实体造型技术是指（zhǐ）描述几何模型的形状和属性的信息并存（cún）于（yú）计算机（jī）内，由计（jì）算机生（shēng）成具有真实（shí）感的可（kě） 视的三维图形的技术，主（zhǔ）要应用领域是计（jì）算（suàn）机辅助设（shè）计、工程分析、计算机图形学（xué）、动（dòng）画、快速原（yuán）型 （rapid prototyping）、医疗测试和科学（xué）研究的可视化（visualization）。

设计的（de）图纸是设（shè）计（jì）师表（biǎo）达设计创意的语言工具，一个（gè）复杂（zá）的零件，往往需要许（xǔ）多不同投影方向的图（tú）才 能表达（dá）。而（ér）要读懂这些图并准确想（xiǎng）象出其空（kōng）间（jiān）效果，将（jiāng）花费很多（duō）时间和精力。一旦（dàn）读图有误，将会给 生产、制（zhì）造带来巨大损失。然而，如果采用实（shí）体造型的软件进行零件设计，设（shè）计师就能在（zài）屏幕上见到 实时的三维模型，大（dà）大减少了失误（wù），而且还能方便地进行后（hòu）续（xù）环节的设计，如模拟装配、总（zǒng）体（tǐ）布局、 干涉（shè）检查、仿真动（dòng）画及模拟加工（gōng）等。实体造（zào）型理论为实现产品由设计到生产的环节采用同一数据信息 提供了技（jì）术上的可行（háng）性（xìng），大大地促进了CAD产（chǎn）业的发展。

1.5 CAD应用场景

制造业：CAD在制造业（yè）中（zhōng）处于关键地位，国（guó）产（chǎn）化趋势显著

制造行（háng）业中常（cháng）常需要设（shè）计新产品,设计一个产品的步骤是概念（niàn）引入（rù）、详细的几何设计、详细的结（jié）构（gòu）分 析和结构优化、模拟（nǐ）仿真等。将整个设计过程引入工程概念就是（shì）现代设计技（jì）术的手段（duàn），在应用CAD 后（hòu），就可以在设计阶段（duàn）综合考虑设（shè）计出产品的整个生命（mìng）周期。

而CAD技术已（yǐ）广泛（fàn）应用于制造业中，其中汽（qì）车（chē）、 机（jī）床、船舶、飞机和航天器等行（háng）业应用最（zuì）为广泛。 三维CAD系统是（shì）支撑（chēng）制造业发（fā）展最核心的技术之一。大到（dào）满街（jiē）奔跑（pǎo）的汽车，小到人手一部的手机， 离开（kāi）三维CAD软件（jiàn）都（dōu）无法设计和制造，但此前（qián）国内三维CAD市场长（zhǎng）期被进（jìn）口软件垄断（duàn）。而（ér）近年来随 着互联网（wǎng）、云计（jì）算的深度发展，国外软（ruǎn）件已不能满足（zú）中国制造业的快速发展，并且随着国产化的发 展，国产软件在市（shì）场中占比逐（zhú）渐（jiàn）扩大。

电（diàn）子电路（lù）与（yǔ）电气：电子电气行业内CAD未来发展前景（jǐng）广阔

CAD在（zài）电子电（diàn）气领（lǐng）域的应用（yòng）被称为（wéi）电（diàn）子电气CAD。主要包括电气原理图的编辑（jí）、电路（lù）功能仿真、 工作环（huán）境仿真、PCB设计(自动布线、自动（dòng）布线)、检测。使用电（diàn）子和电气CAD软（ruǎn）件也可以快速（sù）形成 各（gè）种报表文件(如组（zǔ）件（jiàn）清单报表)，为采购组件和工（gōng）程（chéng）预（yù）算及决算（suàn）提（tí）供方便（biàn）。

曾经CAD技术主要用于绘制布（bù）线图和（hé）电路原（yuán）理图。而目前，CAD逐渐往印刷电路（lù）板设计应用扩散 ，并（bìng）大显身手于大规模和超大规模的集成电路设计（jì）制造中，并在计算（suàn）技术和微电（diàn）子技术这两方面（miàn） 的发展（zhǎn）得到了很大的（de）推动。

二、CAD行业迎来爆发期，国产软件高增速发展

2.1 工业软件市场规模

工业软件有望迎来行业爆发期，国内增速（sù）远高于全球水平。工（gōng）业软件本身是工业技术软（ruǎn）件（jiàn）化（huà）的产物，是工业化的顶（dǐng）级（jí）产品。它既是（shì）研制复杂产品的关键工具和 生产要素（sù），也是机械装备中（zhōng）的“软零件”“软装备”，是工业品（pǐn）的（de）基本（běn）构成要（yào）素。工业软件作为工 业（yè）和软件产业的（de）重要组成部分，是推（tuī）动智能制造高质量发展的核心要（yào）素（sù），也是实（shí）现（xiàn）工业智能化的前（qián） 提，因此（cǐ）在（zài）传统行业数字化转型的（de）道路上，工（gōng）业软件至（zhì）关（guān）重要。 从全球市场来（lái）看，工业软件（jiàn）将继续保持每年（nián）5%左右的稳健（jiàn）增（zēng）速，行业增（zēng）长较为稳（wěn）定（dìng）。从中国市场来 看（kàn），工业软件（jiàn）行业受益（yì）于产业升（shēng）级、政策加持、国（guó）产化转型三大因素，市（shì）场规模迅速扩大，增（zēng）速远 高（gāo）于全球平均水平，而未（wèi）来（lái）随着核心技（jì）术的不断突破，我国（guó）工业软件市场可能迎来高速增长（zhǎng）。

2.2 CAD市（shì）场（chǎng）规模

CAD市场规模保持稳健增（zēng）长，国内市（shì）场增（zēng）速略高于全（quán）球（qiú）水（shuǐ）平（píng）。作（zuò）为（wéi）工业软件（jiàn）中极为重要的一部分，CAD的（de）应（yīng）用领域（yù）已（yǐ）经从（cóng）最初的（de）机械（xiè）制（zhì）造业逐渐拓展到建筑、 电（diàn）子、汽车（chē）、航（háng）天等其（qí）他行（háng）业（yè）领域（yù），据艾瑞咨询统计，2020年全球CAD市场（chǎng）规模接近（jìn）100亿美元 ，其中2D CAD市（shì）场规模为26亿美（měi）元，3D CAD市场规模为73亿美元。2021年（nián）-2023年，CAD全 球市场预计将以8%-9%的（de）增速快速扩张。 根据P&S Intelligence和工信部运行监测协（xié）调局等（děng）测（cè）算，2019年全球和中（zhōng）国（guó）2D市场空（kōng）间分（fèn）别为 24.2亿美（měi）元和12.5亿元，全球市场空间约为中（zhōng）国（guó）的（de）13倍；全（quán）球（qiú）和中国3D市场空（kōng）间分别为56.8亿 美元和38亿元，全（quán）球市场（chǎng）空间约为中国的10倍。而中国2D CAD市场和3D CAD市场（chǎng）均保持高于 全球（qiú）市场的复合增速，可见国内CAD市（shì）场成长空间（jiān）依然广阔

2.3 CAD全球（qiú）竞争格（gé）局

海外CAD企业居于龙头地位，占据（jù）全球（qiú）市场大部分份额。由（yóu）于（yú）CAD产品诞生自海外发达国（guó）家，目前全球市场主要由海外龙头厂商的产品所占（zhàn）据。其中，2D CAD市场中Autodesk的（de）AutoCAD产品一家独（dú）大；3D CAD产品的现状为达索（suǒ）的CATIA把握高端市 场（chǎng），其另（lìng）一款产品Solidworks与西门子（zǐ）的NX、PTC的Creo主要瓜分中低（dī）端市场。 根据 BIS Research 数（shù）据， 2018 年全球 CAD 市场规模约80亿美（měi）元，法国达索系统公司（ Dassault Systemes）、德国（guó）西（xī）门子公司（Siemens）和美国参数技术公司（PTC）三家处于垄断 地位（wèi）， 占据（jù）全球市场份额的 60%以上。 2019年全球CAD市场份额的90%以上（shàng）被国（guó）外龙头厂商占 据，主要有达（dá）索、Autodesk、西门子、Hexagon、PTC等。

2.4 CAD国内竞争格局（jú）

国（guó）外领先厂商（shāng）占据大部分国内市场份额，国产替代趋势明（míng）显。根据中（zhōng）国工业技（jì）术软（ruǎn）件化产业（yè）联盟测算，2018年全球CAD软件（jiàn）市场主要由法国达索系统公司、德 国西（xī）门（mén）子公司（sī）和美国参数技术公司（sī）（PTC）三家垄断，占据全（quán）球市场份额的60%以（yǐ）上；中（zhōng）国CAD软 件市场规（guī）模约为（wéi）7.33亿美元，占比8.5%，其（qí）中95%以上的市（shì）场（chǎng）被国外（wài）软件所占据，中国（guó）厂商主（zhǔ）要布 局在2D CAD市场。虽（suī）然现阶段（duàn）绝大数市场份额依旧被国外厂（chǎng）商（shāng）所垄（lǒng）断，但随（suí）着（zhe）我（wǒ）国工业化程度的不断提（tí）高（gāo），以及国家 对这一领域的重视，国产替代进口将（jiāng）成为大势所趋。从我国CAD发展现状来看（kàn），2D CAD在（zài）诸多细 分领域已经基本可实现国产（chǎn）替代进口，在3D CAD领域部分国（guó）内厂商也（yě）在不断更新（xīn）迭代、打磨产品 ，未来预计也将（jiāng）逐步替代国外厂商（shāng）。

三、行业竞（jìng）争（zhēng）激烈，国产厂商（shāng）积极追（zhuī）赶

3.1 国外CAD厂（chǎng）商-Autodesk

公司简介：AAutodesk是世（shì）界领先（xiān）的（de）设计软件 和数字内容创建公司，用于建筑设（shè）计、土地资 源开（kāi）发、生（shēng）产、公用设施、通信、媒（méi）体和娱乐 。公司始建于1982年，Autodesk 提供设计 软件、Internet 门户服务、无线开发平（píng）台及定 点应用，帮助遍（biàn）及150多个国家的四百万用户 推动业（yè）务（wù），保持竞（jìng）争力（lì）。

行业地位（wèi）： Autodesk的AutoCAD系列软件在专（zhuān）业设（shè）计领 域深耕接（jiē）近30年，第一个版本AutoCAD 1.0 早于1982年（nián）问世，随后便不断更（gèng）新（xīn）版（bǎn）本，并 横向伸延至不同专业（yè）领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等，可（kě）用于建筑工程设（shè） 计、机械（xiè）设计，以至数码媒体娱乐等应用。目 前公（gōng）司业务分为4大范畴：建筑、工程与建设 、制造（zào）业以（yǐ）及媒体和娱乐（lè）。 AutoDesk在CAD软（ruǎn）件市场占有率达（dá）到31%， 位居（jū）第二大CAD软件开发商。同时，公司在 2D CAD时代（dài）制定了DWG数（shù）据标准和ARX二 次开（kāi）发标（biāo）准，在我国稳居2D CAD行（háng）业龙头地 位（wèi）。

Autodesk持续改革（gé），业（yè）绩不（bú）断增长。 自（zì）金（jīn）融（róng）海啸后，公司经营（yíng）表现一直不（bú）佳，一度停滞不前，2008年至2019年营业收入一（yī）直处于21-25 亿美元之间。为了改善公司的（de）经营情况，管理层积极采取应对措施，大胆改革（gé），2016年（nián）1月（yuè）取消了永 久版权（quán）销（xiāo）售制度，采取服务订（dìng）用（yòng）制（zhì）度。改革初期（qī）虽不受客户（hù）以及（jí）投资者的看好，但通过不（bú）断的努（nǔ）力， 公（gōng）司的改革最终还（hái）是取得了成功，2020年（nián）公司的营业收入首次突破了30亿（yì）美元，并且利润（rùn）扭亏为盈（yíng） ，从2019年的-0.8亿美元增长至2.2亿美元。其次，2021年公司也保持了正（zhèng）增长的趋势，营业收入同 比增长15.9%，归母净利润同比增长（zhǎng）495%，业（yè）绩（jì）有望在（zài）未来持续（xù）增长。

3.2 国外CAD厂商-达索系统

公司简介：达索系（xì）统负（fù）责（zé）系统性的软件（jiàn）供应， 并为制（zhì）造厂商提供（gòng）具有Internet整（zhěng）合能力的（de）支 援服务。该集团提供涵盖（gài）整个（gè）产品生命周期的 系（xì）统，包括设计（jì）、工程、制造和产（chǎn）品数据管理 等各个领域中的最佳软件系统 ， 著名的 CATIAV5就出自该（gāi）公司之手，达索的（de）CAD产品（pǐn） 市（shì）场占率居（jū）世界（jiè）前列。

主要CAD产品

CATIA ：CATIA可用于产（chǎn）品开发（fā）的整个（gè）过程——从概念 化和（hé）设（shè）计 (CAD) 到工程 (CAE) 再到制（zhì）造 (CAM)。用（yòng）户（hù）不仅可以（yǐ）设计（jì）产品，还（hái）可以（yǐ）在现 实生（shēng）活中的行为环境中（zhōng）进行设计。

SoildWorks ：SolidWorks 是一（yī）个实（shí）体建模CAD和CAE程序（xù） 。设（shè）计人员（yuán）可（kě）以使用（yòng） SolidWorks 使用（yòng）基于参 数化特征的方法（fǎ）创建自动生（shēng）成的 2D 工程图和 高（gāo）级 3D 模型（xíng）。SolidWorks 还使用户能够执 行（háng）分析和模拟，包括有限元（yuán）分析（xī）。该（gāi）产品强调 更（gèng）快的建模（mó）、新的设计工（gōng）具（jù）和增强的协作。

营业收入增（zēng）长稳定，净利（lì）润（rùn）在一定区间（jiān）内（nèi）波动（dòng）。公司2016年-2020年（nián）营（yíng）业（yè）收入（rù）分别为33.8、36.5、41.1、45、50.9亿美（měi）元，营（yíng）业（yè）收入2020年同比增 加13.1%，期（qī）间内年复合增长率为8.5%；公司2016年-2020年归母净利润分别为5、5.9、6.7、6.9 、5.6亿美元，归母净利润2020年同比减少19%，期间内年复合增长率为2% 2020年净利润（rùn）下（xià）滑严重（chóng）主（zhǔ）要与无（wú）形资产摊销增加和财（cái）务亏损有关，但公司营业收入增长（zhǎng）稳定，依然 保持着市场领导者的地位（wèi），预计未（wèi）来（lái）公司净（jìng）利润有望扭亏为盈。

3.3 国外CAD厂商-PTC

公司简介：自（zì） 1985 年以（yǐ）来，PTC 一（yī）直为顶尖的 客户提供服务、收购重（chóng）要（yào）的公（gōng）司并创造（zào）在业内（nèi）领 先的产品，以（yǐ）帮助用（yòng）户获得持久的产（chǎn）品和服（fú）务优 势。公司为工业（yè）软件领域最具代表性的软（ruǎn）件公（gōng）司 ，包括（kuò）产品生命周（zhōu）期管理 (PLM)、计算（suàn）机（jī）辅助设 计（jì） (CAD)、应用程序生命周期管理（lǐ） (ALM)、供 应链管（guǎn）理（lǐ） (SCM)和（hé）服（fú）务（wù）生命周期管理（lǐ） (SLM)解 决方案等（děng）明星（xīng）产（chǎn）品（pǐn）。

CAD产品地位（wèi）： 1985 年 ， Samuel Geisberg 博 士 创 办 了（le） Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件定义了（le）一种全新的方法。这项创新 产生（shēng）了市场上参（cān）数化和基于特（tè）征的实（shí）体建模 CAD软件，如今称为Creo软件，该软件已成为 领先（xiān）的产品设计和开发软件（jiàn）。 Creo 提供了（le）当今市场上具有可扩展性的各（gè）种 3D CAD产品开发包和工具。丰富（fù）的特性、功能 和工具可（kě）帮助（zhù）工程师更好地构（gòu）思、设计和打造产 品。Creo包含了（le）增材（cái）制（zhì）造、创成（chéng）式设（shè）计、物（wù）联 网、基于模型的定（dìng）义（yì） (MBD) 和增强现实 (AR) 方面的突破性功能。

营业收入增长（zhǎng）稳定，净利（lì）润实现大幅度（dù）增长。 公司2017年-2021年营（yíng）业（yè）收入分别为11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿（yì）美（měi）元，营业收入2020年同比 增加24%，期（qī）间内年复（fù）合增长（zhǎng）率为9.3%；公司2016年-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%，期间内（nèi）年复合增长率为117%。 公（gōng）司（sī）的（de）营收情况一直处于（yú）稳步上升（shēng）的态势，但（dàn）2019年公司净（jìng）利润出现（xiàn）了大幅下（xià）降的情况，主（zhǔ）要是由 于公司在2019年将软件产品收费模式转为订阅收费（fèi），以即用即付的模式购（gòu）买产品，因此拉低了（le）公司 利润。