一、CAD：工（gōng）业软（ruǎn）件基（jī）石（shí）产（chǎn）品

1 什么是CAD？

CAD，即计算机辅助设计，是一种可以在工程设计和产品（pǐn）设计中，进行（háng）计算、信息（xī）存储和制图等项工 作的交互式制图系（xì）统，其处于产业链（liàn）的上（shàng）游位置，主要应用于建筑（zhù）业和汽车（chē）制造、通用机械等制造业。

2D CAD：2D CAD软件提供了一（yī）个二维设计平台。由（yóu）于（yú）2D CAD不允许创建透视图或比例，因（yīn）此通常用（yòng）于绘图 、草图（tú）和草图概念设计（jì），这（zhè）为用户提供了尺寸和比 例的基本概览（lǎn），然后再进行 3D 设（shè）计。

3D CAD：3D CAD提供了一（yī）个（gè）设（shè）计三维对象的（de）平台。这类 CAD软（ruǎn）件的主要特点是3D实体建模。这让（ràng）设计（jì）师可 以创建具有长度、宽（kuān）度和高度的对象，从而实现更 准确的缩放和（hé）可视化。

1.2 CAD技（jì）术（shù）发展历程（chéng）：四大重大技术（shù）革（gé）命

第一次技术（shù）革（gé）命：曲面造型（xíng）

60年代出现的三维CAD系统只是极为简（jiǎn）单（dān）的线框式系（xì）统，只 能表达（dá）基本的（de）几何信（xìn）息，经（jīng）常发生设（shè）计完成后，制作出来（lái）的（de）样 品与设计（jì）者所想象的有很大差（chà）距甚至完全不同的情况（kuàng）。 这时候（hòu）法国人提出贝塞尔算法（fǎ），使（shǐ）得人们在（zài）用计算机处（chù）理曲线 及曲面问（wèn）题时变得可（kě）以操作，标（biāo）志着计算机辅助设计技术（shù）从单 纯模仿工程（chéng）图纸的（de）三（sān）视图（tú）模式（shì）中（zhōng）解（jiě）放出来，曲面造型（xíng）系统 CATIA为人（rén）类带来（lái）了第一次CAD技术革命。

第二次（cì）技术革命：实（shí）体造型

CAD的表面模型（xíng）技术只能表达（dá）形体的（de）表面信息，难以准（zhǔn）确表达（dá） 零件的其它特性，而实体造型技（jì）术能够精确表达零件的全（quán）部属（shǔ） 性，在理论（lùn）上有助于CAD模型的（de）表达。 SDRC公司于1979年发布（bù）了世界上第（dì）一个完全（quán）基于实体造型（xíng）技 术的大型（xíng）CAD软件I-DEAS.实体造型技（jì）术的普及标志（zhì）着（zhe）CAD发 展史上的第（dì）二次技术革（gé）命。

第三次技术革命：参数化技术（shù）

进（jìn）入20世纪80年代中（zhōng）期，CV公司内（nèi）部以高级副总裁为首的（de）一批 人提出了参（cān）数化实体造（zào）型（xíng）方法。这是（shì）一（yī）个很好的想法，但（dàn）是碍 于当时参数化（huà）技术还有很多技术难点有待攻克，CV公司内部否 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成立了一家新的（de）参数化 技术公司（sī），开始（shǐ）研制（zhì）名为（wéi）Pro/ENGINEER的（de）参数化软件。而这 家公司就是历史上CAD领域最具代表性的软件公司之（zhī）一PTC公 司，于1989年上市（shì）并引起（qǐ）机械（xiè）CAD界的巨大轰（hōng）动。

第四次技术革命：变量化技术

参数化技术的成功应（yīng）用，使它几乎成为CAD业界的标准。但是 重（chóng）新开始一套完全（quán）参数化的造型系统将花费很大的人力和财力（lì） 。因此许多应用软件（jiàn）采（cǎi）用的参数化模（mó）型都是在原有模型上进行 局部、小块的（de）修补。 SDRC公（gōng）司的开发（fā）人员大胆地提出了一种（zhǒng）更为（wéi）先进的（de）实体造型技 术——变（biàn）量化技（jì）术（shù）。SDRC公（gōng）司于1993年（nián）推出了全新体系结构（gòu） 的I-DEAS Master Series软件。在早期（qī）的（de）大型CAD软件中（zhōng），这 是唯一一家在90年代将软件彻底（dǐ）重（chóng）写（xiě）的（de）公司。

1.4 CAD基（jī）本技术

人机交互技术

人机（jī）交互技术即（jí）通过计算（suàn）机输（shū）入、输（shū）出设（shè）备，以有效的方式实现人与计算机对话的技（jì）术 。人机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（xìn）息及提示请示等，人通过输（shū）入（rù）设备（bèi）给 机器（qì）输入有关信息，回答问（wèn）题及提示请示等。涉（shè）及到的技术包括：

模板（bǎn）匹配技术：一种最（zuì）简单的识别技术，将传感器输入（rù）的原始数据（jù）与预先存储的模板进行匹配， 通（tōng）过度量两者之间的相似度（dù）完成识别任务。

神经网络技术：一种较新（xīn）的（de）模式识别技术，具有自（zì）组织和（hé）自学习能力（lì），具有分布性特点，抗噪声 能力比较强，能处理不完（wán）整的模式（shì），并具有（yǒu）模（mó）式（shì）推（tuī）广能力。

统（tǒng）计分析技术：通过统计样本特征向量来确定分类器的（de）一种基于概率的分类（lèi）方法。在模式识别中 一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（shè）计中，交互技术是（shì）必不可少的（de）。交（jiāo）互式cad系统，指（zhǐ）用（yòng）户在使用计（jì）算机系统进（jìn）行设 计时，人和机器可以及时地（dì）交（jiāo）换信息。采用交互式系统，人们可以边

实体造型技术

实（shí）体造型技术是计算机视觉、计算机动画（huà）等领域中建立3D实体模型（xíng）的（de）关键技术。 实（shí）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于（yú）计（jì）算机内，由计算（suàn）机生（shēng）成具有真实感的可 视的三维图形的技术，主要（yào）应用领域是计算机辅（fǔ）助（zhù）设计、工程（chéng）分析、计算机图形学（xué）、动画、快速原型 （rapid prototyping）、医疗测试和科学研究（jiū）的（de）可视化（visualization）。

设计的图纸（zhǐ）是设计（jì）师（shī）表达设（shè）计创意的语言工具，一个复杂的零（líng）件，往（wǎng）往需（xū）要许多（duō）不同投影方向的图才（cái） 能表达。而要读（dú）懂这些图并准（zhǔn）确想（xiǎng）象出其空间效果，将花费很多时间和精（jīng）力。一（yī）旦读图有误，将会（huì）给 生产、制（zhì）造带来巨（jù）大损失。然而（ér），如果采用实体（tǐ）造型（xíng）的软件进（jìn）行零件设计，设计（jì）师就能在屏幕上见到（dào） 实时的三维模型，大大减少了失误，而且还（hái）能（néng）方便地进行（háng）后续环节（jiē）的设计，如模拟装（zhuāng）配、总体布局（jú）、 干涉检查、仿真动画及（jí）模拟加（jiā）工等。实体造型理论为实现产品由设计（jì）到生产（chǎn）的环节采（cǎi）用同一数据信（xìn）息 提供了技术上（shàng）的可行性，大（dà）大地促进了CAD产业（yè）的发（fā）展。

1.5 CAD应用场景

制造业：CAD在制造（zào）业中处于关（guān）键地位，国产化趋（qū）势（shì）显著

制造行业中常常（cháng）需（xū）要设（shè）计新产品,设（shè）计一个产品的步骤是概念（niàn）引入、详细的（de）几何设计、详（xiáng）细的结构分 析和结构优（yōu）化、模拟仿真（zhēn）等。将整个设（shè）计过程引入工程概念就是现（xiàn）代设计技术的手段，在应用CAD 后，就（jiù）可以在设计阶段综（zōng）合（hé）考虑设计出（chū）产品的整个生命周期。

而CAD技术（shù）已广泛应用于制造业（yè）中，其中汽（qì）车、 机床、船（chuán）舶、飞机和航天器等行业（yè）应用最为广（guǎng）泛。 三维CAD系统是（shì）支撑制（zhì）造业发展最核（hé）心的技术之一。大到满（mǎn）街（jiē）奔跑（pǎo）的汽车，小（xiǎo）到人手一部的手机（jī）， 离开三维CAD软（ruǎn）件都无法设（shè）计和制造，但此前（qián）国内三维CAD市场长期被（bèi）进口软件垄断（duàn）。而近年来随 着互（hù）联网（wǎng）、云计算的深度（dù）发展，国外（wài）软件已（yǐ）不能满足中国（guó）制造业的快速发展，并且（qiě）随着国产化的发 展，国产软件在市场中占（zhàn）比逐渐扩大（dà）。

电子（zǐ）电路与电气（qì）：电子电气行业内CAD未来发展前景广阔

CAD在电子电气（qì）领域的应用被（bèi）称为电（diàn）子电气CAD。主要包括电气（qì）原（yuán）理图的编（biān）辑（jí）、电路功能（néng）仿真、 工作环境仿真、PCB设计(自动布线、自动布（bù）线)、检（jiǎn）测。使用电（diàn）子和电气CAD软件也可以（yǐ）快速（sù）形成 各种报表文件(如组件清（qīng）单报（bào）表)，为（wéi）采购组件和工程预算及决算（suàn）提（tí）供方便（biàn）。

曾经CAD技术主要用于绘制（zhì）布线图和电路原理图。而目（mù）前（qián），CAD逐（zhú）渐往印刷电路板设计应用扩散 ，并大显身（shēn）手于大规模（mó）和超大（dà）规模的集（jí）成电（diàn）路（lù）设计制造中，并在计（jì）算技术和微电子技术这两方面 的发展得到了很大的推动。

二、CAD行业迎来爆发期，国产软件高增（zēng）速（sù）发（fā）展

2.1 工业软件（jiàn）市场（chǎng）规模

工业（yè）软件有望（wàng）迎来行业爆发期，国内增速远高于全球（qiú）水平。工业（yè）软件本（běn）身是工业技术软件化（huà）的产物，是工（gōng）业化的（de）顶级产品。它既是研制复（fù）杂产品的关（guān）键工具和 生产要素，也（yě）是（shì）机（jī）械装备中的“软零件”“软（ruǎn）装备”，是（shì）工业品的基本构成要素（sù）。工业（yè）软件作为工 业和软（ruǎn）件产（chǎn）业的重要组成（chéng）部分，是（shì）推动智能（néng）制造高质量发展的核心要素（sù），也是实现工业智（zhì）能（néng）化（huà）的前 提，因此在（zài）传统行业数字（zì）化转型的道（dào）路上，工（gōng）业软件（jiàn）至关重要。 从全球市场来看，工（gōng）业软件将（jiāng）继续保持每年5%左（zuǒ）右的稳健增速，行业增长（zhǎng）较（jiào）为稳定。从（cóng）中国市场来 看，工业（yè）软件行业受益（yì）于产业升级、政策加（jiā）持、国（guó）产化转型三（sān）大因素，市场规模（mó）迅（xùn）速扩大，增速远 高于全球平均水（shuǐ）平（píng），而未来（lái）随（suí）着（zhe）核心技术的不断突破，我国工业（yè）软件（jiàn）市场可能迎来高（gāo）速增长。

2.2 CAD市场规模

CAD市场规模保（bǎo）持稳健（jiàn）增长，国内市场（chǎng）增速略高于全球水平。作（zuò）为工（gōng）业软件中极为重要的一（yī）部（bù）分，CAD的应用（yòng）领域（yù）已经从最初的机械制造业逐渐拓展到建（jiàn）筑、 电子（zǐ）、汽车、航（háng）天等其他行业领（lǐng）域，据（jù）艾瑞（ruì）咨询统计，2020年全球CAD市场规（guī）模接近（jìn）100亿（yì）美元 ，其（qí）中（zhōng）2D CAD市场规模为26亿美元，3D CAD市场规模（mó）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（sù）快速（sù）扩张。 根据P&S Intelligence和工信部（bù）运行监（jiān）测协调局等测算（suàn），2019年全球和（hé）中国2D市（shì）场（chǎng）空（kōng）间分别（bié）为 24.2亿美（měi）元和12.5亿元（yuán），全球市场空间约为中国的13倍；全球（qiú）和中国3D市场（chǎng）空间分（fèn）别（bié）为（wéi）56.8亿 美元和38亿（yì）元（yuán），全球市场空间约为中（zhōng）国的10倍。而中（zhōng）国2D CAD市场和3D CAD市场（chǎng）均保持高于 全球市（shì）场的复合增速，可见（jiàn）国内（nèi）CAD市场成（chéng）长空间依然（rán）广阔

2.3 CAD全球竞争格局

海（hǎi）外CAD企业（yè）居（jū）于龙头地位（wèi），占据全球市场大部分份（fèn）额。由于CAD产品诞生自（zì）海外发达国家，目前（qián）全球（qiú）市场主要由海外龙（lóng）头厂商的产品（pǐn）所占据。其中，2D CAD市场中Autodesk的（de）AutoCAD产品一（yī）家独大（dà）；3D CAD产品的现状为达索的CATIA把握高端市 场，其另一款产品Solidworks与西门子（zǐ）的NX、PTC的Creo主要瓜分中（zhōng）低端市场。 根据 BIS Research 数据（jù）， 2018 年全球 CAD 市场规模约（yuē）80亿（yì）美元，法国达索系统公司（ Dassault Systemes）、德国西门子（zǐ）公司（sī）（Siemens）和美国参数技术公司（PTC）三家处于垄断（duàn） 地位， 占（zhàn）据（jù）全球市场份额的（de） 60%以上。 2019年（nián）全（quán）球CAD市场份额的90%以上被国外龙头（tóu）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

国外领先厂商占据大部分（fèn）国内市场份（fèn）额，国产替代趋（qū）势明显。根据（jù）中国工业技（jì）术软件化产（chǎn）业联盟测算，2018年全球CAD软（ruǎn）件市（shì）场（chǎng）主要由法国达索系统公司、德 国西门（mén）子公司和美（měi）国参数技术公司（sī）（PTC）三（sān）家垄断，占据全球市场份额的60%以上；中国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（de）市场被国外软件所（suǒ）占据，中（zhōng）国厂商（shāng）主（zhǔ）要布 局在2D CAD市场。虽然现（xiàn）阶段绝大数市（shì）场（chǎng）份额（é）依旧（jiù）被国外厂商所垄断，但随（suí）着我国工业化程度的不（bú）断（duàn）提高，以及国（guó）家 对这（zhè）一领域（yù）的重视，国产替代（dài）进（jìn）口将成为大势所趋。从我国CAD发展现状来（lái）看（kàn），2D CAD在诸多细 分领（lǐng）域已（yǐ）经基本（běn）可实（shí）现（xiàn）国（guó）产（chǎn）替代（dài）进口（kǒu），在（zài）3D CAD领域部分国内厂商也在不断更（gèng）新迭代、打磨产品 ，未（wèi）来预计也将逐步替代国外厂商。

三、行业竞争激（jī）烈，国产厂商积（jī）极追赶

3.1 国外CAD厂商-Autodesk

公司简介（jiè）：AAutodesk是世界领先（xiān）的设计软件 和数字内（nèi）容创建公司，用于建（jiàn）筑设计、土地（dì）资 源开（kāi）发、生（shēng）产、公用设施、通信（xìn）、媒体和娱乐 。公司始建（jiàn）于1982年，Autodesk 提供设计 软件、Internet 门户服务、无线（xiàn）开发（fā）平台（tái）及定（dìng） 点应（yīng）用，帮助遍及（jí）150多（duō）个国（guó）家（jiā）的四百万用（yòng）户 推（tuī）动业务，保持竞争力。

行业地位： Autodesk的AutoCAD系（xì）列软（ruǎn）件（jiàn）在专（zhuān）业设计领 域深（shēn）耕接近30年，第一（yī）个（gè）版本AutoCAD 1.0 早于1982年问世，随后便不断更新版本，并 横向伸延至不同专（zhuān）业领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等，可用于建筑工程设 计、机械设计，以至数码媒体（tǐ）娱乐等（děng）应（yīng）用。目 前公司业务分为4大范畴：建筑、工程与建设 、制（zhì）造业以及媒体和娱乐。 AutoDesk在CAD软件市场占有率达到31%， 位居第二大CAD软件开发（fā）商。同时（shí），公（gōng）司在 2D CAD时（shí）代制定了（le）DWG数据标准和（hé）ARX二 次开（kāi）发标准（zhǔn），在我国稳（wěn）居2D CAD行（háng）业龙头地（dì） 位。

Autodesk持续改革，业（yè）绩不断增长。 自金融海啸后，公司（sī）经营表（biǎo）现（xiàn）一（yī）直不（bú）佳，一度停滞不前，2008年至2019年营业收入一直处于21-25 亿美（měi）元之间。为了改（gǎi）善公司的经（jīng）营情况，管理层积极采取应对措施，大胆改革，2016年（nián）1月取（qǔ）消了永 久版权销售制度，采取（qǔ）服务订用制度。改革初期虽不受客户以及投资（zī）者的看好，但通（tōng）过不断的努力， 公司的改革最终还是取（qǔ）得了（le）成（chéng）功，2020年公司的营业收入首次（cì）突破了30亿（yì）美元，并（bìng）且利润（rùn）扭亏（kuī）为盈 ，从（cóng）2019年的-0.8亿美元增长至2.2亿美元。其次，2021年（nián）公司（sī）也（yě）保（bǎo）持了正增长的趋势，营业收入同 比增长15.9%，归母（mǔ）净利润同比增长（zhǎng）495%，业绩（jì）有望在未来持续增长。

3.2 国外（wài）CAD厂（chǎng）商-达索系统（tǒng）

公司简介（jiè）：达索系统负（fù）责系统性的软件供应， 并为（wéi）制造（zào）厂商（shāng）提供（gòng）具有Internet整合（hé）能力的（de）支 援（yuán）服务。该集团（tuán）提供涵盖整个产品（pǐn）生命周期的 系统，包括设（shè）计、工程、制造和产品（pǐn）数据管（guǎn）理 等各个领域（yù）中的最佳软件系统（tǒng） ， 著（zhe）名的（de） CATIAV5就出自该公司（sī）之手，达索的（de）CAD产品 市（shì）场占率居世（shì）界前列。

主要CAD产品

CATIA ：CATIA可（kě）用于产品开发的整（zhěng）个过程（chéng）——从概念 化和设（shè）计 (CAD) 到工程（chéng） (CAE) 再到制造 (CAM)。用户（hù）不仅可以设计（jì）产品，还可以在现 实生（shēng）活（huó）中（zhōng）的行为环境中进行设计。

SoildWorks ：SolidWorks 是一个实（shí）体建模CAD和CAE程序 。设计人员可以使用 SolidWorks 使用基于参 数化特征的方法创建自动生成的 2D 工程（chéng）图和 高（gāo）级（jí） 3D 模型。SolidWorks 还使用（yòng）户（hù）能（néng）够执 行分析（xī）和模拟（nǐ），包括（kuò）有限元（yuán）分析。该产品强调 更快的建模、新的设（shè）计工具和（hé）增（zēng）强的（de）协（xié）作（zuò）。

营业收入增长稳定，净（jìng）利润在一定区间内波动。公司2016年-2020年营（yíng）业收入分别为33.8、36.5、41.1、45、50.9亿美元（yuán），营业收入（rù）2020年同比增 加13.1%，期间（jiān）内年复合增长率为8.5%；公司2016年-2020年（nián）归母净利（lì）润分别为（wéi）5、5.9、6.7、6.9 、5.6亿（yì）美元（yuán），归母净利润2020年同比（bǐ）减（jiǎn）少19%，期间内（nèi）年复（fù）合增长率为2% 2020年净利（lì）润下滑（huá）严重主要与无（wú）形资产摊销增加和财务（wù）亏损有关，但公司营业收入增长稳定（dìng），依然 保持着（zhe）市场领导者的地位（wèi），预计（jì）未来公司净利润有望扭亏为（wéi）盈。

3.3 国外CAD厂（chǎng）商-PTC

公司简介：自（zì） 1985 年以来，PTC 一直为（wéi）顶尖的 客户提供（gòng）服务（wù）、收购重要的公司并（bìng）创造在业内领（lǐng） 先（xiān）的产品，以帮助（zhù）用户获得持久（jiǔ）的产品和服务优 势。公（gōng）司（sī）为工（gōng）业软件领域（yù）最具代表性的软（ruǎn）件公司 ，包括产品生命周（zhōu）期管理 (PLM)、计算机辅助设（shè） 计 (CAD)、应（yīng）用程序生（shēng）命周期管理 (ALM)、供 应链（liàn）管（guǎn）理 (SCM)和服务生命（mìng）周期管理 (SLM)解 决方案等明星（xīng）产（chǎn）品。

CAD产品地位： 1985 年 ， Samuel Geisberg 博（bó） 士 创 办 了 Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件定义了一（yī）种全新的方法。这项创新 产生了市场上参（cān）数化和（hé）基于特征的实体建模 CAD软件（jiàn），如今称（chēng）为Creo软件，该（gāi）软（ruǎn）件已成为 领先（xiān）的（de）产品设（shè）计（jì）和开发软件。 Creo 提供了当今市场上具有（yǒu）可（kě）扩展性的各种 3D CAD产品开发包和工具（jù）。丰富的特性、功能 和工具（jù）可帮助（zhù）工程师更（gèng）好地构（gòu）思、设计和（hé）打造产 品。Creo包含了增材制（zhì）造、创（chuàng）成式设计（jì）、物联 网、基于模型的定义 (MBD) 和（hé）增（zēng）强现实 (AR) 方面的突破性功能（néng）。

营业收入（rù）增长稳定，净利润实现大幅（fú）度（dù）增长。 公司2017年-2021年营（yíng）业收入分（fèn）别（bié）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%，期间内年（nián）复合增长（zhǎng）率（lǜ）为9.3%；公司2016年-2020年归母（mǔ）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年同比增加（jiā）269%，期间内年（nián）复合增长率为117%。 公司的营收情况一直处于稳（wěn）步上（shàng）升的态势，但2019年公司净利润出现了大幅（fú）下（xià）降的情况，主要（yào）是由 于公司在2019年将软件（jiàn）产（chǎn）品收费模式转为订阅收（shōu）费，以即用即付的模（mó）式购买产品，因此拉低了公司（sī） 利润。