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1、华西计算机团队华西计算机团队2022年5月25日工业软件系列专题(三):CAD/PLMCAD/PLM迎来“黄金十年”请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明仅供机构投资者使用证券研究报告|行业深度研究报告分析师:刘泽晶SAC NO:S02邮箱:联系人:刘波邮箱:核心逻辑 CAD/PLM领域,颠覆者寡,剩者为王纵观全球CAD/PLM厂商发展史,极少出现外来颠覆者,行业集中度高(TOP5市场份额占比80%左右),头部企业都是深耕行业数十年的长期专注者。“卡脖子”倒逼国产加速替代,十年国产替代之旅,替代空间广阔(根据CIMdata数据,2025年
2、,国内CAD市场预计达到10亿美元,CAD+CAE+CAM市场预计达到20亿美元,PLM市场预计达到7亿美元);目前CAD/PLM领域国产替代的布局阶段已近尾声,后续有望进入快速增长的“黄金十年”。 CAD市场将演绎强者恒强国产CAD市场将呈现五雄争霸(中望软件、浩辰软件、山大华天、数码大方、新迪数字),中望软件具有先发优势。按照“市场拓展企业小范围试用企业大规模采购”的行业推广过程,中望软件的销售布局有望在2022-2024年迎来业绩释放。 PLM市场处于群雄逐鹿阶段PLM领域是十四五期间国产替代的主阵地,目前PLM市场参与者众多(20+),处于群雄逐鹿的竞争前半场。预计到“十四五”末期,P
3、LM领域的市场竞争有望进入仅剩少数玩家的后半场。 投资建议:重点推荐:中望软件、用友网络。受益(非上市):浩辰软件、山大华天、数码大方、新迪数字、金航数码、神舟软件。 风险提示:疫情导致全球经济下行的风险,行业竞争加剧导致盈利水平下降的风险,核心技术突破进程低于预期的风险,公司核心人才团队流失风险。1各章节主要观点汇总(一)01 CAD/PLM领域,颠覆者寡,剩者为王:我国工业软件应用发展趋势:设计方法从逆向工程转向正向设计,研发设计类软件的重要性越来越高;企业向后服务市场转型,逐步加大对运维服务类软件的投资;各类创新应用层出不穷,旨在实现跨业务领域的业务贯通,实现IT和OT的融合,数字世界和
4、物理世界的融合。二维CAD在产品改型设计、工艺设计中应用广泛,三维CAD正在从设计向工艺推广。三维普及大势所趋:三维模型将走出研发,应用于企业上下游的各个环节;二维仍将长期存在,但独立二维CAD的应用空间将受到挤压。三维CAD与PLM系统集成的高复杂性,造就了主流CAD厂商同时也是主流PLM厂商的现状。PLM系统是企业业务转型的重要落地工具,未来将注重支持正向研发、产品智能化和向服务转型。CAD/PLM用户粘性很强,总替换成本高,企业选型相对谨慎,经过工程应用验证后,软件厂商将享受逐步放量的红利。从全球头部厂商的发展历史来看,PTC之后再无颠覆者;头部企业集中度高,收并购是主要手段。国内一、二
5、级市场估值倒挂,不利于国内头部企业通过收并购发展壮大。02 “卡脖子”倒逼国产替代加速:国产替代的首要驱动因素:断供导致的技术和合规风险、软件合规带来的成本压力。应对外部压力的三种主要技术路线:企业自研、和国外厂商深度合作、政策扶持加联盟突围;软件的通用化、产品化能力,合作双方的配合度,能否快速提升产品能力是三种技术路线各自面临的主要挑战。2资料来源:华西证券研究所各章节主要观点汇总(二)03 国产CAD五雄争霸,中望软件具有先发优势:几何内核决定着CAD软件的能力边界和行业扩展性,同时很大程度上决定了该软件的性能和稳定性;几何内核是几何、算法与计算机技术的结合;开发几何内核需要经过实际迭代,
6、长期技术积累,研发前期投入巨大。在中美科技脱钩的背景下,几何内核很有可能成为芯片之后“卡脖子”的主要手段。目前全球主流CAD内核被国外巨头垄断,国产三维CAD软件厂商中,中望软件和山大华天具有自主内核。近年来以华为、中车为代表的工业企业与国产CAD厂商合作,为国产CAD软件提供了成长的土壤。对于中小企业,云CAD将大大降低CAD使用门槛和总拥有成本;在复杂设计领域,云CAD利用云端的计算能力,有望让实时仿真、创成式设计得到更广泛的应用。二维CAD已实现可替代,国产三维在ICT行业跑通,中端CAD市场(家电、军工、工业装备等)空间广阔,是国产三维CAD后续重点。中望具有先发优势,2022-202
7、4年有望迎来业绩释放。04 国产PLM参与者众多,群雄逐鹿:PLM系统架构和底层数据模型、与工具/系统的集成是PLM的关键技术;PLM系统的通用化、产品化能力是商业化PLM厂商的核心竞争力。服务合作伙伴的能力与PLM产品的市占率互为因果,相互影响;完备的服务合作伙伴生态是PLM厂商的重要护城河。在CAD工具软件本地部署的前提下,云PLM的主要发展方向是向企业供应链、产品全生命周期的拓展;云CAD与PLM的协同将有利于促进设计工作与数据管理的一体化,利用新技术,营造新业态。国产产品具备PDM核心功能,但产品完整度不够,缺少高水平的实施顾问,缺少大用户量、大数据量、复杂场景的工程应用经验。PLM是
8、十四五期间国产替代的主阵地,目前市场参与者众多,集中度低;十四五末期,市场竞争有望进入仅剩少数主要玩家的后半场。3资料来源:华西证券研究所目录401 CAD/PLM领域,颠覆者寡,剩者为王02 “卡脖子”倒逼国产替代加速03 国产CAD五雄争霸,中望软件具有先发优势04 国产PLM参与者众多,群雄逐鹿05 投资建议06 风险提示0101CAD/PLM领域,颠覆者寡,剩者为王51.1在工业软件5大类别中,CAD/PLM处于价值链前端,是产品数据的源头6综合行业通用分类方法,我们把工业软件分为5大类:研发设计类,经营管理类,生产制造类,运维服务类,创新应用类。近些年来,我国的工业软件应用呈现如下特
9、点:我国工业企业产品研发从跟随转向引领,设计方法从逆向工程转向正向设计,研发设计类软件的重要性越来越高。随着设备保有量的增加,企业希望运维服务市场成为新的营收和利润增长点,逐步加大对运维服务类软件的投资。各类创新应用层出不穷,旨在实现跨业务领域的业务贯通,实现IT和OT的融合,数字世界和物理世界的融合。 工业软件分类研发设计类CAD:设计绘图CAE:仿真分析CAM:辅助制造MBSE:系统工程PDM/PLM:数据管理经营管理类ERP:企业资源管理FM:财务管理HRM/HCM:人力资源管理EAM:资产管理CRM:客户关系管理SCM:供应链管理BI:商业智能OA:办公协同生产制造类DCS、SCADA
10、:现场控制APS:计划排程MES:制造执行EMS:能效管理运维服务类APM:资产性能管理MRO:维护维修运行管理PHM:故障预测与健康管理SLM:售后技术资料管理创新应用类数字主线/数据中台/业务中台/工业互联网平台智能工厂/智能产线数字孪生VR/AR1.1 在工业软件5大类别中,CAD/PLM处于价值链前端,是产品数据的源头7研发处于企业价值链的前端,对后续业务活动影响深远:产品功能性能、用户感受。产品的可靠性、可用性、可维修性、安全性。产品成本等。CAD为研发活动的必备工具,贯穿产品研发活动始终,是产品研发的“鲁班斧”。PLM管理产品研发数据及产品研发流程,是众多下游系统(ERP/MES/
11、SCM/MRO等)的数据源头。 企业价值链产品数据流转示意图1.2 CAD/PLM的主要买家画像8从客户规模来看,大型工业企业的投资占比超过50%;中小型企业数量众多,但需求并未充分释放。按企业性质,我们将客户分为三大类:国防军工、央企国企、商业化公司。国防军工:我国的各大军工集团。央企国企:如中国第一汽车集团有限公司、中国中车集团公司等。商业客户:如华为技术有限公司、三一重工股份有限公司、深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司等。 中国工业软件市场客户类型三类客户的主要特点1.3 CAD/PLM国内市场空间9根据e-works数据:在新冠疫情的冲击下,2020年中国研发设计类软件市场仍然取得了9.
12、4%的正增长。2020年中国市场达到29亿美元,较2019年增长9.4%。2020年全球市场增长3.5%,达到533亿美元,中国市场占全球份额由2019年的5.1%增长至2020年的5.4%。仿真分析与数字化制造市场保持两位数增长。我国CAD市场规模将近6亿美元,CAD+CAE+CAM总市场份额将近12亿美元。 2016至2020年中国研发设计类软件市场的增长趋势2020年中国研发设计类软件市场规模及份额组成1.4 未来5年,中国研发设计类软件市场有望保持10%以上的增长10根据e-works数据,预计到2025年,我国CAD市场规模将达到10亿美元, CAD+CAE+CAM总市场份额将达到2
13、0亿美元。增长的主要动力:随着工业企业竞争策略的转变(从成本优势向科技优势转变),研发投入增加带来的软件更新、扩展需求。在数字化转型大背景下,工业软件在中小型企业的普及率将得到提升,需求有望释放。软件合规的持续推动。新兴企业(如新能源汽车产业链、半导体产业链)的快速成长带来的需求增量。 整理未来5年中国工业软件市场规模将持续增长未来5年中国研发设计类软件市场将保持稳定增长1.5 全球CAD市场的主要参与者11全球CAD市场,市场集中度高,TOP5市场占比高达80%。中国CAD市场格局与全球类似,主要份额由外资厂商占据。达索:Catia在高端三维CAD市场(航空、汽车车身)一枝独秀,SolidW
14、orks在中低端市场占据较大市场份额。西门子:NX面向高端三维CAD市场(国防军工、汽车、轨道交通等),SolidEdge覆盖中低端市场。PTC:Creo覆盖面广(国防军工、工程机械、ICT、医疗器械等),具有海量的Install Base。AutoDesk:二维CAD的王者,占据二维CAD80%左右的存量市场份额。 全球CAD市场份额中国CAD市场份额1.6 全球PLM市场的主要参与者12全球PLM市场,市场集中度高,TOP5市场占比将近80%,头部企业分为两类。CAD厂商:西门子、达索、PTC。ERP厂商:SAP、Oracle。国内PLM厂家众多,目前还处于低研发投入、低市场份额的初级阶段
15、,国内PLM厂商可以分为四大类。以CAD为主体:山大华天、数码大方等。以PDM为主体:思普、中车信息(清软英泰)等。ERP厂商:用友、金蝶等。专注某细分领域:青铜器RDM(研发项目管理)等。资料来源: idatalabs 、iCoastline海岸线、华西证券研究所全球PLM市场份额中国PLM市场主要参与者1.7 国内CAD应用状况:我国的CAD普及率较高,应用逐步深入13我国CAD应用经历了四个大的阶段:甩图板二维应用三维应用MBD/MBE。1991年,当时的国务委员宋健提出“甩掉绘图板”的号召,我国政府开始重视CAD技术的应用推广,并促成了一场在工业各领域的技术革新。1995-2000年,
16、随着PC的普及,以AutoCAD为主的二维CAD得到广泛应用,国内涌现了大量基于AutoCAD的二次开发商。2000-2010年,国外三维CAD厂商进入中国,大量企业开始试点三维CAD,头部企业三维CAD得到广泛应用,形成三维设计建模、二维出图的局面。2010年至今,随着三维标注、三维检测等技术逐渐成熟、数控加工的普及,头部企业基于三维模型开展深化应用,MBD/MBE成为企业CAD应用新的方向。 整理国内CAD应用发展史1991年1995年甩图板,开始重视二维CAD应用推广。1995年2000年二维CAD得到普及。2000年2010年三维CAD从试点到广泛应用。2010年至今基于三维CAD的深
17、化应用:MBD/MBE。1.7 国内CAD应用状况:CAD主要应用于产品设计、工艺设计环节14 在典型复杂装备研制过程中,方案设计、详细设计、工艺规划/工艺设计是使用CAD软件的主要阶段。方案设计:包括需求分析、架构设计、原理设计等,主要输出为产品研制大纲、系统架构图,布局图,各分系统、组件的功能性能要求、接口要求等。详细设计:承接方案设计的结果,进行多专业(机、电、软等)具体设计工作,是在数字世界进行产品实现、仿真验证的过程,主要输出为三维模型,二维图纸,BOM表等。工艺规划/工艺设计:承接详细设计的结果,确定产品加工过程和工序,主要输出为工艺规划、工序卡片等。典型复杂装备研制流程图1.7
18、国内CAD应用状况:二维CAD在产品改型设计、工艺设计中应用广泛15二维CAD的特点:以三视投影图(正视图,侧视图,俯视图)的形式表达零部件,创建者、使用者都需要具备三视图和立体图形之间转换的能力。优势:图形间一般没有很强的关联性,对于成熟产品改型设计,修改方便、快速;便于打印输出。劣势:图形表达不直观,不能直接体现空间立体结构特征,无法基于空间立体结构进行后续的干涉检查、仿真分析等后续业务活动。在典型装备研制过程中的应用:方案设计阶段的总布置图(展示布局位置关系)、示意图一般使用二维CAD绘制;在详细设计阶段,对于成熟产品的改型设计、简单产品的全新设计,部分企业使用二维CAD。在工艺设计阶段
19、,由于工艺文件将直接用于指导生产、加工现场人员,受限于现场终端硬件条件和现场人员水平,相当数量的企业仍然以二维CAD为主。与管理系统的关系:一般仅作为文件管理,弱集成模式。 二维CAD示例1.7 国内CAD应用状况:三维CAD正在从设计向工艺推广16三维CAD的特点:空间立体建模的形式表达零部件,可形象、直观地展示零部件的结构特征及相互间的装配关系。优势:表达形象直观,模型含众多特征参数和结构关系,是后续CAE/CAM、三维检测、售后技术资料制作等业务活动的数据基础。劣势:一般基于电子终端浏览查看,下游应用受限于企业生产制造的现场水平;对于成熟产品的快速调整,响应速度不如二维。适用场景在方案设
20、计以及详细设计阶段,大部分企业以三维CAD建模为主;部分企业在交付设计结果时,需要将三维模型转换成二维图纸,用于指导工艺、制造等下游环节。工艺设计阶段,部分企业已实现全三维工艺设计。三维模型也广泛应用于仿真验证、数控加工、售后指导、市场营销等环节。与管理系统的关系:管理系统从三维模型中读取特征参数、装配关系等,提供在线协同环境,紧密集成模式。 三维CAD示例1.7 国内CAD应用状况:目前实际应用中存在三维、二维转换的需求17由于我国大量企业仍然基于二维图纸开展工艺、制造活动,在实际应用中,存在三维向二维转换的需求。主流的三维软件(Catia、NX、Creo等)本身提供二维绘图和三维模型转二维
21、图纸的能力。同一软件内的三维、二维转换,数据之间仍保留关联性,可实现三维模型修改驱动二维图纸的变化;跨软件平台的转换(比如将Creo三维模型转成AutoCAD二维图),将丢失数据间关联性。随着企业三维CAD的普及,将会挤压独立二维CAD(非三维CAD自带的二维能力)的应用空间。 三维CAD示例1.7 国内CAD应用状况:三维普及大势所趋,二维仍将长期存在18目前我国工业企业产品设计阶段三维普及率高,工艺阶段三维、二维并存。对于复杂曲面、复杂空间布局的场景,三维是表达设计意图、检验设计结果的必备手段。工业企业正在通过“设计工艺协同”等活动提高三维CAD在工艺设计阶段的普及率,减少三维、二维转换成
22、本。越来越多的企业将三维模型作为贯穿上下游的产品定义数据,三维在全价值链中的普及率将会进一步提高。受制下游硬件条件、人员使用习惯等因素,二维CAD将在相当长时期内存在,但独立二维CAD的应用空间将受到挤压。三维CAD与PLM系统结合紧密,为企业提供在线协同设计环境。资料来源:华西证券研究所整理三维、二维比较CAD特点对比与管理系统的集成三维CAD表达形象直观,模型含众多特征参数和结构关系,可应用于仿真验证、数控加工、售后指导、市场营销等上下游环节。一般基于电子终端浏览查看,不太适合打印输出。系统从三维模型中读取特征参数、装配关系等,紧密集成模式。二维CAD数据间关联性弱,修改方便、快速,适用于
23、成熟产品的改型设计,多方案的示意表达等场景。便于打印输出,对下游硬件条件要求不高,符合传统应用习惯。图形表达不直观,不能直接体现空间立体结构特征,无法支持干涉检查、仿真分析等后续业务活动。一般仅作为文件管理,弱集成模式。1.7 国内CAD应用状况:未来应用发展趋势19MBD/MBE大势所趋,领先企业未来将会更加注重充分利用三维模型,推动三维模型走出研发,应用于企业上下游的各个环节。三维CAD建模与CAE仿真的融合,随着仿真技术的发展,边设计、边仿真的实时仿真有望得到推广应用。三维CAD建模与CAM、三维检测的融合,随着数控机床的广泛应用、企业生产现场整体数字化水平的提升、增材制造(3D打印)技
24、术和三维检测技术的发展,三维模型有望真正打通设计、工艺、制造、检测全流程。三维CAD建模与市场营销、售后维护的融合,随着AR等新型人机交互技术的应用,三维模型将广泛应用于市场营销、用户培训、操作指导等领域。对于广大的中小企业,随着行业整体数字化水平的提升,三维CAD普及率将会提高。 CAD未来应用发展趋势CAD应用发展历程1.7 国内CAD应用状况:从MBD到MBE20MBD:将产品的所有相关设计定义、工艺描述、属性等信息都附着在产品三维模型中的数字化定义方法。将设计信息和制造信息共同定义到产品的三维数字化模型中,以改变目前三维模型和二维工程图共存的局面,更好地保证产品定义数据的唯一性。MBE
25、:企业将其在产品全生命周期中所需要的数据、信息和知识进行整理,结合信息系统,建立便于系统集成和应用的产品模型和过程模型,通过模型进行多学科、跨部门、跨企业的产品协同设计、制造和管理,通过模型支持技术创新、大批量定制和绿色制造。资料来源: e-works、华西证券研究所MBD应用场景MBD成功案例1.8 国内PLM应用状况:PLM已初步应用于产品生命周期全过程21我国PLM应用经历了四个大的阶段:文件管理PDMPLM深化应用、融合创新。文件管理(2000年以前):伴随着二维CAD的广泛应用和三维CAD的推广,CAD数据的管理需求应运而生,早期的PDM主要用于CAD数据及设计文档的管理。PDM(2
26、000年-2005年):领先企业开始实施PDM系统,实现产品研发核心数据和核心流程的管理。PLM(2005年-2015年):企业越来越重视研发管理体系的建设,并引入专业咨询公司协助改善研发管理体系,数据管理系统从核心功能向前后扩展,逐步覆盖需求管理、产品平台/产品线管理、工艺管理、售后管理等产品生命周期全过程。深化应用、融合创新(2015年至今):随着MBD/MBE的应用以及企业对产品系列化、模块化重视程度的提升,PLM应用走向深入。同时,数字主线、中台等新技术的出现促进了PLM与其它系统的融合,头部企业开始注重跨业务领域的融合与创新。资料来源:华西证券研究所整理国内PLM应用发展史2000年
27、前文件管理,主要是CAD数据的管理。2000年2005年PDM核心功能:主要包括文档管理、CAD数据管理、BOM管理、流程管理。2005年2015年PLM阶段:从核心功能前后扩展,基本覆盖从企划到退市的产品生命周期全过程。2015年至今深化应用、融合创新:MBD/MBE、产品系列化、模块化的深化应用,跨系统、跨业务领域的融合与创新。1.8国内PLM应用状况:从二维到三维,CAD与PLM系统的关联更加紧密二维CAD与PLM集成的重点是文件管理、关联关系管理。将二维数据统一管理,与产品结构建立关联关系;将二维图转成PDF格式文件,方便下游人员浏览查看。实现较简单的数据传递:比如提取标题栏数据,将B
28、OM数据写入明细表中。三维CAD与PLM集成的重点是参数属性、结构信息的双向同步,在线设计,在线协同。读取三维模型信息(模型结构、参数属性等),在PLM系统中创建模型结构树、产品结构树,实现数据双向联动。将三维模型转换成可视化轻量模型,方便相关人员浏览查看。操作上弱化CAD和PLM的边界,提升用户体验,实现基于PLM系统的在线设计。提供协同环境,实现设计团队在线协同在线协同属于企业刚性需求。三维CAD与PLM系统集成的高复杂性,造就了主流CAD厂商同时也是主流PLM厂商的现状。22资料来源: Windchill培训文档(book118)、华西证券研究所Creo与Windchill的集成实现在线
29、协同设计1.8 国内PLM应用状况:PLM系统是企业业务转型的重要落地工具近年来,我国工业企业呈现如下发展趋势。随着我国企业在科技领域从跟跑向领跑的转变,产品研发模式也从“逆向”转为“正向”。产品智能化、互联化程度越来越高,软件、电子的重要性逐步提升。向后服务市场转型:从卖产品向卖产品+服务转变,产品运维的重要性提升。国际化:产能输出,向全球拓展。数字化转型:一方面利用数字技术降本增效,另一方面利用数字技术实现产品的升级换代。23 典型工业企业发展趋势及主要关注点1.8 国内PLM应用状况:未来将注重支持正向研发、产品智能化和向服务转型24领先企业的PLM应用将与其业务发展紧密相关。随着我国工
30、业企业产品研发模式从“逆向”到“正向”的转变,需求管理、MBSE(基于模型的系统工程)等正向设计手段将得到广泛应用,PLM与正向设计手段的结合将成为重点。随着工业产品智能化、互联化程度越来越高,软件、电子的重要性逐步提升,PLM将对机、电、软多专业协同提供有效支撑。随着工业企业对服务后市场重视程度的提升,PLM将进一步向售后维护领域拓展。随着新技术(数字主线、中台)的发展,跨业务领域的融合与创新也将是PLM应用发展的重要方向。同样,随着云PLM的发展, PLM系统实施、运维的复杂度和拥有成本将大大降低,PLM在中小企业的普及率有望提升。资料来源: e-works、百度百科、华西证券研究所PLM
31、发展趋势我国工业企业正在经历从”逆向工程”到”正向设计”的转变1.9 CAD/PLM的总替换成本高,企业选型相对谨慎25CAD/PLM作为研发领域的核心软件,用户粘性强,替换成本高。用户习惯:研发人员任务饱满,在企业相对强势,不愿意花时间在学习、适应新软件上,用户粘性强;如果进行软件更换,软件实施以及用户学习、适应过程将会产生较大的时间成本。历史数据:历史数据是企业核心资产,软件切换必须考虑历史数据的重用,这将产生大量的数据整理、转换成本。软件购置成本、与其它系统适配成本:CAD、PLM强关联,CAD的更换需要与PLM系统重新对接;PLM与企业内众多系统存在接口,PLM的更换需要重新与其它系统
32、对接。企业在CAD/PLM选型时相对谨慎,一般会经历从试点到扩展的过程:产品选型(技术方案交流、POC)在某些产品线、业务单元试点应用应用部门扩展功能模块扩展。资料来源:PTC官网、朱战备谈PLM 、华西证券研究所CAD主要功能模块PLM分阶段实施规划1.9 工业企业研发人员任务饱和、产品设计交付压力大正向设计、产品升级、个性化竞争等因素叠加,工业企业研发人员任务饱和度高,人才缺口大。随着产品设计模式从“逆向”到“正向”转变,产品功能从标准化向个性化演进,同时在产品智能化、互联化背景下产品的升级换代速度加快,对企业的研发能力提出了更高的要求。以汽车行业为例,随着汽车电动化、智能化的发展,各类新
33、玩家的加入,研发人员呈现较大缺口,出现招人难、招人慢的现象。现有研发人员任务饱和,产品设计交付压力大。26 制造业研发/技术人员招聘难度大,招聘周期长、费用高制造业研发人才缺口大1.9 更换设计工具需要较长的学习适应时间和历史数据转换时间27从一种CAD软件切换到另一种CAD软件需要较长的学习、适应时间。学习时间:以Creo机械工程师培训为例,仅标准基础课程(三维建模、钣金设计、二维出图)就需要10天。适应时间:在掌握软件建模基本功能后,实际工程应用还需要较长的摸索、适应时间。大量历史数据的切换也将大大影响设计人员工作效率。企业存在大量基于CAD软件的历史数据,由于数据量大,一般采用谁使用、谁
34、转换的方案,数据转换、特征参数调整、数据验证将占用设计人员大量时间。 Creo机械工程师培训课程设计师对于转换设计工具的感受1.9 延续设计习惯,确保业务平稳过渡是企业CAD软件切换的必要条件28延续设计习惯,确保业务平稳过渡是企业CAD软件切换的必要条件。以中车株洲所应用中望二维CAD为例,首先要求的是“对于使用部门来讲,要最大化地延续设计习惯,确保面对高强度应用无障碍”。对于大量旧版本软件设计的产品图纸,需要通过中望CAD实现历史数据的查看、编辑、以及修改后的图纸保存。需要完全沿用在原有CAD软件基础上定义的大量图框,标题栏、明细表等定制化内容(事实上的企业标准)。 中车株洲所应用中望二维
35、CAD的主要关注点1.9 历史数据的迁移、与工具/系统的适配是PLM系统切换的难点历史数据的迁移、与工具/系统的适配是PLM系统切换的难点。PLM管理大量的研发数据,数据迁移是系统升级换代的难点。同一品牌不同版本间的数据迁移(比如从Windchill 10.0到Windchill 11.0 ),PLM厂商一般会提供数据迁移工具(基于数据库的整体迁移),简化迁移工作。跨品牌PLM系统的历史数据迁移,只能通过代码开发进行数据导出、导入,过程复杂,工作量大,风险高。PLM系统需要与企业内众多的工具、系统集成,系统切换时的适配工作以及集成的紧密度是企业重要考量因素。29资料来源: e-works、华西
36、证券研究所PLM系统需要与众多工具、系统集成数据迁移过程复杂1.9 企业决策谨慎,保持继承性具有明显优势30 PLM升级花费的评价时间(月)PLM升级间隔期(单位:年)每次PLM升级平均成本(单位:千美元)PLM升级换代具有低频次、长周期、高花费的特点。低频次:两次升级间隔的平均时间为8年以上;长周期:每次升级花费时间平均为10-14个月;高花费:每次升级成本平均为70-120万美元,约合450-800万元。CAD与PLM的强关联(不同软件版本之间会有匹配表),二者一般同时更新换代,保持适配性。基于上述特点,企业选型决策谨慎,保持CAD/PLM系统的继承性在性价比、总持有成本等方面具有明显优势
37、。1.9 经过工程应用验证后,软件厂商将享受逐步放量的红利31企业内应用扩展(应用部门、应用模块)和软件合规是促进软件许可购买逐步放量的两大重要因素。应用部门:比如从单一产品线向全产品线的扩展。应用模块:比如从基础建模功能向管路线缆、高级装配等扩展模块的扩展。在核心企业的成功应用还将影响到其上下游产业链的众多企业,比如手机产业链(Creo)、航空产业链(Catia)。企业内的CAD/PLM一般会基于一个软件版本保持稳定,一般5年左右升级一次,一个升级周期内企业投资前低后高;软件厂商向订阅制转型有利于平缓企业投资,使软件厂商收入更加稳定。资料来源:华西证券研究所整理新引入CAD/PLM:企业逐年
38、投资占比测算(以4年周期为例)CAD/PLM升级:企业逐年投资占比测算(以5年周期为例)0%10%20%30%40%50%第1年第2年第3年第4年逐年投资占比投资额度0%10%20%30%40%50%第1年第2年第3年第4年第5年逐年投资占比投资额度1.9 经过工程应用验证后,软件厂商将享受逐步放量的红利32企业CAD/PLM能力建设是一个持续的过程,以郑州日产为例,企业有非常清晰的建设规划。通过三期PDM项目实现应用范围的扩展(产品研发全生命周期开发管理整个研发体系)。随着应用范围的扩展,用户数将成倍增长(核心研发人员全生命周期产品开发人员研发体系全用户覆盖)。 研发数字化设计模式规划PDM
39、系统发展规划1.10 纵观CAD/PLM发展史,颠覆者寡,剩者为王33从全球头部厂商的发展历史来看,PTC之后再无颠覆者;头部企业集中度高,收并购是主要手段。市场空间小(与云计算、网络安全、ERP等不在同一量级);且投入周期长(数十年磨一剑),投资回报慢。传统CAD/PLM市场已发展多年,处于成熟稳定期,中小厂商已告别高增长,收并购有利于形成协同效应,技术上能形成完整解决方案,运营上能共享销售体系,增加各单品的客户覆盖度。CAD内核属强技术壁垒,全球具有独立内核技术的厂商不足10家。从客户端来看,总替换成本高,粘性很强;产业链上下游协同也有利于增加用户粘性。国内一、二级市场估值倒挂,不利于国内
40、头部企业通过收并购发展壮大。 CAD历史演进图0202“卡脖子”倒逼国产替代加速342.1 CAD/PLM领域国产化程度低35从整个研发设计领域来看,国产化率很低(5%)。CAD市场目前外资厂商处于垄断地位。二维CAD领域,国产软件开始抢占AutoCAD市场。三维CAD领域,国产软件还处于起步阶段,市场份额较小。PLM市场外资厂商占主导地位,国产软件在中小企业占据一定市场份额。大型企业一般在2010年以前已实施PLM系统,以三巨头(达索、西门子、PTC)为主。国产PLM软件在中小企业占据一定的市场份额,性价比是主要因素。国产工业软件在研发设计领域占比5% 国内市场前十大供应商国内国外企业数量对
41、比2.2 科技打压倒逼国产CAD/PLM崛起36美国商务部多次将我国的国防军工企业和高科技企业加入实体名单。国防军工:主要为我国各大军工集团的下属公司。高科技企业代表:华为、商汤等。实体名单具体管控措施:不售:不再同实体名单所列企业发生新的业务关系,不可以继续销售软件及服务。不收:不再接收来自实体名单所列企业的付款,这样会导致原有合同不能完整执行。不服务:不再向实体名单所列企业提供服务,包括现场服务和远程电话支持。断供的应对办法:备货:在被列入实体名单前购买的软件许可可以继续使用,战略性备货将能有效降低技术以及合规风险。备胎计划:寻找替代方案,实现国产替代。 美国商务部网站截图2.3 软件合规
42、带来的成本压力也促进国内企业更多考虑性价比更高的国产软件37近10年以来,随着我国知识产权保护意识的提升和保护力度持续强化,我国软件正版化状况已大为改善。大型企业基本合规,其中出海型企业、上市公司合规意识最强。中型企业存在一定缺口,近年来软件合规意识正在逐步增强。小型企业和个人用户的软件正版化率有较大提升空间。由于外资厂商收费模式向订阅制转变,企业投资由一次性支出向常态化支出转变,持续大额支出给企业带来较大的成本压力。软件价格对比:Creo基础包每年订阅价格是中望三维标准版每年订阅价的3.4倍。 整理近年来,我国版权行政处罚数量逐年降低国外软件与国产软件价格对比0200004000060000
43、Creo中望3D每年订阅价每年订阅价2.4 应对外部压力的主要措施:企业自研38 我国国防军工企业是美国科技打压的主要对象,美国商务部多批次将我国国防军工企业列入实体名单,国防军工企业通过国产替代实现自主可控的紧迫性高。以航天为代表的我国国防科技工业的发展历程就是一部自力更生、攻坚克难的奋斗史,国防军工单位作为我国自主可控攻坚战的排头兵,具有丰富的历史经验,目前正在开展工业软件领域的自研工作。CAD:金航数码PLM:神舟软件、航天科工MBSE:航天科工航天科工发布一批自主工业软件基于云架构的CPDMMBSE领域的SysDeSim 2.02.5 应对外部压力的主要措施:和国外厂商深度合作39资料
44、来源: e-works、国资委官网、华西证券研究所航天科技集团与法国达索系统公司合作签约仪式中国航天科技集团有限公司将与达索系统开展信息技术、数字化软件和咨询服务方面的合作,提升数字化与智能制造水平。航天科技集团面向未来,与国际级的合作伙伴同行,打造成为世界一流的宇航企业。中法已在多领域展开合作,包括航天领域。达索系统在全球航空航天领域拥有众多成功案例(比如虚拟与实体技术之间的有效协同)。达索系统的团队、产品、技术对中国航天数字化转型具有提升作用。双方合作决定组建合资公司,合作除了推动航空航天行业的数字化转型外,还将开发更多新的技术和应用。双方决定组建合资公司,合作开发新的技术和应用2.6 应
45、对外部压力的主要措施:政策扶持现有国产软件的发展40政策引导主要落地措施:通过优秀供应商目录、推荐产品目录、国产化审查等形式促进国产产品的应用。参考2021年中央国家机关CAD软件协议供货采购项目成交公告,入围产品都是国产软件。企业策略:在即成事实领域,继续使用,探索替代方案;在新业务领域,非必要不选择。政策引导对企业的影响:随着国产软件的逐渐成熟,预计十四五期间国产替代将会加速。经费来源中“国拨”比例较高的企业,技术相对成熟的管理系统(比如PLM、ERP等)将是本轮国产替代的重点。 在仪器仪表、软件等领域进行国产化审查中央国家机关2021年CAD软件协议供货采购项目成交公告2.7 应对外部压
46、力的主要措施:联盟突围41针对我国工业软件企业分散、多而不强等特点,相关企业联合起来,联盟突围。最近广州市联合11家企业,成立工业软件产业联盟,其目的是“加速推进工业软件和制造业融合发展,加强工业企业对接,强化交流合作,推广优秀软件产品和解决方案”。华为助力,共建工业软件云。集众智、聚众力,一起共建工业软件生态,然后基于工业软件云“大插座”标准,联合促成“平台+插件”方式,用一种新的商业模式形成网格生态,联合所有的工业软件开发商和头部企业用户,一起来打造面向产业链、产业集群需求的集成环境。工业企业+软件厂商+云平台,有望成为具有良好落地效果的产业联盟。 广州市工业软件产业联盟成立华为助力,共建
47、工业软件云2.8 各应对技术路线对比42资料来源:华西证券研究所整理技术路线对比技术路线典型代表主要特点产品成熟度应用推广能力主要挑战企业自研金航数码航天科工工业企业作为种子用户,提供工程应用环境。与企业、行业需求高度吻合,具有较强的行业特色。一般,经部分企业应用验证一般,目前主要向关联企业(上下游、兄弟单位)推广。未来有望成立独立运营公司,推广到业务相近的企业。软件的通用化、产品化能力是主要挑战。与国外厂商深度合作神舟软件基于源码开放实现核心技术可控。软件安全改造后有望占据更多市场空间。很高,在大量行业广泛验证一般,合资公司现阶段主要目标客户还是集团内客户,未来有望向集团外拓展。合作双方的配
48、合度是主要挑战。现有国产软件厂商联盟突围中望软件越来越多的工业企业愿意提供工程应用环境,帮助国产软件厂商成长;产品有望快速迭代,在实际应用中成长。较高,经部分行业应用验证较好,具备完备的市场拓展机制与团队,未来有望在多个行业不断突破。能否快速提升产品能力是主要挑战。0303国产CAD五雄争霸,中望软件具有先发优势433.1 CAD的核心技术:几何内核是CAD软件的“芯”44资料来源: 人人文库曲面连续性G0-G4详解、华西证券研究所CAD软件的核心是其内部的几何内核,几何内核对CAD软件的重要性,如同计算机设备中的芯片一样,是工业设计软件最为基础和核心的部分。几何内核决定着CAD软件的能力边界
49、和行业扩展性,同时很大程度上决定了该软件的性能和稳定性。以A级曲面的连接为例,分为G0到G4五级连续,部分商用三维CAD软件只能实现G3级以下的曲面建模内核决定了其能力边界。内核的健壮性也会影响软件的性能(如打开大装配的响应速度)、稳定性(如闪退、蓝屏的发生率)。A级曲面:G0-G3示意CAD内核、命令与功能的关系3.1 CAD的核心技术:主流内核是行业领导者的杰作45 主流内核(Parasolid、ACIS)的发展历史。剑桥大学CAD实验室的Ian Braid在1973年完成了实体造型的博士论文之后,和导师Charles,以及同窗Alan创办了Shape Data公司,随后开发出第一代实体造
50、型软件Romulus(Parasolid的前身)。1981年,一家美国公司买下Shape Data公司,着手开发美国版权的第二代产品,也就是后来的几何引擎Parasolid。1986年,Alan 、Charles、Ian三位再次开发了第三代面向对象的实体和曲面通用平台ACIS。由于ACIS采用了面向对象的数据结构,并采用了C+编程,使得算法大为改进,理论运行速度提高2-6倍。其它主要内核:CGM和Granite。达索公司Catia的内核CGM,也是市场上可以买到的商业化几何内核之一。PTC公司Creo的内核Granite,主要是自己使用。Autodesk公司的内核,基于ACIS,经过多次迭代,