一、CAD：工业（yè）软件基石（shí）产（chǎn）品

1 什么是CAD？

CAD，即计算机辅助设计，是一种（zhǒng）可（kě）以在（zài）工程设计和（hé）产品设计中，进行计算（suàn）、信息存储和制图等（děng）项（xiàng）工 作（zuò）的交互式（shì）制图系统，其（qí）处于产业链的（de）上游位置，主要应用于建筑业和汽车制造、通用（yòng）机械等制造（zào）业。

2D CAD：2D CAD软件提供了（le）一个二（èr）维（wéi）设计平台。由于2D CAD不允许创建透视图或比例，因（yīn）此通常用于绘图 、草图和（hé）草图概念设计（jì），这为用户提供了尺寸和比 例的基本概览，然（rán）后再进行 3D 设计。

3D CAD：3D CAD提（tí）供了一个（gè）设（shè）计三维对象（xiàng）的平（píng）台。这类 CAD软件的主要特点是3D实（shí）体建模。这（zhè）让设计师可 以创建具有长度（dù）、宽度（dù）和高度的对（duì）象，从而实（shí）现更 准（zhǔn）确的（de）缩放和可（kě）视化。

1.2 CAD技术发展（zhǎn）历程（chéng）：四大重大技（jì）术革命

第一（yī）次技术革命：曲面造型

60年（nián）代出现（xiàn）的（de）三（sān）维CAD系统只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距甚至完全不同的情况。 这时候（hòu）法国人提出贝塞尔算法，使（shǐ）得（dé）人们在用计算机处（chù）理曲线 及（jí）曲（qǔ）面（miàn）问（wèn）题时变得（dé）可（kě）以操作，标志着计算机辅助设（shè）计技术从（cóng）单 纯（chún）模仿工（gōng）程图纸的三视图（tú）模式中解（jiě）放出来，曲面造型系统 CATIA为人类带（dài）来了第一（yī）次CAD技术（shù）革命。

第二（èr）次技术革命：实体造（zào）型

CAD的表（biǎo）面模（mó）型技术只（zhī）能表（biǎo）达（dá）形（xíng）体（tǐ）的表面信息，难以准确表（biǎo）达 零件的其它特性，而实（shí）体造型技术能够（gòu）精确表（biǎo）达（dá）零件的全部属（shǔ） 性，在理（lǐ）论上（shàng）有助于（yú）CAD模型的表达。 SDRC公司于1979年发布了世界上第（dì）一个完全基于实体造型技 术的大型CAD软件（jiàn）I-DEAS.实体造型技术的普及标志（zhì）着CAD发（fā） 展史上的第二（èr）次技术革（gé）命（mìng）。

第三次技术革命：参数化（huà）技术

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（yī）批 人提出了参（cān）数（shù）化实体造型方法。这是一个（gè）很好的想法，但是碍 于（yú）当（dāng）时参数化技（jì）术还有很多技术（shù）难点有待攻克，CV公司（sī）内部否 决了（le）参数化方案（àn）。 就是这一批（pī）被CV公司拒绝的人，离开CV成（chéng）立了一家新的（de）参数化 技术公司，开始研制（zhì）名为Pro/ENGINEER的参数化（huà）软件。而这 家公司就是历史上CAD领域最具代表性的软（ruǎn）件公司之（zhī）一PTC公 司，于1989年上市并引起机械（xiè）CAD界（jiè）的巨大轰动。

第四次技（jì）术革命（mìng）：变量（liàng）化技术

参（cān）数化技术的成功应用（yòng），使（shǐ）它（tā）几乎成为CAD业界的标准。但（dàn）是 重新开始一套完全参（cān）数（shù）化的（de）造型系统将花费很大（dà）的人力和（hé）财（cái）力 。因此许多应（yīng）用软件采用的参数化（huà）模型都是在原有模型上进（jìn）行（háng） 局部、小块（kuài）的（de）修补（bǔ）。 SDRC公司的开发人员大胆（dǎn）地（dì）提出了一（yī）种更为先进的（de）实体造型技 术——变量化技术。SDRC公（gōng）司于（yú）1993年推出了全新体（tǐ）系（xì）结构 的I-DEAS Master Series软（ruǎn）件。在早（zǎo）期的大型（xíng）CAD软（ruǎn）件（jiàn）中，这 是唯一（yī）一家在90年代（dài）将软件彻（chè）底重写的公司。

1.4 CAD基本（běn）技术

人机交互（hù）技术

人（rén）机交互技术（shù）即通过计算机（jī）输入、输出设备，以有（yǒu）效（xiào）的方（fāng）式实现人与计算机对（duì）话的技术 。人机交互技术包（bāo）括机器（qì）通（tōng）过（guò）输出（chū）或显示设备给人提供（gòng）大量有关信息及提示请示（shì）等，人通过输入设备（bèi）给（gěi） 机器输入有关信息，回答问题及提示请示（shì）等。涉及（jí）到的（de）技术包括：

模（mó）板匹配技术（shù）：一（yī）种最（zuì）简（jiǎn）单（dān）的识别技术，将传感器输（shū）入的（de）原始（shǐ）数据与预（yù）先存储的模板进行（háng）匹配， 通（tōng）过度（dù）量两者之间的相似度完成识别（bié）任务。

神经网络技术：一种较新的模式（shì）识别技术，具有自（zì）组织（zhī）和自学习能力（lì），具有分布性特点，抗（kàng）噪声 能力比（bǐ）较强，能（néng）处理（lǐ）不完整（zhěng）的模式，并具（jù）有模式推广能力（lì）。

统计分析技术：通过统计样本特征（zhēng）向量来确（què）定分类（lèi）器的一种基于（yú）概率的分类方法。在模式识（shí）别中 一（yī）般采用贝叶斯极大似然理论（lùn）确定分类函数。

而在计算机辅助设计（jì）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（jì）时，人（rén）和机器（qì）可（kě）以及时地交换信息。采用交互式系统，人们可（kě）以边

实体造型技术

实体造（zào）型技术是计（jì）算机视（shì）觉、计算机动画等领域中建立3D实体模型的关键技（jì）术（shù）。 实体造型（xíng）技术是指描述（shù）几何模（mó）型的形（xíng）状和属性的（de）信息并存（cún）于计（jì）算机内，由计（jì）算机生成具有真实感的（de）可 视的三维图形的技术（shù），主要应用领域是计算（suàn）机辅助设（shè）计、工程分（fèn）析、计算机图形学（xué）、动画、快速原型 （rapid prototyping）、医疗测试和科（kē）学研（yán）究的可视化（visualization）。

设计的图纸是（shì）设计师表达设计创意（yì）的语言（yán）工具，一个复杂的零件，往往需（xū）要许多不同投影方向的图才 能表达。而要读懂（dǒng）这些图并准确想象出其空间效果，将（jiāng）花费（fèi）很多（duō）时（shí）间和精力。一旦读图有误，将会给 生产、制（zhì）造（zào）带来巨大损失。然而，如果采用实（shí）体造（zào）型的软件进（jìn）行（háng）零件设计，设计师就（jiù）能在屏幕上见到 实时的三维模型，大（dà）大减少了失误（wù），而且还（hái）能方便地（dì）进行后续环节的（de）设计，如模拟装配、总体（tǐ）布局、 干涉检查、仿真（zhēn）动（dòng）画及模（mó）拟加工等（děng）。实体（tǐ）造型理论为实现产品由设计到生（shēng）产的环节采用同一（yī）数据信息 提供了技术上的可行性，大大地促进了CAD产业的发展。

1.5 CAD应用场（chǎng）景

制造业：CAD在制（zhì）造业中（zhōng）处于（yú）关（guān）键地位（wèi），国产化趋势显著

制造行业中常常（cháng）需（xū）要设计新（xīn）产（chǎn）品,设（shè）计（jì）一个产品的步骤是概念引入（rù）、详细的几何设计、详细的结构分 析（xī）和结（jié）构（gòu）优化、模拟仿（fǎng）真等（děng）。将整个（gè）设计过程引（yǐn）入工（gōng）程概念就是现代（dài）设（shè）计技术（shù）的手（shǒu）段，在应用CAD 后，就（jiù）可（kě）以在（zài）设计阶段综（zōng）合考（kǎo）虑设（shè）计出产品的整（zhěng）个生命周期。

而CAD技术（shù）已广泛应（yīng）用于制（zhì）造业中（zhōng），其中汽车、 机床、船舶、飞机（jī）和航天器（qì）等行业应用最为广泛。 三维CAD系统是支撑制造业发展最核心的技术之一。大到满（mǎn）街奔跑的汽车，小（xiǎo）到人手一部的手机， 离开（kāi）三维CAD软件都无法设计和制造，但此前国内三（sān）维CAD市场（chǎng）长期被进口软（ruǎn）件（jiàn）垄断（duàn）。而近（jìn）年来随 着互联网、云计算（suàn）的深度发展，国外（wài）软件（jiàn）已（yǐ）不（bú）能（néng）满足中（zhōng）国制（zhì）造业的快速发展，并（bìng）且随着国产化的（de）发 展，国产软件在市（shì）场中占比（bǐ）逐（zhú）渐扩大。

电子电路与（yǔ）电（diàn）气：电（diàn）子电气行业内（nèi）CAD未（wèi）来发展前景广阔（kuò）

CAD在电子（zǐ）电气领域的应用被称为电子（zǐ）电气CAD。主要包括电气（qì）原理图的编辑、电（diàn）路功能仿真（zhēn）、 工作环境仿（fǎng）真、PCB设计(自动布线、自动布线)、检测。使用电（diàn）子和电气CAD软（ruǎn）件也可（kě）以快（kuài）速形成 各种（zhǒng）报表文件(如组件（jiàn）清（qīng）单报表)，为采购（gòu）组件（jiàn）和工程预算（suàn）及决（jué）算提供方便。

曾经CAD技（jì）术（shù）主要用于（yú）绘制布线（xiàn）图和电（diàn）路（lù）原理图。而目前，CAD逐渐往印刷（shuā）电路板设计应用扩散 ，并大显身手于大规模和超（chāo）大规模的集成（chéng）电路（lù）设计制（zhì）造中，并（bìng）在计算（suàn）技术和微电（diàn）子（zǐ）技术这（zhè）两方面 的发（fā）展得到了很大的（de）推动（dòng）。

二（èr）、CAD行业（yè）迎（yíng）来（lái）爆（bào）发期，国产（chǎn）软（ruǎn）件高（gāo）增速发展

2.1 工业软件市（shì）场规模

工业软件有望（wàng）迎来行（háng）业爆发（fā）期，国内（nèi）增速远高于全球水平。工业（yè）软件（jiàn）本身是（shì）工业技术（shù）软件化的产物（wù），是工业化的顶级产品。它既是研（yán）制复杂产（chǎn）品的关（guān）键工具和 生产要素，也是机械（xiè）装备中的“软零件”“软装备”，是（shì）工业品（pǐn）的基本构成要（yào）素。工业（yè）软件作为工（gōng） 业和软件产业的重要组成部分，是推动智能制（zhì）造高质量发展的（de）核（hé）心要素，也（yě）是实现（xiàn）工业智能化的前 提，因此在传统（tǒng）行业数字化转（zhuǎn）型的道路上（shàng），工业（yè）软件至关重要。 从（cóng）全球市场来看，工业软件将继续保持每（měi）年5%左（zuǒ）右（yòu）的稳（wěn）健增（zēng）速，行业增长较为稳定。从中国市场来 看，工（gōng）业软（ruǎn）件行业受益（yì）于产业升级、政策（cè）加（jiā）持、国产（chǎn）化（huà）转型（xíng）三大因素，市场规模迅速扩大，增速远 高于全（quán）球（qiú）平均水平，而未来随着（zhe）核（hé）心技术的不断（duàn）突破，我国工业软件市（shì）场可能迎来高速（sù）增长。

2.2 CAD市场（chǎng）规模

CAD市场（chǎng）规模保持稳健增长，国内市场增速略（luè）高于全（quán）球水（shuǐ）平。作为工业软件中极为重要的一部分（fèn），CAD的应（yīng）用领域已（yǐ）经从最初的（de）机械制造业逐渐拓展到建（jiàn）筑（zhù）、 电子、汽车、航（háng）天等（děng）其他行业领域，据（jù）艾瑞（ruì）咨询统计（jì），2020年（nián）全球（qiú）CAD市（shì）场规模（mó）接近100亿美元（yuán） ，其中2D CAD市场规模为26亿美元，3D CAD市场规模为（wéi）73亿美元（yuán）。2021年-2023年，CAD全 球市场预计将以8%-9%的增速快速扩张。 根据P&S Intelligence和工信部运行（háng）监测协调局等测算，2019年全（quán）球和中国2D市（shì）场空（kōng）间（jiān）分别为 24.2亿美（měi）元和12.5亿元，全球市场空间（jiān）约（yuē）为（wéi）中国的13倍；全球（qiú）和中国3D市场空间分别为（wéi）56.8亿 美元（yuán）和（hé）38亿元，全（quán）球市场（chǎng）空间（jiān）约（yuē）为（wéi）中国的（de）10倍（bèi）。而中国2D CAD市场和3D CAD市场均保（bǎo）持高于（yú） 全（quán）球市场（chǎng）的（de）复合（hé）增速，可见国内（nèi）CAD市场成长空（kōng）间依然广阔

2.3 CAD全球（qiú）竞争格局

海外CAD企业（yè）居于（yú）龙头地（dì）位，占据（jù）全球市场（chǎng）大部（bù）分份额。由于CAD产品诞（dàn）生（shēng）自海外发达国家，目前全球市场（chǎng）主要由海外龙头厂商（shāng）的产品所占据。其中，2D CAD市场中Autodesk的AutoCAD产品一家独大（dà）；3D CAD产品的现状为达索（suǒ）的CATIA把握高端市 场，其另一款产品Solidworks与西门（mén）子（zǐ）的NX、PTC的Creo主要瓜分（fèn）中（zhōng）低端市场。 根据 BIS Research 数（shù）据（jù）， 2018 年（nián）全球 CAD 市场规模约80亿美元，法国达（dá）索系（xì）统公司（ Dassault Systemes）、德国西门子公司（Siemens）和美国参（cān）数技术公（gōng）司（PTC）三（sān）家处于垄（lǒng）断 地位（wèi）， 占据全球市（shì）场份（fèn）额的 60%以上。 2019年全球CAD市场份额（é）的90%以上（shàng）被国（guó）外龙头厂商占 据，主要有（yǒu）达索（suǒ）、Autodesk、西门子、Hexagon、PTC等。

2.4 CAD国内竞（jìng）争格（gé）局（jú）

国（guó）外领先厂商（shāng）占据（jù）大部（bù）分国内（nèi）市场份（fèn）额，国产替代（dài）趋势明（míng）显。根（gēn）据中国工业技术软件化（huà）产业（yè）联盟（méng）测算，2018年全球CAD软件市场主要由法国达索系统（tǒng）公司、德（dé） 国西门子公司和（hé）美国参数技术（shù）公司（PTC）三家（jiā）垄断（duàn），占据全球市场份额的60%以上；中国CAD软 件市场规模（mó）约为7.33亿美（měi）元，占比（bǐ）8.5%，其（qí）中95%以上（shàng）的市场被国外软（ruǎn）件所占（zhàn）据（jù），中（zhōng）国厂（chǎng）商主要布 局在2D CAD市场。虽然现（xiàn）阶段绝大数市场份（fèn）额依（yī）旧被国外厂商（shāng）所垄断，但（dàn）随着我国工业化程度（dù）的（de）不断提高，以及国家 对这一（yī）领域的重视，国产替代进口将成为大势所趋。从（cóng）我国CAD发（fā）展现状来看，2D CAD在诸多细 分领域已经基本可实现国产替代进（jìn）口（kǒu），在3D CAD领域部分国（guó）内厂商也在（zài）不断更新迭代、打磨（mó）产品 ，未来（lái）预计也将逐步替代（dài）国外厂商。

三、行业竞争（zhēng）激烈（liè），国产（chǎn）厂商积极追赶

3.1 国外CAD厂商-Autodesk

公司简介：AAutodesk是（shì）世界领先的设计（jì）软件 和（hé）数字内容（róng）创（chuàng）建公司，用于建筑设计、土地资 源开发、生产（chǎn）、公（gōng）用设（shè）施、通信、媒体和娱乐 。公司始建于1982年，Autodesk 提供设计 软件（jiàn）、Internet 门（mén）户（hù）服务、无线开发平（píng）台及定 点应用，帮助遍及（jí）150多（duō）个国家的四（sì）百万用户 推动（dòng）业务，保持竞（jìng）争力。

行业地位： Autodesk的（de）AutoCAD系列（liè）软（ruǎn）件（jiàn）在专业设计领 域深耕接近30年，第一个版本AutoCAD 1.0 早于1982年问（wèn）世，随后便不（bú）断（duàn）更新（xīn）版本，并 横向伸延至不同（tóng）专业（yè）领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等（děng），可用于建（jiàn）筑（zhù）工程设 计、机械设计，以至数码（mǎ）媒体娱乐等（děng）应用。目 前公司业（yè）务（wù）分为4大范畴：建筑、工程与建设 、制造业（yè）以及媒体和娱乐。 AutoDesk在CAD软（ruǎn）件市场占有率（lǜ）达到（dào）31%， 位居第二（èr）大CAD软件开（kāi）发商。同时，公司（sī）在（zài） 2D CAD时（shí）代制（zhì）定（dìng）了DWG数据标准和（hé）ARX二（èr） 次开发（fā）标准，在我国稳居2D CAD行业（yè）龙头地 位。

Autodesk持续改革，业绩不断增长。 自金融（róng）海啸后，公司经营表（biǎo）现一直不佳，一度停滞（zhì）不前（qián），2008年至（zhì）2019年营业收入一直处于（yú）21-25 亿美元之间。为了（le）改善公司的经（jīng）营情况（kuàng），管理层积极（jí）采取（qǔ）应对措施（shī），大胆改革，2016年1月取消（xiāo）了永 久版权销售制度，采取服务（wù）订用制度。改革（gé）初（chū）期虽不受客户以（yǐ）及投资（zī）者的看好，但通过不（bú）断的努力， 公司（sī）的改革最终（zhōng）还是取得了（le）成（chéng）功，2020年（nián）公司的营业收入（rù）首次突（tū）破了30亿美元（yuán），并（bìng）且利润扭亏为盈（yíng） ，从2019年的-0.8亿美元增长至2.2亿美元。其次，2021年公司也保持了正增长的（de）趋势，营业收入（rù）同 比增（zēng）长15.9%，归母净利润同比增长（zhǎng）495%，业绩有望在未来持续增长（zhǎng）。

3.2 国外CAD厂商-达索系统

公司简介（jiè）：达索系统负责系统（tǒng）性的（de）软件供应， 并为制（zhì）造厂商提供（gòng）具（jù）有Internet整合能力的支 援服（fú）务。该集团提供（gòng）涵盖整个产品生命周期的 系（xì）统，包括设计（jì）、工程、制造（zào）和（hé）产品数据管理 等各（gè）个领（lǐng）域（yù）中（zhōng）的最佳（jiā）软件系（xì）统 ， 著名的（de） CATIAV5就出自（zì）该公司之手，达索的（de）CAD产（chǎn）品 市场占率居世界（jiè）前列。

主（zhǔ）要CAD产品

CATIA ：CATIA可用于产品（pǐn）开发的整个过程——从概念 化和设计 (CAD) 到工（gōng）程 (CAE) 再到制造 (CAM)。用（yòng）户不仅可以（yǐ）设计产品，还可以在现 实生活中（zhōng）的行为环境中进（jìn）行设计（jì）。

SoildWorks ：SolidWorks 是一个实体建模CAD和CAE程序 。设计人员可以使用 SolidWorks 使用基于（yú）参 数化特征的方（fāng）法创建自动生成（chéng）的 2D 工程（chéng）图和 高级 3D 模型。SolidWorks 还使用户能够执 行分析（xī）和模（mó）拟，包括（kuò）有限元分析。该产品强调 更快的建（jiàn）模（mó）、新的设计工具和增（zēng）强的协作。

营业收入增长稳定，净（jìng）利润在一定区间内波动。公司2016年（nián）-2020年营业收入分别为33.8、36.5、41.1、45、50.9亿美元，营业（yè）收入2020年同比（bǐ）增 加（jiā）13.1%，期间内年复合增长率为8.5%；公司2016年-2020年归（guī）母净利润分别（bié）为5、5.9、6.7、6.9 、5.6亿美元（yuán），归母净利润2020年同比减少19%，期间（jiān）内年（nián）复（fù）合增长率为2% 2020年净利润（rùn）下滑严重主要与（yǔ）无（wú）形资（zī）产（chǎn）摊销增加和财务亏损有关，但公司营（yíng）业收入增长稳定，依然 保持着市场领导者的地位，预计未来（lái）公（gōng）司（sī）净利润有望扭亏为盈。

3.3 国外（wài）CAD厂（chǎng）商-PTC

公（gōng）司简介：自 1985 年以来，PTC 一（yī）直为顶尖的 客户提供服（fú）务（wù）、收购重要的公司并创造（zào）在业内（nèi）领（lǐng） 先的产品，以帮助用户获得持久的产品和服务（wù）优 势。公司为工业软件领域最具代表（biǎo）性的软（ruǎn）件公司 ，包括产（chǎn）品生命周期管理 (PLM)、计算机辅助设 计 (CAD)、应用（yòng）程序生命周期管（guǎn）理 (ALM)、供（gòng） 应（yīng）链管理 (SCM)和服（fú）务生命周期（qī）管理 (SLM)解 决方案等明星产品。

CAD产品地（dì）位： 1985 年 ， Samuel Geisberg 博 士 创 办 了 Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件定义了（le）一种全新的方法。这项创新 产生了（le）市场上参数（shù）化和基于特（tè）征（zhēng）的实体建模 CAD软件，如今称为Creo软件，该软件（jiàn）已成（chéng）为 领先的产（chǎn）品（pǐn）设计和开（kāi）发（fā）软件。 Creo 提供了当今市场上具有可扩展性的（de）各种（zhǒng） 3D CAD产品（pǐn）开发包和（hé）工具。丰富的特性、功能 和工具可帮助（zhù）工程（chéng）师更好地构（gòu）思、设计和打造产 品。Creo包含了增（zēng）材制造、创成式设计、物联 网、基于（yú）模（mó）型（xíng）的定义 (MBD) 和增强现实 (AR) 方面的突破性功能。

营业收入增（zēng）长（zhǎng）稳定（dìng），净利润实现（xiàn）大幅度增（zēng）长。 公（gōng）司2017年（nián）-2021年（nián）营（yíng）业收入分别为11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿美元，营业收入2020年同比 增加24%，期间内年复合增长率为9.3%；公司（sī）2016年（nián）-2020年归母净利润（rùn）分别为0.1、0.5、-0.2、 1.3、4.8亿美（měi）元，归母（mǔ）净利润2020年同比增加269%，期（qī）间内年复合增（zēng）长率为（wéi）117%。 公司的营收情况一直处于稳步（bù）上升的态（tài）势，但2019年公司净利润（rùn）出（chū）现（xiàn）了（le）大幅下（xià）降的情况（kuàng），主（zhǔ）要是由 于公（gōng）司在（zài）2019年将软件产品收费模式转（zhuǎn）为订（dìng）阅收费（fèi），以即用即付的模（mó）式购买产品，因此拉低了公司 利润。