2021年工业软件行业研究报告

导语

从市场空间看，全球CAD/CAE/CAM市场空间分别为20亿美元级(2028年)、130亿美元级(2025年)和40亿美元级(2025年)。从行业增速看，中国CAD/CAE/CAM市场复合增速均明显高于全球水平，中国市场对工业软件的需求持续加大。

来源：刘泽晶 华西证券

核心观点：

基于对CAX产业的分析与判断，对标国外主流的达索、西门子、Autodesk等工业软件巨头发展路径的分析，我们归纳出如下三个推荐逻辑:

核心逻辑一:当前中国制造业从粗放式向精细化管理模式转变，百亿级全球市场看空间，中国CAX类工业软件市场增速明显高于全球。

从市场空间看，全球CAD/CAE/CAM市场空间分别为20亿美元级(2028年)、130亿美元级(2025年)和40亿美元级(2025年)。 

从行业增速看，中国CAD/CAE/CAM市场复合增速均明显高于全球水平，中国市场对工业软件的需求持续加大。

核心逻辑二:无论是全球还是中国CAX软件市场，海外巨头几乎都占据垄断。在CAX细分市场中，国产替代进程由高到底分别为:2D CAD>3D CAD>CAE/CAM。

从国产替代程度看，当前国产2D CAD逐步国产替代，3D CAD实现基本可用，CAE和CAM仍处于核心技术亟待突破阶段。从应用场景来看，国产CAD/CAE/CAM较多应用于建筑、工业工程等中低端场景，航空航天、精密制造等高端场景尚待突破。

核心逻辑三:CAX三大产品一体化发展是大势所趋，数据交互是产品无缝衔接的关键，工业软件的演进史就是行业巨头发展的并购史。

欧美已经诞生了众多综合性的工业巨头，包括西门子(1149亿欧元)、达索(501亿欧元)、Autodesk(645亿美元)、ANSYS(294亿 美元)、PTC(155亿美元)，中国CAD龙头厂商中望软件(349亿元)长期成长空间巨大。

01 综述：CAX一体化趋势，数据交互是关键

1.1 CAX三大产品一体化发展是大势所趋，数据交互是关键

CAD/CAE / CAM 一体化发展大势所趋：一般来说，产品生产过程可分为初步设计、详细设计、生产准备和生产制造 4 个阶段。

初步设计和详细设计流程环节：利用CAD进行产品几何实体建模，为CAE所用；利用 CAE 对产品几何实体模型进行性能、强度、动力 学等方面的数值模拟计算，根据CAE计算结果不断利用 CAD 修改几何实体模型， 最终设计出符合性能和经济性要求的最优化产品。

生产准备和生产制造流程环节：利用 CAD 输出产品三维图形、工程图纸等，并保存所有产品数据信息为CAM所用；利用 CAM 完成 产品生产制造所需的工艺设计、NC 编程、机器人编程等工作以及实际制造工作。

1.2 CAD/CAE/CAM通过建模和分析，编程成为自动化一条龙

CAD,CAE,CAM建模分析自动编程一条龙

技术层面：CAD和CAE是两大技术方向，CAD的核心是基于 集合模型的造型建模，CAE是基于物理模型的数值 拟合求解，而CAM是将CAD建模转化为数控加工程 序的功能。

应用层面：CAD、CAE、CAM三者环环相扣，由CAE软件读 取CAD的初步建模，进行工程分析（仿真模拟）， 再将结果反馈给CAD继续优化产品设计，最后由 CAM进行自动化数控编程。该流程结束后，与生产 管控和管理运营软件结合起来进行生产作业，由生 产控制系统进行加工制造。

CAM与CAD的高度集成是大趋势：CAM与CAD的集成将极大的提高设计生产效率， 主流CAD/CAM软件多会集成CAE模块，满足轻度 仿真分析需求。

02 分述：CAX三大品类的空间、格局与差距

2.1 中国CAD市场增速明显高于全球，呈巨头垄断行业格局

中国CAD市场增速明显高于全球：根未来几年全球CAD市场规模增速预计保持6.5%，2028年将达到138.3亿美元。其中，同期中国CAD市场规模增速明显高于全球。

无论是中国还是全球，四大CAD巨头垄断行业：全球CAD市场仍然由海外巨头主导，四大巨头占据全球CAD市场的80%，包括达索 （ 31% ）、 Autodesk（28% ）、西门子（ 21% ）、PTC（8%）。

2.2 国产2D CAD可基本实现国产替代，非高端领域逐步国产替代

2D CAD 方面：国产软件（以中望软件为例）已可基本实现国产替代 ，国产化率约11%。已有国产2D CAD产品采用多核处理器，运行速度 基本赶上AutoCAD。兼容性方面国产软件较海外软件有一定差距。

行业分布：海外主流2D CAD产品可适用于高端设备，如精密机械、电 脑软硬件、医疗企业、汽车等的生产。国内主流2D CAD产品主要适用 于基础机械制造和建筑行业等相对中低端场景。

2.3 国产3D CAD基本实现可用，主要应用相对中低端工业场景

国产3D CAD在非高端领域已基本可用，未来3-5年有望逐步替代达索 Solid Works，但与海外高端产品还有明显差距。国产三维几何建模能力，国产软件较海外软件有一定差距，不能运用 于高端的航空航天、精密制造行业。海外主流3D CAD产品广泛应用于 该类行业，而国内主流3D CAD产品主要用于工业工程、汽车机械等行 业，预计追赶CATIA还需要较长时间。

2.4 中望3D CAD掌握核心自主技术，实力比肩国际第三阵营

针对不同复杂场景及曲面设计需求，体量装配数量，3D CAD 产品满足各层次需求：3D CAD 主要分第一阵营平均技术指标、第二阵营平均技术指标、第三阵营平均技术指标，分别对应三维几何建模能力自由曲面建模质 量、大体量装配设计能力、行业应用模块、典型应用领域等技术特征。三维几何建模能力场景主要划分为：简单场景建模质量可用，一般复杂场景建模质量可靠，超复杂场景建模质量高稳定好。

2.5 CAE三巨头主导全球市场，中国CAE市场国产化率不足5%

中国CAE市场增速高于全球6.6个百分点：2020年预计全球CAE市场规模达到81亿美元，预计2025年达到 128亿美元，年均复合增速9.6%。

全球CAE市场基本被海外企业主导，中国CAE市场国产化率不足5%：2020年排名前三厂商占据全球CAE市场的47%，分别是西门子、 ANSYS和达索。在中国市场，全球CAE三巨头的市占率超过95.7%，国产化率不足5%。

2.6 中国CAM市场增速26.8%，国产CAM厂商核心技术亟待突破

中国CAM市场增速26.8%，明显高于全球7%的增速水平：2017年全球CAM市场规模为20.9亿美元，预计 2025年将达到35.7亿美元，对应2017-2025年均增速为7%。根据中国研发类工业软件类型占比中CAM软件占比11%，乘上中国研发设计 类工业软件市场规模，估算出的中国CAM市场规模来看，2012-2017年均增速26.8%，远远超过全球CAM市场增速。

竞争格局：无论是全球还是中国CAM市场，达索、西门子、PTC三巨头几乎占据了大部分市场，国产CAM厂商仅山大华天SINOVATION相 对成熟，国产CAM厂商核心技术亟待突破。

2.7 CAM软件存在三种解决方案，功能特点各有侧重

与CAD套件一起打包的CAM工具：

优点：具有相关性，由于刀具路径链接回CAD设计，因 此所有更改都会立即反映在刀具路径中，不必手动将 CAD文件重新导入外部CAM软件，然后从头开始重新编 程刀具路径。

缺点：功能不够强大，无法为具有许多特征的高度复杂零 件创建刀具路径。

独立的CAM程序：

优点：专用CAM软件具有强大的CAM操作功能，可以创 建复杂的几何图形，如涡轮机。

缺点：CAD软件本地不能导入，丧失结合性。

需要CAM软件和CAD程序支持相同的文件格式，因此独 立的CAM程序在处理行业标准格式的文件时比较方便， 否则操作将会变得十分复杂。

用于CAD程序的CAM插件：上述两种解决方案之间有一个中间地带，它具有前两种方案所有 优点。既为原生CAD软件提供全面的CAM功能，使得相关性得以 保留，又可以让用户从专用CAM软件中找到的大量工具获益。

03 风险提示

疫情导致全球经济的下行的风险：疫情蔓延全球，宏观经济下滑导致企业IT支出增长放缓，下游客户对工业软件的需求下降的风险。

制造业升级进展过慢的风险：中国制造业产业升级过程中，技术和产品迭代过慢，升级进程低于预期。

行业竞争加剧导致盈利水平下降：国外工业软件巨头扩张进一步加剧行业竞争格局，导致行业盈利水平下降。

核心技术突破进程低于预期的风险：核心技术突破困难，进程低于预期导致的产品性能更新放缓，竞争力下降。

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