1 什么是CAD？
CAD，即计算机辅助设计，是一（yī）种可以在工程（chéng）设计和产品设计中（zhōng），进行计算、信息存（cún）储和制图等项工（gōng） 作的交互式（shì）制图系统，其（qí）处于产业链的上游位置，主要应用于建筑业和汽车制造、通用（yòng）机械等（děng）制（zhì）造业。
2D CAD：2D CAD软（ruǎn）件提供了一个二维设计平（píng）台。由于2D CAD不允许创建透视（shì）图或（huò）比例，因此通（tōng）常用于绘图 、草图和草图概（gài）念设计，这为用户提（tí）供了尺寸（cùn）和比 例（lì）的基本概览（lǎn），然后（hòu）再（zài）进（jìn）行 3D 设（shè）计。
3D CAD：3D CAD提供了（le）一个设（shè）计三维对象的平台。这类 CAD软件（jiàn）的（de）主要特点是（shì）3D实体建模。这让设计（jì）师可 以创（chuàng）建具有（yǒu）长度、宽度和高度（dù）的对象，从（cóng）而（ér）实现更 准确的缩放和可视化。
1.2 CAD技术发展历程（chéng）：四大重大技术（shù）革命
第一次技术革命：曲面造型
60年代出现的三维CAD系统只是（shì）极为简单的线框式系统，只 能表达（dá）基（jī）本的几何信息，经常发生设计完（wán）成后，制作出来的样 品与（yǔ）设计者所想象的有很大差距甚至完全不（bú）同的情况。 这时候（hòu）法（fǎ）国（guó）人提出贝塞（sāi）尔算法，使得人们在用计算机处理曲（qǔ）线 及曲面问题时变得（dé）可（kě）以操作，标志着计算机辅助设计技术（shù）从（cóng）单 纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来（lái），曲面造型系统 CATIA为人类带来了第（dì）一次CAD技（jì）术革命。
第二次技术（shù）革（gé）命：实体造型
CAD的表面模型技术（shù）只（zhī）能表达形（xíng）体的表面信（xìn）息，难以（yǐ）准（zhǔn）确表达 零（líng）件的其它特性，而实体造型技术能够精确表（biǎo）达零件（jiàn）的全部属 性，在理论上有助于（yú）CAD模型的表达。 SDRC公司于（yú）1979年（nián）发布了世界上第一个完全基于实体造型技 术的大型（xíng）CAD软件I-DEAS.实体造型技术（shù）的普（pǔ）及标（biāo）志着CAD发 展史上（shàng）的第二（èr）次技术革命。
第三次技术革命：参数化技（jì）术
进入20世（shì）纪80年代中期，CV公司内部（bù）以高级副（fù）总（zǒng）裁为首的一批 人提出了参数化（huà）实（shí）体造型方法。这是一（yī）个很（hěn）好的想法，但是碍 于当时参数化技术还有很多技术难点（diǎn）有待攻克，CV公司内（nèi）部否 决了参数化方案。 就是这一批被CV公司拒（jù）绝（jué）的人（rén），离（lí）开（kāi）CV成立了一家新（xīn）的（de）参数化 技术公司，开始（shǐ）研制名（míng）为Pro/ENGINEER的参数化（huà）软件。而这 家公司（sī）就是历（lì）史上CAD领域（yù）最具代表性的软件公司之一PTC公 司，于1989年（nián）上市并引起（qǐ）机械CAD界的（de）巨（jù）大轰动。
第（dì）四次（cì）技术革命：变量化技术
参（cān）数化技术的成功应用，使它几乎成（chéng）为（wéi）CAD业界的（de）标准。但（dàn）是 重（chóng）新开始一套完全参数化的造型系统将花（huā）费很大的人力和财力 。因（yīn）此许多应用软件采用的（de）参数化模型（xíng）都是在原有模型上进（jìn）行 局部、小块的修补。 SDRC公司的开发人员大胆地提出了（le）一种更为先（xiān）进的实体造型（xíng）技 术——变（biàn）量化技术。SDRC公司（sī）于1993年（nián）推出了全新（xīn）体系结构 的I-DEAS Master Series软件。在早期的（de）大型CAD软件（jiàn）中，这（zhè） 是唯一一家在90年代将（jiāng）软件彻底重写的公司。
1.4 CAD基本（běn）技术
人（rén）机交互技（jì）术
人（rén）机交（jiāo）互技术即通过（guò）计算机（jī）输入、输（shū）出设备，以有效（xiào）的方式实现（xiàn）人与（yǔ）计（jì）算机对话的技术 。人（rén）机交互技术包括机器通过（guò）输出或（huò）显示设备给人提供大量有关信息（xī）及提示请示（shì）等，人通过输入设（shè）备（bèi）给 机器输入有关信息，回（huí）答问题及提示请示等。涉（shè）及到（dào）的技术（shù）包括（kuò）：
模（mó）板（bǎn）匹配技术（shù）：一种最简单（dān）的识别技术，将（jiāng）传（chuán）感器输入的原始数据与（yǔ）预（yù）先（xiān）存储（chǔ）的模板进（jìn）行匹配， 通过度量两者之间的相似度完成识别任（rèn）务。
神经网络技术：一种较新的模式识（shí）别技术，具（jù）有（yǒu）自组织和自学习能力，具有分布性特点，抗噪声 能（néng）力比较强，能处理（lǐ）不（bú）完整的（de）模式，并具有（yǒu）模式推广能力。
统计分（fèn）析技术（shù）：通过（guò）统计样本特征向量来（lái）确定分类器（qì）的一（yī）种基于（yú）概率的分类方法（fǎ）。在模式（shì）识（shí）别中（zhōng） 一般采用贝叶斯极大似然（rán）理（lǐ）论确定（dìng）分（fèn）类函数。
而在计（jì）算（suàn）机辅助设计（jì）中（zhōng），交互技术是必不可少的（de）。交互式cad系统（tǒng），指用户在使用（yòng）计算机（jī）系（xì）统进行设（shè） 计时，人和机（jī）器可以及时（shí）地交换信（xìn）息。采用交互式系统（tǒng），人（rén）们可以边
实体造型技术
实体（tǐ）造型技术是（shì）计算机（jī）视（shì）觉、计（jì）算（suàn）机动画等领域（yù）中建立3D实体（tǐ）模型（xíng）的关键技（jì）术。 实体（tǐ）造型技术是（shì）指描述几何模型的形状和属性的信（xìn）息并存于计算机内（nèi），由计算（suàn）机（jī）生（shēng）成具（jù）有真实感的可 视的三（sān）维图形的技术，主要应用领域是计算机辅助设计（jì）、工程分（fèn）析、计（jì）算机图形学、动画、快速（sù）原型 （rapid prototyping）、医疗测试（shì）和科（kē）学（xué）研究的（de）可视化（visualization）。
设计的图纸是（shì）设（shè）计师表达（dá）设计创意的语言工具，一个复杂（zá）的（de）零件，往往需要许多不同投影方（fāng）向的图才 能表达（dá）。而要读懂这些（xiē）图并（bìng）准确想象出其（qí）空间效果，将花费（fèi）很多时间（jiān）和精力。一旦读（dú）图有误，将会给 生产、制造带来（lái）巨大损失。然而，如果采用实体造型的软件进行（háng）零件设计，设计（jì）师就（jiù）能在屏幕（mù）上（shàng）见到 实（shí）时的三维模（mó）型（xíng），大大减少了（le）失（shī）误，而且还能方便地进行后续（xù）环节的设（shè）计，如模拟装配、总（zǒng）体布局、 干（gàn）涉检查、仿真动画及（jí）模（mó）拟加（jiā）工等。实体造型理（lǐ）论为实（shí）现产品由设计到生产（chǎn）的环（huán）节采用同一数（shù）据信息 提供了（le）技（jì）术上的（de）可（kě）行性，大（dà）大地促进了（le）CAD产业（yè）的发展。
1.5 CAD应用场景
制造业：CAD在（zài）制造业中处于关键地位，国（guó）产化趋势显著
制造行业中常常需要设计新产品,设计一个（gè）产品的步骤（zhòu）是概念引（yǐn）入、详细的几（jǐ）何设计（jì）、详细（xì）的结构分 析和结构（gòu）优（yōu）化、模拟仿真等。将整个（gè）设计过程引入（rù）工程概念就是（shì）现代设计（jì）技术的手段（duàn），在（zài）应用CAD 后，就可以在设（shè）计阶段综合（hé）考虑（lǜ）设计出产品的整个生命周期。
而CAD技术（shù）已广泛（fàn）应用于制造（zào）业中（zhōng），其中汽（qì）车、 机（jī）床（chuáng）、船（chuán）舶、飞机和航（háng）天（tiān）器等行业应用（yòng）最为广泛。 三（sān）维CAD系统（tǒng）是支撑制造（zào）业发展（zhǎn）最核（hé）心的技术之一（yī）。大（dà）到满街奔跑的汽车，小到（dào）人手一（yī）部的手机， 离开三维CAD软件都无法设计和制造（zào），但（dàn）此前国内三（sān）维CAD市场长期被进口软（ruǎn）件垄（lǒng）断。而（ér）近（jìn）年来随 着互联网、云计算的深（shēn）度发展（zhǎn），国外软件已不能满足中国制造业的快速发展（zhǎn），并且随着国产化的发 展，国产软件在市（shì）场中占比逐渐扩大（dà）。
电（diàn）子电路与电气：电子电气行业内CAD未来发展（zhǎn）前景广阔
CAD在（zài）电子（zǐ）电气领域的应用被称为电（diàn）子电（diàn）气CAD。主要（yào）包括电气（qì）原（yuán）理图的编（biān）辑、电（diàn）路功能仿真、 工作（zuò）环境仿真、PCB设计(自动布线（xiàn）、自动（dòng）布线（xiàn）)、检测。使用电子和电气（qì）CAD软件（jiàn）也可以快（kuài）速形成 各种报表文（wén）件(如组件清（qīng）单报表)，为采（cǎi）购组件和（hé）工程预算及决算提供方便。
曾经CAD技术主要用于绘制布线图和（hé）电路原理图（tú）。而目（mù）前，CAD逐渐往（wǎng）印刷电路（lù）板设计（jì）应用扩散 ，并大显身手于大规模和（hé）超大规模的集成电路设计制造中（zhōng），并在计算技术和微电子技术这两方面 的（de）发展得（dé）到了很大的推动。
2.1 工业软件市场规模（mó）
工业软件有望（wàng）迎来（lái）行业爆发期，国（guó）内增速远高于（yú）全球水平。工业软件本身（shēn）是工业（yè）技术软件化的产物，是工（gōng）业化的顶（dǐng）级产品。它既是研制复杂产品的（de）关键（jiàn）工具（jù）和 生产要素，也是机械装（zhuāng）备中的“软（ruǎn）零件”“软装备”，是工业品的基本构成要素。工业软（ruǎn）件作为工 业和软件产（chǎn）业的重要组成部分，是推动智（zhì）能制（zhì）造（zào）高质量（liàng）发展的（de）核心要素（sù），也是实（shí）现工业智能化的前 提，因（yīn）此在（zài）传统行业（yè）数字化转型的道路上，工业软件至关（guān）重（chóng）要。 从全球市场来（lái）看，工业软件将继续保（bǎo）持每年5%左（zuǒ）右（yòu）的稳健（jiàn）增速，行业增长较为稳（wěn）定。从（cóng）中（zhōng）国市场来 看，工业软件行（háng）业受益于产业升级、政策（cè）加持、国产化转（zhuǎn）型三大因素（sù），市（shì）场规模迅速扩大，增速（sù）远（yuǎn） 高于全球平均水（shuǐ）平，而未（wèi）来随着核（hé）心技术的不断突破，我国工业软件市场可能迎来高速（sù）增长。
2.2 CAD市（shì）场（chǎng）规模
CAD市场规（guī）模保持稳健增长，国内市场增速略高于全球（qiú）水平。作（zuò）为工（gōng）业软件中极为重要的（de）一（yī）部（bù）分，CAD的应（yīng）用领域（yù）已经从（cóng）最初的机械制造业逐渐拓展到建筑（zhù）、 电子、汽车、航天等其他（tā）行业领域，据艾瑞咨询统计，2020年全球CAD市场（chǎng）规模接近100亿（yì）美（měi）元（yuán） ，其中2D CAD市场规模为（wéi）26亿美（měi）元（yuán），3D CAD市（shì）场规模为73亿美元。2021年-2023年（nián），CAD全 球市场预计将以（yǐ）8%-9%的（de）增（zēng）速（sù）快（kuài）速（sù）扩张。 根（gēn）据P&S Intelligence和工信部运行监测协（xié）调局等测算，2019年全球和中国2D市场空间分别（bié）为 24.2亿美元和12.5亿元，全球市场（chǎng）空间约为中国（guó）的13倍；全球和中国3D市（shì）场空间分（fèn）别为56.8亿 美元和38亿元（yuán），全（quán）球（qiú）市场空（kōng）间（jiān）约为（wéi）中国（guó）的10倍。而中国2D CAD市（shì）场和3D CAD市场均保持高于 全球市场的复合增（zēng）速，可见国（guó）内CAD市场成长空间依然广阔
2.3 CAD全球竞争（zhēng）格局
海外CAD企业（yè）居于龙头（tóu）地位，占据（jù）全球市场大部分份额。由于CAD产品诞生自海（hǎi）外（wài）发达（dá）国家（jiā），目前全球市（shì）场主（zhǔ）要由海外龙头厂商的产品所占据。其中，2D CAD市（shì）场中Autodesk的AutoCAD产品一（yī）家独大；3D CAD产品（pǐn）的现状为达索（suǒ）的CATIA把握高（gāo）端市 场，其另一款（kuǎn）产品Solidworks与西门（mén）子的NX、PTC的Creo主要（yào）瓜分中低端市场。 根据 BIS Research 数（shù）据， 2018 年全（quán）球 CAD 市（shì）场规模约80亿美元，法国达索系统公司（ Dassault Systemes）、德国（guó）西门子公司（Siemens）和美国（guó）参数技术公（gōng）司（PTC）三家处于垄断 地位， 占据全球市（shì）场份额的 60%以上（shàng）。 2019年全（quán）球CAD市场份额的（de）90%以上被国外龙头厂商（shāng）占 据，主要有达索、Autodesk、西门（mén）子、Hexagon、PTC等。
2.4 CAD国内（nèi）竞争（zhēng）格局
国外（wài）领先厂商占据（jù）大部分国内市场份（fèn）额（é），国产替代趋势明显。根据中国工业技（jì）术软（ruǎn）件（jiàn）化产业（yè）联盟测算，2018年全球（qiú）CAD软件市（shì）场主（zhǔ）要由法（fǎ）国达索系（xì）统公司、德 国西门子公司和美国参数技术公（gōng）司（PTC）三家垄断（duàn），占据全球（qiú）市场（chǎng）份额的60%以（yǐ）上；中国（guó）CAD软 件市场规模约为7.33亿美（měi）元，占比8.5%，其中95%以上的市场被国外软件所占据，中国厂商主（zhǔ）要布 局在2D CAD市场。虽然现阶段绝大数市场份（fèn）额依（yī）旧被国外厂（chǎng）商所垄（lǒng）断（duàn），但随着（zhe）我国工业化程（chéng）度的不断提高，以及（jí）国家 对这一领域的重视（shì），国产替代进口（kǒu）将成为（wéi）大势所（suǒ）趋。从我国CAD发展现状来（lái）看，2D CAD在诸多细 分领域已经（jīng）基本可实现国产替（tì）代进口，在（zài）3D CAD领域部分国内厂（chǎng）商也在不断更（gèng）新迭代、打磨产品 ，未来预计也将逐（zhú）步替代国外厂（chǎng）商。
3.1 国外CAD厂商-Autodesk
公司简介：AAutodesk是世（shì）界领先的设（shè）计软件 和数字（zì）内（nèi）容创建公司，用（yòng）于建筑设计、土地资 源开发（fā）、生产、公用设施、通信、媒体和（hé）娱乐 。公司始建于1982年，Autodesk 提供设计 软件、Internet 门户服务、无（wú）线开发平台（tái）及定 点应（yīng）用，帮助（zhù）遍（biàn）及150多个国家的四百万用（yòng）户 推（tuī）动业务，保持竞争（zhēng）力。
行业（yè）地位： Autodesk的AutoCAD系（xì）列（liè）软件在专业设计领 域深耕接近（jìn）30年，第一个版（bǎn）本（běn）AutoCAD 1.0 早于1982年问世，随后便不（bú）断更（gèng）新（xīn）版本，并（bìng） 横向伸延至不同专业领（lǐng）域（yù）。Autodesk Revit 、AutoCAD Civil 3D、AutoCAD Electrical 、AutoCAD Map 3D等，可用于建筑工程设 计（jì）、机械设计，以至数码媒（méi）体娱乐等应用。目 前公司业务（wù）分为（wéi）4大范畴：建筑（zhù）、工程与（yǔ）建设 、制造业以（yǐ）及媒体（tǐ）和（hé）娱乐。 AutoDesk在（zài）CAD软件市场占有率达到31%， 位居（jū）第二（èr）大CAD软件（jiàn）开发商。同时，公司在 2D CAD时代制定了（le）DWG数据标准（zhǔn）和ARX二 次开发标准，在我（wǒ）国稳居2D CAD行业龙头地 位（wèi）。
Autodesk持续改革，业绩不（bú）断增长。 自金融海啸（xiào）后（hòu），公司经营表现一直（zhí）不佳，一（yī）度停（tíng）滞不前，2008年（nián）至2019年（nián）营（yíng）业收（shōu）入一直（zhí）处于21-25 亿（yì）美（měi）元之间。为了改善（shàn）公司的经营情况，管理层积极采取（qǔ）应对措施，大胆（dǎn）改革（gé），2016年（nián）1月取消了永 久版权（quán）销售制（zhì）度，采取服（fú）务（wù）订用制度。改（gǎi）革（gé）初（chū）期虽不受客户以及投（tóu）资者的看好，但通过不断的（de）努（nǔ）力， 公（gōng）司的改革（gé）最终还是取得了成功，2020年公司（sī）的（de）营业收入（rù）首次（cì）突破了30亿（yì）美元，并且利润扭亏（kuī）为盈 ，从2019年的-0.8亿美元增长（zhǎng）至2.2亿美元。其次，2021年公司也保持了正增长的趋势，营业收入（rù）同 比增长15.9%，归母净（jìng）利润同比增长495%，业绩有望在未来持（chí）续增长。
3.2 国外CAD厂商-达（dá）索系（xì）统
公司简介：达索系统负（fù）责（zé）系统（tǒng）性的软件供应（yīng）， 并（bìng）为（wéi）制造（zào）厂（chǎng）商提供具有Internet整合能（néng）力的（de）支 援（yuán）服（fú）务。该集团提供涵盖整个（gè）产（chǎn）品（pǐn）生（shēng）命周期的 系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理 等各个领域中的最佳软件（jiàn）系统 ， 著名的 CATIAV5就（jiù）出自（zì）该公司之手（shǒu），达索的CAD产品 市场（chǎng）占率居世界（jiè）前（qián）列（liè）。
主要CAD产品
CATIA ：CATIA可用于产品开发（fā）的整个过程——从概念 化和设计 (CAD) 到工程 (CAE) 再到制造 (CAM)。用户（hù）不仅可以设计产品，还可以在现 实生活中的行为环境中（zhōng）进（jìn）行设计。
SoildWorks ：SolidWorks 是一个实体（tǐ）建模CAD和CAE程序 。设（shè）计人员可（kě）以使（shǐ）用 SolidWorks 使用基于参 数化特征的方（fāng）法创建自动生成（chéng）的 2D 工（gōng）程图（tú）和（hé） 高（gāo）级（jí） 3D 模型。SolidWorks 还使用户（hù）能够（gòu）执 行分析和模拟，包括有限元分析（xī）。该产品强调 更快的建（jiàn）模、新的设计工（gōng）具和增强的协作（zuò）。
营业收入增长稳（wěn）定，净利润（rùn）在（zài）一定区间内波动。公（gōng）司2016年（nián）-2020年（nián）营业收入分别为（wéi）33.8、36.5、41.1、45、50.9亿美元（yuán），营（yíng）业收入2020年同比增 加13.1%，期间内年（nián）复合增长率（lǜ）为8.5%；公司（sī）2016年-2020年归（guī）母净利润分别为5、5.9、6.7、6.9 、5.6亿美元，归母净利润2020年同比减少19%，期间（jiān）内年复合增长率（lǜ）为2% 2020年净利润（rùn）下滑严重主要与无形资（zī）产摊销增加和财务亏损（sǔn）有关，但公司营（yíng）业（yè）收入增长稳定（dìng），依然 保持（chí）着市场领导者的地位（wèi），预计未来公司（sī）净（jìng）利润有望扭亏为盈。
3.3 国（guó）外CAD厂（chǎng）商-PTC
公司简介：自 1985 年以来，PTC 一直（zhí）为顶尖的 客（kè）户提（tí）供服务（wù）、收购重要的（de）公司并创造在业内领 先的产品，以帮助用户获得持久的产品和（hé）服务优 势。公司为工业软件领域最具（jù）代表性的软件公司（sī） ，包括产品生命周（zhōu）期（qī）管理 (PLM)、计算机（jī）辅助设 计 (CAD)、应用（yòng）程（chéng）序生命（mìng）周期管理 (ALM)、供 应（yīng）链管理 (SCM)和服务生命（mìng）周期管理 (SLM)解 决方（fāng）案等（děng）明星产品。
CAD产品地位： 1985 年（nián） ， Samuel Geisberg 博 士 创 办 了 Parametric Technology Corporation (PTC)， 为 CAD 软件定（dìng）义了一种全（quán）新的方法。这项创新 产（chǎn）生（shēng）了市场上参数化和基（jī）于（yú）特征的实体建（jiàn）模（mó） CAD软件，如（rú）今称（chēng）为（wéi）Creo软件（jiàn），该软件已成为（wéi） 领先（xiān）的产品设计和开发（fā）软件。 Creo 提供了当今市场（chǎng）上（shàng）具有可（kě）扩（kuò）展性的各种 3D CAD产品开发包和工具。丰富的特性、功能 和工具可帮助工（gōng）程师更好地构思、设计和打造产 品。Creo包含了增材制造、创成式（shì）设计（jì）、物联 网、基（jī）于模型的定义（yì） (MBD) 和增强现实 (AR) 方面的突破性功能。
营业收入增长稳定（dìng），净（jìng）利润实现大幅度增（zēng）长。 公司2017年-2021年营业收入分别为11.6、12.4、12.6、14.6、18.1亿美元，营业收入2020年同比 增加24%，期间内年复合增长（zhǎng）率为9.3%；公司（sī）2016年（nián）-2020年归母净利润分别为（wéi）0.1、0.5、-0.2、 1.3、4.8亿美（měi）元（yuán），归母净利润2020年（nián）同比增加269%，期间内年复合增（zēng）长率为117%。 公司的营收情况（kuàng）一直处于稳步（bù）上（shàng）升的（de）态势，但2019年公司净利润出现了大幅下降的情（qíng）况，主要是由 于公司在2019年将软件产品收费模式转为订阅收（shōu）费，以即用即付的模式购买产品（pǐn），因此拉（lā）低了公司 利润（rùn）。
开云网页版 描述
