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#行业报告#工业软件行业专题报告:CAD、PLM迎来“黄金十年”

栏目:行业报告 作者:ZML 时间:2022-06-02 12:51:20

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1.CAD/PLM领域,颠覆者寡,剩者为王
1.1在工业软件5大类别中,
CAD/PLM处于价值链前端,
是产品数据的源头

综合行业通用分类方法,我们把工业软件分为5大类:研发设计类,经营管理类,生产制造类,运维服务类,创新应用类。

近些年来,我国的工业软件应用呈现如下特点:我国工业企业产品研发从跟随转向引领,设计方法从逆向工程转向正向设计,研发设计类软件的重要性越来越高。随着设备保有量的增加,企业希望运维服务市场成为新的营收和利润增长点,逐步加大对运维服务类软件的投资。各类创新应用层出不穷,旨在实现跨业务领域的业务贯通,实现IT和OT的融合,数字世界和物理世界的融合。



1.2 CAD/PLM
主要买家画像

从客户规模来看,大型工业企业的投资占比超过50%;中小型企业数量众多,但需求并未充分释放。

按企业性质,我们将客户分为三大类:国防军工、央企国企、商业化公司。国防军工:我国的各大军工集团。央企国企:如中国第一汽车集团有限公司、中国中车集团公司等。商业客户:如华为技术有限公司、三一重工股份有限公司、深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司等。

1.3 CAD/PLM
国内市场空间

根据e-works数据:在新冠疫情的冲击下,2020年中国研发设计类软件市场仍然取得了9.4%的正增长。2020年中国市场达到29亿美元,较2019年增长9.4%。2020年全球市场增长3.5%,达到533亿美元,中国市场占全球份额由2019年 的5.1%增长至2020年的5.4%。仿真分析与数字化制造市场保持两位数增长。我国CAD市场规模将近6亿美元,CAD+CAE+CAM总市场份额将近12亿美元。



1.4 未来5年,
中国研发设计类软件市场
有望保持10%以上的增长

增长的主要动力:随着工业企业竞争策略的转变(从成本优势向科技优势转变),研发投入增加带来的软件更新、扩展需求。在数字化转型大背景下,工业软件在中小型企业的普及率将得到提升,需求有望释放。软件合规的持续推动。新兴企业(如新能源汽车产业链、半导体产业链)的快速成长带来的需求增量。

1.5 全球CAD市场
主要参与者

中国CAD市场格局与全球类似,主要份额由外资厂商占据。达索:Catia在高端三维CAD市场(航空、汽车车身)一枝独秀,SolidWorks在中低端市场占据较大市场份额。西门子:NX面向高端三维CAD市场(国防军工、汽车、轨道交通等),SolidEdge覆盖中低端市场。PTC:Creo覆盖面广(国防军工、工程机械、ICT、医疗器械等),具有海量的Install Base。AutoDesk:二维CAD的王者,占据二维CAD80%左右的存量市场份额。

1.6 全球PLM市场
主要参与者

全球PLM市场,市场集中度高,TOP5市场占比将近80%,头部企业分为两类。CAD厂商:西门子、达索、PTC。ERP厂商:SAP、Oracle。



1.7 国内CAD应用状况:
我国的CAD普及率较高,
应用逐步深入

1991年,当时的国务委员宋健提出“甩掉绘图板”的号召,我国政府开始重视CAD技术的应用推广,并促成了一场在工业各领域的 技术革新。

1995-2000年,随着PC的普及,以AutoCAD为主的二维CAD得到广泛应用,国内涌现了大量基于AutoCAD的二次开发商。

2000-2010年,国外三维CAD厂商进入中国,大量企业开始试点三维CAD,头部企业三维CAD得到广泛应用,形成三维设计建模、 二维出图的局面。

2010年至今,随着三维标注、三维检测等技术逐渐成熟、数控加工的普及,头部企业基于三维模型开展深化应用,MBD/MBE成为企 业CAD应用新的方向。



1.8 国内PLM应用状况:
PLM已初步应用于产品生命周期全过程

我国PLM应用经历了四个大的阶段:文件管理—>PDM—>PLM—>深化应用、融合创新。

文件管理(2000年以前):伴随着二维CAD的广泛应用和三维CAD的推广,CAD数据的管理需求应运而生,早期的PDM主要用于 CAD数据及设计文档的管理。

PDM(2000年-2005年):领先企业开始实施PDM系统,实现产品研发核心数据和核心流程的管理。

PLM(2005年-2015年):企业越来越重视研发管理体系的建设,并引入专业咨询公司协助改善研发管理体系,数据管理系统从核心 功能向前后扩展,逐步覆盖需求管理、产品平台/产品线管理、工艺管理、售后管理等产品生命周期全过程。

深化应用、融合创新(2015年至今):随着MBD/MBE的应用以及企业对产品系列化、模块化重视程度的提升,PLM应用走向深入。同时,数字主线、中台等新技术的出现促进了PLM与其它系统的融合,头部企业开始注重跨业务领域的融合与创新。



1.9 CAD/PLM
总替换成本高,
企业选型相对谨慎

CAD/PLM作为研发领域的核心软件,用户粘性强,替换成本高。

用户习惯:研发人员任务饱满,在企业相对强势,不愿意花时间在学习、适应新软件上,用户粘性强;如果进行软件更换,软件实 施以及用户学习、适应过程将会产生较大的时间成本。

历史数据:历史数据是企业核心资产,软件切换必须考虑历史数据的重用,这将产生大量的数据整理、转换成本。

软件购置成本、与其它系统适配成本:CAD、PLM强关联,CAD的更换需要与PLM系统重新对接;PLM与企业内众多系统存在接 口,PLM的更换需要重新与其它系统对接。



1.10 纵观CAD/PLM发展史,
颠覆者寡,剩者为王

从全球头部厂商的发展历史来看,PTC之后再无颠覆者;头部企业集中度高,收并购是主要手段。

市场空间小(与云计算、网络安全、ERP等不在同一量级);且投入周期长(数十年磨一剑),投资回报慢。传统CAD/PLM市场已发展多年,处于成熟稳定期,中小厂商已告别高增长,收并购有利于形成协同效应,技术上能形成完 整解决方案,运营上能共享销售体系,增加各单品的客户覆盖度。CAD内核属强技术壁垒,全球具有独立内核技术的厂商不足10家。从客户端来看,总替换成本高,粘性很强;产业链上下游协同也有利于增加用户粘性。国内一、二级市场估值倒挂,不利于国内头部企业通过收并购发展壮大。



02 “卡脖子”倒逼国产替代加速
2.1 CAD/PLM领域
国产化程度低

CAD市场目前外资厂商处于垄断地位。二维CAD领域,国产软件开始抢占AutoCAD市场。三维CAD领域,国产软件还处于起步阶段,市场份额较小。



2.2 科技打压
倒逼国产CAD/PLM崛起

实体名单具体管控措施:不售:不再同实体名单所列企业发生新的业务关系,不可 以继续销售软件及服务。不收:不再接收来自实体名单所列企业的付款,这样会导 致原有合同不能完整执行。不服务:不再向实体名单所列企业提供服务,包括现场服 务和远程电话支持。

2.3 软件合规带来的成本压力
也促进国内企业更多考虑性价比更高的国产软件

近10年以来,随着我国知识产权保护意识的提升和保护力度持续强化,我国软件正版化状况已大为改善。大型企业基本合规,其中出海型企业、上市公司合规意识最强。中型企业存在一定缺口,近年来软件合规意识正在逐步增强。小型企业和个人用户的软件正版化率有较大提升空间。

2.4 应对外部压力的主要措施:企业自研

我国国防军工企业是美国科技打压的主要对象,美国商务部多批次将我国国防军工企业列入实体名单,国防军工企业通过国产 替代实现自主可控的紧迫性高。以航天为代表的我国国防科技工业的发展历程就是一部自力更生、攻坚克难的奋斗史,国防军工单位作为我国自主可控攻坚战 的排头兵,具有丰富的历史经验,目前正在开展工业软件领域的自研工作。



2.5 应对外部压力的主要措施:
和国外厂商深度合作

中国航天科技集团有限公司将与达索系统开展信息技术、数字化软件和咨询服务方面的合作,提升数字化与智能制造水平。航 天科技集团面向未来,与国际级的合作伙伴同行,打造成为世界一流的宇航企业。中法已在多领域展开合作,包括航天领域。达索系统在全球航空航天领域拥有众多成功案例(比如虚拟与实体技术之间的有效协同)。达索系统的团队、产品、技术对中国航天数字化转型具有提升作用。

2.6 应对外部压力的主要措施:
政策扶持现有国产软件的发展

政策引导对企业的影响:随着国产软件的逐渐成熟,预计十四五期间国产替代将会加速。经费来源中“国拨”比例较高的企业,技术相对成熟的管理系统(比如PLM、ERP等)将是本轮国产替代的重点。

2.7 应对外部压力的主要措施:
联盟突围

针对我国工业软件企业分散、多而不强等特点,相关企业联合起来,联盟突围。最近广州市联合11家企业,成立工业软件产业联盟,其目的是“加速推进工业软件和制造业融合发展,加强工业企业对接,强 化交流合作,推广优秀软件产品和解决方案”。华为助力,共建工业软件云。集众智、聚众力,一起共建工业软件生态,然后基于工业软件云“大插座”标准,联合促成“平台+插件”方式,用一种新的 商业模式形成网格生态,联合所有的工业软件开发商和头部企业用户,一起来打造面向产业链、产业集群需求的集成环境。工业企业+软件厂商+云平台,有望成为具有良好落地效果的产业联盟。



03 国产CAD五雄争霸,中望软件具有先发优势
3.1 CAD的核心技术:
几何内核是CAD软件的“芯”

CAD软件的核心是其内部的几何内核,几何内核对CAD软件的重要性,如同计算机设备中的芯片一样,是工业设计软件最为基础和 核心的部分。几何内核决定着CAD软件的能力边界和行业扩展性,同时很大程度上决定了该软件的性能和稳定性。

3.2 CAD工程应用的关键:
功能完整性

CAD软件的每一个领域又可以细分为上、中、下游的多种能力,国内厂商 尚需时日来完善细分领域的功能。以线束设计为例,可以细分为原理图、三维布置图、线束图、电器设备图 等。国产软件还需时日完善上下游的功能覆盖,现阶段可以与第三方软件(如 EPLAN)结合形成解决方案。

3.3 CAD应用推广的关键:
国际巨头的发展都离不开工业巨头的支持

Catia的产生、发展离不开法国达索航空的支持。法国达索航空的CAD/CAM部门开发了CATIA软件,随后独立形成达索系统公司。达索航空是CATIA的开发者、坚定用户和支持者。达索同时还引进洛克希德马丁公司的CADAM软件进行学习,并于1989年整合CADAM公司,形成了独霸航空设计领域的Catia软件。

3.4 CAD应用推广的关键:
国产CAD软件正在逐步构建生态

从工业企业的角度,重点考虑与供应链上下游企业的协作问题。比如主机厂和供应商的协作、主机厂和下游制造单位的协作。目前在手机产业链,以Creo为主;在航空产业链,以Catia为主。

3.5 CAD发展趋势:
云CAD

对于中小企业,云CAD将大大降低CAD使用门槛和总拥有成本. 对设计师来说,传统CAD应用中的软件使用环境的配置、数据版本一致性、数据管理与团队协作问题等问题将迎刃而解,设计师能更 专注于设计活动本身。对企业来说,不用在本地配置昂贵的图形工作站,不用专业团队运维管理CAD工具及数据管理系统,这将大大降低运维成本。

3.6 CAD技术发展趋势:
与新技术的融合

CAD与新技术发展方向结合,如下方面将是CAD技术重点发展方向。3D打印:从3D建模、3D打印仿真分析到与主流3D打印机对接的全过程。拓扑优化:根据一组设计要求(如负载、约束、材料、制造工艺等)自主创建最佳设计的方法.



04 国产PLM参与者众多,群雄逐鹿
4.1 PLM的核心技术:
系统架构和底层数据模型、与工具/系统的集成

PLM作为工业企业研发领域的大型系统,管理的数据多样、用户众多,系统架构和底层数据模型的健壮性与稳定性将决定是否满足大 规模工程应用的要求;同时,系统架构和底层数据模型也决定了系统的集成性、扩展性、二次开发的便利性。

4.2 PLM系统的通用化、产品化能力
是商业化PLM厂商的核心竞争力

全球范围内,除了主流的商用PLM软件外,以日企为代表的部分工业企业也自研PLM或类似系统,但应用范围一般以局限于企业内 部、与其紧密协作的上下游企业。

4.3 PLM应用推广的关键:
生态(服务合作伙伴)

商业化PLM市场,企业的PLM系统建设一般需要6-12个月的实施过程,该过程将实现商业PLM系统能力与企业业务流程的结合,将 对商业PLM系统进行开发配置,以符合企业个性化要求。

4.4 PLM发展趋势:
云PLM

在CAD工具软件本地部署的前提下,云PLM的主要发展方向是向企业供应链、产品全生命周期的拓展。传统PLM属于工业企业核心系统,保密级别高,应用范围一般局限于企业内网;云PLM有助于将PLM的应用范围从实体企业拓展到 虚拟企业范围,上下游企业有望基于云PLM实现协同。

4.5 PLM技术发展趋势:
与新技术的融合

随着微服务架构等技术的发展,系统技术架构将划分为较清晰的前中后三层。后台:传统的PLM功能后台化(数据模型、流程引擎、数据存储、工具集成等),并封装成微服务。中台:中台连接后台,为前台赋能。中台提供业务视角的数据建模;对微服务的管理、编排;提供低代码开发平台,支持前台应用的 快速开发、迭代。前台:开发创新应用,改变传统PLM系统交互界面复杂、用户体验差的顽疾;另外随需应变,快速迭代,支持业务创新.

4.6 PLM竞争格局
国产PLM具备PDM核心功能,
但全生命周期覆盖完整度不够

国产PLM系统以其高性价比在中小企业市场占据了一定份额,与外资PLM相比,如下方面存在差距:缺少高水平的实施顾问,国产PLM系统的高性价比很大程度上限制了其实施服务队伍的水平,高水平实施顾问的缺乏又会降低国产 PLM厂商的市场竞争力,二者之间形成负反馈。

报告节选:

































































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