一、CAD：工业（yè）软件基（jī）石产品
1 什么是CAD？
CAD，即计算（suàn）机（jī）辅（fǔ）助设计，是（shì）一种可以在工程设计和产品设计中（zhōng），进（jìn）行计算、信息存（cún）储和制图等项工 作的交互（hù）式制图系统（tǒng），其处于产业（yè）链的（de）上游位置，主要（yào）应（yīng）用于建筑业和汽车制造、通（tōng）用机械等制造业。
2D CAD：2D CAD软件提（tí）供了（le）一个（gè）二（èr）维设计平台。由于2D CAD不允许创（chuàng）建透（tòu）视（shì）图或比（bǐ）例，因此通常用（yòng）于（yú）绘图 、草图（tú）和草图概念（niàn）设计（jì），这为用户提供了尺寸和比 例（lì）的基本（běn）概览，然后再进行 3D 设计。
3D CAD：3D CAD提供了一个设计（jì）三维对象的平台。这类 CAD软（ruǎn）件的主要（yào）特点是（shì）3D实（shí）体建模（mó）。这让设计师可 以创建具有（yǒu）长度、宽度和高度的对象，从而（ér）实现更 准确的缩放和可视化。
1.2 CAD技术发（fā）展（zhǎn）历程：四大重（chóng）大技（jì）术革命
第（dì）一次技术（shù）革命：曲面造型
60年代出现的三维CAD系统只是（shì）极为简单（dān）的（de）线框式系统，只 能表达基（jī）本的（de）几何信息，经常（cháng）发生（shēng）设计（jì）完成后，制（zhì）作出来的（de）样 品与（yǔ）设计者所想象的有很大差距甚至完全不同的（de）情况。 这时候法国人提出贝塞尔算法，使得人们（men）在用计（jì）算机处理曲线 及曲面问题时（shí）变得可以操作，标志着（zhe）计算机辅助（zhù）设计技术从单 纯模仿工程图纸的三视图（tú）模式中解放（fàng）出（chū）来，曲面造（zào）型系统 CATIA为人类带来了（le）第一次CAD技术革（gé）命。
第二次技（jì）术革命（mìng）：实（shí）体造型（xíng）
CAD的表面模型技术只能表达形体的表面信息，难以准确表达（dá） 零件的其它特性，而实体造（zào）型技术（shù）能够（gòu）精确表达零件的全（quán）部属 性，在理论上（shàng）有助于CAD模型（xíng）的表达（dá）。 SDRC公司于1979年发布了世界上（shàng）第一（yī）个完全基于实体造型技（jì） 术的大型CAD软件I-DEAS.实体造型技术（shù）的普（pǔ）及（jí）标（biāo）志着CAD发 展史上（shàng）的第二次技术革（gé）命。
第（dì）三次技术（shù）革命：参数（shù）化技（jì）术
进入20世纪80年代（dài）中期，CV公司（sī）内（nèi）部以高级副总裁为首的一批 人（rén）提出了参数化（huà）实体造型方法。这是（shì）一个（gè）很好的（de）想法，但是碍 于（yú）当时参数化技术还有很多（duō）技术难点有（yǒu）待攻克，CV公司内部否 决了参（cān）数化方（fāng）案。 就是这（zhè）一批被CV公司拒（jù）绝的（de）人，离开CV成立了一家（jiā）新的（de）参数化 技术（shù）公司，开始研（yán）制名为Pro/ENGINEER的参数化（huà）软件。而这 家公司就是历史（shǐ）上CAD领域最具代表性的软（ruǎn）件公司之一PTC公 司，于1989年上市（shì）并引起（qǐ）机械CAD界的巨大轰（hōng）动（dòng）。
第（dì）四（sì）次技（jì）术革命：变量化技术
参（cān）数化技（jì）术的成功应（yīng）用（yòng），使它几乎成为CAD业（yè）界的标准。但是 重新开（kāi）始一套完（wán）全（quán）参数化的造型（xíng）系（xì）统（tǒng）将花费很大的人力和财（cái）力 。因此许多应用软件采用的参数（shù）化（huà）模（mó）型（xíng）都是在（zài）原有模型（xíng）上（shàng）进行 局部、小块的（de）修补。 SDRC公司的开（kāi）发人员大胆地提出（chū）了一种更为先进（jìn）的实体造型技（jì） 术——变量化技术。SDRC公（gōng）司于1993年（nián）推出了全新体（tǐ）系结构 的I-DEAS Master Series软件。在早（zǎo）期（qī）的大型CAD软件中，这（zhè） 是唯一一家（jiā）在90年代将（jiāng）软件彻底（dǐ）重（chóng）写的公司。
1.4 CAD基本（běn）技术
人机交互（hù）技术
人机交互技术即通过计算（suàn）机输入（rù）、输出设备，以有效（xiào）的方式实现人与计算机对话的技术 。人机交互技术包（bāo）括机器通过输出（chū）或显示设备给人提（tí）供大量（liàng）有关信息及提（tí）示请示（shì）等（děng），人通（tōng）过输入设备给 机器输入有关信息，回答问题及提示（shì）请示等。涉及到的（de）技（jì）术包括：
模板匹配技术（shù）：一种最简单的识（shí）别（bié）技术，将传感器输入（rù）的原始数据与预先存储的模板进行匹配， 通过（guò）度量两者（zhě）之间的相（xiàng）似度完成识（shí）别任务。
神（shén）经网络技术：一种（zhǒng）较新的（de）模式识别技术，具有自组织和自学习能力，具有分布性特点，抗（kàng）噪声 能（néng）力比较强，能处理不（bú）完整的模式，并具有模式推广能力。
统计分析（xī）技术：通（tōng）过统（tǒng）计样本特征向量（liàng）来确定分类器的一种基于概率的分类（lèi）方（fāng）法（fǎ）。在模式识别中 一般采用贝（bèi）叶斯极大似然（rán）理论确定分类（lèi）函数。
而在计算机辅助设计中，交互技术是必不可少（shǎo）的。交互式cad系统，指用户在使用计算机系（xì）统进行设 计时，人和（hé）机器可以及（jí）时地交换信息。采（cǎi）用（yòng）交互式系（xì）统（tǒng），人们可以边
实体造型技（jì）术
实体造型技术（shù）是计算机视觉（jiào）、计（jì）算（suàn）机动画等领域中（zhōng）建立3D实体模型的（de）关键技术。 实体造型技术（shù）是（shì）指（zhǐ）描（miáo）述几何模型的形状和属（shǔ）性的信息并存于计算机内，由计（jì）算机（jī）生成具有（yǒu）真实感的可 视的三维图形的（de）技术（shù），主要应用领域是计（jì）算机辅助设计、工程分析、计算机图（tú）形（xíng）学、动画、快速（sù）原（yuán）型 （rapid prototyping）、医（yī）疗测试（shì）和科学研究的可视化（visualization）。
设计的图（tú）纸是设计师表达设计创（chuàng）意的（de）语（yǔ）言工（gōng）具（jù），一个复杂的零（líng）件，往往（wǎng）需要许多不同投（tóu）影方向的图才（cái） 能（néng）表达。而要（yào）读懂这些图并（bìng）准确想（xiǎng）象出其空间效果，将（jiāng）花（huā）费很（hěn）多时间和精力。一（yī）旦读图有误，将（jiāng）会给（gěi） 生产（chǎn）、制造带来巨大损失。然而，如果采用实体造型的软件进行零件设计，设计（jì）师就能在（zài）屏幕上见到（dào） 实时的三维模型（xíng），大大减少了失误，而且还能方便（biàn）地进（jìn）行后（hòu）续环节的设计，如模拟装配、总（zǒng）体布局、 干涉检（jiǎn）查、仿真动画及（jí）模拟加工等。实体造型理论（lùn）为实现产品由（yóu）设计（jì）到生（shēng）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（háng）性，大大地促进了CAD产业的（de）发展（zhǎn）。
1.5 CAD应用场景
制造（zào）业：CAD在制造业中（zhōng）处于关键（jiàn）地位，国产化趋势显著
制造行业（yè）中常常需要设（shè）计新产品（pǐn）,设计一个（gè）产品的步骤是概念引入、详细的几何设（shè）计、详细的结构分 析（xī）和结构优化（huà）、模拟仿（fǎng）真等。将整个（gè）设计过（guò）程引入工程（chéng）概（gài）念就是（shì）现代设计技术（shù）的手段，在应用（yòng）CAD 后，就（jiù）可以在设计阶段综合考虑设计（jì）出（chū）产品（pǐn）的整个生命周期。
而CAD技术已广泛（fàn）应（yīng）用于制造业（yè）中，其中汽（qì）车、 机床、船舶、飞机和航（háng）天器等（děng）行业应（yīng）用（yòng）最为广泛。 三维CAD系统是（shì）支撑制造业发展最核心的（de）技（jì）术之（zhī）一。大到满街奔跑的汽车，小到（dào）人手一部的手机， 离（lí）开三维CAD软件都（dōu）无法设计和制造，但此前国内三维CAD市场长期被进口软（ruǎn）件垄（lǒng）断。而近年来随 着（zhe）互联网、云（yún）计算的深度发展，国（guó）外软件已不能满足中国制造（zào）业的快（kuài）速发展，并且随着（zhe）国产化（huà）的发 展，国产软件在市场中占（zhàn）比逐渐扩大。
电子电路与电气：电子电（diàn）气行业内CAD未来发展前（qián）景广阔
CAD在电子电气领域的应用被称为电子电气CAD。主要包（bāo）括（kuò）电气原理图的编（biān）辑（jí）、电路功能仿真、 工作环境仿真（zhēn）、PCB设计(自动布线、自（zì）动布线)、检测。使用电（diàn）子（zǐ）和电气（qì）CAD软件也可以（yǐ）快速形成 各种报表文件(如组件清单报表)，为采（cǎi）购（gòu）组件和工程预算及决算提供方便。
曾（céng）经CAD技术（shù）主要（yào）用（yòng）于绘制（zhì）布线图和（hé）电路原理图。而目前，CAD逐渐往印刷电路（lù）板设计（jì）应用扩散 ，并大显身（shēn）手于大规（guī）模和超大规模的集成（chéng）电路设计制（zhì）造中，并在（zài）计算技术和微电子技术这两方面 的发（fā）展得（dé）到了（le）很大的推动。
二、CAD行业迎来（lái）爆（bào）发（fā）期，国产（chǎn）软件高增速发展
2.1 工业软件市场规（guī）模（mó）
工业软件有望（wàng）迎来行（háng）业爆发期，国内增速远（yuǎn）高于全球水（shuǐ）平。工业软件本（běn）身是工业技术软件化的产物，是（shì）工业（yè）化的顶级产品。它（tā）既是研制复杂产品的关键（jiàn）工（gōng）具和 生产要素，也是（shì）机械装备中的（de）“软零件”“软装备”，是工业品的（de）基本构成要素。工业软件作为工（gōng） 业（yè）和（hé）软件产业（yè）的（de）重要（yào）组（zǔ）成部分，是推动智（zhì）能制造高质量发展的核心要素，也是实现（xiàn）工业智能化的前 提，因（yīn）此在传统行（háng）业数（shù）字化转型的（de）道（dào）路上，工（gōng）业（yè）软件至关重要。 从全球市场来看，工业（yè）软（ruǎn）件将继续（xù）保持（chí）每年5%左（zuǒ）右的稳（wěn）健增速，行（háng）业增长较为稳定。从（cóng）中（zhōng）国（guó）市场来 看，工业软件行业受益于产（chǎn）业升（shēng）级、政策加持、国产化转型三大因（yīn）素，市场规模迅速扩大，增速远 高于全球平均水平，而未来随着核心技术的不断突破，我国（guó）工业软件市场可（kě）能迎来高速增长。
2.2 CAD市场规（guī）模
CAD市场规模（mó）保持稳健（jiàn）增长（zhǎng），国内市场增（zēng）速略高于全球水平。作（zuò）为工业软件中极为重要（yào）的一（yī）部分（fèn），CAD的应用领域已经（jīng）从最初的机械制造业逐渐拓展到建筑、 电子、汽（qì）车、航天等其他行业领域，据艾瑞咨（zī）询统计（jì），2020年全球CAD市场规（guī）模接近100亿（yì）美元（yuán） ，其中2D CAD市场（chǎng）规（guī）模（mó）为26亿（yì）美（měi）元，3D CAD市（shì）场规模为73亿美元。2021年-2023年，CAD全 球市场预计将以（yǐ）8%-9%的增速快速扩张。 根（gēn）据P&S Intelligence和（hé）工（gōng）信部运（yùn）行监测协调（diào）局等测算，2019年全球（qiú）和（hé）中国2D市（shì）场空（kōng）间（jiān）分别（bié）为（wéi） 24.2亿（yì）美（měi）元和（hé）12.5亿元（yuán），全球市（shì）场空间约为中国的（de）13倍；全球和中国3D市场空间分别为56.8亿 美元和38亿（yì）元，全球市场空间约为（wéi）中国的10倍。而中国2D CAD市场（chǎng）和3D CAD市（shì）场均（jun1）保（bǎo）持高于 全（quán）球市场的复合增速，可见国内CAD市场成长空间依（yī）然广阔
2.3 CAD全球竞（jìng）争格局
海外CAD企业居于龙头地位，占（zhàn）据全球（qiú）市（shì）场大（dà）部分份额。由于（yú）CAD产（chǎn）品诞（dàn）生自海外发达（dá）国（guó）家，目前全球市场主（zhǔ）要由海外龙头厂商的产品所占据。其中，2D CAD市场中Autodesk的AutoCAD产品（pǐn）一家独大；3D CAD产（chǎn）品（pǐn）的现（xiàn）状（zhuàng）为达索的CATIA把握高端市 场，其另一款产品（pǐn）Solidworks与西门子（zǐ）的NX、PTC的（de）Creo主（zhǔ）要（yào）瓜分（fèn）中低端市场。 根（gēn）据 BIS Research 数据， 2018 年全（quán）球 CAD 市（shì）场规模约80亿（yì）美元，法国（guó）达索系统公（gōng）司（ Dassault Systemes）、德（dé）国西（xī）门子公司（Siemens）和美国参数技（jì）术公司（PTC）三家（jiā）处于垄断 地位， 占（zhàn）据全球（qiú）市场份额的 60%以上。 2019年全球CAD市场份（fèn）额（é）的90%以上被国外龙头厂商（shāng）占 据，主要有达索、Autodesk、西门子、Hexagon、PTC等（děng）。
2.4 CAD国内竞争格局（jú）
国外领先厂商占据（jù）大部分国内（nèi）市场份额，国产（chǎn）替代趋势明显。根据中国工业技术软件化产（chǎn）业联盟测算，2018年（nián）全（quán）球CAD软件市场主要由法（fǎ）国达（dá）索系统公司、德 国西门（mén）子公司和美（měi）国参数技术公司（PTC）三家垄断，占据全球市场（chǎng）份额的60%以上；中（zhōng）国CAD软 件市场规模约为7.33亿美元，占比8.5%，其中95%以（yǐ）上的市场被国（guó）外软件所占据，中国厂商主（zhǔ）要布 局在2D CAD市场。虽（suī）然现阶段绝大数市（shì）场份（fèn）额依旧被国外厂商（shāng）所垄断（duàn），但（dàn）随着我国工业化程度的不断（duàn）提高，以及国家 对这一领域（yù）的（de）重（chóng）视（shì），国产（chǎn）替代（dài）进口将成（chéng）为（wéi）大势所趋。从我国CAD发展现状来看，2D CAD在诸多细 分领域已经基本可（kě）实现（xiàn）国产替代进（jìn）口，在3D CAD领域部分（fèn）国内厂商也在不断更（gèng）新迭代（dài）、打磨产品（pǐn） ，未来预计也将逐步替代国（guó）外厂（chǎng）商。
三、行业竞争激（jī）烈，国产厂商积极追（zhuī）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（shù）字内（nèi）容创建公司，用于建筑设计、土（tǔ）地资 源开发、生（shēng）产、公用设施、通信、媒体（tǐ）和娱乐 。公司始（shǐ）建于1982年，Autodesk 提供设计 软件、Internet 门（mén）户服务（wù）、无线开发（fā）平（píng）台及（jí）定 点（diǎn）应用（yòng），帮助（zhù）遍（biàn）及150多个国家的四百万用户 推动业务，保持（chí）竞争力（lì）。
行业地（dì）位（wèi）： Autodesk的AutoCAD系列（liè）软件在专业设计领 域深耕接近30年，第一个版本AutoCAD 1.0 早于1982年问世（shì），随后便（biàn）不（bú）断更新版本，并 横向（xiàng）伸延（yán）至不同专业领域。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等，可用于（yú）建（jiàn）筑工程设 计、机械设计，以至数码媒体娱乐等应用。目（mù） 前（qián）公司业务（wù）分为4大范畴：建筑、工程与（yǔ）建设 、制造业以及（jí）媒体和娱乐。 AutoDesk在CAD软件市场（chǎng）占有率达到（dào）31%， 位居第二大（dà）CAD软件开（kāi）发商。同时，公司（sī）在（zài） 2D CAD时代制定了DWG数据标准和ARX二 次开发标准，在我国稳居2D CAD行业龙头地 位（wèi）。
Autodesk持（chí）续改革，业绩（jì）不断增长（zhǎng）。 自金融（róng）海啸后，公司经（jīng）营表现一直不佳，一度停（tíng）滞不前，2008年至2019年（nián）营业收入一直（zhí）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（jí）采取应对措施（shī），大（dà）胆改（gǎi）革，2016年1月（yuè）取消了永 久版权（quán）销售制度，采取服（fú）务订用制度。改革初期虽不受客户以及（jí）投资者的（de）看好（hǎo），但通过不断（duàn）的（de）努力， 公（gōng）司的改革最终（zhōng）还是取得了成功（gōng），2020年公司的营业（yè）收入首次突破了30亿（yì）美元，并且（qiě）利润扭（niǔ）亏为盈 ，从2019年的（de）-0.8亿美元增长至2.2亿美元。其次（cì），2021年公司（sī）也保持了正（zhèng）增长的趋（qū）势（shì），营业收入（rù）同（tóng） 比增（zēng）长15.9%，归母净利润（rùn）同比增长495%，业绩有望在未来持续（xù）增长。
3.2 国外CAD厂商-达索（suǒ）系统
公司简介：达索系统（tǒng）负（fù）责系统性的软件供应， 并为制造厂商提供（gòng）具有Internet整合（hé）能力的支 援服务（wù）。该集团提供涵盖整个（gè）产品生命（mìng）周期的（de） 系（xì）统，包括设计、工程、制造和产品数据管理 等各个领域（yù）中的最佳软件系统 ， 著名的 CATIAV5就（jiù）出（chū）自（zì）该公司之手（shǒu），达索（suǒ）的CAD产品 市场占率居（jū）世界前列。
主要（yào）CAD产品
CATIA ：CATIA可用（yòng）于产品开发的整个过程——从概念 化（huà）和设计 (CAD) 到（dào）工程 (CAE) 再到制造 (CAM)。用户不仅（jǐn）可以设计（jì）产品，还可（kě）以在现 实生活中的行为环（huán）境中进行设计。
SoildWorks ：SolidWorks 是一个实（shí）体建模CAD和CAE程序（xù） 。设计（jì）人（rén）员可（kě）以（yǐ）使用 SolidWorks 使（shǐ）用（yòng）基于参 数化特征的方（fāng）法创建自动生成的 2D 工（gōng）程（chéng）图和 高级 3D 模型。SolidWorks 还使用户能够执（zhí） 行分析和（hé）模（mó）拟，包括有限（xiàn）元分析。该（gāi）产品强（qiáng）调 更快的建（jiàn）模、新的（de）设计（jì）工具和增（zēng）强的协作。
营业（yè）收入（rù）增长稳定（dìng），净利润（rùn）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，营业（yè）收入（rù）2020年同比增（zēng） 加13.1%，期间（jiān）内年（nián）复合（hé）增长率（lǜ）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（měi）元，归母净利润2020年（nián）同比减少（shǎo）19%，期（qī）间内年复合增长率为2% 2020年净利润下滑严重主要（yào）与无形资产摊（tān）销增加和财务亏损有关，但公司营业收入增（zēng）长稳（wěn）定（dìng），依然 保持着市场领导者的地位，预计未来公（gōng）司（sī）净利（lì）润有望（wàng）扭亏为盈。
3.3 国外CAD厂商-PTC
公司简介（jiè）：自（zì） 1985 年以（yǐ）来，PTC 一直（zhí）为顶尖的 客户提供服（fú）务、收（shōu）购重要的（de）公司并创造在业内领（lǐng） 先的产品（pǐn），以帮助（zhù）用（yòng）户获得持久的产品和服务优 势。公司（sī）为工业软件领域最具（jù）代表性的（de）软件公司 ，包括产品生命周期管理 (PLM)、计算机辅助设 计（jì） (CAD)、应用程序生命周期管理（lǐ） (ALM)、供 应链管理（lǐ） (SCM)和服务生命周期管理 (SLM)解 决（jué）方案等明星产品（pǐn）。
CAD产品地位： 1985 年（nián） ， Samuel Geisberg 博 士 创（chuàng） 办 了 Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件定义了一种（zhǒng）全新的方法。这（zhè）项创新（xīn） 产（chǎn）生（shēng）了市场上参数化和基于特征的实体建模 CAD软件，如今称（chēng）为Creo软件，该软（ruǎn）件已成为 领（lǐng）先的产品设计和开发软件。 Creo 提（tí）供（gòng）了当今（jīn）市场上具有可扩（kuò）展性的各种 3D CAD产品开（kāi）发包和（hé）工具。丰富的（de）特性、功（gōng）能 和工（gōng）具可帮助（zhù）工程（chéng）师更（gèng）好地（dì）构思、设计和打造（zào）产 品。Creo包含（hán）了增材制造、创成式设（shè）计、物（wù）联 网、基（jī）于（yú）模型的定义 (MBD) 和增（zēng）强现实 (AR) 方面的突破性功（gōng）能。
营业收（shōu）入增（zēng）长稳定（dìng），净利润实（shí）现大（dà）幅（fú）度（dù）增长。 公司2017年-2021年（nián）营业（yè）收入分（fèn）别为（wéi）11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿（yì）美元，营业收入2020年同比 增加（jiā）24%，期（qī）间内（nèi）年复合增长率为9.3%；公司2016年-2020年归母净利润分别为0.1、0.5、-0.2、 1.3、4.8亿（yì）美元，归母净（jìng）利润2020年同（tóng）比增（zēng）加269%，期（qī）间内年复（fù）合（hé）增长率（lǜ）为（wéi）117%。 公司（sī）的营收情况（kuàng）一直处于（yú）稳步上升的态势，但（dàn）2019年公司净（jìng）利润出现了大幅下（xià）降（jiàng）的情况，主要是由 于（yú）公司在2019年将软件产品（pǐn）收（shōu）费模（mó）式转为订阅收费，以即用即付的模式购买（mǎi）产（chǎn）品，因此拉低（dī）了公司 利润。