工业软件行业深度报告：从高维视角看工业软件投资机会
研发设计软件是工业软件的皇冠，研发设计软件既有CAD、CAE、CAM等传统专业化软件，也有PLM、EDA、BIM等新型系统级软件，凝结了制造业壁垒最高的多学科知识和机理，更像是工业智造的“皇冠”。
概述：研发设计软件是工业软件的皇冠
工业软件已形成四梁八柱的产业支撑体系，研发设计类软件是四梁之一。伴随着过去几十年工业信息化、数 字化、智能化转型发展的进程，渗透到制造业各个环节的工业软件已经形成了“四梁八柱”的产业支撑体系。“四梁”包括四大类核心的工业软件，即研发设计类软件、生产管控类软件、经营管理类软件、平台及工业 APP；“八柱”主要分布在四梁之下，是各类别工业软件中的八大核心软件群。
研发设计软件既有CAD、CAE、CAM等传统专业化软件，也有PLM、EDA、BIM等新型系统级软件，凝结了制 造业壁垒最高的多学科知识和机理，更像是工业智造的“皇冠”。
研发设计类工业软件是基础学科和工程知识的集大成者。其涵盖数学、物理、化学、生 物、材料和计算机等方面知识，用于协助工 程技术人员完成产品设计，提升开发效率、 降低开发成本、缩短开发周期、提高产品质 量，支撑整个工业体系。
研发设计软件的硬核，在于其庞杂而深奥的技术体系，以及与软件开发、工程实际的紧 密耦合。从数学方程式出发，经过漫长的物 理机理的冶炼、计算机科学与技术的萃取， 最后还必须经过工程知识的淬火，才能成为 一个成熟可用的工业软件产品。
CAD：设计基础应用广泛
CAD软件是设计能力的基础，下游应用广泛。CAD是利用计算机进行工程设计的研发设计类工业软件，替代 传统设计人员手动制图，解决工业产品的几何外形和结构设计问题，使得产品设计的结构形状所见即所得。CAD本质上是将工业设计知识和经验以数字化模型的方式沉淀，协助工程技术人员完成产品设计，进而提升 产品开发效率、降低开发成本、缩短开发周期。
3D CAD应用更广泛：以达索为例，其下游覆盖11个行业，包 括航空航天，工业设备，汽车交运，能源和材料，家居，商业服务，生命科学，高科技，船舶与海洋工程和 包装消费品与零售。
市场规模：全球CAD市场空间93亿美元，国内市场接近50亿人民币。海外咨询公司P&S Intelligence在2020年9月最新统计和测算显示，2019年全球CAD市场空间为93亿美元，预计2020-2030年CAGR为6.6%。具体 到国内市场，综合工信部运行监测协调局、中国电子信息产业统计年鉴和赛迪顾问的相关数据，我们测算2018年国内CAD市场空间接近50亿人民币，未来十年CAGR保持在13%左右，高于全球市场增速。
竞争格局：CAD市场格局集中，巨头优势显著。国内外CAD市场竞争格局均为巨头垄断，其中Autodesk是2D CAD领域绝对龙头，达索、西门子、PTC等企业垄断3D CAD市场。国内CAD领域，既有中望软件、浩辰软件、数码大方等CAD平台型企业，也有大量基于CAD平台做二次开发的细分行业相关企业。随着自身不断技术积累、应用生产逐步形成和知识产权保护力度的加大，国内CAD企业正在与海外巨头的竞争中不断壮大。
CAE：仿真世界潜力无限
CAE软件仿真方法是与理论方法、实验方法并列的人类认识世界的三大方法。CAE（Computer Aided Engineering计算机辅助工程）是以有限元法、有限差分法及有限体积法等数学基础，用计算机辅助求解并优化复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等性能的近似数值分析方法。
CAE软件主要分为通用型和专用型两类。CAE软件按照求解范围可以分类两类，一类是大型通用有限元软件， 一类是专用有限元软件。专业领域有专门做前处理软件、做求解器软件、做后处理器等各种类别。
▍市场规模和竞争格局
CAE市场空间大，行业集中度高。从市场规模来看，2018年全球CAE软件市场的规模为64亿美元，国内市场规模约为6亿美元，占比约为9%。据国际咨询机构GrandView Research测算，未来十年全球CAE市场CAGR超过9%，中国市场增速更高，CAGR接近18%，国内市场保持高景气度。
海外CAE行业产业链完善，技术和工程积累深厚，国内差距较大。海外龙头CAE企业 核心产品不仅包括CAE软件，还提供求解器、通用模块等核心技术的销售以及CAE咨询方案。我国完全自主 可控的企业主营业务仍停留在卖软件环节，其核心技术无法对外输出。从咨询业务来看：国内CAE咨询公司 大部分都是海外公司二开厂商/小型代理。
▍CAE仿真对企业研发环节增收降本的价值效果显著
1）CAE软件可助力企业寻求理想的产品设计方案，为设计决策提供支持；
2）CAE软件可协助设计人员预先发现潜在问题；
3）CAE软件可模拟多种实际情景， 减少物理实验所引发的时间和资金成本；
4）CAE软件可以有效提高生产效率，推动产品流通，促进下游企业与行业的发展。
CAE下游应用广泛，未来拓展无边界。当前CAE主要应用于机械制造、航空航天、汽车、电子电器、国防军工、建筑等领域。CAE软件专业性较强，能够针对特定类型的产品提供较好的性能分析、 预测以及设计优化等功能，如流体力学领域的Fluent、多体动力学领域的Adams、注塑成型领域的Moldflow、 电磁学领域的HFSS等。CAE应用可以分为产品制造、虚拟模拟和场景仿真三大类。产品制造主要是在电子电气、机械、汽车零部件、高精密整车及航空航天等领域应用；虚拟模拟集中在医疗、制药、 食品和电商等消费行业，包括临床场景、动物测试及VR购物体验等应用；场景仿真主要有车间模拟、工况模拟和自动驾驶场景搭建等。
EDA：半导体产业皇冠明珠
▍EDA是现代IC设计的必备工具
EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)软件的简称，是指利用计算机辅助设计(CAD等)软件， 来完成超大规模集成电路(VLSI)芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规 则检查等)等流程的设计方式。
IC设计包含诸多环节，前端设计和后端设计都离不开EDA工具。
在前端设计中会涉及到：HDL编码、仿真验证、逻辑综合、STA（静态时序分析）、形式验证等。后端设计中涉及到：DFT(可测性设计) 、布局规划、CTS（时钟树综合）、布线、版图验证等。
从全球范围来看，EDA市场规模呈现稳步上升的趋势，从2015年的79亿美元到2019的105亿美元。从区域市场的角度，北美市场以及亚太市场占比超过四分之三，主要系EDA产业与半导体行业有着密切的关系。
重点企业分析
▍霍莱沃：国内电磁CAE软件先行者
公司四大业务布局清晰，全面围绕相控阵技术展开。
1）电磁场仿真分析业务：公司电磁场仿真分析业务 由电磁场仿真软件及半实物仿真验证系统两部分构成。
2）相控阵校准测试系统业务：该业务以硬件形式交付，主要用于雷达的研发、生产阶段，旨在测试雷达 是否达到设计性能，并通过校准提升雷达性能。
3）相控阵相关产品业务：即相控阵雷达样机和天线硬件。
4）通用测试业务：即为客户提供测试设备与测试环境。
电磁CAE已经广泛地应用于电磁性能预测、设计的多个方面。
霍莱沃布局相控阵电磁场的模拟与仿真，相控阵雷达较传统雷达有诸多优势。霍莱沃的电磁场仿真软件及应用业务主要为公司开发并销售的相控阵电磁场仿真软件或根据公司的电磁场仿真软件提供仿真设计优化服务。通过公司提供的阵列综合优化软件，可以满足阵列在不同应用场景下的辐射特性设计能力。
▍中望软件：国产CAx软件行业执牛耳者
中望软件是国内领先的研发设计类工业软件供应商，也是是国内唯一同时掌握CAD/CAM/CAE核心技术及产品开发能力的工业软件企业。专注工业软件20余年，成为研发设计类工业软件科创板第一股。
从工业软件在产品制造全流程的应用情况看，CAD、CAE和CAM相辅相成，一体化发展方向大势所趋。一般的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。
在初步设计和详细设计流程，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、运动学、动力学等方面的数值模拟计算，其间根据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。
在生产准备流程，利用CAD输出产品三维图形、工程图纸等，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。
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