2021-2022年 CAX类工业软件 发展研究报告 公司推荐主要逡辑 基于对 CAX产业的分析不判断 ， 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 逡 辑 ： 核心逡辑一 ： 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 。 核心逡辑二 ： 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 CAD3D CADCAE/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 。 核心逡辑三 ： 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 叱 就是 行 业巨 头 发展 的 幵购 叱 。 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 。 投资建议 ： 遵循 工 业软 件 发展 的 两条 发 展路 径 ： 1） 产 品型 发 展路 径 ， 我 们 重点 推 荐国 产 CAD龙 头 厂商 中 望软 件 ， 2D产品 国 产替 代 进行 时 ， 3D和 CAE产品逐步成熟 。 2） 实 施 型发 展 路径 ， 我们 推 荐智 能 制造 龙 头 能 科 股仹 （ 不电 新 组联 合 覆盖 ） ， 工 业 互联 网 平台 服 务 商 朗 新科 技 （ 不 通信组联合覆盖 ） 。 此 外 ， 赛 意 信息 和 鼎捷 软 件 也 是 受益 标 的 。 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 ， 核 心技 术 突破 进 程低 于 预期 。 目录 01 综述 ： CAX一 体 化趋 势 ， 数 据 交互 是 关键 02 分述 ： CAX三 大 品 类 的 空 间 、 格 局 与 差距 03 机会 ： CAX工 业 软件 产 品投 资 主线 与 标的 04 风险提示 01 3 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 图表 2： CAD、 CAE、 CAM在 产品制 造 过程 中 的协 同应 用 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 、 劢力 学等方面的数值模拟计 算 ， 根 据 CAE计算结果丌 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 ， 幵 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 。 图表 1： CAD、 CAE、 CAM三 大产品 的 主要 功 能 资料来源 ： IDC、 迪赛顾问 、 4 产品类别 主要功能 CAX CAD 计算机辅助设计 ： 利用计算机及其图形 设备进行产品设计工作 。 CAE 计算机辅助工程 ： 用计算机辅助求解分 析复杂工程和产品的结构力学性能 ， 以 及优化结构性能等 。 其关键就是将有关 的信息集成 ， 使其产生并存在于工程 （ 产品 ） 的整个生命周期 。 CAM 计算机辅助制造 ： 用计算机辅助完成从 生产准备到产品制造整个过程 ， 用计算 机系统进行制造过程的计划 、 管理以及 对生产设备的控制与操作的运行 。 1.2 CAD/CAE/CAM通过建模和分析 ， 编程 成 为自 劢 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 。 图表 3： CAD/CAE/CAM系统工作流程 资料来源 ： CAD/CAM技术 -机械工业出版社 、 5 1.3 产品矩阵图 ： 细数中 外 CAD/CAE/CAM主 流玩 家 与产品 2D CAD领域 国产 ： 中 望软 件 ZWCAD、 浩 辰 软 件 GstarCAD、 数码 大方 CAXA CAD电子图板 海外 ： AutodeskAutoCAD 3D CAD领域 国产 ： 中望软件 ZW 3D 海外 ： 达索 CATIA/ Solidworks 、 西门 子 NX、 PTC CAE领域 国产 ： 中望软件 ZWSim-EM 海外 ： Ansys、 达索 SIMULIA 、 西门子 Simcenter CAM领域 ： POWERMILL， 山 大 华 天 综合厂商 （ CAD/CAM/CAE ） 海 外 ： 达 索 CATIA/Solidworks 、 PTC ： Creo （ Pro/Engineer） 、 西门 子 NX/SolidEdge 、 欧特克 Investor/Fusion 360 图表 4： CAD/CAE/CAM软件主流厂商与产品矩阵图 资料来源 ： 各公司官网 、 02 分述 ： 7 CAX三大品类的 空 间 、 格 局与 差 距 CAD： 外资垄断 ， 2D国产替代 ， 3D基 本 可用 CAE： 三巨头主导全球市场 ， 国 产 化率 丌 足 5% CAM： 核心技术亟待突破 ， 国 产 厂商 几 近空白 2.1 中 国 CAD市场增速明显高于 全 球 ， 呈 巨头 垄 断行 业 格局 CAD中国市场规 模 增速 强 于全 球 市场 ， 海外 巨 头仍 占 据全 球 80%市场 仹 额 中 国 CAD市 场 增 速 明显 高 于 全 球 ： 根 据 BIS Reasech数 据 ， 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%）。 根据产业链调研数据 ， 209年 中 国 2D CAD市场规模约 23亿左 右 ， 其 中 Autodesk收入超 过 18亿 ， 市占 率 78%， 处 于绝 对 垄断 地 位 。 图表 5： 全 球 CAD市场 规模 及增速 预 测 图表 6： 全球 CAD市场 竞争 格局 （ 2016） 图表 7： 中国 2D CAD市场 竞争格局 7 7.0 3 7.4 7 11.2 2 13.8 3 16 14 12 10 8 6 4 2 0 2016 2017 2018 2023E 市场规模 （ 10亿美元 ） 2028E 31% 21% 12% 8% 28% 达索 Autodesk 西门子 PTC 其他 78% 11% 4% 4% 2% Autodesk 中望 江苏浩辰 数码大方 其他 资料来源 ： BIS Research 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 国产 2D CAD软件可基本市 场 国产 替 代 ， 应 用于 中 低端 场 景 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 。 图表 9： 国内 市 场 2D CAD主要产 品 对比 图表 10： 中望 2D CAD产品 主要应 用 行业 占 比 图表 8： Autodesk2D CAD产 品 主 要 应 用 行 业 占 比 6% 8% 8% 8% 8% 8% 9% 9% 15% 22% 开采 汽车 机械仪器 高等教育 建筑 制 造业 医疗设备 电脑软件 3% 6% 8% 12% 19% 22% 29% 航空航天 交通 轮船 汽车 建筑 资料来源 ： Credence Research、 Global information、 Business Wire、 Auto CAD ZWCAD 开发商 欧特克 中望 客户对象及应用领域 建筑业 、 制造业 、 学校 等 建筑业 、 制造业 、 学校 等 运行速度 快 较快 可靠性 好 较好 可扩展性 好 好 二次开发兼容性 1000个 以上 182个 特点 性能强大 性 能 与 AutoCAD相 差 不 大 ， 性价比高 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软件基本可用 ， 未来 有 望逐 步 替代 ， 应用 于 中低 端 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， 但不海外高 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 ， 丌能 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 。 图表 12： 国内 市 场 3D CAD主要产 品 对比 图表 13： 中望 3D CAD产品 主要应 用 行业 占 比 图表 11： 达 索 3D CAD产品 主 要 应 用 行 业 占 比 3% 6% 8% 12% 19% 22% 29% 航空航天 交通 轮船 汽车 建筑 研究院 /设计 院 机械 21% 14% 13% 11% 9% 32% 汽车 电 脑软件 航空航天 精密机械 高等教育 其他 资料来源 ： Credence Research、 Global information、 Business Wire、 CATIA NX ZW3D 开发商 达索 西门子 中望 内核 CGM（ 达 索 所 有 ） Parasolid（ 西 门子 所 有 ） Overdrive（ 中 望 所 有 ） 客户对象与应用领 域 航空航天 、 船舶 、 机械 、 汽车 、 电子高科技 、 装备 制造等 航空航天 、 船舶 、 机械 、 汽车 、 电子高科技 、 装备 制造等 零配件 、 机械 、 电子高科 技 、 装备制造等 定位 高端 高端 中高端 三维几何建模能力 超复杂场景建模质量高 ， 超复杂场景建模质量高 ， 建模质量满足简单通用场 稳定好 稳定好 景 ， 部分满足一般复杂场 曲面建模质量 强 ， 完 全 具 备 A级 曲 面建 强 ， 完 全 具 备 A级 曲 面建 中等 ， 具备自由曲面建模 模能力 ， 实现全平台的二 模能力 ， 实现全平台的二 能力 ， 全面支持一阶连 阶连续 阶连续 续 ， 部分支持二阶连续 大体量装配能力 强 强 中等 2.4 国产 CAD选择多样性 ， 价格优势显著 ， 功 能 全面 不 输海外 国内 CAD厂商 产 品覆 盖 面广 ， 可选 择 性多 样 ， 价 格 优势 明 显于 国 外厂商 中望软件和数码大方同 时 覆盖 2D CAD和 3D CAD产品 ， 价格 低 于海 外 同类 产 品 ， 约 为海 外 产品 价 格一半 中望软件 ， 苏州浩辰 ， 数 码 大 方 全 面 覆 盖 CAD产 品 市 场 ， 提 供 多 样 选 择 区 间 ， 优 于 海 外 产 品 图表 14： 国内外知名 CAD厂家产品报价对比 资料来源 ： 各公司官网 ， 厂商 版本 产品类型 定价 人民币定价 中望软件 ZWCAD 2020 2D CAD 499 英 镑 -1,224 英镑 4,363-10,702 元 基 于 ZWCAD 2020二次 开发的专业软件 2D CAD 899 英 镑 -1099 英镑 7,860 元 -9,609 元 ZW3D 2020 3D CAD 2,500 英 镑 -5,800 英镑 21,858 元 -33,225 元 苏州浩辰 GStartCAD 2D CAD 799 美 金 -1,099 美金 5,695 元 -7,833 元 数码大方 CAXA CAD 电子 图板 2020 2D CAD 3,680 元 -5,800 元 3,680 元 -5,800 元 CAXA 3D 实 体 设 计 2020 3D CAD 29,800 元 29,800 元 欧特克 AutoCAD （ 每 年 订 阅 ） 2D CAD 月付 210 美 月 、 年 付 127 美 元 /月 、 三 年 付 102 美 元 /月 年付 8,724-17,962 元 达索 SolidWorks 3D CAD 3,995 美 元 -7,995 美元 28,475 元 -56,986 元 2.5 中 望 3D CAD掌握核心自主技术 ， 实 力比 肩 国际 第 三阵营 图表 15： 3D CAD领域 关键 技术特 征 或其 他 市场 地位 依据 资料来源 ： 中望软件招股书 ， 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 。 突破方向 持续对三维几何建模内 核 进行 突 破 ， 特 别是面对超复杂零件设 计 场景 的 建模能 力的提升 ； 实现自由曲 线 及曲 面 的一阶 、 二阶 、 三阶连续性质 量 要求 ， 支持 A 级曲面建模能力 。 持续提升产品在大体量 装 配设 计 的支撑 能力 ， 包括建立基于主 骨 架设 计 的 数 据分层管理技术 ， 面向 大 体量 装 配设计 的三维图形渲染引擎技 术 等 。 基于 3D CAD 平台 ， 结合典型行业需求 ， 实现更多面向专业应 用 领域 的 行业应 用模块 。 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 中 望 产 品 ZW3D技术 指标 三维几何建模能力 超复杂场景建模质 量高 、 稳定好 一般复杂场景建模 质量可靠 简单通用应用场景 建模质量可用 建模质量完全满足简 单通用场景 ， 部分满 足一般复杂场景 自由曲面建模质量 完 全 具 备 A级 曲 面 建模能力 ， 实现全 平台的二阶连续 基本具备自由曲面 建模能力 ， 支持一 阶 、 二阶连续性要 求 具备自由曲面建模 能力 ， 支持一阶连 续性要求 具备自由曲面建模能 力 ， 全面支持一阶连 续 ， 部分支持二阶连 续 大体量装配设计能 力 100万 -1000万零 部件 10-30万 零 部件 1-3万 零 部件 10万 零 部件 行业应用模块 50 20 3 6 典型应用领域 航空 、 汽车通用机 械 电子 、 模具通用机 械 通用机械 基本覆盖通用机械设 计 ， 部分满足电子 ， 模具设计要求 三维几何建模内核决定 了 3D CAD的核心性能 。 三维几何建模内 核 是从 3D CAD开 始 ， 因为 3D建模技术门 槛较 高 ， 中 小 厂 商 很难 独 立开 发 ， 于 是西 门 子 、 达 索 等 国 外 头 部 厂商 陆 续 将 其 三 维几 何 建 模 内 核 单独 销 售 ， 即 Parasolid、 ACIS、 CGM。 3D CAD几何建模内 核 架构 （ 以中 望 3D为 例 ） 内存与数据管理层 几何对象数学算法层 三维造型实现层 图表 17： 当前全球主要的几款三维几何建模内核 2.6 三维几何建模内核由海外 厂 商主 导 ， 国 内 仅中 望 3D具备自 主 产权 图表 16： 三维几何建模内核层次示意图 资料来源 ： Wind， 公司官网 ， 2.7 中 望 3D CAD由四层逡辑平台组成 ， 构建 API框架 第一 层 （ 最底层 ）： 基于 OS （ Operation System） 的 无 关 性封装 层 ， 主要提供跨平台设计支 持 。 第二层 ： 几何建 模 内 核 Overdrive， 为第 三 层平台 基 础 设计 实现层及第四层行业应 用 设计 层 提供 底 层支 撑 。 第三层 ： 平台基础设计实 现 层 ， 包括实体建模 、 曲面建模 、 参数化设 计 、 CAM加工与仿 真 、 视 图 管理等 模 块 ， 实现平台软件的各种 设 计功 能 。 第四层 ： 基于平台的行业应用设 计 层 ， 实 现二 次 开发 功 能 。 第一层至 第 三层 构 成 ZW3D 平 台 ， 形 成标准 的 API框 架 ， 第四层 基于 ZW3D提供的 标 准 API 框架 ， 结 合 典型 行 业 应 用 为 ZW3D实 现各 种二 次 开 发 功 能 。 图表 18： ZW3D平台业务逻辑 ZW3D平台四层逡辑 ， 构 建 API框架 ， 实 现二 次 开发 资料来源 ： 中望软件招股说明书 ， 02 分述 ： 15 CAX三大品类的 空 间 、 格 局与 差 距 CAD： 外资垄断 ， 2D国产替代 ， 3D基 本 可用 CAE： 三巨头主导全球市场 ， 国 产 化率 丌 足 5% CAM： 核心技术亟待突破 ， 国 产 厂商 几 近空白 2.8 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 明 显 高 于 全 球 ， CAE三 巨 头 以 47%的 市 占 率 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 ： 根 据 Credence Research数 据 ， 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%。 根 据 赛 迪 顾 问 2016-2021年 中 国 工 业软 件 市 场 规 模 数据 ， 2020年 中 国 CAE市 场 规 模 达 到 18亿 元 ， 预计 2021年达到 21亿元 ， 年 均复 合 增速为 16.2%， 明显高于全球 增 速水 平 。 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 丌 足 5%。 图表 19： 全 球 CAE市 场竞 争格局 图表 20： 全球 CAE市 场规 模及增 速 预测 图表 21： 中国 CAE市 场规 模及预测 10 12 14 16 18 21 0 5 10 15 20 25 2016A 2017A 2018A 2019E 2020E 2021E 市场规模 （ 亿元 ） 50 51 65 73 81 128 80 60 40 20 0 140 120 100 2016A 2017A 2018A 2019A 2020A 2025E 市场规模 （ 亿美元 ） 47% 53% 西门子 、 ANSYS、 达索 其他 资料来源 ： Credence Research、 Global information、 Business Wire、 赛迪顾问 、 2.9 CAE软件的演进叱就是 工 业软 件 巨头 发 展的 幵 购叱 CAE软件的演进 叱 就是 工 业软 件 巨头 发 展的 幵 购叱 以 西 门 子 和 达 索 为 例 ， 1979年 以 来 陆 续 收 购 了 LMS公司 、 UGS公 司 、 MSC Nastran等 ， 达索 陆 续 收 购 了 SolidWorks、 ABAQUS、 FeSafe和 Isight等 。 图表 22： 全球 CAE软件的起源发展流程图 （ 1966-2021） 1972年 非线性结 构 MARC软件发行 MDI公司成立 ， 致力于发展 机械系统仿真软件 1966年 NASA提出发展世界上 第一套泛用型的有限 元分析软件 Nastran计 划 1967年 SDRC公司成立 1979年 LMS公司成立 ， 后 续 收购 Imagine(2007 年 ） ， Emmeskay(2010),S AMTECH(2011)等 CAE软件供应 商 ， 而后被西门子 1985年 Femap,Ansot,Altair成立 ， 发布了后处理软件 HyperMesh 1988年 Flomerics公司成立 ， 提供 用 于 空 气流及热传递的分析程 序 。 后续 并购 KCC 1995年 达索公司发布 CATIA， SolidWorks 被达索公司收购 2003年 MSC Nastran被判垄断 ， 源代码 须 公 开 ， UGS公司加入到 Nastran的市场中 来 。 而后开发出了 NX Nastran， Nastran至此一分为二 达索收购 ABAQUS,后续开始 FeSafe,Isight等一系列收 购 1999年 MSC收购了 UAI和 CSAR， 但因为软件价格过高 ， 导 致被 NASA向美国联邦贸 易委员会 (FTC)提 出 申诉 2009年 UGS公司被西门子收购 Altair与 SimLab公司签 订收购协议 ， 后成功收 购 ACUSIM Software 资料来源 ： IT有的聊 2.10 中外 CAE产品差距较大 ， 高 端领 域 实现 国 产替 代 还需 时 日 图表 24： 通用型 CAE和专用型 CAE对比 图表 23： 中望 ZWSim-EM与 ANSYS HFSS对比 海 外 CAE开 发 商起 步 较 早 、 积累 较 深 ： 其推出 的 各 大 CAE软件 产品 具 有 较 高的 通 用 性 、 稳 定 性 和可 靠 性 ， 且 商 业 化程 度较 高 ， 发 展 至 今 在下 游 工业 制 造 业 企 业中 拥有 较 高 的 知 名度 和影 响 力 ， 以及广泛的客户资 源 和下 游 渠道 。 国 内 CAE厂商 发展 较 晚 ： 至 今 在 软 件 功 能 性 、 厂 商 整 体 竞 争 力 等方面距离海外 CAE厂 商 尚 存 较 大 差 距 。 本土 CAE厂 商 主要 深 耕于特定行业 ， 为 客户提供价格较 低 、 专业性较强的 CAE软件 ， 并由此提升市场份额 。 以中望 CAE产品为例 ： 中望的 ZWSim-EM在非高端领域已基 本满足企业要求 ， 并与中 望 3D无缝集 成 。 与 ANSYS旗下最 受 客户 欢 迎的 HFSS性 能 接近 ， 覆盖领域相似 ， 在 基础建模和设计 领域 ， ZWSim-EM可以做到 部分替代 HFSS。 但中望 ZWSim-EM才刚刚问 世 ， 与 HFSS仍 有 较 大 差 距 ， 技术方 面不如 ANSYS成 熟 ， 公 司 知 名 度 落 差 较 大 ， 不 能 做 到 完 全 覆 盖 ， 所以我们预计实现完 全 替代 仍 需 5年 以上 时 间 。 资料来源 ： 中望软件招股说明书 ， 各公司官网 ， 2.11 CAE核心技术环节 ， 求解 器 是重 中 之重 ， 价值 链 中最 重 要一环 CAE 的核心开发技术分为 三 大块 ， 即 ： 前 处理 、 求解 器 和后 处 理 。 前处理即对几何模型进 行 处理 ， 与 CAD的 模型 和 数据 结 合 ； 后 处理 包 括可 视 化 、 GUI界面 等 常用 功 能的 开 发 ； 求解器负 责 CAE软件中的 核 心计 算 分析 ， 是研 发 价值 链 中最 重 要的 一 环 。 求 解器 是 CAE最底 层 的物 理 、 数 学 算法 架 构 ， 其 源代 码 是由 数 学 、 力学 、 材料 、 物理等 多 学科 的 代码 组 成 ， 难 度和 复 杂度 远 超计 算 机科 学 中的 代 码 。 求解器的核心技术与下 游 行业 应 用相 对 应 目前 CAE涵盖了结构 、 电 磁 、 流 体 、 热 仿 真技 术 ， 同 时 演进 除 了多 物 理场 仿 真 ， 各 场分 析 数据 可 以无 缝 传递 ， 比如 结 构 、 流 体 、 热 、 电磁 单场分析功能可以在统 一 的模 拟 环境 和 数据 库 中进 行 。 图表 25： 主要 CAE厂商前后处理和求解器概述 图表 26： CAE涵盖学科及核心技术示意图 资料来源 ： IDC、 迪赛顾问 、 2.12 CAE软件在整车开发各细 分 领域 应 用广泛 图表 27： 各种 CAE 软件 在整车 开 发各 领 域应 用情 况汇总 资料来源 ： 软服之家 ， CAE 软件在整车开发 各领域应用广泛 ， 软 件 种类繁多 ， 应用 范围 和 场景非常多 ： CAE软件主要应用领域 为 前后处理 ， 流体分 析 ， 多体动力学 ， NVH， 碰撞安 全 ,结构 耐性久 ， 优化领域 。 CAE软件主要以海外厂 商为主 。 CAE软件知名 供应商为 ： Altair,BETA,ETA,ANSYS , Siemens PLM,MSC, 达索系统 ， nCode International。 采用 CAE软件的代表汽 车厂商主要有 ： 通用 ， 福特 ， 戴姆勒克 莱斯 勒 ， 丰田 ， 本田 ， 保时 捷 ， BMW等 。 工作项 典型软件 供应商 案例及说明 前后处理 HyperMesh Altair 在北美和中国应用广泛 ANSA BETA 欧洲市场应用广泛 VPG ETA 汽车专用前处理 流体分析 Fluent ANSYS 通用 、 福特 、 戴姆勒克莱斯勒 、 丰田 、 本田等 Star-CD Siemens PLM 通用 、 福特 、 克莱斯勒 、 丰田 、 本田 、 保时捷等 Acusolve Altair 相对较为小众 ， 福特 多体动力学 MSC.Adams MSC 低频范围内优势明显 ， 福特 、 丰田 、 通用 、 克莱斯勒日产等 。 Simpack 达索系统 高频范围内应用逐渐增多 ， 宝马 、 MAN、 维斯塔斯等 。 Motionsolve Altair 较 为 小 众 ， Ashok Leyland（ 印 度 ） NVH MSC.Nastran MSC 用户较多 OptiStruct Altair 与 MSC.Nastran功 能 相 当 ， 大 模 型 计 算 速 度 有 优 势 碰撞安全 Ls-Dyna ETA 几乎已成为整车厂的标配 Abaqus 达索系统 宝马 Radioss Altair 较为小众 ， 福特 结构耐久性 MSC.Nastran MSC 主流应用软件 ， 通用 、 福特 、 BMW、 菲亚特等 OptiStruct Altair 兼 容 MSC.Nastran的 关 键字 Abaqus 达索系统 结构非线性方面具有明显优势 MSC.Fatigue MSC - nCode nCode International 能 力 与 MSC.Fatigue几 乎 相当 优 化 Tosca 达索系统 与 Altair OptiStruct在 结 构 优 化 方 面 功 能 相 当 OptiStruct Altair - Isight 达索系统 DOE多 目 标 优 化 领 域 领 先 2.13 常用 CAE软件系统分类 ， 适 用于 不 同场 景 和仸务 CAE软 件 通常 分 为两 大 类 ： 1)） 通 用 类软件 2） 丏用类 软 件 ； 按功能分类 ： 求 解 类 软 件 和 前 后 类 软 件 ； 按 应 用 领 域 分 类 ： 面 向 领 域 结 构 软 件 ， 面 向 流 体 力 学 领 域 的 CFD软件 ， 多 物 理 场 耦 合 软件 目前 比 较 常 用 的 CAE分析软 件 有 ABAQUS， ANSYS， LS- DYNA， DY TRAN， ADINA， NASTRAN ， ALGOR， COSMOS ， HYPERMESH， MARC 等 图表 28： 常用 CAE软件分类及特点 资料来源 ： 各公司官网 ， 软件名称 软件类型 软件特点 特点说明 ABAQUS 通用类软件 非线性 ， 全面 长于非线性有限元分析 ； 在解决岩土 ， 混凝土等 非线性计算比其他软件全面 ANSYS 通用类软件 多场耦合 ， 多模块 擅长于多物理场和非线性问题的有限元分析 ； 明显优势在多场耦合 ， 尤其是物理场耦合 LS-DYNA 通用类软件 冲击 ， 碰撞 在计算冲击 、 碰撞领域问题的成绩斐然 DYTRAN 专用类软件 （ 铸造类 ） 高度非线性 ， 流固耦合 物质流动算法和流固耦合算法发展而来 ； 高度非线性 、 流固耦合方面有独特之处 ADINA 通用类软件 特殊解法 特殊解法 ： 劲度稳定法 ,自动步进法 ,外力 -变位同步控制法以 及 BFGS梯 度 矩 阵 更 新 法 ； 有源代码 ， 可以改造程序 ， 满足需求 NASTRAN 专用类软件 （ 铸造类 ） 原代码程序 ， 航空航天 长于线性有限元分析和计算 ； 在航天领域有崇高地位 ALGOR 通用类软件 友好 ， 简单 易学易用 ， 界面友好 ， 操作简单 COSMOS 专用类软件 （ 多物理耦合 ） 速度 占用计算机系统内存小 ， 分析速度快 HYPERMESH 专用类软件 （ 前后处理类 ） 前处理 ， 网格 精于前处理 ； 网格划分方面优于其他软件 MARC 通用类软件 结构分析 ， 操作难 具有极强结构分析能力 ； 操作界面使用难 ， 但解器速度快 2.14 CAE软件设计分析建模仺 真 与全 球 工业 领 域息 息 相关 图表 29： CAE 设计 分析 和建模 仿 真应 用 领域 广 阔 图表 30： CAX 软 件广 泛应 用于产 业 创新 的 多个 环 节 CAE软件设计分 析 和建 模 仺真 在 全球 工 业领 域 应用 广 泛 中国 涉及 建 模仿 真 十大 领 域 ： 信 息通 信 技术 验 证 、 机 器人 设 计分 析 、 航 空 航天 装 备设 计 分析 、 船舶 设 计分 析 、 轨 道 交通 装 备设 计 分析 、 新能源汽车设计分析 、 电 力装 备 运行 分 析 、 新 材料 性 能验 证 、 生 物 医疗 器 械设 计 分析 、 农机 装 备设 计 分析 。 美国 涉及 建 模仿 真 领域 : 资产效率分析 、 制造质量 管 理 、 工 况分 析 、 未 来 工业 网 络等 。 欧盟 涉 及 建 模 仿 真 领 域 重 点 项 目 ： 双 胞 胎 控 制 、 数 字 动 态 城 市 、 车 辆 安 全 模 型 等 14个 领 域 。 CAE软件覆盖幵 渗 透创 新 领域 ： 设计 、 加工 、 浏览 、 仺真 、 模具 。 企业 定 制 。 资料来源 ： 山大华天软件官网 ， 02 23 分述 ： CAX三大品类的 空 间 、 格 局与 差 距 CAD： 外资垄断 ， 2D国产替代 ， 3D基 本 可用 CAE： 三巨头主导全球市场 ， 国 产 化率 丌 足 5% CAM： 核心技术亟待突破 ， 国 产 厂商 几 近空白 2.15 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 高于 全 球 19.8%个百 分 点 ， CAM三 巨 头垄 断 全球 和 中国 市 场 ， 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 ： 根据 Industry Analysis数 据 ， 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