池城人才网现如今，我国已是名副其实的制造业大国，却还不是制造业强国。下一阶段，我国面临着制造业升级，从制造业大国转为制造业强国，真正实现“智造”。而在这一过程中，工业软件扮演着极其重要的角色

　　工业软件（Industrial Software）就是在工业领域里应用的软件，包括系统、应用、中间件、嵌入式等。

　　工业软件行业发展可以分为三个阶段，第一阶段是软件自身发展阶段；第二 阶段是软件的协同应用，业务流程实现串通和优化阶段；第三阶段是“工业云” 的阶段，这个阶段软件公司由向客户提供单一工具向为客户提供“软件+服务” 的整体解决方案转型

　　目前，国外工业软件行业发展已经处于第三阶段，以研发设计类软件为例， 外资企业以达索、Autodesk、西门子为代表已实现软件本身的技术积累，并在国家 工业化的实践中实现软件的应用协同，实现流程串通和优化。目前上述巨头均在 向“软件+服务”的整体解决方案转型升级

　　而中国的工业软件行业目前仍处于第一阶段，大量的设计、制造等核心工业软件均为国外品牌所占领，中国企业仍屈指可数。并且总体可以概括为“管理软 件强、工程软件弱；低端软件多，高端软件少”。在中国制造业转型升级的大背景下，工业企业均开始加快两化融合（工业化与信息化的融合）的步伐，逐步转变发展模式。中国工业软件迅速实现第一阶段发展，向第二阶段转型成为大势所趋

　　根据中国中国工业技术产业软件化联盟的标准，工业软件可以分为四个大类：研发设计类软件（CAD/CAM/CAE/EDA/PLM ），生产制造类软件（PLC/DCS/SCADA/MES）经营管理类软件（ERP/SCM）和运维服务类软件（MRO）

　　这其中，研发设计类又是极其重要的一环，今天我们就来说说这一类别里的CAD，CAE和CAM。CAD/CAE/CAM是在工业领域辅助进行工业设计、生产、通讯、控制的软件，处于工业设计制造的上游，通过将工业技术、知识、流程等封装，使用者可以快速调用模块来完成设计

　　产品设计阶段的成本仅仅占整个产品开发投入成本的5%，但是产品设计决定了75%的产品成本，CAD/CAE/CAM彼此的关系并不是孤立的，CAD软件是设计的端口，CAE和CAM分别实现仿真和数字化制造，在未来，CAD/CAE/CAM集成是大势所趋，三者是有协同效应的，共同来完成一项制造工程

　　CAD（Computer Aided Design）即计算机辅助设计，相比于手绘，CAD的效率要高很多。比如你要设计一个机械装置。其中有一系列齿轮，如果手绘你就要用圆规、直尺的工具把它画出来，还要把把各种尺寸标清楚，比如齿顶齿根、模数、压力角等，不熟练的话光一个齿轮就要花半小时。但如果用CAD软件，你只需要给出齿轮的类型和相应参数，系统就会自动生成，还会帮你把数据标注好，在和其他零部件配合的时候，软件会帮你把坐标轴标注好，你只需要按照坐标绘制或者拖拽即可，整个过程不超过三分钟

　　CAD处于设计的最前端环节，是指通过利用计算机快速的数值计算和强大的图文处理功能，辅助工程技术人员进行工程绘图、产品设计，具体可以进一步分为二维的2D CAD和三维的3D CAD

　　CAE（Computer Aided Engineering）计算机辅助工程，处于设计研发的中端环节，主要指用计算机对工程和产品进行性能与安全可靠性分析，对其未来的工作状态和运行行为进行模拟，及早发现设计缺陷

　　并证实未来工程、产品功能和性能的可用性和可靠性。CAE可以将仿真验证后的结果反馈给设计建模阶段，进行修改，直到满意

　　前处理：对三维实体模型进行预处理，为CAE软件的求解器提供可理解、可处理的信息。前处理一般包含了模型的导入和修复、基本几何创建、模型简化、网格划分等。其中网格划分对提高求解效率和分析结果至关重要，占到了CAE 工程师工作量的70-80％

　　求解：求解器是CAE软件的核心，指的是针对特定场景（比如液体流动、温度传播以及结构变形），用程序编码的方式实现对物理规律、数学原理的客观还原。按照领域的不同，可分为结构、流体、电力、电磁场等领域的求解器

　　后处理：把求解后的结果文件进行可视化处理，即把源文件处理成图片、动画和数据结果等可以被用户理解的形式的过程

　　广义CAM是指利用计算机辅助完成从生产准备工作到产品制造过程中的直接和间接的各种活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等主要方面

　　狭义CAM 通常指数控程序的编制，包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC 代码生成等。狭义CAM软件又可以分为前置处理、刀轨文件的生成和后置处理

　　前置处理上，需要CAM提供多种格式的数据接口，能够准确读取不同格式的CAD文件

　　CAM的核心步骤在于刀轨文件的生成，即根据图纸（CAD）信息，确定加工指令，完成零件数控程序编制。零件加工涉及到多种削切方式、刀具、走刀方式等，需要深厚的工程技术积累。CAM的实质是零件加工工序的软件化，对多种加工工艺的支持构成其核心竞争力

　　后置处理是指将刀具路径文件变成能使特定数控系统识别的数控代码，使数控机床严格按照程序的规定完成零件的加工。这一步骤要求CAM具有针对不同数控系统的后处理模块和开放式的后置处理自定义功能

　　在现代制造业里，工业软件是智能制造及其重要的一环，而智能制造是我国制造业转型升级的关键，是制造业未来发展的必然趋势。自2010年起，我国工业增加值就常年保持全球第一

　　我国2018年的工业生产总值占全球的比重就超过了20%，但工业软件市场规模仅为全球的 5.5%

　　为了实现从制造大国到制造强国的转变，2015年，国务院发布《中国制造 2025》，将智能制造作为主攻方向，智能制造成为我国制造业转型升级的关键，到2025 年中国数字化研发设计工具普及率要达到84%

　　当前我国智能制造成熟度水平和数字化设计渗透率都很低。根据《智能制造发展指数报告（ 2020）》数据，2020年我国75%的企业的智能制造成熟度水平都在一级及以下，核心业务重要环节还未实现标准化和数字化，在数字化设计的渗透率上，目前只有48%的企业开展了计算机辅助设计，27%的企业实现了基于三维模型的设计，25%的企业开展了数字化仿真建模

　　根据《中国工业软件产业白皮书（2020）》和世界银行数据，2019年，我国工业软件占工业增加值的比例为0.45%，远低于全球工业软件占全球工业增加值的比例1.78%

　　假设未来我国工业软件占工业增加值的比例达到2%，以2020年我国工业增加值31.31万亿元为基数估算，则我国工业软件的市场空间将超过6000亿元，市场空间广阔

　　而在工业软件中，CAD/CAE/CAM等研发设计类软件是绕不过去的，它们在制造业里的重要地位和大规模应用造就了它们广阔的市场

　　根据CCID数据，我国研发设计类工业软件市场规模2018年为142.7亿元，占比十分之一，2021年将达到223.9亿元，2018-2021年间年均复合增长率为16.20%，略快于工业软件市场增速

　　具体细分中，据BIS Research公布的数据显示，全球CAD市场规模2018年为74.7亿美元，2023年预计将达到112.2亿美元，年复合增速为7.51%。分产品来看，到2023年，3D CAD将占比75%，2D CAD将占比 25%。根据中国工业技术软件化产业联盟数据，2018年我国CAD软件市场规模约为7.33亿美元，占全球的比重较低，不到10%

　　在CAE软件领域，根据《中国工业软件产业白皮书（2020）》数据，2018年全球CAE软件市场规模为65.75亿美元，我国国内市场规模为6亿美元，全球市场占比约为9%

　　在CAM领域，CAM市场比较小，根据CIMdata 估计，基于最终用户支付，全球 CAM 软件和相关服务市场在 2019年增长了 3.9%，最终用户支付从 2018 年的不到 23 亿美元增长到 2019 年的近 24 亿美元。根据CCID数据，2018年中国CAM市场规模为15.08亿元

　　在研发设计软件领域，主要产品我国市场规模占全球比例都不到10%。即使这样，我国这一市场还被国外厂商把持

　　根据《中国工业软件产业白皮书（2020）》数据，我国研发设计类工业软件国产化率仅为5%，95%的研发设计类工业软件依赖进口，CAD/CAE/CAM供应商中，中国企业都处于明显的劣势

　　达索系统、西门子、Autodesk、PTC等占据了全球和我国CAD市场的大部分份额

　　根据中国工业技术软件化产业联盟数据，2018年我国CAD软件市场份额排名前五的厂商是，法国达索系统（32%）、美国Autodesk（20%）、美国PTC（18%）、德国西门子（18%）以及美国Bentley（6%），市场份额合计占比94%

　　具体而言，在2D CAD市场，Autodesk长期占据优势地位，并制定了2D CAD行业事实上的两个行业标准，即DWG数据标准和ARX 二次开发标准，世界主流CAD 厂商均通过加入ODA组织，使用其技术实现对.dwg 格式图纸的兼容

　　我国国内CAD公司已经具有独立开发的2D CAD开发平台，实现了国产2D CAD技术的自主可控。我国2D CAD软件的发展一是在国家政策的推动下，来自高校和科研院所的自主研发，比如1992年中科院软件所研发的凯思CAD，华中科技大学研发的开目CAD还有清华的高华CAD；二是来自二次开发商转型自主研发的2D CAD平台，比如浩辰软件和中望软件先后放弃Autodesk，加入ITC联盟，通过IntelliCAD开发自主CAD，后来又逐渐摆脱对ITC的依赖，研发出独立自主的2D CAD平台

　　从产品核心指标（性能、速度、体验）上看，以中望ZWCAD为代表的国产2D CAD软件已可媲美达索系统、Autodesk、西门子等知名国际公司代表的2D CAD领域第一阵营企业的产品。依靠本土市场，在功能完备度、对平台和设备的支持、业务处理效率/运行速度等方面比肩行业标杆产品甚至有所领先。此外，国产2D CAD软件产品大多高度兼容市面上主流同类产品，基本不用改变用户习惯，大大缩小用户的转换成本。国产2D CAD产品已经具备了技术上的可替代性

　　在3D CAD市场，法国达索系统、德国西门子、美国PTC占据全球市场份额的60%以上。市场上较为知名的几何建模内核Parasolid、ACIS、CGM等均由国外企业掌握，形成国外3D CAD产品的核心技术壁垒

　　目前国产3D CAD软件产品在技术和性能上相比国外主流产品还有较大差距。几何建模内核决定了CAD能够支持的几何造型能力和几何对象处理能力。同时，几何建模内核还要对外提供接口。作为底层技术支持，几何建模内核对稳定性、可靠性要求非常高，需要经过大规模、多场景应用的不断完善，才能形成较为成熟的产品

　　国内企业3D CAD内核多在收购国外CAD公司技术的基础上进行自主研发。中望软件2010年收购拥有3D CAD/CAM 软件技术的美国VX公司CAD/CAM技术研发团队，同年11月推出三维CAD/CAM软件产品ZW3D；数码大方早期通过和美国ironcad公司合作，开发CAD产品，2011年收购其全部股份；华天软件2008年购买日本UEL公司CADmeister软件源代码，在此基础上开发出SINOVATION

　　在应用领域上，目前国产3D CAD软件主要面向机械、模具、零部件等制造业领域，在基础的机械零部件设计上相对流畅与稳定，但还不能完全应付面向高精准度、高复杂度的3D设计场景

　　以汽车行业为例，欧美第一阵营企业除满足零配件设计外，还能满足企业整车设计与整车装配，运动仿真等更为复杂的应用场景。美国PTC收入主要来自高科技、生命科学、航空航天和国防。达索系统3D CAD产品CATIA广泛应用于航空航天领域。

　　2019年，达索系统有43%的收入来自汽车与运输、以及航空航天领域。同年，中望软件3D CAD产品ZW3D在航空、航天行业收入占比分别为0.38%和0.36%

　　除了技术上整体不如国外老牌成熟，收费模式也有较大不同。国内厂商一般采取的是一次性授权付费的方式，而国外厂商则从一次性授权付费逐渐转为订阅模式（即SaaS模式），比如AutoCAD的收入现在90%来自订阅

　　不过，考虑到我们需要打破国外的垄断，就需要用更低的价格不断渗透拿下更多市场份额。这一点对于产品整体效能较差、起步较晚的国内厂商而言，反倒是优势

　　在CAE领域，全球和中国CAE市场主要由国外厂商主导，2018年，国外通用型CAE软件厂商美国 ANSYS、美国MathWorks、德国西门子、法国达索系统、法国ESI Group 等12 大领导厂商占据全球市场的95%以上

　　我国的CAE公司与国外巨头相差较大，国际巨头产品目前可以覆盖大部分仿真产品，通用性较强；而我国仅能覆盖结构力学、流体、电磁仿真等少数几个领域，需要加大在商用领域的开发力度

　　收入方面，我们与国际巨头相差甚远，全球最大的CAE厂商ANSYS2020财年收入为16.81亿美元，霍莱沃2020年电磁仿线年上半年CAE收入仅为0.83万元

　　第一种是从二次开发商或者CAD企业转型或拓展至CAE领域的公司，诸如安世亚太、中望软件，其致力于研发推出通用型CAE产品

　　第二种是面向特定的仿真领域，以专用型CAE为主，诸如霍莱沃（2007）、华如科技（2011），其产品目前已经形成较为稳定的客户群，正在逐步进行市场拓展

　　第三种是21世纪后新兴起的，面向中小企业低成本CAE需求的平台型、云CAE产品供应商，目前尚处于发展初期

　　在CAM领域，CAM的核心是数控编程，数控编程经历了手工编程、APT语言编程和交互式图形编程（CAD/CAM）三种形式，目前正在朝着智能化的方向发展

　　目前CAM领域的行业领先公司包括CNC Software、Autodesk、达索、西门子、瑞典海克斯康等，我国国内CAM厂商多为CAD/CAM一体化软件供应商，比如，中望软件的CAM产品为三维CAD/CAM软件ZW3D；数码大方的CAM产品为CAXA CAM；华天软件的CAM产品为三维CAD/CAM软件SINOVATION

　　但是，未来的CAM市场是非常广阔的。目前我国机床数控化率较低，数控化率提升将带动CAM潜在市场释放

　　根据 ResearchInChina 发布的《全球与中国数控机床行业报告，2019-2025》中的数据显示，2018年中国机床数控化率约为30%，美国、德国、日本等发达国家机床数控化率分别为超过80%、超过75%、超过90%，而根据国家统计局数据，我国2020年新生产金属切削机床的数控化率为43.19%，金属成形机床数控化率仅为8.77%

　　我国的工业软件厂商不仅在不断做大国内份额，还积极出海，布局国外。比如，2017年，浩辰软件和数码大方分别实现海外收入1213.37万元和2119.26万元，占营收的比重分别达到14.85%和17.36%；2020年，中望软件境外业务实现收入9071.19万元，同比增长23.26%，占公司营收的比例保持在20%左右

　　工业研发设计软件市场不仅规模巨大，我国市场还存在两个问题，一是国内市场规模小，与我国工业总产值占时间比重严重不匹配，也就是说，我国工业制造的数字化率还很低，低就有提升空间；二是我国工业研发设计软件市场基本被国外厂商把持，国产替代有很大空间

　　随着我国对版权保护意识的加强和版权保护法律的完善，国内工业软件提供商的利益和权益将得到更多的保障，国家所属企事业单位已经基本实现了软件正版化。截至2016年，93.38%的中央和国家机关所属事业单位实现软件正版化，所有中央企业总部、97.36%的中央企业下属企业、70.15%的金融机构实现软件正版化

　　2019年，由国务院国资委牵头、央企联盟组织实施的中央企业信息化联合采购工作正不断深入地展开。目前联盟成员已发展到134家(含63家央企及71家地方国有企业)，部分行业协会，诸如中国电力规划设计协会在2019年已经开始组织与国产CAD软件的合作

　　在国内市场，共有 72 家央企或其下属企业全部或部分替代原先使用的 AutoCAD 或其他欧美软件产品，覆盖全部 97 家央企（数据来源为国务院国有资产监督管理委员会 2020年3月31日发布的央企名录）的 74.23%，包括中国中车集团有限公司、中国船舶集团有限公司、国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、中国建筑集团有限公司、中国华能集团有限公司、鞍钢集团有限公司等各个行业的全国知名企业或其下属企业

　　国家近些年也在不断出台推动工业软件发展的文件，就在上周末，上海发布了《上海市促进工业软件高质量发展行动计划》，文件中提到要推动央企、地方国资和大型制造业企业等剥离核心技术公司，围绕行业需求专门成立独立的工业软件公司，鼓励各类基金重点投资工业软件企业，加强资本市场对接工业软件企业，大力支持工业软件企业科创板上市

　　短期来看，刺激我国自主工业软件发展的动力来自不断加大的西方封锁，比如IC设计软件EDA和数据分析软件MATLAB；长期来看，这是一块极大的市场，国产化率极低，我国企业有成本优势，又有本土优势，理应做出更贴合本土市场要求的产品，国产研发设计类工业软件对国外工业软件的逐步替代将成为长期趋势

　　单纯从市场本身来说，随着中国制造的转型升级，涉及智能制造的高端制造产业迎来快速增长期，3C 产业、新能源汽车、工业机器人、机床行业及集成电路芯片等高端制造产业 近年来均保持了较快的增长速度，工业软件、尤其是自主可控的中高端研发设计类工业软件作为产业前端将迎来需求的快速增长

　　中望软件于1998年成立，今年三月在科创板上市，主要从事CAD/CAM/CAE等研发设计类工业软件的研发、推广与销售业务。公司在成立之初专注于2D CAD软件的研发

　　公司在2D CAD产品上有超过20年的研发经验，公司的ZWCAD与第一阵营企业的下游客户高度重合，处于充分竞争状态。但是由于第一阵营企业历史更悠久，品牌积淀浓厚，在下游客户的广度和深度上更具有优势

　　3D CAD领域，公司在2010年收购美国VX公司的CAD/CAM技术研发团队，同年11月推出三维CAD/CAM软件产品ZW3D。在此基础之上，进行了10年的高投入自主研发。2021年推出具有多种建模功能、高兼容性及自主几何建模内核的3D CAD 平台软件产品 ZW3D 2021

　　中望软件的3D几何建模内核Overdrive是国内少有的实现商业化应用、在工业设计领域被大规模实践验证过的三维几何建模内核技术，该技术保障了公司无需向第三方缴纳高昂的专利技术授权费

　　中望软件在3D CAD领域优势在于公司拥有3D CAD产品的几何建模内核，关键核心技术拥有自主知识产权，具备底层开发能力。产品核心模块不依赖于第三方供应商，有效避免了在商业竞争及贸易争端中被第三方“卡脖子”的情况，其技术指标目前处于全球3D CAD软件供应商第二阵营和第三阵营之间的水平

　　2018年成立CAE 研发中心，并于 2019年推出了首款全波三维电磁仿真软件 ZWSim-EM，该产品还处在推广的初期，目前还看不到收入

　　公司各项业务虽然整体上处于第二梯队到第三梯队之间，但随着我国不断推动关键“卡脖子”技术的自主可控，公司正在拿下国内越来越多的订单，比如，2018 年以来，公司逐步中标京东方科技集团股份有限公司、中车株洲电力机车研究所有限公司等重点领域大型企业的订单，公司的其他重要客户还包括江南造船（集团）有限责任公司、招商局重工（江苏）有限公司、中船黄埔文冲造船有限公司、中船桂江造船有限公司、中船西江造船有限公司、南 京中船绿洲机器有限公司、上海外高桥造船有限公司、上海江南长兴造船有限责 任公司、沪东中华造船（集团）有限公司、广船国际有限公司（广州中船龙穴造 船有限公司）、云南昆船设计研究院有限公司、昆明昆船物流信息产业有限公司、 厦门船舶重工股份有限公司、广东新船重工有限公司、向海重工集团股份有限公 司、友联船厂（蛇口）有限公司、上海华润大东船务工程有限公司等多家中国船舶行业核心企业

　　公司在CAD的二次开发上也同多家企业形成合作，CAD 软件分成 CAD 平台和 CAD 专业应用两层，CAD 软件是公司开发 CAD 平台，提供 CAD 的各种图形、数据、交互的功能服务，行业开发商负责在 CAD 平台上二次开发符合细分行业需求的专业应用，因此二次开发生态体系也是2D CAD 软件产品实现市场突破的重要影响因素

　　中望软件对盗版问题也很重视，公司的产品都加入了加密算法，通过向第三方专业安全厂商 Flexera Software LLC.公司 采购加密系统 FlexNet 以实现对软件产品的加密，防止发行人的软件产品被盗版或不当使用，同时，发行人在内部管理上采取一系列知识产权保护措施，如制定 了《研发中心源代码安全保护说明》、《源代码管理制度》、《产品研发流程》等管理制度，并自行研发了 ZWSOFT Development Manager System 研发管理系统（简 称ZDS）、采购Atlassian Jira Project Management Software（简称JIRA）等平台工具对软件研发过程和知识产权进行统一管理，防止核心技术和源代码文档流失， 从源头上降低软件被盗版的风险

　　分地区来看，招股说明书中披露公司71.27%的收入来自国内，28.73%来自国外，而今年中报显示，国内收入占比为79.3%，境外收入为17.9%

　　分产品来看，中望软件的CAD软件主要针对制造业，但也覆盖了建筑业、教育业等，2019年，中望软件收入的79.9%来自工业制造业和建筑业，20.1%来自教育业。对比2D CAD头部企业Autodesk，其2020财年收入的54%来自建筑、工程与建设，27%来自制造业

　　研发投入上，公司的研发支出占营收的比例高于行业平均水平，根据公司招股说明书，公司是一家研发驱动型企业

　　我国以制造业起家，被称为“世界工厂”，现在面临着制造业转型升级，从制造升级为“智造”，在这一过程中，工业软件，尤其是研发设计类软件扮演者极其重要的角色，但这一庞大市场片片被国外厂商把持。安全需求让国产替代刻不容缓，广阔的市场空间激励着我国企业向这一行业的第一梯队发起进攻，未来可期