一、CAD：工业（yè）软件（jiàn）基（jī）石（shí）产（chǎn）品

1 什么是CAD？

CAD，即（jí）计算机辅助设计，是一种可以在工程设计和产品（pǐn）设（shè）计中，进行计算、信息（xī）存储和制图等（děng）项工 作的交互式制图系统（tǒng），其处于（yú）产（chǎn）业链（liàn）的上（shàng）游位置（zhì），主要应用于建筑（zhù）业和汽车制造、通用机械等制（zhì）造（zào）业。

2D CAD：2D CAD软件提供了一个二维设计平台。由于2D CAD不允（yǔn）许创建透视（shì）图或比例，因此通常用于绘图（tú） 、草图和草图概念设（shè）计，这为用户提供了尺寸和比 例的基（jī）本概览（lǎn），然后再进行 3D 设（shè）计（jì）。

3D CAD：3D CAD提供（gòng）了一（yī）个设计三（sān）维（wéi）对象的平（píng）台。这类 CAD软件的主要特点是3D实体建模。这让设计师（shī）可 以创建具有长度（dù）、宽度和高度的（de）对象，从而实现更 准确的缩放和可视化。

1.2 CAD技术发（fā）展历程（chéng）：四大重大技术革命

第一次技术革命：曲面造型

60年代出现的三维CAD系统只（zhī）是极为简单的线框式系统，只 能（néng）表达基本的几何信息，经常发（fā）生设计完成后，制作出来的（de）样 品与（yǔ）设计（jì）者所（suǒ）想象（xiàng）的有很大差距甚至完全不同的情况。 这时候法国（guó）人提出贝塞尔算法，使得人们在用计算（suàn）机处理曲线（xiàn） 及曲面问题时变得可以（yǐ）操（cāo）作，标志着（zhe）计算机辅助设（shè）计技术从单 纯模仿工（gōng）程图纸的三视图（tú）模式中（zhōng）解放（fàng）出来，曲面造型系（xì）统 CATIA为人（rén）类（lèi）带（dài）来了（le）第一次CAD技术革命。

第（dì）二次技术革命：实（shí）体造（zào）型

CAD的表面模型技术（shù）只能表达形（xíng）体的表面信息（xī），难（nán）以准确表达 零件的其它特性（xìng），而实体造型技术能够（gòu）精确（què）表达零件的（de）全部属 性，在理论上有助于CAD模型的表达。 SDRC公司于1979年发布（bù）了世界上第（dì）一个完全基（jī）于（yú）实体（tǐ）造型技（jì） 术的大（dà）型CAD软件I-DEAS.实体造（zào）型技术的普及标志（zhì）着CAD发（fā） 展史上的第二次技术革命。

第三次技术革命：参（cān）数化技（jì）术

进入20世纪80年代中期，CV公司内（nèi）部以（yǐ）高级（jí）副（fù）总裁为首的一批 人提出了参（cān）数化实体造（zào）型（xíng）方法。这是一个很好的想法（fǎ），但（dàn）是碍 于当时参数化技术还有很多技术难点（diǎn）有待攻克，CV公司内部否 决（jué）了参数化方案。 就是这一批（pī）被CV公（gōng）司拒绝的人，离开CV成立了一（yī）家新的参数化（huà） 技（jì）术公司，开始研（yán）制名为Pro/ENGINEER的参数（shù）化软件。而这 家公（gōng）司就是历史（shǐ）上CAD领域最具代表性的（de）软件公司（sī）之（zhī）一PTC公 司，于（yú）1989年上市并引起机（jī）械CAD界的巨大轰（hōng）动。

第四次（cì）技术革命：变量（liàng）化技术

参数（shù）化技术的成（chéng）功应用，使它几乎成为CAD业界的标准。但是 重新开始（shǐ）一套完全参（cān）数化的造型系统将花费很大的人力和财力 。因此（cǐ）许多应用软件采用的参数（shù）化模型都是在原有（yǒu）模型上进行 局部、小块的修（xiū）补（bǔ）。 SDRC公司的开发（fā）人员大胆地提出了（le）一种（zhǒng）更为先进的实体造型技 术——变量（liàng）化技术（shù）。SDRC公司（sī）于1993年（nián）推出了全新（xīn）体系结构 的I-DEAS Master Series软（ruǎn）件。在早（zǎo）期的（de）大（dà）型CAD软（ruǎn）件中，这 是唯一（yī）一家在90年代将软件彻（chè）底重写的公司。

1.4 CAD基本技（jì）术

人机交互技术

人（rén）机（jī）交互技术即（jí）通过计（jì）算机（jī）输入、输出设备，以有效（xiào）的方式实（shí）现（xiàn）人与计（jì）算（suàn）机对话的（de）技术 。人机（jī）交互（hù）技术包（bāo）括机器（qì）通过输出或显示（shì）设备给人提（tí）供大量有（yǒu）关信息及提（tí）示请（qǐng）示（shì）等，人（rén）通过输入（rù）设（shè）备（bèi）给 机器输（shū）入（rù）有关信（xìn）息，回（huí）答问题及提示请示（shì）等。涉（shè）及到的技（jì）术（shù）包括（kuò）：

模板匹（pǐ）配（pèi）技术：一种（zhǒng）最简单的识别技（jì）术，将传感（gǎn）器输入的原始数据（jù）与预先存储的模板进行匹配， 通过度量两者之（zhī）间（jiān）的相似度完成识别任务。

神（shén）经网络（luò）技（jì）术：一种较新的模式识别（bié）技术，具有自组织（zhī）和自学习能力（lì），具有分布（bù）性（xìng）特点，抗噪声 能力（lì）比（bǐ）较强，能处理不完（wán）整（zhěng）的模式，并具有（yǒu）模式（shì）推广（guǎng）能力。

统计分析技术：通过统计样本特征向量来确定分类（lèi）器（qì）的一种基于概（gài）率的（de）分类方法（fǎ）。在模式识（shí）别中 一般（bān）采用贝叶斯极大似（sì）然理论（lùn）确定分类函数。

而在计算机辅助（zhù）设计中，交互技术是必不可少的。交互式cad系统，指用户在使用计算机系统进行设 计时，人和机器可以及时地交换信息。采（cǎi）用交互式（shì）系统，人们可以边

实（shí）体造型（xíng）技术

实体（tǐ）造型技术是计算机（jī）视觉（jiào）、计算机动画等（děng）领域中建立3D实体模型的关键技术。 实（shí）体造型技术是（shì）指（zhǐ）描述几何模型的形状和属性的信息（xī）并存于计算机内，由（yóu）计算机生成具有（yǒu）真实感（gǎn）的可 视的三维图形的技术，主要应用（yòng）领域（yù）是计（jì）算机辅（fǔ）助设计、工程（chéng）分析、计算机图形学、动（dòng）画、快速原型 （rapid prototyping）、医疗测试和科学（xué）研（yán）究的可视化（visualization）。

设计的图纸是设计师（shī）表达设（shè）计创意（yì）的（de）语言工具，一个（gè）复（fù）杂（zá）的零件，往往需要许（xǔ）多不同投影方向的图才 能表达。而要读懂这些图并（bìng）准确想象（xiàng）出（chū）其空间效果，将花费很多时间和精力（lì）。一旦读图（tú）有误，将会给 生产、制造带来巨大损失。然而（ér），如（rú）果采用实体造型的软件进（jìn）行零件设（shè）计（jì），设计师就能在屏幕上见到 实时的三维模（mó）型，大大减少了（le）失误（wù），而且还能方便地进行后续环节的设计，如模拟装（zhuāng）配（pèi）、总体布局、 干涉检查、仿真动画及模拟加（jiā）工（gōng）等。实体（tǐ）造型理论为实现产品由设计到生产（chǎn）的环节（jiē）采用同一数据信息 提供了技术上的可行（háng）性，大大地促进了CAD产（chǎn）业的发展。

1.5 CAD应用场景（jǐng）

制造业（yè）：CAD在制造（zào）业中处于关键（jiàn）地位，国产化趋势显著（zhe）

制（zhì）造行业（yè）中常常需（xū）要设计新产品（pǐn）,设计一个（gè）产品的步（bù）骤是概念引（yǐn）入、详细的几何（hé）设计、详细（xì）的（de）结构分 析和结（jié）构优化、模拟仿真等。将（jiāng）整个设计过程引入（rù）工程概念就是（shì）现代（dài）设计（jì）技（jì）术的手段，在（zài）应用CAD 后，就可以在设计阶段综合考（kǎo）虑设（shè）计出产品的（de）整个生命周（zhōu）期。

而CAD技术已广（guǎng）泛应用于制造业中（zhōng），其中（zhōng）汽车、 机床、船舶、飞机和航天器等行（háng）业（yè）应用最为广泛（fàn）。 三（sān）维CAD系统是支撑（chēng）制造业发展最核心（xīn）的技术之一。大到满街（jiē）奔（bēn）跑（pǎo）的汽车，小到人（rén）手（shǒu）一部的手（shǒu）机， 离开（kāi）三维CAD软件都无法设（shè）计和制造，但此前国内三维CAD市（shì）场长（zhǎng）期被进口软件垄（lǒng）断。而近年来随（suí） 着互联网、云计算的深（shēn）度发展，国（guó）外软（ruǎn）件已（yǐ）不（bú）能满（mǎn）足中国制造业的快速（sù）发展，并且（qiě）随着国产化的发（fā） 展，国产（chǎn）软（ruǎn）件在市（shì）场中（zhōng）占比逐（zhú）渐扩大。

电子电路与电气（qì）：电子电气行业内CAD未来发（fā）展前景广阔

CAD在电子电气领域的应（yīng）用（yòng）被称为电子电气CAD。主要包（bāo）括电气原理（lǐ）图的编辑、电路功能仿真、 工作环（huán）境仿真、PCB设计(自动布（bù）线、自动（dòng）布（bù）线)、检测。使用电子和电气CAD软件（jiàn）也可以快速形（xíng）成 各（gè）种（zhǒng）报（bào）表文件(如组件（jiàn）清单报表)，为采（cǎi）购（gòu）组件和工程预算及决算提供方便。

曾经CAD技术主要用于绘制布线图和电路原（yuán）理图。而（ér）目前，CAD逐渐往印（yìn）刷电（diàn）路板（bǎn）设（shè）计应（yīng）用（yòng）扩散 ，并大显身手于大规（guī）模（mó）和超大规模（mó）的（de）集成电（diàn）路设计制造中，并在计算技术（shù）和微电（diàn）子技术这（zhè）两方（fāng）面 的发（fā）展得到了很大的推动。

二、CAD行业（yè）迎来（lái）爆发（fā）期，国产软（ruǎn）件高增（zēng）速（sù）发（fā）展

2.1 工业软（ruǎn）件市场规模

工业软件（jiàn）有望迎（yíng）来行业爆发期，国内增速远高于全球水平。工业软件本（běn）身是工（gōng）业技（jì）术（shù）软（ruǎn）件化的（de）产物，是工业化的顶级产品。它（tā）既（jì）是研制复（fù）杂产品的关键工具和 生产（chǎn）要（yào）素，也是机械（xiè）装备中的“软零件”“软装备”，是工业品（pǐn）的（de）基本（běn）构成要素。工业软件作为工 业（yè）和软件产业（yè）的重要组成部分，是推动智能制（zhì）造高质量发展的核（hé）心要（yào）素，也是实现工（gōng）业智能化的前 提（tí），因（yīn）此在传统（tǒng）行业数字（zì）化转型的道路上，工业软件（jiàn）至关（guān）重要。 从全（quán）球市场来（lái）看，工业软（ruǎn）件将继续保持每年5%左右的（de）稳健（jiàn）增速（sù），行（háng）业增长较为稳定。从中国（guó）市场来 看，工业软件行业受益于产业升（shēng）级、政策加（jiā）持、国产（chǎn）化转型三大因素，市场规（guī）模迅速扩（kuò）大，增速远 高于全球平均（jun1）水平，而未来随着核心技术（shù）的不断突破，我国工业软件（jiàn）市场可能（néng）迎来高速增长。

2.2 CAD市场（chǎng）规模

CAD市（shì）场规模（mó）保持稳（wěn）健增长，国内市场增速略高于全球水平（píng）。作为工业软件（jiàn）中极为重要的一部分，CAD的应（yīng）用领（lǐng）域（yù）已经从（cóng）最初的机械制（zhì）造业（yè）逐渐拓展（zhǎn）到建（jiàn）筑、 电（diàn）子（zǐ）、汽车、航天等其（qí）他行业领域，据艾瑞咨询（xún）统计（jì），2020年全球CAD市场（chǎng）规模接近100亿美（měi）元 ，其（qí）中（zhōng）2D CAD市场规模（mó）为（wéi）26亿美元，3D CAD市场规模（mó）为73亿美元。2021年-2023年（nián），CAD全 球市场预计将以8%-9%的增（zēng）速快速扩（kuò）张（zhāng）。 根（gēn）据P&S Intelligence和工（gōng）信（xìn）部运（yùn）行监测协调局等测算，2019年（nián）全球和（hé）中国2D市场空间（jiān）分别（bié）为 24.2亿美元和（hé）12.5亿元，全球市场空间约为中国的（de）13倍；全球和中国3D市（shì）场空（kōng）间分别为（wéi）56.8亿（yì） 美元（yuán）和38亿元，全球市场空间约为中国（guó）的10倍。而中（zhōng）国2D CAD市（shì）场和3D CAD市场均保持高于 全球市场的复合增速，可见国内CAD市（shì）场成长空间依然广（guǎng）阔

2.3 CAD全（quán）球（qiú）竞争格局（jú）

海外（wài）CAD企业（yè）居于龙头地位，占（zhàn）据全球市场大部分份额。由于CAD产（chǎn）品诞生自海外发达国家，目前全球市场（chǎng）主要由海外（wài）龙（lóng）头厂（chǎng）商的产品所占据。其中，2D CAD市场中Autodesk的AutoCAD产品一（yī）家（jiā）独大；3D CAD产（chǎn）品的现（xiàn）状为达索的CATIA把握高端市 场，其另一（yī）款产品Solidworks与西门（mén）子的NX、PTC的Creo主要瓜分（fèn）中低端市场。 根据 BIS Research 数据， 2018 年（nián）全（quán）球 CAD 市场规模（mó）约80亿美元，法国（guó）达索系统公（gōng）司（ Dassault Systemes）、德国西门（mén）子公司（Siemens）和美国参数技术（shù）公司（PTC）三家处（chù）于垄断 地位， 占据全球（qiú）市场（chǎng）份额的 60%以上。 2019年全球CAD市场份额（é）的90%以上被国外龙头厂商占 据，主要有达索、Autodesk、西门子、Hexagon、PTC等。

2.4 CAD国内（nèi）竞争格局

国外领先厂商占据大部分国内市场份（fèn）额，国（guó）产替代（dài）趋势明显（xiǎn）。根据中（zhōng）国工业技术软（ruǎn）件化产业联盟测算，2018年全球CAD软件市场主要由法国（guó）达索系统公司、德 国西门子（zǐ）公司和美国参数技（jì）术公司（PTC）三家垄断（duàn），占据全球（qiú）市场（chǎng）份额的60%以（yǐ）上；中（zhōng）国CAD软 件市场规模约为7.33亿美元（yuán），占比8.5%，其中95%以上的市（shì）场被国（guó）外软（ruǎn）件所占据，中（zhōng）国厂商主要布 局在2D CAD市（shì）场（chǎng）。虽然现阶段绝大数市场份额依旧被国外厂商（shāng）所垄断，但随（suí）着我（wǒ）国工业化（huà）程度的不断提高（gāo），以及国（guó）家 对这一领域的重（chóng）视，国产替（tì）代进口（kǒu）将成为大势所趋。从（cóng）我国CAD发展现状来看，2D CAD在诸多细 分领域已（yǐ）经（jīng）基本（běn）可（kě）实现国产（chǎn）替（tì）代进（jìn）口，在3D CAD领域部分（fèn）国内厂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厂商。

三、行业（yè）竞（jìng）争激烈，国产厂商积极（jí）追赶

3.1 国外CAD厂商-Autodesk

公司简（jiǎn）介（jiè）：AAutodesk是世（shì）界领先的设（shè）计软件 和数字内容创建公司，用于（yú）建筑设计、土地资 源开（kāi）发、生产（chǎn）、公（gōng）用设施、通信、媒体和娱乐 。公司（sī）始（shǐ）建于1982年，Autodesk 提供（gòng）设计 软件、Internet 门户服务、无（wú）线开（kāi）发平台及定 点（diǎn）应用，帮助（zhù）遍及150多个国家的四百（bǎi）万用户（hù） 推动业务，保持竞争（zhēng）力。

行业地位： Autodesk的AutoCAD系列软件在专（zhuān）业（yè）设计领（lǐng） 域深耕接近30年，第一个（gè）版（bǎn）本AutoCAD 1.0 早于1982年问（wèn）世，随后便不断更新版本（běn），并 横向伸延至不同专业领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等，可用于建筑工程设（shè） 计、机械设计，以至数码媒（méi）体娱乐等应用。目 前公司业务分为4大（dà）范畴：建（jiàn）筑、工程与建设（shè） 、制造业（yè）以及媒体（tǐ）和娱（yú）乐（lè）。 AutoDesk在CAD软（ruǎn）件市场（chǎng）占有率达到31%， 位居第二大（dà）CAD软件开发商。同时，公司在（zài） 2D CAD时代（dài）制定了DWG数据标（biāo）准和ARX二 次开发标准，在我国稳居2D CAD行业龙头地（dì） 位。

Autodesk持续（xù）改革，业（yè）绩（jì）不断增长。 自金融海啸后，公司（sī）经营表现一直不（bú）佳，一度停滞（zhì）不前，2008年至2019年营业收入（rù）一直处于21-25 亿美元之间。为了改善公（gōng）司的（de）经营情况，管（guǎn）理层（céng）积极采（cǎi）取应对措施，大胆改革，2016年1月取消了永 久版权（quán）销售制度，采取服务订用制（zhì）度。改革初期（qī）虽不受客户以及（jí）投（tóu）资者的看好，但（dàn）通（tōng）过不（bú）断的努力， 公司的改（gǎi）革最终还（hái）是取得了成（chéng）功，2020年公司的营业收入首次（cì）突破（pò）了30亿（yì）美元，并且利润扭亏为盈 ，从2019年的-0.8亿（yì）美元增长至2.2亿美元。其次，2021年公司也保（bǎo）持了正增长的趋势，营业收入同 比增长15.9%，归（guī）母净利润同（tóng）比增（zēng）长495%，业绩有（yǒu）望在未（wèi）来（lái）持续增长。

3.2 国外CAD厂商（shāng）-达（dá）索系（xì）统

公司简介：达索系统负责系统性（xìng）的软件（jiàn）供应（yīng）， 并为制（zhì）造厂商提供具有Internet整合能力的（de）支 援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的 系统（tǒng），包（bāo）括设计、工程（chéng）、制（zhì）造（zào）和产品数据管理 等各个领域中的最佳软件系（xì）统（tǒng） ， 著名的 CATIAV5就出自该公司（sī）之手，达索的CAD产品 市场占率居世界前列。

主（zhǔ）要CAD产品

CATIA ：CATIA可用于产（chǎn）品开发（fā）的整个过程——从概念 化和（hé）设计 (CAD) 到工程 (CAE) 再到制造 (CAM)。用户不仅可以设计产品，还（hái）可以（yǐ）在现 实生活中的行为环境中（zhōng）进行设计。

SoildWorks ：SolidWorks 是一个实体建模CAD和CAE程序 。设（shè）计（jì）人员可以（yǐ）使用 SolidWorks 使用（yòng）基于（yú）参 数化特征的方法创建自动生（shēng）成（chéng）的 2D 工程图（tú）和（hé） 高（gāo）级 3D 模型。SolidWorks 还使用户能够执（zhí） 行分析（xī）和模拟，包（bāo）括有（yǒu）限元分析。该产品强调 更快的（de）建模、新的（de）设计工具和增强的协作。

营（yíng）业收入增长（zhǎng）稳定，净（jìng）利润在一定区（qū）间内波动。公司（sī）2016年-2020年营业收入分别为33.8、36.5、41.1、45、50.9亿美元，营业收入2020年（nián）同比增 加（jiā）13.1%，期间（jiān）内年复合（hé）增长率为8.5%；公司2016年-2020年归母净利润分（fèn）别（bié）为（wéi）5、5.9、6.7、6.9 、5.6亿美（měi）元，归（guī）母（mǔ）净利润2020年（nián）同比减少19%，期（qī）间内年复合（hé）增长率为2% 2020年（nián）净利润下滑严重主要与（yǔ）无形（xíng）资产摊销（xiāo）增加和（hé）财务亏损有（yǒu）关，但公司营（yíng）业收入增长稳定，依（yī）然 保持（chí）着市场领导者的地位，预计未（wèi）来公（gōng）司净利润有望扭亏（kuī）为盈（yíng）。

3.3 国外CAD厂（chǎng）商-PTC

公司简介：自 1985 年以（yǐ）来（lái），PTC 一（yī）直为顶尖的（de） 客户提（tí）供服务、收购重（chóng）要的公司（sī）并创造在（zài）业内领 先的产（chǎn）品，以帮助用户获得持（chí）久的产品（pǐn）和服务优 势。公司为工业软件领域最具（jù）代表性的软件公司 ，包（bāo）括产（chǎn）品（pǐn）生（shēng）命周期管（guǎn）理（lǐ） (PLM)、计（jì）算机辅助设 计（jì） (CAD)、应用程序生命周期管理（lǐ） (ALM)、供 应链（liàn）管理 (SCM)和服务（wù）生命周期（qī）管理 (SLM)解 决方案等明星产品。

CAD产（chǎn）品地位： 1985 年 ， Samuel Geisberg 博 士（shì） 创 办 了 Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件定义了一种全（quán）新的方法。这项创新 产生了市场（chǎng）上参数化和基于特征（zhēng）的实体建模（mó） CAD软件，如今称为（wéi）Creo软件，该（gāi）软（ruǎn）件已成为 领先的产品设计和开（kāi）发软件。 Creo 提（tí）供了（le）当今市场上具有（yǒu）可扩展性的各种（zhǒng） 3D CAD产品开发包和工具（jù）。丰富的（de）特性、功能 和工具可帮助工程（chéng）师更好（hǎo）地构（gòu）思、设（shè）计和打造产 品。Creo包含了增材制造（zào）、创成式设计、物联 网、基于模型（xíng）的定义（yì） (MBD) 和增强现实 (AR) 方（fāng）面的突破（pò）性功能（néng）。

营业收入（rù）增长稳定，净利润实（shí）现（xiàn）大幅度增长。 公司2017年-2021年营业（yè）收入分别为11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿美元，营（yíng）业收（shōu）入2020年同（tóng）比 增加24%，期间内年复合（hé）增长率为9.3%；公司（sī）2016年-2020年（nián）归（guī）母净利润（rùn）分别为（wéi）0.1、0.5、-0.2、 1.3、4.8亿美元（yuán），归（guī）母净（jìng）利润2020年同比（bǐ）增加269%，期（qī）间内年复（fù）合增长率为117%。 公司（sī）的（de）营收情况一（yī）直处于稳步上升的态势，但2019年公司净利润出现了大幅下降的情况，主要是由 于公司在2019年将软（ruǎn）件产（chǎn）品（pǐn）收费模式转为订阅收（shōu）费，以即用即付的模式购买产品，因此拉低了（le）公司 利润。