工业软件行业市场深度分析及发展规划咨询

工业软件行业市场深度分析及发展规划咨询工业软件行业的竞争情况随着经济全球化的深入推进，国际工业软件巨头全面参与国内市场竞争。在核心工业软件领域中的CAE软件市场，安西斯、达索、西门子、MSC等企业已形成巨头垄断的局面，在国外市场占据着技术、规模和市场的绝对优势；在国内市场，外资巨头依靠技术优势和先发优势占据了较大的市场份额。根据《中国工业软件产业白皮书（2020）》数据显示，我国高端CAD、CAE、MES、PLM等研发设计类软件市场被安西斯、达索、西门子、MSC等国外厂商垄断。2019年我国研发设计类软件产品中国企业数量占比较低。在工业信息化高速发展的背景下，CAE软件的重要性在我国显著提升，企业在产品设计与生命周期各阶段对CAE软件的需求不断增加，在各领域的应用日益广泛。随着国内工业软件企业技术水平的不断进步，国内企业逐渐凭借对本地化客户定制化需求的深入理解、快速响应的服务优势、成本优势站稳脚跟，并通过加大研发投入，丰富产品种类，延伸产业链以进入新的发展阶段，以期在的市场中逐步实现对外国工业软件巨头的追赶及超越。工业软件产业链从产业链来看，工业软件上游主要是为工业软件产品制造提供基础服务的软硬件；下游应用方面，工业软件可以广泛应用于工业制造的多个领域和各个要素与环节之中，包括汽车、能源、电子、机械装备、航空航天、国防等多个领域。工业细分领域众多，异质性强，整体行业集中度较低，但细分领域存在龙头。2012-2019年，我国工业软件产品收入年复合增长率为20．34%，中国公司工业软件增速持续领先于全球工业软件市场，中国对工业软件的需求，将成为全球工业软件市场发展的亮点。对于国家而言，发展工业软件是要解决的问题。在自主可控大势下，扶持政策密集出台，同时下游景气度持续，为我国的制造大国向制造强国转型提供了沃土。在智能制造等一系列政策推动下，工业软件有望得到进一步发展。近年来，工业软件行业发展稳定向前。2019年全球工业软件市场规模达到4107亿美元，近三年同比增长率均在5%以上。相关研究机构预计2022年全球工业软件的市场规模逼近4800亿美元。近年我国工业软件市场保持高速发展。截至2020年度，我国工业软件产品营收已达到1974亿元，同比增长14．8%，近三年年均复合增长率为15．6%，增速远高于国际平均水平。相关研究机构预计2022年中国工业软件产品营收将达2610亿元。工业软件应用领域（一）汽车电子随着汽车智能化和电动化趋势的影响，汽车电子广泛应用于汽车各种领域中。受益于汽车电子市场的快速成长，汽车电子类应用逐渐成为全球被动元件大厂的支柱性收入。近年来，中国汽车电子市场规模一直保持稳定增长，2019年市场规模达962亿美元，同比增长10．07%，预计2022年将进一步增长至1181亿美元。（二）安防电子我国安防行业市场规模从2017年的6016亿元增长至2019年的7562亿元，年均复合增长率达12．01%，预计2022年将达到10134亿元的市场规模。近年伴随国内经济下行的压力，安防成为少数较为景气的行业之一。（三）数控系统数控机床是装备制造业智能制造的工作母机，是衡量一个国家装备制造业发展水平和产品质量的重要标志。近年来，我国已经连续多年成为世界最大的机床装备生产国、消费国和进口国，产业规模持续扩大。在国家政策的支持以及国内企业不断追求创新的背景下，中国数控机床行业发展迅速，行业规模不断扩大。2019年，中国数控机床产业规模达3270亿元。由于疫情的影响及能源供应限制，2021年中国数控机床产业市场规模小幅上涨，为2687亿元。相关研究机构预测，2022年数控机床产业规模将达3957亿元。工业软件的特点（一）工业软件终将走向寡头垄断格局软件行业由于复制成本极低，最终都会演变成寡头格局。从全球市场来看，在刚刚出现时，由于技术尚未稳定，可能市场格局较为分散，但各个环节、各个领域的工业软件市场最终都是由几个巨头瓜分。（二）产品需要生态协同不断打磨，以提升竞争力随着工业技术的不断发展，以及强者恒强的行业属性，要求工业软件不断迭代与更新，以匹配最新的工业需求。（三）工业软件需要持续的高研发投入2021年，全球领先的工业软件公司研发费用率几乎都高于10%，全球EDA巨头Synopsys和CAD巨头Autodesk研发费用率2011-2021年连续10年超过20%。我国工业软件品类基本齐全。但是由于我国在工业软件发展落后于欧美国家，欧美软件巨头对国内软件企业往往具有较大的领先优势。但由于近年的国际形势，加上我国本身市场较大，这给了工业软件企业以崛起的机会。CAE行业发展简介（一）全球CAE软件行业发展情况CAE软件属于研发设计类工业软件，在产品设计过程中，能够起到优化设计方案、提升产品性能、大幅减少试验次数、提升研发效率等效果，是产品研发实现正向设计、原始创新的重要工具软件。美国是全球最早开始CAE软件开发的国家，美国航空航天局NASA于1966年提出发展世界第一套泛用型的有限元分析软件Nastran，并在1969年推出第一个版本。20世纪70年代到80年代，随着数值计算理论的不断成熟，CAE技术也逐渐进入了蓬勃发展的时期，在市场中先后涌现了诸多专注于CAE软件研发的企业。同时，个人计算机的出现进一步推动了CAD和CAE技术的普及与发展。20世纪90年代，由于制造企业越来越多地受到生产成本和产品时间压力的推动，开始利用更多的自动化技术进行研发，包括更多的仿真分析软件，仿真分析也从结构、流体领域发展到电磁、声学、光学等多个领域，CAE市场得以强劲增长。同时，CAD技术经过三十年的发展，经历了从线框技术到曲面技术，再到参数化技术、变量化技术，为CAE技术的推广应用打下了坚实的基础。21世纪以来，一方面CAE技术随着计算机技术，尤其是高性能计算的发展而快速发展，各类仿真算法涌现，软件的仿真精度、效率等大幅提升，商业化应用领域高速拓展。同时，CAE领域行业集中度不断提升，大软件企业为提升分析技术、拓宽应用领域和市场范围，不断加强对中小CAE软件企业的并购，安西斯、达索、西门子、MSC等CAE龙头企业通过市场并购和整合不断提升市场影响力。CAE行业市场规模随着下游行业需求规模不断扩大而增加，2020年，全球CAE市场规模为81亿美元，市场集中度较高，主要被前三大供应商所主导，分别是西门子、安西斯和达索，市占率共计47%。（二）国内CAE软件行业发展情况我国的CAE软件的研发最早可追溯至上世纪60年代，在解决刘家峡大坝应力分析计算中，我国老一辈科学家研制出我国第一个平面问题通用有限元程序。20世纪70年代，大连理工大学研制出了JIGFEX有限元分析软件，航空工业部研制了HAJIF系列程序。国内较早的将有限元方法及有限元软件应用于航空航天、土木、建筑和水利等工程领域。20世纪80年代，通过引进、借鉴和吸收国外软件，国内CAE软件短暂呈现出百花齐放的繁荣格局，涌现出大连理工大学的JIFEX、北京大学SAP84等诸多优秀软件。20世纪90年代以后，国内工业虽然持续快速发展，但是原始创新不足，对工业软件的市场需求不多，且国内计算机技术发展相对落后于欧美，导致国内CAE软件在市场与技术两方面落后于境外企业。21世纪以来，随着境外CAE软件技术的进一步提升以及龙头企业逐步形成垄断优势，国内各类进口CAE软件的代理商、培训商、二次开发企业兴起，进一步压缩了本土CAE软件的发展空间，造成了研发不及代理的发展困境。根据《中国工业软件产业白皮书（2020）》的研究数据，国内市场目前前十大CAE软件企业均为境外软件厂商。根据《中国工业软件产业白皮书2020》，我国2018年CAE市场规模约为6亿美元，主要被国际巨头占据，国产化率较低。工业软件行业发展情况和未来发展趋势正向设计是指在产品设计过程中，从需求出发，通过各种设计理念、方法和工具设计出产品的各类要素，以制作一个全新的产品，与此对应的是逆向工程，是指对一项产品进行逆向剖析及研究，从而演绎并得出该产品的各类设计要素，以制作出功用相近，但又不完全相同的产品。我国工业在发展过程中，从产业链角度，偏加工、组装和制造，但是前端的产品设计环节中，原始创新不足，正向设计能力欠缺，更多的是做逆向工程，然后通过人口红利、原材料价格等获得的成本优势而拓展市场，导致在高端制造领域与部分发达国家存在一定的差距，成为制约我国制造业转型升级的重要因素之一。我国经济由高速增长转向了高质量发展，转变发展方式、优化经济结构、转换增长动能已经成为了刻不容缓的重要任务。在此背景下，推进新一代信息技术和工业制造业深度跨界融合，更加注重基础研究、注重原始创新、正向设计，提升企业的底层自主研发设计能力，成为实现从中国制造向中国创造转型的必由之路。CAE仿真软件作为重要的研发设计类工业软件，可以实现产品设计方案的优化、提升产品性能、缩短开发周期、减少设计成本，并通过模拟仿真预测产品功能可用性、可靠性、效率和安全性等，是实现产品正向设计、原始创新的核心工具软件。随着竞争的加剧和客户需求的多样化，低附加值的产品或服务已经不能满足市场和环境发展的要求，现代制造业产品越来越复杂、功能越来越齐全，产品设计呈现数字化、专业化、集成化等特点。作为一种功能强大的工具软件产品，CAE软件正在成为数字空间和物理世界融合的最重要的工具，其所带来的核心变革是在产品全生命周期持续利用CAE技术实现对试验的替代。当产品处于早期概念设计阶段时，开发人员可以通过CAE技术测试初始概念并寻求初始参数的最佳解，从而获得可靠的初步产品设计方案；在产品系统或详细设计阶段，开发人员可以通过CAE技术对产品或工程方案进行模拟，从而对产品设计方案进行不断优化；在产品制造阶段，CAE技术与人工智能的结合有助于确保成品制造的一致性，保证产品精确度和降低成本。总体而言，随着计算机技术的发展，CAE软件的功能不断加强，能够融入到制造业的各个环节，成为制造业企业提升创新创造能力的重要手段。（一）工业软件国产化趋势依托于工业体系的发展，欧美等发达国家和地区率先建立了较完善的工业体系，其在设计仿真分析技术领域有较强的先发优势。安西斯、达索、西门子等国际知名工业软件企业凭借成熟的技术，在我国研发设计类软件市场占有主导地位。近年来，我国制造业转型升级步伐不断提速，多部门颁布智能制造发展相关政策，以推动产业数字化发展，大力推动自主可控工业软件推广应用，提高企业软件化水平。2019年以来，我国多家科研机构和研究所被禁用基础工业软件，工业软件领域核心技术国产化的重要性愈发突出，面向国家重大需求，在关键领域、的领域努力实现关键核心技术自主可控的需求较为迫切。出于对先进制造和信息安全问题的考虑，国产工业软件进入国内大型企业的步伐也将加快。在国内政策推动及宏观环境影响下，工业软件国产化将成为工业软件行业的长期发展趋势。（二）工业软件云端化趋势明显工业云平台本质属于工业互联网，是智能制造的重要载体，依托信息技术针对海量数据进行挖掘和分析，实现工业制造过程的全要素、全产业链、全价值链的显性化与数字化。根据工业互联网产业联盟发布的《工业互联网产业经济发展报告》，2020年工业互联网核心产业（工业互联网建设涉及的网络、平台、安全等软硬件基础设施）增加值达到6，520亿元。云计算通过虚拟化技术，可以实现底层IT资源的池化，即将过去独立的服务器、存储设备组成一个规模更为庞大的算力资源池，云计算技术能够提供弹性、可扩展、高性能的计算资源。通过搭建仿真云平台，可以将仿真技术在中小企业中普及推广，中小企业可通过购买服务的方式进行仿真设计，降低研发创新成本，满足激发中小企业创新活力的需要。随着新一代信息技术与实体经济的加速融合，工业数字化、网络化、智能化演进趋势日益明显，催生了一批制造业数字化转型新模式、新业态，其中数字孪生日趋成为产业各界研究热点，未来发展前景广阔。数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度的仿真过程，在虚拟空间中完成对物理实体的映射，从而反映物理实体的全生命周期过程。企业在开发新产品时，可以事先做好数字孪生体，以较低成本，在数字孪生体上预先做待开发产品的各种数字体验，直到在数字空间中把生产、装配、使用、维护等各阶段的产品状态都调整和验证到最佳状态，再将数字产品投产为物理产品，一次把产品做好做优。基于数字孪生的数字体验是对工业技术的极其重要的贡献与补充，是产品创新的崭新技术手段。（三）工业软件知识产权保护意识不断增强近年来，我国企业知识产权保护意识不断增强。2009年至2021年，我国专利申请量、专利授权量、计算机软件著作权登记量的年均复合增长率分别达15．03%、18．81%和34．02%，均实现了快速增长。推进软件正版化是尊重和保护知识产权的重要举措，软件正版化是实施创新驱动