工業軟件行業專題報告：CAD、PLM迎來“黃金十年”
http://www.debgrams.com 2022-06-01 13:56 來源：工信產業觀察團
1.CAD/PLM領域，顛覆者寡，剩者為王
1.1在工業軟件5大類別中，CAD/PLM處于價值鏈前端，是產品數據的源頭
綜合行業通用分類方法，我們把工業軟件分為5大類：研發設計類，經營管理類，生產制造類，運維服務類，創新應用類。
近些年來，我國的工業軟件應用呈現如下特點：我國工業企業產品研發從跟隨轉向引領，設計方法從逆向工程轉向正向設計，研發設計類軟件的重要性越來越高。隨著設備保有量的增加，企業希望運維服務市場成為新的營收和利潤增長點，逐步加大對運維服務類軟件的投資。各類創新應用層出不窮，旨在實現跨業務領域的業務貫通，實現IT和OT的融合，數字世界和物理世界的融合。
1.2 CAD/PLM主要買家畫像
從客戶規模來看，大型工業企業的投資占比超過50%；中小型企業數量眾多，但需求并未充分釋放。
按企業性質，我們將客戶分為三大類：國防軍工、央企國企、商業化公司。國防軍工：我國的各大軍工集團。央企國企：如中國第一汽車集團有限公司、中國中車集團公司等。商業客戶：如華為技術有限公司、三一重工股份有限公司、深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司等。
1.3 CAD/PLM國內市場空間
根據e-works數據：在新冠疫情的沖擊下，2020年中國研發設計類軟件市場仍然取得了9.4%的正增長。2020年中國市場達到29億美元，較2019年增長9.4%。2020年全球市場增長3.5%，達到533億美元，中國市場占全球份額由2019年 的5.1%增長至2020年的5.4%。仿真分析與數字化制造市場保持兩位數增長。我國CAD市場規模將近6億美元，CAD+CAE+CAM總市場份額將近12億美元。
1.4 未來5年，中國研發設計類軟件市場有望保持10%以上的增長
增長的主要動力：隨著工業企業競爭策略的轉變（從成本優勢向科技優勢轉變），研發投入增加帶來的軟件更新、擴展需求。在數字化轉型大背景下，工業軟件在中小型企業的普及率將得到提升，需求有望釋放。軟件合規的持續推動。新興企業（如新能源汽車產業鏈、半導體產業鏈）的快速成長帶來的需求增量。
1.5 全球CAD市場主要參與者
中國CAD市場格局與全球類似，主要份額由外資廠商占據。達索：Catia在高端三維CAD市場（航空、汽車車身）一枝獨秀，SolidWorks在中低端市場占據較大市場份額。西門子：NX面向高端三維CAD市場（國防軍工、汽車、軌道交通等），SolidEdge覆蓋中低端市場。PTC：Creo覆蓋面廣（國防軍工、工程機械、ICT、醫療器械等），具有海量的Install Base。AutoDesk：二維CAD的王者，占據二維CAD80%左右的存量市場份額。
1.6 全球PLM市場主要參與者
全球PLM市場，市場集中度高，TOP5市場占比將近80%，頭部企業分為兩類。CAD廠商：西門子、達索、PTC。ERP廠商：SAP、Oracle。
1.7 國內CAD應用狀況：我國的CAD普及率較高，應用逐步深入
1991年，當時的國務委員宋健提出“甩掉繪圖板”的號召，我國政府開始重視CAD技術的應用推廣，并促成了一場在工業各領域的 技術革新。
1995-2000年，隨著PC的普及，以AutoCAD為主的二維CAD得到廣泛應用，國內涌現了大量基于AutoCAD的二次開發商。
2000-2010年，國外三維CAD廠商進入中國，大量企業開始試點三維CAD，頭部企業三維CAD得到廣泛應用，形成三維設計建模、 二維出圖的局面。
2010年至今，隨著三維標注、三維檢測等技術逐漸成熟、數控加工的普及，頭部企業基于三維模型開展深化應用，MBD/MBE成為企 業CAD應用新的方向。
1.8 國內PLM應用狀況：PLM已初步應用于產品生命周期全過程
我國PLM應用經歷了四個大的階段：文件管理—>PDM—>PLM—>深化應用、融合創新。
文件管理（2000年以前）：伴隨著二維CAD的廣泛應用和三維CAD的推廣，CAD數據的管理需求應運而生，早期的PDM主要用于 CAD數據及設計文檔的管理。
PDM（2000年-2005年）：領先企業開始實施PDM系統，實現產品研發核心數據和核心流程的管理。
PLM（2005年-2015年）：企業越來越重視研發管理體系的建設，并引入專業咨詢公司協助改善研發管理體系，數據管理系統從核心 功能向前后擴展，逐步覆蓋需求管理、產品平臺/產品線管理、工藝管理、售后管理等產品生命周期全過程。
深化應用、融合創新（2015年至今）：隨著MBD/MBE的應用以及企業對產品系列化、模塊化重視程度的提升，PLM應用走向深入。同時，數字主線、中臺等新技術的出現促進了PLM與其它系統的融合，頭部企業開始注重跨業務領域的融合與創新。
1.9 CAD/PLM總替換成本高，企業選型相對謹慎
CAD/PLM作為研發領域的核心軟件，用戶粘性強，替換成本高。
用戶習慣：研發人員任務飽滿，在企業相對強勢，不愿意花時間在學習、適應新軟件上，用戶粘性強；如果進行軟件更換，軟件實 施以及用戶學習、適應過程將會產生較大的時間成本。
歷史數據：歷史數據是企業核心資產，軟件切換必須考慮歷史數據的重用，這將產生大量的數據整理、轉換成本。
軟件購置成本、與其它系統適配成本：CAD、PLM強關聯，CAD的更換需要與PLM系統重新對接；PLM與企業內眾多系統存在接 口，PLM的更換需要重新與其它系統對接。
1.10 縱觀CAD/PLM發展史，顛覆者寡，剩者為王
從全球頭部廠商的發展歷史來看，PTC之后再無顛覆者；頭部企業集中度高，收并購是主要手段。
市場空間小（與云計算、網絡安全、ERP等不在同一量級）；且投入周期長（數十年磨一劍），投資回報慢。傳統CAD/PLM市場已發展多年，處于成熟穩定期，中小廠商已告別高增長，收并購有利于形成協同效應，技術上能形成完 整解決方案，運營上能共享銷售體系，增加各單品的客戶覆蓋度。CAD內核屬強技術壁壘，全球具有獨立內核技術的廠商不足10家。從客戶端來看，總替換成本高，粘性很強；產業鏈上下游協同也有利于增加用戶粘性。國內一、二級市場估值倒掛，不利于國內頭部企業通過收并購發展壯大。
02 “卡脖子”倒逼國產替代加速
2.1 CAD/PLM領域國產化程度低
CAD市場目前外資廠商處于壟斷地位。二維CAD領域，國產軟件開始搶占AutoCAD市場。三維CAD領域，國產軟件還處于起步階段，市場份額較小。
2.2 科技打壓倒逼國產CAD/PLM崛起
實體名單具體管控措施：不售：不再同實體名單所列企業發生新的業務關系，不可 以繼續銷售軟件及服務。不收：不再接收來自實體名單所列企業的付款，這樣會導 致原有合同不能完整執行。不服務：不再向實體名單所列企業提供服務，包括現場服 務和遠程電話支持。
2.3 軟件合規帶來的成本壓力也促進國內企業更多考慮性價比更高的國產軟件
近10年以來，隨著我國知識產權保護意識的提升和保護力度持續強化，我國軟件正版化狀況已大為改善。大型企業基本合規，其中出海型企業、上市公司合規意識最強。中型企業存在一定缺口，近年來軟件合規意識正在逐步增強。小型企業和個人用戶的軟件正版化率有較大提升空間。
2.4 應對外部壓力的主要措施：企業自研
我國國防軍工企業是美國科技打壓的主要對象，美國商務部多批次將我國國防軍工企業列入實體名單，國防軍工企業通過國產 替代實現自主可控的緊迫性高。以航天為代表的我國國防科技工業的發展歷程就是一部自力更生、攻堅克難的奮斗史，國防軍工單位作為我國自主可控攻堅戰 的排頭兵，具有豐富的歷史經驗，目前正在開展工業軟件領域的自研工作。
2.5 應對外部壓力的主要措施：和國外廠商深度合作
中國航天科技集團有限公司將與達索系統開展信息技術、數字化軟件和咨詢服務方面的合作，提升數字化與智能制造水平。航 天科技集團面向未來，與國際級的合作伙伴同行，打造成為世界一流的宇航企業。中法已在多領域展開合作，包括航天領域。達索系統在全球航空航天領域擁有眾多成功案例（比如虛擬與實體技術之間的有效協同）。達索系統的團隊、產品、技術對中國航天數字化轉型具有提升作用。
2.6 應對外部壓力的主要措施：政策扶持現有國產軟件的發展
政策引導對企業的影響：隨著國產軟件的逐漸成熟，預計十四五期間國產替代將會加速。經費來源中“國撥”比例較高的企業，技術相對成熟的管理系統（比如PLM、ERP等）將是本輪國產替代的重點。
2.7 應對外部壓力的主要措施：聯盟突圍
針對我國工業軟件企業分散、多而不強等特點，相關企業聯合起來，聯盟突圍。最近廣州市聯合11家企業，成立工業軟件產業聯盟，其目的是“加速推進工業軟件和制造業融合發展，加強工業企業對接，強 化交流合作，推廣優秀軟件產品和解決方案”。華為助力，共建工業軟件云。集眾智、聚眾力，一起共建工業軟件生態，然后基于工業軟件云“大插座”標準，聯合促成“平臺+插件”方式，用一種新的 商業模式形成網格生態，聯合所有的工業軟件開發商和頭部企業用戶，一起來打造面向產業鏈、產業集群需求的集成環境。工業企業+軟件廠商+云平臺，有望成為具有良好落地效果的產業聯盟。
03 國產CAD五雄爭霸，中望軟件具有先發優勢
3.1 CAD的核心技術：幾何內核是CAD軟件的“芯”
CAD軟件的核心是其內部的幾何內核，幾何內核對CAD軟件的重要性，如同計算機設備中的芯片一樣，是工業設計軟件最為基礎和 核心的部分。幾何內核決定著CAD軟件的能力邊界和行業擴展性，同時很大程度上決定了該軟件的性能和穩定性。
3.2 CAD工程應用的關鍵：功能完整性
CAD軟件的每一個領域又可以細分為上、中、下游的多種能力，國內廠商 尚需時日來完善細分領域的功能。以線束設計為例，可以細分為原理圖、三維布置圖、線束圖、電器設備圖 等。國產軟件還需時日完善上下游的功能覆蓋，現階段可以與第三方軟件（如 EPLAN）結合形成解決方案。
3.3 CAD應用推廣的關鍵：國際巨頭的發展都離不開工業巨頭的支持
Catia的產生、發展離不開法國達索航空的支持。法國達索航空的CAD/CAM部門開發了CATIA軟件，隨后獨立形成達索系統公司。達索航空是CATIA的開發者、堅定用戶和支持者。達索同時還引進洛克希德馬丁公司的CADAM軟件進行學習，并于1989年整合CADAM公司，形成了獨霸航空設計領域的Catia軟件。
3.4 CAD應用推廣的關鍵：國產CAD軟件正在逐步構建生態
從工業企業的角度，重點考慮與供應鏈上下游企業的協作問題。比如主機廠和供應商的協作、主機廠和下游制造單位的協作。目前在手機產業鏈，以Creo為主；在航空產業鏈，以Catia為主。
3.5 CAD發展趨勢：云CAD
對于中小企業，云CAD將大大降低CAD使用門檻和總擁有成本. 對設計師來說，傳統CAD應用中的軟件使用環境的配置、數據版本一致性、數據管理與團隊協作問題等問題將迎刃而解，設計師能更 專注于設計活動本身。對企業來說，不用在本地配置昂貴的圖形工作站，不用專業團隊運維管理CAD工具及數據管理系統，這將大大降低運維成本。
3.6 CAD技術發展趨勢：與新技術的融合
CAD與新技術發展方向結合，如下方面將是CAD技術重點發展方向。3D打印：從3D建模、3D打印仿真分析到與主流3D打印機對接的全過程。拓撲優化：根據一組設計要求（如負載、約束、材料、制造工藝等）自主創建最佳設計的方法.
04 國產PLM參與者眾多，群雄逐鹿
4.1 PLM的核心技術：系統架構和底層數據模型、與工具/系統的集成
PLM作為工業企業研發領域的大型系統，管理的數據多樣、用戶眾多，系統架構和底層數據模型的健壯性與穩定性將決定是否滿足大 規模工程應用的要求；同時，系統架構和底層數據模型也決定了系統的集成性、擴展性、二次開發的便利性。
4.2 PLM系統的通用化、產品化能力是商業化PLM廠商的核心競爭力
全球范圍內，除了主流的商用PLM軟件外，以日企為代表的部分工業企業也自研PLM或類似系統，但應用范圍一般以局限于企業內 部、與其緊密協作的上下游企業。
4.3 PLM應用推廣的關鍵：生態（服務合作伙伴）
商業化PLM市場，企業的PLM系統建設一般需要6-12個月的實施過程，該過程將實現商業PLM系統能力與企業業務流程的結合，將 對商業PLM系統進行開發配置，以符合企業個性化要求。
4.4 PLM發展趨勢：云PLM
在CAD工具軟件本地部署的前提下，云PLM的主要發展方向是向企業供應鏈、產品全生命周期的拓展。傳統PLM屬于工業企業核心系統，保密級別高，應用范圍一般局限于企業內網；云PLM有助于將PLM的應用范圍從實體企業拓展到 虛擬企業范圍，上下游企業有望基于云PLM實現協同。
4.5 PLM技術發展趨勢：與新技術的融合
隨著微服務架構等技術的發展，系統技術架構將劃分為較清晰的前中后三層。后臺：傳統的PLM功能后臺化（數據模型、流程引擎、數據存儲、工具集成等），并封裝成微服務。中臺：中臺連接后臺，為前臺賦能。中臺提供業務視角的數據建模；對微服務的管理、編排；提供低代碼開發平臺，支持前臺應用的 快速開發、迭代。前臺：開發創新應用，改變傳統PLM系統交互界面復雜、用戶體驗差的頑疾；另外隨需應變，快速迭代，支持業務創新.
4.6 PLM競爭格局：國產PLM具備PDM核心功能，但全生命周期覆蓋完整度不夠
國產PLM系統以其高性價比在中小企業市場占據了一定份額，與外資PLM相比，如下方面存在差距：缺少高水平的實施顧問，國產PLM系統的高性價比很大程度上限制了其實施服務隊伍的水平，高水平實施顧問的缺乏又會降低國產 PLM廠商的市場競爭力，二者之間形成負反饋。
編輯精選
