1、 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款 CAD：研究框架研究框架 计算机行业产业互联网专题-工业篇 92022.6.1 中信证券研究部中信证券研究部 核心观点核心观点 杨泽原杨泽原 首席计算机分析师 S02 丁奇丁奇 首席云基础设施 分析师 S03 联系人：马庆刘联系人：马庆刘 计算机辅助设计（计算机辅助设计（CAD）历经技术长期迭代，以几何引擎为基）历经技术长期迭代，以几何引擎为基，产品逐渐丰富，产品逐渐丰富，覆盖建筑、覆盖建筑、机械、模具、机械、模具、军工、汽车、航空航天等行业。复盘全球龙头军工、汽车、航空航天等行业。复盘全球龙头崛起崛起历

2、历史史，自研并购、工业实践、视野前瞻是其核心规律。我们认为，伴随工业软件，自研并购、工业实践、视野前瞻是其核心规律。我们认为，伴随工业软件政策持续支持、软件知识产权环境优化、技术能力提升，中国政策持续支持、软件知识产权环境优化、技术能力提升，中国 CAD 行业有望行业有望持续保持快速增长，龙头有望核心受益。自主研发、生态构建、趋势把握或将持续保持快速增长，龙头有望核心受益。自主研发、生态构建、趋势把握或将成为未来国产成为未来国产 CAD 厂商的关键竞争要素，核心推荐中望软件、广联达。厂商的关键竞争要素，核心推荐中望软件、广联达。 CAD：长期技术迭代，以几何引擎为基，面向多行业百花齐放：长期技

3、术迭代，以几何引擎为基，面向多行业百花齐放。CAD 源于航空航天、汽车行业应用，旨在利用计算机及其图形设备帮助设计人员工作。历经曲面、实体、参数化、变量化四次造型革命，孕育了行业众参与者，硬件转换与操作系统变革创造转型窗口期。横向看，CAD 产业自内而外分为内核、平台与行业三层，内核决定了 CAD 能力边界和行业扩展性，Parasolid 与 ACIS 两大内核流派分庭抗礼；纵向看，CAD 覆盖建筑、机械、模具、军工、汽车、航空航天等多行业，其中，建筑业领域 BIM 成重要趋势，中低端通用制造领域更重视性价比与兼容性，军工要求复合高标准与高工艺设计，高端制造强调曲面造型、大装配、行业 Know

4、-How。 全球经验：多角度全球经验：多角度复盘全球龙头，复盘全球龙头，自研并购、工业实践、未来视野自研并购、工业实践、未来视野是其崛起的是其崛起的核心规律核心规律。达索系统是以 CATIA 发家的全品类工软巨头，内生依靠“技术创新”+“行业 Know-how”，外延通过战略并购整合与生态合作；西门子工业软件以工业制造巨头起家， 收购与整合是其软件布局的重要方式， 同时通过剥离非核心业务不断瘦身；PTC 是参数化鼻祖，发力并购扩张，引领云化智能化转型未来；Autodesk 是设计软件全球领军企业，尤其在工程建筑市场领先，伴随平台化能力不断提升，不断寻求数字孪生等新兴方向布局。目前，全球 CAD

5、 市场规模约百亿美元，结构稳定，寡头垄断特点明显。面向未来，CAx 一体化/AI 赋能创成式设计/软件上云或成重要发展趋势，头部厂商前瞻布局，有望带来新增长机遇。 国产实践：政策支持国产实践：政策支持与技术迭代并进，与技术迭代并进，孕育头部厂商逐渐崛起。孕育头部厂商逐渐崛起。国产 CAD 起步于 90 年代“甩图板”工程，21 世纪中国加入 WTO 后，知识产权保护环境优化，自研能力不断提升。政策持续引导下，工业软件加速国产替代与正版化，带动CAD 产业快速发展。华经产业研究院数据显示，2019 年中国 CAD 市场规模仅50.5 亿元，增速远高海外，但约 90%市场被海外巨头占据。产品自研与

6、客户持续迭代背景下，国产 CAD 能力不断增强，其中，中望软件作为 All-in-one CAx解决方案领先商，以自研+性价比打造国产生态；广联达是数字建筑平台型领军企业，以设计助推数字建筑一体化发展；浩辰软件聚焦 CAD，2D/3D+多终端云协作双线并进；数码大方提供 CAD/PLM/MES 为代表的全流程工业软件解决方案；华天软件以 3D 内核为核心，云 CAD 能力领先。国产力量正快速崛起。 龙头启示：自研产品龙头启示：自研产品+生态建设生态建设+趋势布局三大核心要素。趋势布局三大核心要素。 1）产品能力为王：a.国产替代本质是核心技术替代，内核决定产品能力，国际巨头均坐拥自主内核，国产

7、厂商正加速追赶；b.核心能力背后在于研发人才，海外巨头持续高研发投入，国产厂商自主研发意识崛起，研发投入持续加大；c.下游牵引助力迭代痛点， 达索与波音紧密合作铸就了工软龙头， 而国产厂商大客户战略加速推进，也正促推动其能力升级。 2）生态建设扩张市场，筑造护城河：a.平台战略实现数据互通与降本增效，提供协作统一工作方式，以达索为例，公司坐拥 3D EXPERIENCE，而国产厂商平台落地也正加速，如广联达的数字设计平台、中望软件的悟空平台等；b.并购是开疆拓土的重要法宝，国际巨头以自研+并购形成较全品类的工业软件产品 计算机计算机行业行业 评级评级 强于大市（维持）强于大市（维持） 计算机计

8、算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款 线，国产厂商未来也有望以并购持续扩展布局。 3）趋势研判，紧抓新技术机遇：国际龙头均借新技术的布局而崛起，如实体造型技术、参数化技术等，国产厂商应重视新技术窗口期，如平台化/上云/AI 创成式设计等技术，布局趋势，把握龙头机遇。 风险因素：风险因素： 国产软件政策推进不及预期的风险； 关键核心技术研发和迭代速度不及预期的风险；国内企业软件国产 IT 支出不达预期的风险；全球疫情发展的不确定性风险；市场竞争加剧。 投资建议：国内投资建议：国内 CAD 市场空间巨大，自主可控势在

9、必行。市场空间巨大，自主可控势在必行。我们认为，伴随工业软件政策持续支持、软件知识产权环境优化、技术能力提升，中国 CAD 行业有望持续保持快速增长，龙头有望核心受益。核心推荐自研能力强大、生态平台布局领先的头部玩家：1）中望软件：All-in-one CAx 解决方案领先商，国产 CAD坚定领航者。2）广联达：国内数字建筑平台型领军企业，助力打通建筑行业全流程。建议关注：3）拟上市的浩辰软件：聚焦 CAD 的国产领先厂商，2D 与移动业务出色。4）数码大方：全流程垂直解决方案供应商。5）华天软件：3D 核心、自研雄厚、领先云能力的智能制造软件服务商。 重点公司盈利预测、估值及投资评级重点公司

10、盈利预测、估值及投资评级 简称简称 收盘价收盘价 EPS PE 评级评级 2021 2022E 2023E 2024E 2021 2022E 2023E 2024E 中望软件 254.88 3.13 3.90 5.38 7.17 81.4 65.4 47.4 35.5 买入 广联达 51.08 0.56 0.83 1.15 1.59 91.2 61.5 44.4 32.1 买入 资料来源：Wind，中信证券研究部预测 注：股价为 2022 年 5 月 30 日收盘价 rQsNmNoNwOsPsQmPuNnPqR6MbP6MtRpPsQnPiNoOtNiNqQqR6MmMwPNZpOoNuOsQ

11、mN 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 目录目录 报告亮点与创新之处报告亮点与创新之处 . 1 CAD：技术迭代为基，横纵结构分明：技术迭代为基，横纵结构分明 . 2 发展历程：产业催化技术革命，载体陶染龙头浮沉 . 2 产品结构：面向特长百花齐放，瓜分全球主要市场 . 6 下游梳理：设计痛点因业而异，性价比与产品性能至关重要 . 10 全球经验：龙头崛起复盘，时代趋势所向全球经验：龙头崛起复盘，时代趋势所向. 14 崛起规律：工业实践、自研并购、未来视野，成就 CAD 国际巨头 . 14 市场格局：高集中市场

12、趋于成熟，造型技术结合计算前沿 . 21 行业趋势：一体化/AI 赋能/软件上云，平台整合带来增长机遇 . 23 国产实践：政策技术引领，国产替代掘金国产实践：政策技术引领，国产替代掘金. 28 发展历程：国产化政策长线引导，头部型厂商日趋成型 . 28 市场展望：潜力市场尚待挖掘，国产厂商布局生态 . 31 龙头启示：国产替代路在何方，自研+生态+前瞻 . 37 风险因素风险因素 . 41 投资建议投资建议 . 41 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 插图目录插图目录 图 1：SKETCHPAD 绘图展示.

13、2 图 2：DAC-1 绘图展示. 2 图 3：1970s CAD 的技术革新 . 3 图 4：小型机与单用户计算机的比较 . 4 图 5：参数化特征造型技术与传统实体造型技术的比较 . 5 图 6：变量化技术与参数化技术的比较 . 5 图 7：CAD 产品结构关系图 . 7 图 8：CAAD 发展历程 . 10 图 9：模具行业 CAD 业务挑战 . 12 图 10：Creo 军工三防手持机设计-1 . 13 图 11：Creo 军工三防手持机设计-2 . 13 图 12：CATIA 在航天空间站的航天飞机对接装配设计的应用 . 14 图 13：达索系统发展路径 . 15 图 14：达索系统

14、并购史 . 16 图 15：CATIA 汽车优化建模展示 . 16 图 16：Solidworks 倒角和圆角工具建模展示 . 16 图 17：西门子集团发展引领四次工业革命 . 17 图 18：一张图看懂西门子软件发展并购史 . 17 图 19：NX 设计与实物对比 . 18 图 20：Solid Edge 设计与实物对比 . 18 图 21：PTC 参数化设计软件变迁 . 18 图 22：PTC 发展历程 . 19 图 23：Creo 产品界面展示 . 19 图 24：Onshape 产品界面展示 . 19 图 25：Autodesk 发展历程 . 21 图 26：2016-2019 年全

15、球 CAD 市场规模 . 21 图 27：全球 CAD 市场格局（2018 年） . 21 图 28：CAD 软件全用户构成（2018 年） . 23 图 29：CAD 软件专业用户构成（2018 年） . 23 图 30：达索基于 3D EXPERIENCE 平台的产品矩阵 . 23 图 31：西门子基于 Xcelerator 的产品矩阵 . 23 图 32：CAx 在产品设计-制造中协同一致 . 24 图 33：工业软件平台化布局 . 25 图 34：ICAD 构成、应用与发展阶段 . 26 图 35：3D EXPERIENCE 云平台 . 27 图 36：西门子全面的数字孪生. 27 图

16、 37：PTC Onshape 未来规划 . 27 图 38：Autodesk 基于 Forge 平台的业务体系 . 28 图 39：“船体数学放样”技术讲座入场券 . 29 图 40：高校计算几何协作组（1982 年） . 29 图 41：国内头部 CAD 厂商 . 31 图 42：2015-2019 年中国 CAD 市场规模 . 31 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 43：中国 CAD 市场格局（2018 年） . 31 图 44：中望软件产品演进情况. 32 图 45：研发费用及占营业收入比重 .

17、33 图 46：研发人员数量及变化情况 . 33 图 47：中望软件主要产品版图. 33 图 48：广联达 2010-2020 年图形平台相关研发成果 . 34 图 49：广联达设计产品架构 . 34 图 50：浩辰软件主要产品版图. 35 图 51：数码大方数字化设计产品版图 . 36 图 52：华天软件 SINOVATION 产品功能 . 36 图 53：研发人员占比与研发费用占营业收入比重的国内外比较（2020 年） . 38 图 54：达索系统与波音公司合作发展史 . 38 图 55：达索系统 3DEXPERIENCE 平台应用及服务 . 39 图 56：中望软件悟空计划 . 39 图

18、 57：达索系统部分品牌及旗下收购厂商 . 40 表格目录表格目录 表 1：1950s 1970s 主要 CAD 产品 . 2 表 2：1970s CV 公司何以领先行业 . 4 表 3：Unix 系统与 Windows NT 系统的主要 CAD 用户 . 6 表 4：1997-2000s 国际 CAD 主要收购/联合事件 . 6 表 5：全球主流几何建模内核 . 7 表 6：ACIS 和 Parasolid 两大主流内核对比 . 8 表 7：全球 CAD 市场代表公司 . 9 表 8：行业层 CAD 软件 . 9 表 9：建筑业设计软件分类 . 10 表 10：Autodesk 与 Bent

19、ley BIM 对比. 11 表 11：中望软件 CAD 3C 电子应用案例 . 12 表 12：高端 3D CAD 在军工领域的应用 . 13 表 13：汽车工业设计痛点及前沿方案 . 14 表 14：Autodesk 产品体系 . 20 表 15：中端 3D CAD 比较 . 22 表 16：高端 3D CAD 比较 . 22 表 17：创成式设计价值内涵 . 25 表 18：“甩图板”工程的 CAD 研发应用高潮 . 29 表 19：1980-21 世纪初知识产权法系立法与修订 . 30 表 20：2015 年以来我国对 CAD 国产化与正版化的政策支持 . 30 表 21：中望内核与国

20、际顶尖内核对比 . 37 表 22：3D CAD 历史趋势与布局变革 . 40 表 23：重点公司盈利预测与估值评级 . 42 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 报告亮点与创新之处报告亮点与创新之处 1） 超长线、 多维度、 技术流复盘） 超长线、 多维度、 技术流复盘 CAD 崛起历程， 造型技术崛起历程， 造型技术+软硬件闪点驱动国际软硬件闪点驱动国际 CAD，政策牵引政策牵引+自主可控明晰国产化历程。自主可控明晰国产化历程。本报告着眼于国际 CAD 产业与国内 CAD 产业，深度复盘自上世纪 50 年

21、代起的产业核心事件。国际脉络端，核心聚焦四次造型革命的技术内涵与应用价值，建议重点关注计算机软硬件带来的技术窗口期，分析各阶段的头部玩家与牵引动力，以史为鉴。国产脉络端，复盘 CAD 国产化历程，建议重点关注软件政策、产权保护环境、技术跟进等关键因素，挖掘国产头部厂商自主可控背景下的发展机遇。 2）三产品层次、两大类行业剖析）三产品层次、两大类行业剖析 CAD 主流产品价值及竞争力差异，归纳主流产品价值及竞争力差异，归纳 AEC+MFG的垂直应用痛点。的垂直应用痛点。本报告将 CAD 梳理分割为内核、平台与垂直行业三层产品，内核层聚焦于 CAD 无可替代的价值以及 Parasolid 与 AC

22、IS 分庭抗礼的市场格局，平台层着眼主流公司及主流软件，行业层梳理垂直开发来源与应用成果。从下游应用看，AEC 行业 BIM成主流趋势，深挖 BIM 头部玩家的产品差异；MFG 高低端应用有别，3C 电子与模具行业重视性价比，军工业看重复合标准与高工艺需求，而航空航天、汽车等高端制造则关注曲面造型能力，要求 CAD 厂商具备高端制造 Know-How。 3）路径、战略、产品多角度挖掘全球）路径、战略、产品多角度挖掘全球 CAD 龙头崛起规律，深析国际市场的竞争格局龙头崛起规律，深析国际市场的竞争格局与产品差异，归纳与产品差异，归纳 CAD 行业一体化行业一体化/AI 赋能赋能/上云的主流趋势。

23、上云的主流趋势。本报告聚焦达索系统、西门子工业软件、PTC 与 Autodesk 四大 CAD 龙头，着眼概述-发展路径-战略打法-产品结构的分析框架，归纳工业实践、自研并购、未来视野的崛起规律。通览市场格局，遍历份额、用户与技术，亮点在于细分中低端、高端的主流 CAD 的核心差异与竞争格局。最后，总结一体化/AI 赋能/上云趋势及其价值内涵，剖析巨头布局，云平台已成重要方向。 4）国内空间拆分、国产头部）国内空间拆分、国产头部企业企业巡礼、国际龙头启示，巡礼、国际龙头启示，最后最后回归国产替代主线，分回归国产替代主线，分析我国析我国 CAD 产业国产化前沿与未来。产业国产化前沿与未来。本报告

24、以 2D CAD 与 3D CAD 以及厂商份额两个角度对国内市场进行拆分，剖析国产替代存在的巨大空间。深度比较中望软件、广联达、浩辰软件、数码大方与华天软件五个国产头部厂商，自研已然主导国产化布局，依托各自优势布局产品生态。综合国际巨头发展历程与前沿趋势，归纳自研、生态与趋势研判三大CAD 行业国产化启示，各厂商在自研/平台/并购/一体化/上云各有所长，国产替代势在必行。 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 CAD：技术迭代为基，横纵结构分明技术迭代为基，横纵结构分明 发展历程：产业发展历程：产业催化技术革

25、命，载体陶染龙头浮沉催化技术革命，载体陶染龙头浮沉 计算机辅助设计（计算机辅助设计（CAD, Computer Aided Design）是指利用计算机及其图形设备进是指利用计算机及其图形设备进行创建、修改、分析或优化实物模型，以帮助提高设计人员的工作效率行创建、修改、分析或优化实物模型，以帮助提高设计人员的工作效率和和设计质量。设计质量。纵观纵观国际国际 CAD 产业产业 40 年发展历程， 产业催化下的四次造型技术革命是核心驱动力， 计算机软年发展历程， 产业催化下的四次造型技术革命是核心驱动力， 计算机软硬件闪点影响技术窗口期的龙头浮沉。硬件闪点影响技术窗口期的龙头浮沉。 （一）（一）1

26、950-1970：计算机技术推动：计算机技术推动 CAD 诞生，汽车、航空主导牵引诞生，汽车、航空主导牵引 作为一项与实际生产制造紧密联系的技术，作为一项与实际生产制造紧密联系的技术，CAD 的研发的研发-实践周期较短，迅速从科研实践周期较短，迅速从科研成果转变为落地产品成果转变为落地产品，计算机技术发挥关键作用，计算机技术发挥关键作用。1950 年，MIT 团队研制出“图像显示器” ，这一 WHIRLWIND1 计算机图形输出配件，成为 CAD 的雏形。随着计算机语言大力发展， 1959 年， CAD 这一概念被初次提出。 1963 年前后， SKETCHPAD、 DAC-1 等 CAD/类

27、 CAD 软件便相继问世。技术从研发到产品实践的周期仅有 3-4 年。 图 1：SKETCHPAD 绘图展示 图 2：DAC-1 绘图展示 资料来源：O-SKETCH-DE-SUTHERLAND-FONTE-DUNN-2012 资料来源：CADENAS 在在 CAD 技术的产品化和落地过程中，行业龙头公司扮演了重要角色，为技术改进提技术的产品化和落地过程中，行业龙头公司扮演了重要角色，为技术改进提供了宝贵场景验证。供了宝贵场景验证。在这一阶段，汽车与航空航天工业的设计需要成为 CAD 研发主要牵引力， 通用、 福特以及洛克希德等龙头公司纷纷投入 CAD 产品的研发， 快速推动产品化。 表 1：

28、1950s 1970s 主要 CAD 产品 产品产品 出品方出品方 说明说明 PRONTO Dr. Patrick J. Hanratty 第一个商业化数控编程系统 DAC-1 (Design Automated by Computer) Dr. Patrick J. Hanratty, General Motors, IBM 早期图形 CAD 系统， 用于汽车前玻璃线性设计 SKETCHPAD Ivan Sutherland 首款数字化制图软件，可用光笔在显示屏上绘制简单几何图形 CADAM (Computer-graphics Augmented Design and Manufactur

29、ing) IBM, Lockheed 将 CAD 技术引入航空领域 SMS & SLT/MST IBM 首个大批量、自动化、微型化生产半导体电路的 CAD 产品 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 产品产品 出品方出品方 说明说明 CADD (Computer-Aided Design & Drafting) McDonnell Douglas (后被波音收购) 用于布局、几何类工作 PDGS (Product Design Graphics System) Ford Ford 的内部自用 CAD 系统 Di

30、gigraphics CAD Itek 首批商业化 CAD 系统之一， 单套售价 50 万美元 Computervision Philippe Villers and Martin Allen 现归属于 PTC ADAM (Automated Drafting + Machinery) Dr. Patrick J. Hanratty 基于 Fortran 语言，可搭载于当时主流计算机上 Synthavision MAGI 首个 3D 实体模型系统 Unigraphics United Computing 现属于西门子旗下的 NX 资料来源：CADENAS，CNKI，中信证券研究部 这一阶段，这

31、一阶段，规模庞大、价格昂贵是规模庞大、价格昂贵是 CAD 系统的主要特点系统的主要特点。初代 CAD 产品研发投入、使用成本较为昂贵，仅汽车、航空等经济实力雄厚和技术力量较强产品的高端制造行业得以承担研发，且因产品设计繁琐而手工绘图精度不足，具备紧迫需求。 （二）（二）1970-1980：曲面实体造型突破，达索：曲面实体造型突破，达索 CV 引领引领 CAD 发展方向发展方向 随着随着 CAD 投入实际生产制造环节投入实际生产制造环节，相关技术在产业催化下迅速突破。，相关技术在产业催化下迅速突破。1973 年，布达佩斯国际会议公布“立体模化器” ，具备三维几何绘图功能；同期，法国的雷诺公司推出

32、了 UNISURF 系统，曲面造型技术落地；1977 年，法国的达索公司开发出 CATIA（三维曲面造型系统） ，标志着第一次 CAD 革命，并为 CAM 技术开发提供基础。 图 3：1970s CAD 的技术革新 资料来源：国际 CAD 产业的发展历史回顾与几点经验教训（作者：叶修梓等），CSDN，中信证券研究部 曲面造型表达不足，实体造型引领二次革命。曲面造型表达不足，实体造型引领二次革命。1972 年，日本的 Norio Okino 也将实体概念引入到了三维模型中，推动了实体造型技术的发展；1979 年, SDRC 公司推出了I-DEAS（首个完全基于实体造型技术的大型 CAD/CAE

33、软件） ，可精确表达零件的所有属性。 实体造型技术弥补了曲面造型技术的特性表达缺陷， 理论上有助于 CAD/CAE/CAM 的 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 统一模型表达，其应用标志着 CAD 发展史上的又一次革命。 算法突破与数据膨胀并驾齐驱，软件集成与小型机成行业导向算法突破与数据膨胀并驾齐驱，软件集成与小型机成行业导向。与线框模型相比，曲面造型与实体造型技术运算更为复杂，实际应用较为勉强。CV（Computer Vision）公司率先实现曲面造型算法与实体造型算法，计算速度较大提高。伴随着软件集成

34、与全方位解决方案的提出以及小型机运行平台的应用，CV 公司一跃成为行业领导者。 表 2：1970s CV 公司何以领先行业 CV 公司优势公司优势 NURBS 曲面曲面 率先实现曲面算法率先实现曲面算法 小型机平台小型机平台 软件集成软件集成 波音公司支持波音公司支持 核心价值 高精度表达 建模速度较大提高 性价比优势 全方位解决方案 高端场景牵引 资料来源：国际 CAD 产业的发展历史回顾与几点经验教训（作者：叶修梓等） ，中信证券研究部 这一时期，这一时期，CAD 技术趋于成熟，行业渗透进一步加深。技术趋于成熟，行业渗透进一步加深。贝塞尔曲线与 B 样条曲线融合升级的 NURBS 方法如今

35、已成为国际标准，边界表达等实体造型方法广为 CAD 产品所采用。汽车与航空航天企业仍是引领者牵引曲面研究；机械与电子行业 CAD 渗透加深，参与实体造型开发；CAD 由军用工业与高端制造业向民用工业扩散。 （三）（三）1980-1990：PTC 引领第三次革命，引领第三次革命，工程工作站工程工作站与与 PC 助推产品普及助推产品普及 随着工程工作站以及随着工程工作站以及 PC 等单用户计算机的普及，等单用户计算机的普及， CAD 的交互相应速度提升， 且使用的交互相应速度提升， 且使用成本大幅降低。成本大幅降低。在单用户计算机产品出现之前，CAD 产品常与共享中央处理器的小型机捆绑销售，成本高

36、昂。1981 年前后，每座位 CAD 软件系统售价达 9 万美元，且多用户共同使用时，中央处理单元工作缓慢。1982 年，Autodesk 公司成立，同年发布了首个基于 PC且基础单价 1000 美元的 AutoCAD 软件。单用户计算机的应用使 CAD 产品摆脱了并发限制，降低了用户使用成本的同时提高了产品毛利率，打破了 CAD 覆盖场景的壁垒。 图 4：小型机与单用户计算机的比较 资料来源：CNKI，ETHW，中信证券研究部 特征造型突破，特征造型突破，PTC 引领三次革命。引领三次革命。80 年代中期，CV 公司内以 Sam Geisberg 为首的团队提出了一种参数化设计方法。由于参数

37、化设计核心算法与传统区别大，技术雏形无法有效满足自由曲面造型，加之 CV 软件呈供不应求之势，该方法被内部否决。1985 年，此团队离开 CV 公司，并成立 PTC 公司。1988 年，PTC 公司推出参数化特征造型软件Pro/Engineer，该软件首次实现尺寸驱动零件设计修改，带来了第三次 CAD 技术革命。 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 图 5：参数化特征造型技术与传统实体造型技术的比较 资料来源：现代 CAD 技术的发展特征（作者：邓学雄等），中信证券研究部 中端软件性价比突出中端软件性价比突出

38、，蓝海蓝海市场潜力开拓。市场潜力开拓。早期的 Pro/Engineer 软件性能较低，但尺寸驱动设计提高了绘图设计速度，同时利用 Unix 工作站优化用户界面，加之计算机硬件成本下降，较好契合了中端市场设计工作量不大且零件不复杂以及资金投入有限的 CAD应用需求。PTC 成立之初便瞄准了中小企业 CAD 应用的蓝海市场，继而一举成功。 （四）（四）1990 至今：变量化与至今：变量化与 Windows 催生变革，巨头格局于波折中稳定催生变革，巨头格局于波折中稳定 变量化技术结合曲面实体造型，软件重写奠基未来龙头。变量化技术结合曲面实体造型，软件重写奠基未来龙头。1990-1993 年，虑及参数

39、化技术存在自由曲面解决不足等缺陷，SDRC 公司投资 1 亿余美元研发变量化技术，结合曲面造型与实体造型， 将软件全部重写， 推出全新体系结构的 I-DEAS Master Series 软件，实现第四次 CAD 革命。随后，达索公司运用变量化技术重写 CATIA，推出 CATIA V5。 图 6：变量化技术与参数化技术的比较 资料来源：现代 CAD 技术的发展特征（作者：邓学雄等），中信证券研究部 随着随着 PC 发展，发展，Windows 操作系统催生操作系统催生中端中端 CAD 市场扩张市场扩张。Windows NT 和 Intel Pentium Pro 微处理器的结合， 使 Unix

40、 为代表的工作站在临界整型操作与性价比上落后并日渐没落。1996 年前后，基于 PC 机和 Windows 操作系统的 SolidWorks 和 Solid Edge前后发布，很好实现了 CAD 与 Office 的集成，软件开发费用低，因此性价比优质（仅售4000-5000 美元） ，成为面向中端市场的微机平台特征造型系统后起之秀；同期 PTC 凭借 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 中端市场，已发展至全球 CAD/CAM/CAE 系统提供商的第一位，并发布了首个基于 NT 平台的三维参数化实体造型软件

41、Pro/Engineer V15。 表 3：Unix 系统与 Windows NT 系统的主要 CAD 用户 操作系统操作系统 主要用户主要用户 Unix 系统 Pro/Engineer（早期）、Unigraphics、CATIA V3 Windows NT Solidworks、Solid Edge、Pro/Engineer V15、Mechanical Desktop、Autodesk Inventor 资料来源：CADAZZ，中信证券研究部 90 年代中期后，年代中期后，国际国际 CAD 产业进入一个联合、收购产业进入一个联合、收购、兼并频繁的时期兼并频繁的时期。80 年代初，以 CV

42、公司为首的五大 CAD 巨头， 或已被收购并停止了原来的产品线， 或艰难维持生存。IBM/Dassault, Siemens（相关产品源自 EDS/Unigraphics）, PTC 和 Autodesk 成为国际CAD 产业的四大巨头，且格局延续至今。 表 4：1997-2000s 国际 CAD 主要收购/联合事件 时间时间 收购方收购方 被收购方被收购方 说明说明 1997 Dassault SolidWorks 3.1 亿美元收购，获得中端 3D CAD 产品 1997 PTC Computer Vision 2.62 亿美元收购，顺势占有其 30 年累计的用户市场 1997 Dassa

43、ult Deneb 1.05 亿美元收购，获得其数字化制造与仿真产品 1998 EDS Intergraph 收购 Solid Edge 和 EMS 产品 1998 Dassault BIM 非并购，联合成立 ENOVIA 公司，合作开发 PDM II 1998 Dassault Matra Datavision 收购其 CAD/CAM 产品，MD 转为提供产品技术服务 1999 Dassault SmartSolutions 收购其 SmarTeam 产品 2001 EDS SDRC I-DEAS 等产品纳入 EDS 的 PLM 产品线,同期回购 UGS 股权，将二者重组为 Unigraph

44、ics PLM Solutions 事业部 2007 Siemens AG UGS 收购于 2003 年再次独立的 Unigraphics PLM Solutions，现属于西门子 NX 软件 资料来源：国际 CAD 产业的发展历史回顾与几点经验教训（作者：叶修梓等） ，CADAZZ，中信证券研究部 回顾回顾 40 余年发展期，余年发展期，产业催化下的产业催化下的造型技术造型技术革命革命是核心驱动力是核心驱动力，软硬件闪点影响窗，软硬件闪点影响窗口期龙头浮沉口期龙头浮沉。 航空与汽车产业牵引下， CAD 由研发投入实践； 高端制造的自由曲面需求，相继催生曲面与实体造型技术革命；中端市场使 PT

45、C 的参数化技术迅速崛起；国际 CAD产业竞争引发变量化技术革命。 小型机、 工程工作站及 PC 等计算机硬件进步， 以及自 Unix至 Windows NT 的操作系统革新，淘汰难以适应 CAD 前沿的旧龙头。稳定的国际巨头，在 CAx 一体化、云化乃至 ICAD 浪潮中继续浮沉。 产品结构：面向特长百花齐放，瓜分全球主要市场产品结构：面向特长百花齐放，瓜分全球主要市场 CAD 产品按结构可分为内核层、平台层与行业层三层产品，以内核为支撑，以通用产品按结构可分为内核层、平台层与行业层三层产品，以内核为支撑，以通用软件扩展应用广度，以专用软件渗透下游深度。软件扩展应用广度，以专用软件渗透下游深

46、度。内核独立自通用和专用的 CAD 软件，内核质量决定了 CAD 软件的建模精度、效率和场景可扩展性。平台层产品即通用类 CAD 软件，强调广度，既可直接用于通用类建模，又可经二次开发形成专用软件。行业层专用软件面向特定行业，可基于内核开发，亦可基于平台软件，以深度特定功能满足行业应用。 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业互联网专题-工业篇工业篇 92022.6.1 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 图 7：CAD 产品结构关系图 资料来源：中望软件招股书，中信证券研究部 （一）内核层对比：（一）内核层对比：Parasolid、ACIS 两大流派分庭抗礼两大流派分庭抗礼 CAD 内核内

47、核（3D CAD 几何引擎）运用在几何引擎）运用在 CAD/CAE/CAM 诸多领域，是工业软件发展诸多领域，是工业软件发展的核心支撑。的核心支撑。所谓内核实际上就是一个类库，里面定义了图形数据的存储格式以及大量的图形算法和建模方法，包括曲面造型，布尔运算，实体造型等方面。CAD 内核是 CAD 软件的基础底层支撑，它决定着 CAD 软件的能力边界和行业扩展性。 CAD 内核脱胎于内核脱胎于 CAD 软件本身， 大多掌握在软件本身， 大多掌握在 CAD 软件厂商旗下开发运营。软件厂商旗下开发运营。 尽管 CAD内核很重要，但整体市场不大，因此单独的 CAD 内核公司很难单独存在，CAD 内核拥

48、有者多为全球主流 CAD 软件龙头。达索的 CATIA、Autodesk 的 MDT、PTC 的 Creo，这些主流的 CAD 软件最初并没有引擎的概念。3D 几何引擎的出现，是 UGS 在发展自己时逐步独立的。起初 UGS 的 CAD 与几何引擎为一体产品，后来逐渐将内核方面的工作外包给ShapeData 公司，UGS 只是在外包体系中使用 Parasolid 的团队，Parasolid 也允许使用UGS 提供的一些反馈所丰富的功能。随着几何引擎逐步达到产品级的应用成熟度，UG 将Parasolid 购买，成为了自身独立开发运营维护的 3D 几何引擎。 西门子的西门子的 Parasolid

49、与达索的与达索的 ACIS 是是全世界两大主流商用三维几何引擎全世界两大主流商用三维几何引擎。两大内核也是主流 BIM / PLM 软件所使用的三维几何平台内核，两种建模器均建于 1985 年左右，并在 90 年代被 CAD 公司广泛采用。AutoCAD、MDT 和 Inventer、Microstation 均采用ACIS 几何造型器为内核， 而 UG、 SolidWorks、 SolidEdge 则采用 Parasolid 几何造型器。除了两大主流内核外，CATIA 的 CGM、Creo 的 Granite 是自主内核中在特定产品上获得成功的两款。开源版本的代表者为 Open CASCAD

50、E，但商业化应用的成功案例较少。 表 5：全球主流几何建模内核 几何建模内核几何建模内核 所属公司所属公司 典型产品典型产品 内核来源内核来源 ACIS 达索系统 AutoCAD（Autodesk CAD）MDT（Autodesk 3D CAD） Inventor（Autodesk 3D CAD）Abaqus（达索 CAE） 收购自 Spatial Parasolid 西门子 NX（西门子 3D CAD）Solid Edge（西门子 3D CAD） SolidWorks（达索 3D CAD）Onshape(PTC 云 3D CAD） Shape Data 计算机计算机行业行业产业互联网专题产业