一、CAD：工业软件基石产（chǎn）品
1 什么是CAD？
CAD，即（jí）计算机辅助（zhù）设计，是一（yī）种（zhǒng）可以在工程设计和产品设计中，进行计（jì）算（suàn）、信息存储和制图等项工 作的交（jiāo）互式制图系统，其（qí）处（chù）于产业链的上（shàng）游位置，主要应（yīng）用于（yú）建筑（zhù）业和汽车制造、通用（yòng）机械等制造业。
2D CAD：2D CAD软件（jiàn）提供了一个二维设计平台。由于2D CAD不允许创建（jiàn）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，这（zhè）为用户提（tí）供了尺（chǐ）寸和比 例的基本概览，然后再（zài）进行 3D 设计。
3D CAD：3D CAD提（tí）供了（le）一（yī）个设计三维对象（xiàng）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 以创建具有（yǒu）长度、宽度和高（gāo）度（dù）的对象，从而（ér）实现更 准确的缩（suō）放和可视（shì）化。
1.2 CAD技（jì）术发展历程（chéng）：四大重大技术革命
第一（yī）次技术革命：曲（qǔ）面造型
60年代出（chū）现（xiàn）的三维（wéi）CAD系统（tǒng）只是极为简单的（de）线框式系统（tǒng），只 能（néng）表达基本的几何信息，经常发（fā）生（shēng）设（shè）计完（wán）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。 这时候法国人（rén）提出贝塞尔算法，使得人们在用计算机（jī）处理曲（qǔ）线 及曲面问题（tí）时变（biàn）得可以操作，标志着计（jì）算机辅助设计技术从单（dān） 纯模（mó）仿工程图纸的（de）三视图模式中解放出来，曲面（miàn）造型（xíng）系统 CATIA为人类（lèi）带（dài）来（lái）了（le）第（dì）一（yī）次CAD技术革命（mìng）。
第二次技术革命：实体造型（xíng）
CAD的表面模型技术只能表达（dá）形体的表面信息，难以（yǐ）准确表（biǎo）达 零（líng）件的其它特性，而实体造（zào）型技术（shù）能够（gòu）精确表达零（líng）件的全部属 性，在理（lǐ）论上有助于（yú）CAD模型的表（biǎo）达（dá）。 SDRC公司于1979年发布了世界上第一个完全基（jī）于实（shí）体造型技 术的大（dà）型CAD软（ruǎn）件（jiàn）I-DEAS.实体造型（xíng）技术的普及标志着CAD发 展史（shǐ）上的第（dì）二次技术革命。
第三次技术（shù）革命：参（cān）数化技（jì）术
进入20世纪80年代中期，CV公（gōng）司（sī）内（nèi）部以（yǐ）高级（jí）副总裁为（wéi）首（shǒu）的一批（pī） 人（rén）提出（chū）了参数化实体（tǐ）造（zào）型方法。这是一个很好的（de）想法，但是碍 于当（dāng）时参（cān）数（shù）化技术还有很多技（jì）术难点有（yǒu）待攻克，CV公（gōng）司内部否 决了参数化方案（àn）。 就是这一批被CV公司拒绝的人，离开CV成（chéng）立了一家新的参数化 技术公司，开始研（yán）制名为Pro/ENGINEER的参数（shù）化软件（jiàn）。而这 家公司就是（shì）历史上CAD领域最具代表性的软件（jiàn）公司之（zhī）一PTC公 司，于（yú）1989年上市并引起（qǐ）机械CAD界的巨大轰动。
第四次（cì）技（jì）术革命：变量化技术
参数化技术的成功应用（yòng），使它几乎（hū）成为CAD业界的标准。但是 重（chóng）新开始一套完全参数化（huà）的（de）造型（xíng）系统将花费很大的人力和财力 。因（yīn）此许多应（yīng）用软件（jiàn）采用的参数化（huà）模（mó）型都是在原有模（mó）型上（shàng）进行 局部、小块的（de）修补。 SDRC公司（sī）的（de）开发人员大胆地提出了（le）一种更为先进（jìn）的（de）实体造（zào）型技 术——变（biàn）量化技术。SDRC公司于1993年推出了全新体系（xì）结构 的I-DEAS Master Series软件。在早期的（de）大型CAD软件中，这 是唯一一家在（zài）90年代将软件彻底（dǐ）重（chóng）写的公司。
1.4 CAD基本技术
人机（jī）交互技术
人机交（jiāo）互技术（shù）即通过计（jì）算机输入（rù）、输（shū）出设（shè）备，以有（yǒu）效的方式实现人与计（jì）算机对（duì）话的技（jì）术 。人机（jī）交互技术包（bāo）括机器（qì）通过（guò）输出或显示设备给（gěi）人提供大量（liàng）有关信息及提示请示等，人通（tōng）过输入（rù）设备给（gěi） 机（jī）器输入有关信（xìn）息，回答问题及提示请示等（děng）。涉及到（dào）的技术（shù）包（bāo）括：
模板匹配（pèi）技术：一种最简单的识别技（jì）术，将传（chuán）感器输入的原始（shǐ）数据与预先存储的模板（bǎn）进行匹配， 通过度量两者之（zhī）间的相似度（dù）完成识别任务（wù）。
神经网络技术：一（yī）种较新的模式识别技术，具有（yǒu）自组织和自学习能力，具有（yǒu）分布性特点，抗噪声（shēng） 能（néng）力比较强，能处理不完（wán）整的模式，并具有模式推广能力。
统（tǒng）计分析技术：通过统计样本特征向量来（lái）确定（dìng）分类器的一（yī）种（zhǒng）基（jī）于概率的分类方法。在（zài）模式识别中 一般（bān）采用贝叶斯极大似然理论确定分类函（hán）数。
而在计算机辅助设计中，交互（hù）技术是必不可少（shǎo）的。交互式cad系统，指（zhǐ）用户在使用计算（suàn）机系统（tǒng）进行设 计时，人（rén）和机（jī）器可以及时地交换信息。采用交互（hù）式系统，人们可以边
实体造型（xíng）技术
实体造型技术（shù）是计算机视觉、计算机动画（huà）等领域中建（jiàn）立3D实体模型的关键技（jì）术。 实体造型技术是指描述几何模型（xíng）的形状和属性的信（xìn）息并存于计算机内，由计算机生成具有真实感的（de）可 视的三维图形的技术，主要应用领域是计算机辅助设计、工程（chéng）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（de）可视化（visualization）。
设计（jì）的（de）图纸是设计师表达设计创（chuàng）意的语言工（gōng）具，一（yī）个复杂的（de）零件（jiàn），往往需要许多不同投影方向的（de）图才（cái） 能表达（dá）。而要读懂这些图并准（zhǔn）确想象出（chū）其空间效果，将花（huā）费很多时（shí）间和（hé）精力。一旦读图有误，将会给 生产、制造（zào）带来巨大损失。然（rán）而，如果采（cǎi）用实体（tǐ）造型的软件（jiàn）进行（háng）零件设计（jì），设计（jì）师就能在屏（píng）幕上见到 实时的三维模型（xíng），大大减少了失误，而且还（hái）能（néng）方（fāng）便地进（jìn）行后续环节的设计，如模拟（nǐ）装配、总体布局、 干（gàn）涉检查、仿真动画及模拟加工等。实体（tǐ）造型理（lǐ）论为实现产（chǎn）品由设计到生产的环节采用同一数（shù）据信息 提供了（le）技术（shù）上的可行性（xìng），大大地促进了（le）CAD产业的发展。
1.5 CAD应用场景
制造（zào）业（yè）：CAD在（zài）制造业中处于关键地位，国产（chǎn）化趋势显著（zhe）
制造行业中常常（cháng）需要设计新产品,设计一（yī）个产品（pǐn）的（de）步骤是（shì）概念引入（rù）、详细的几何设计、详细的结构（gòu）分 析和结构优化、模（mó）拟仿（fǎng）真等。将整（zhěng）个设计过程引入工程概念就（jiù）是现代设计（jì）技术的手段，在（zài）应用CAD 后（hòu），就可（kě）以在设计阶段综合考虑设计出产品的整个（gè）生命周期。
而CAD技术已广泛应（yīng）用（yòng）于制（zhì）造（zào）业中（zhōng），其中汽（qì）车、 机床（chuáng）、船（chuán）舶、飞机和航天器等行业应用（yòng）最为广泛。 三维CAD系统是支撑制造业发展最核心的（de）技术（shù）之一。大到满街奔跑的汽（qì）车，小到人手一部的手机（jī）， 离开三维CAD软件都无法设（shè）计和制造，但此前国内（nèi）三维（wéi）CAD市（shì）场长期被进口软件垄断。而近年来随 着互联（lián）网、云计（jì）算的深度发（fā）展，国（guó）外软件已不能满足中国制（zhì）造业的快速发展，并且随着国产化的发 展，国产（chǎn）软件在市场中占比逐（zhú）渐扩大。
电（diàn）子电路与电气：电子电气行（háng）业内CAD未来发（fā）展（zhǎn）前景广阔
CAD在电子（zǐ）电气领域的应用被称为电子电气CAD。主（zhǔ）要包（bāo）括电气原理图（tú）的编辑、电路功能仿真、 工作环境仿真、PCB设计(自（zì）动布（bù）线、自动布线)、检测。使用电子和电气CAD软件（jiàn）也可以快（kuài）速形（xíng）成 各种报表（biǎo）文件（jiàn）(如组件清单报表)，为采购组件和工（gōng）程预算及决（jué）算提供方（fāng）便。
曾经CAD技术主要用于绘（huì）制（zhì）布线图和电路原理（lǐ）图。而目前（qián），CAD逐渐往印刷电路板设计应用扩（kuò）散 ，并大（dà）显身手于大规模（mó）和超大规模（mó）的集成电路设（shè）计制造中，并在（zài）计算技术和微电（diàn）子技（jì）术这两方面 的发展得到了很（hěn）大的推（tuī）动。
二（èr）、CAD行（háng）业迎来爆发期，国产软（ruǎn）件高（gāo）增速发展
2.1 工（gōng）业软件市场规模
工业软件有望迎来行业（yè）爆发期，国内增速（sù）远高于全（quán）球（qiú）水平。工（gōng）业软件本身是工（gōng）业技（jì）术软件（jiàn）化的产物，是工（gōng）业化的顶（dǐng）级产（chǎn）品。它既是研制复杂产（chǎn）品的关键（jiàn）工具和 生产要素，也是机（jī）械装备中的“软零件（jiàn）”“软（ruǎn）装备”，是工业品的基本（běn）构成要素。工业软件作为工 业（yè）和（hé）软件产业的（de）重要组成部分，是推动智能制造高（gāo）质量（liàng）发展（zhǎn）的（de）核心要（yào）素，也是实现工业智（zhì）能（néng）化（huà）的（de）前 提，因此在传（chuán）统行业数字化转型的道路上，工业软件（jiàn）至关重要。 从全球市（shì）场来看，工业软件将继续保持每年5%左右的稳健增速，行业（yè）增长（zhǎng）较为稳定。从中国市场（chǎng）来 看，工业（yè）软（ruǎn）件行（háng）业受益于产业升（shēng）级、政策加持、国产化转型三（sān）大因素，市场规模（mó）迅速扩大，增速远 高于（yú）全球平均水平，而未来（lái）随着核心技术的不断突破，我国工业（yè）软件市场可能迎来高速增长（zhǎng）。
2.2 CAD市场规模
CAD市场规模保持稳健（jiàn）增长，国内市场增速略（luè）高（gāo）于（yú）全球水平（píng）。作为工业软件中（zhōng）极（jí）为重要的一部分，CAD的应用领域已经从最初的机械制造业逐（zhú）渐拓（tuò）展（zhǎn）到建筑、 电子、汽车、航天等其（qí）他（tā）行业领（lǐng）域，据艾瑞咨询统计，2020年全球CAD市场（chǎng）规模（mó）接近（jìn）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73亿（yì）美元。2021年-2023年，CAD全 球市场预计将以8%-9%的增速（sù）快速扩（kuò）张。 根据（jù）P&S Intelligence和（hé）工信部运行监测协调局等测算（suàn），2019年全球和中（zhōng）国2D市（shì）场空间（jiān）分（fèn）别为 24.2亿美元和12.5亿元，全（quán）球市场空间约为中国的13倍；全球和中国（guó）3D市（shì）场空间分别为56.8亿（yì） 美元和38亿元，全球（qiú）市场空间（jiān）约为中（zhōng）国的10倍。而中国2D CAD市场和3D CAD市场均（jun1）保持高于（yú） 全球市场（chǎng）的复合增速，可见国内CAD市（shì）场成长空（kōng）间（jiān）依然广（guǎng）阔（kuò）
2.3 CAD全球（qiú）竞（jìng）争格局
海外CAD企业居于龙头地位，占据全（quán）球（qiú）市（shì）场（chǎng）大（dà）部分份额。由于CAD产品（pǐn）诞生（shēng）自（zì）海外发达国（guó）家，目前全球市场主（zhǔ）要由海外龙头厂商（shāng）的产（chǎn）品所（suǒ）占据。其中（zhōng），2D CAD市场中Autodesk的AutoCAD产品一家独大（dà）；3D CAD产品的现状为（wéi）达索的（de）CATIA把握高端市（shì） 场，其另（lìng）一款产品Solidworks与西门子（zǐ）的NX、PTC的Creo主要（yào）瓜（guā）分中低端市场。 根据 BIS Research 数据， 2018 年全球（qiú） CAD 市场规模（mó）约80亿美元，法国达索系统公司（ Dassault Systemes）、德（dé）国西（xī）门子公（gōng）司（sī）（Siemens）和美国参数技术（shù）公司（PTC）三家处于垄（lǒng）断 地位， 占据全球市（shì）场份额的 60%以上。 2019年全（quán）球CAD市（shì）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（jìng）争格局
国外领先（xiān）厂（chǎng）商占据大部分国（guó）内市场份额，国产替代趋势（shì）明显。根据中国工业技术软（ruǎn）件化产业联盟测算，2018年全球CAD软件市场主要由法国达（dá）索系（xì）统公司、德 国西门子公司和美国参数技术公司（PTC）三家垄断，占据全（quán）球市场（chǎng）份额的60%以上；中国CAD软 件市场规（guī）模（mó）约为7.33亿美元（yuán），占比8.5%，其中（zhōng）95%以上的市场被国（guó）外软（ruǎn）件所占据，中国厂商主（zhǔ）要布 局在2D CAD市场。虽然（rán）现阶段绝大数市（shì）场（chǎng）份额依旧被国外厂商所垄断（duàn），但随着我国工业（yè）化程度的（de）不断提（tí）高，以及国家 对这一领域（yù）的（de）重视（shì），国产替代（dài）进口（kǒu）将成为大势所趋。从我国CAD发展（zhǎn）现状来（lái）看，2D CAD在（zài）诸多细 分领域已（yǐ）经（jīng）基本可实现国产替代（dài）进口（kǒu），在（zài）3D CAD领域部分国（guó）内厂商也在不断（duàn）更新（xīn）迭代、打（dǎ）磨产品 ，未（wèi）来预计也将逐步替（tì）代（dài）国（guó）外厂商。
三、行业（yè）竞争激烈，国产厂商积极追赶
3.1 国外CAD厂商-Autodesk
公（gōng）司简介：AAutodesk是世界领先的设计（jì）软件 和数字（zì）内（nèi）容创建公司（sī），用（yòng）于建筑设计、土地资 源开发、生产（chǎn）、公（gōng）用设施、通信、媒体和娱乐（lè） 。公司始（shǐ）建于1982年，Autodesk 提供（gòng）设计 软件（jiàn）、Internet 门户服务（wù）、无线开发平台及定 点应（yīng）用，帮助遍及150多个（gè）国家的四百万用户 推动业务，保持竞争力。
行业地位： Autodesk的（de）AutoCAD系（xì）列（liè）软件在（zài）专业（yè）设（shè）计领 域深（shēn）耕接近30年，第一（yī）个版本AutoCAD 1.0 早于1982年问世，随后便不断（duàn）更新（xīn）版本，并 横向伸延（yán）至不同专业领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等（děng），可用于建（jiàn）筑工（gōng）程（chéng）设 计、机械（xiè）设计，以（yǐ）至数码媒（méi）体娱乐等应用（yòng）。目 前公（gōng）司业务分为4大范畴（chóu）：建筑、工程（chéng）与建设 、制造业（yè）以（yǐ）及（jí）媒体和娱乐。 AutoDesk在CAD软（ruǎn）件市场（chǎng）占有率达到（dào）31%， 位居第二大CAD软件（jiàn）开发商。同时，公司在 2D CAD时代（dài）制定了DWG数据标准和ARX二 次开（kāi）发标（biāo）准，在我国稳居（jū）2D CAD行业龙头地（dì） 位。
Autodesk持续改革（gé），业绩（jì）不断增长（zhǎng）。 自金融海啸后，公司经营表现一直不佳，一度停滞不前，2008年（nián）至2019年营业（yè）收（shōu）入一直处（chù）于（yú）21-25 亿美元之间（jiān）。为了改善（shàn）公司的经营情况（kuàng），管理层积（jī）极采取应（yīng）对措施，大胆（dǎn）改革，2016年1月取消了永 久版权销售制度，采取服务订用制度。改（gǎi）革（gé）初（chū）期虽不受客户（hù）以及投资者的看好，但通过不断的努力， 公司的改革最终还是取得了成功，2020年公司的（de）营业收入首次突（tū）破了30亿美元（yuán），并且利（lì）润扭亏为（wéi）盈 ，从2019年的-0.8亿美元（yuán）增（zēng）长至2.2亿美元。其次，2021年公司也保（bǎo）持了正增长（zhǎng）的趋势，营业收入同 比增长15.9%，归（guī）母净利（lì）润同比增长（zhǎng）495%，业绩（jì）有望在未来持续增长。
3.2 国外CAD厂商-达索系统
公司简介：达索系统（tǒng）负责系统性的软（ruǎn）件供应， 并为制造（zào）厂商提供具有Internet整合能（néng）力的支 援服（fú）务（wù）。该集团提供涵盖（gài）整个产品生命周期的 系统，包括设计、工程、制造和（hé）产品数（shù）据管理 等各个领域中的最佳软件系统 ， 著名的 CATIAV5就出自该公司之手，达索的CAD产品 市（shì）场占率居世界前列。
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) 再到制造 (CAM)。用户不仅可以设计产（chǎn）品，还可以（yǐ）在现 实生活中的（de）行为环（huán）境中进行设（shè）计。
SoildWorks ：SolidWorks 是一个实（shí）体建模CAD和CAE程序 。设计人员可以使用（yòng） SolidWorks 使（shǐ）用基（jī）于参 数化特（tè）征的方法创（chuàng）建自动生（shēng）成的 2D 工程（chéng）图（tú）和 高级 3D 模（mó）型。SolidWorks 还（hái）使用户能够执 行分析和（hé）模拟，包括有限元分（fèn）析。该产品强（qiáng）调（diào） 更（gèng）快的建模、新的设计（jì）工具（jù）和增强的（de）协作。
营（yíng）业（yè）收入增长稳定，净（jìng）利润在（zài）一定（dìng）区（qū）间内波（bō）动。公司2016年-2020年营业收入分别为（wéi）33.8、36.5、41.1、45、50.9亿美元（yuán），营业收（shōu）入2020年同比增 加13.1%，期间内年复合增长率为8.5%；公司（sī）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（mǔ）净利润2020年同比减少（shǎo）19%，期间（jiān）内年复合增长（zhǎng）率为（wéi）2% 2020年净（jìng）利润（rùn）下滑严重主要与无形资产摊销增加和财（cái）务亏（kuī）损（sǔn）有关，但公司营业收（shōu）入增长稳定，依然 保持着（zhe）市场领导者的地位，预计（jì）未来公司净利润有（yǒu）望扭亏为盈。
3.3 国外CAD厂商（shāng）-PTC
公司（sī）简介（jiè）：自 1985 年以（yǐ）来，PTC 一直为顶尖的 客户提（tí）供服务、收购重要的公（gōng）司并创造在业（yè）内（nèi）领 先的产品（pǐn），以帮助（zhù）用户获得持久的（de）产品和服务优 势。公（gōng）司（sī）为工（gōng）业（yè）软件领域最具代表性的软件公司 ，包括产品生命（mìng）周期（qī）管理 (PLM)、计算（suàn）机辅助设 计 (CAD)、应用程序生（shēng）命周期管理 (ALM)、供（gòng） 应链（liàn）管理 (SCM)和服务生命周期管理（lǐ） (SLM)解（jiě） 决方案等明星（xīng）产品（pǐn）。
CAD产品地位： 1985 年 ， Samuel Geisberg 博 士（shì） 创 办 了 Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件定义（yì）了一种（zhǒng）全（quán）新（xīn）的方（fāng）法。这项创（chuàng）新（xīn） 产（chǎn）生了市场上（shàng）参数化和基于特征的实（shí）体建（jiàn）模 CAD软（ruǎn）件（jiàn），如今称为Creo软（ruǎn）件（jiàn），该软件已（yǐ）成为 领先的产品设计和（hé）开发软件。 Creo 提供了当今（jīn）市场上具有（yǒu）可扩展（zhǎn）性的各（gè）种 3D CAD产品开发包（bāo）和工具。丰富（fù）的特性、功（gōng）能 和工具可帮助工程师更好地构思、设计（jì）和打造产 品（pǐn）。Creo包含了增材制造、创成（chéng）式设计、物联（lián） 网、基于模型的定义 (MBD) 和增强现实 (AR) 方（fāng）面（miàn）的（de）突破性功能。
营业收入增长（zhǎng）稳定，净利（lì）润实现大幅度增长。 公司（sī）2017年-2021年营（yíng）业收入分别为11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿美元，营业（yè）收入2020年同比 增加24%，期间内年复合增长率为（wéi）9.3%；公（gōng）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（yuán），归母（mǔ）净利润2020年同比增加269%，期间内年复合增长率为117%。 公司的营收情（qíng）况一直处于稳（wěn）步上升的态（tài）势，但2019年公司净利润出现了大幅下降的情（qíng）况，主要是由 于公司（sī）在（zài）2019年（nián）将软件（jiàn）产品收费模（mó）式转为订阅收费，以（yǐ）即用即付的模式购买产品（pǐn），因此拉（lā）低了公司 利润（rùn）。