工业软件：质变，从国产化到全链路至规模化

工业软件研发驱动国产化，完成从“有”到“用”过程。工业软件是沉淀了工业知识、技术与经验的智慧结晶。我国工业软件整体面临“管理软件强、工程软件弱，低端软件多、高端软件少”问题，研发设计类面临的“卡脖子”问题最为严峻，是国产化替代的核心关注点。与此同时，我国工业软件厂商已通过自研初步形成系列产品，研发效益已初步体现。2019-2023年，我国工业软件上市公司整体研发费用率逐年上升，2020-2023年CAGR高达23.51%，同期净利润CAGR为39.8%，超过同期研发费用的增速，有利于支撑研发投入进一步增长，带动“研发飞轮”，从而逐渐构建出我国工业软件厂商的竞争壁垒。在研发赋能下，我国嵌入式软件、生产控制类、信息管理类已有一定优势，研发设计类当中的EDA也有诸如华大九天、概伦电子等国产厂商取得显著进展，工业软件整体国产化率预计稳步提升。 工业软件发展史即并购史，我国并购活跃有望形成全链路布局。工业软件领域分散、专业度高、客户粘性强决定了其研发难度大、周期长等特点，并购是工业软件公司形成马太效应的重要手段。公司通过并购逐步扩大优势，能够再次增强自身并购能力，从而形成强者愈强、赢者通吃的局面。海外成熟的工业软件巨头，如达索、西门子、新思科技均通过几十上百次的并购积沙成塔，弯道超车，形成全链路的产品布局与完善的产品解决方案，积累了优质的工业实践增强用户粘性，夯实自身竞争壁垒。我国工业软件企业同样在并购活动中积极实践，其中以专业度更高的研发设计类EDA、CAE、CAD为主，同时靠拢行业国际龙头，海外并购崛起，加快全球化进程。通过行业整合和产业链辐射，我国工业软件企业产品与渠道能力均有所提升。当前，我国“科八条”提振并购重组同时工业软件公司具备充足的现金储备，有望进一步加速并购进程，提高在全球产业链环节当中的竞争力。 大工业+强政策+低渗透，我国工业软件企业有望实现规模化。1）工业软件的研制高度依赖工业发展技术以及经验迭代累积，我国工业增加值占全球规模比例持续走高，2023年我国工业增加值占全球比例为20.26%，为工业软件行业发展奠定发展基础。2）我国密集发布了多项政策支持工业软件的发展与应用，加快补齐工业软件短板，走自主创新之路，同时注重工业软件产业集群发展。3）与大工业相对应的是我国工业软件市场规模占全球比重较低，2023年仅为7.93%，同时MES、SCADA、SCM等工业软件普及率较低，存在较大提升空间。此外，当前我国工业领域智能化、高端化水平较低，2022年，制造业企业数字化网络化阶段占比仅为37%。伴随着我国向智能化、高端化转型，工业软件市场需求潜力庞大，有望催生出繁杂的工业软件需求，形成对我国工业软件企业规模化扩张的有利条件。 投资建议。我们认为，发展自主可控的工业软件是我国实现制造业转型升级的必经之路，我国工业软件行业将实现从国产化到全链路到规模化的逐步跃迁，整体将保持稳健增长态势，提高在全球产业链环节当中的竞争力。建议关注关键卡脖子领域的国产工业软件：华大九天、概伦电子、广立微、中望软件、浩辰软件、索辰科技、柏楚电子、维宏股份、霍莱沃、中控技术、宝信软件、鼎捷软件、赛意信息、汉得信息等。 风险提示：政策落地不及预期、地缘政治冲突、并购整合不及预期、研发投入不及预期。 1.工业软件研发驱动国产化，完成从“有”到“用”过程 1.1.工业软件是工业领域的皇冠 工业软件是沉淀了工业知识、技术与经验的智慧结晶，重新指导现代工艺，用软件来定义制造。工业软件应用范围覆盖产品的全生命周期及企业生产经营的各个环节，用于提高工业企业研发、生产、管理水平和工业装备性能，通过工业知识软件化极大推进了工业技术、知识、流程的程序化封装和复用。 工业软件产业链结构清晰，链上企业偏好向多个功能或应用领域进行全产业链布局。上游主要由硬件设备、操作系统、开发工具和中间件组成，为上层软件提供算力支持及使用载体；下游广泛应用于汽车、机械等离散型制造业以及石油石化、医药等流程型制造业。工业软件中游细分领域众多，按功能差异可分为研发设计类、生产制造类、经营管理类、嵌入式软件等。 图1：工业软件产业链 我国工业软件市场规模增速较快，研发设计类软件占比偏低。根据中商产业研究院，全球工业软件市场规模从2019年的4107亿美元增至2023年的5027亿美元，CAGR达5.18%，预测2024年规模将至5288亿美元；对于我国而言，2020-2023年工业软件市场规模的CAGR达13.20%，预测2024年规模将至3197亿元。2022年，我国工业软件中的嵌入式软件市场份额最大，占比达57.4%，经营管理类工业软件和生产控制类工业软件市场占比分别为17.1%、17.0%，研发设计类软件占比较小，仅为8.5%。而从全球2016年数据来看，经营管理和研发设计类占比分别为51%、24%。 图2：全球工业软件市场规模及增速 图3：我国工业软件市场规模及增速 图4：全球工业软件细分市场结构（2016年） 图5：我国工业软件细分市场结构（2022年） 1.2.“卡脖子”问题亟需突破，国产化率提升空间大 我国工业软件关键领域面临“卡脖子”问题，其中研发设计类核心技术缺失多。我国工业软件存在关键技术缺失、高端人才缺乏、产业规模较小、核心竞争力较差、发展生态环节脆弱、软件缺乏质量保证体系等问题。2018年以来，国内工业软件尤其EDA等研发设计类软件“断供”案例频发，以华为为代表的公司遭受美国EDA全面断供。2022年下半年， 3nm 以下先进制程以及用于制造高性能芯片的EDA软件也面临限制。而我国EAD厂商以提供点工具为主，覆盖全领域的全流程设计平台与海外龙头存在较大差距。俄乌冲突以来，多家工业软件公司宣布停止在俄业务。在此地缘政治与技术背景下，我国亟需注重工业软件自主可控，增强工业体系的韧性。 图6：国产工业软件断供案例 图7：相关工业软件公司相继退出俄罗斯市场 我国工业软件整体面临“管理软件强、工程软件弱，低端软件多、高端软件少”问题，研发设计类国产化替代空间较大。根据国新咨询，2021年我国研发设计类、生产控制类、信息管理类国产化率分别为12%、31%、71%。其中，信息管理类软件虽然市场空间大，但国产化率已较高，高端市场仍待突破；生产控制类软件中低端国产化率较高，国产化替代空间主要集中在高端领域。而对研发设计类软件而言，我国此类软件大部分依赖进口，国产可用的研发设计类产品主要用于工业机理简单、系统功能单一、行业复杂度低的领域。细分领域来看，EDA、CAE国产化率最低，2021年均处于10%以下。从2019年前十大龙头企业数量来看，国产CAE、CAD、PLM前十大供应商仅有0、3、2家，处于明显的劣势地位。总而言之，我国工业软件产品类别齐全，然而发展深度不均衡。 图8：我国工业软件国产化率情况 图9：国内市场前十大供应商中国内外企业数量对比（2019年） 1.3.国产工业软件研发效益初步体现，自主创新取得产品突破 工业软件立足于工业领域，需要在工业领域不断打磨与验证才能逐渐完善，而这背后离不开研发的支持。据《中国工业软件产业白皮书（2020）》，工业软件研发不同于一般意义的软件，研发难度大、体系设计复杂、技术门槛高等，导致研发周期长、研发迭代速度慢。一般大型工业软件研发周期需要3-5年时间，被市场认可需要10年左右。此外，工业软件厂商可通过高强度的研发构筑其自身的竞争壁垒。例如，全球CAE厂商Ansys每年研发投入在20亿人民币左右，使其短期难于被其他公司超越。我们认为，1）工业软件厂商只有投入研发直至完善自身产品体系，才能解决工业领域缺乏相关产品的痛点；2）而产品功能在工业领域得到认可与验证之后，市占率和利润端向好可以反映产品好用与否；3）利润端保障了研发资金且工业实践积累了研发经验，由此形成研发投入的正循环，加速构建工业软件厂商的竞争壁垒。 图10：工业软件厂商通过“研发飞轮”形成研发壁垒 我国工业软件厂商研发效益已初步体现，产品实现从“有”到“用”的突破。 我们选取了宝信软件等18家上市公司作为工业软件代表性公司。经过统计，2019-2023年，工业软件整体研发费用率逐年上升，2020-2023年CAGR高达23.51%，研发费用率从2019年的13.5%增长至2023年的15.2%，提升1.7pct。 这一定程度上说明了我国工业软件厂商对研发的重视程度，通过持续的研发投入完善产品体系，解决产品有无的问题。另一方面，在利润端，2020-2023年净利润的CAGR为39.8%，超过同期研发费用的增速，且净利率从2019年的8.4%，提升至2023年的15.4%；从毛利率来看，2023年毛利率为44%，同比提升1.82pct，大致回到2019年的高点。这在一定程度上说明了我国工业软件厂商研发的产品得到了市场使用与认同，议价能力增强，促使毛利率有所回升，而净利端增速优于研发费用端增速，突显研发带来的效益。我们认为，未来利润端的增长将有力支撑研发投入，带动“研发飞轮”，从而逐渐构建出我国工业软件厂商的竞争壁垒。 图11：工业软件类上市公司代表研发费用及增速 图12：工业软件类上市公司代表研发费用率 图13：工业软件类上市公司代表毛利率 图14：工业软件类上市公司代表净利润及增速 图15：工业软件类上市公司代表净利率 在研发赋能下，我国嵌入式软件、生产控制类、信息管理类已有一定优势，工业软件整体国产化率预计稳步提升。根据国新咨询，预计2025年我国研发设计类、生产控制类、信息管理类国产化率分别为26%、52%、78%，同比2021年分别提升14pct、21pct、7pct。据甲子光年，分领域来看，目前我国嵌入式软件在智能化转型中得以大规模应用，国产软件与海外巨头处于同场竞争的局面； 经营管理类软件中，我国在中低端市场基本实现国产替代，高端市场正在加速追赶中；生产控制类软件中，国外厂商在高端离散行业市占率较高，国内厂商主要集中在中低端的细分市场，同时在具有垄断性、生产技艺较为成熟的流程行业初步完成了国产化替代；研发设计类软件，虽然海外龙头占据主要市场份额，而国产厂商已在CAD、EDA、BIM等赛道细分垂直领域取得国产化突破。 图16：国内嵌入式软件竞争格局 图17：中国ERP市场竞争格局（2021） 表1：国内研发设计类及生产控制类细分市场产品国产化情况 我国研发设计类，尤其是EDA软件面临“卡脖子”问题严重，国产化率偏低，而经过多年自主创新与政策支撑，国产EDA取得了显著进展。据星能资产，2008年，在核高基专项政策的影响下，如华大九天、概伦电子、芯和半导体等纷纷成立。以上这些老牌企业如今已成为了国产EDA的中坚力量。2018年“中兴事件”进一步激发了国产EDA企业的兴起，许多新兴企业如雨后春笋般涌现，包括鸿芯微纳、芯华章、合见工软等。目前，国内EDA企业数量已超过120家，在细分领域有一定优势。例如，华大九天模拟电路设计EDA全流程是该领域全球领先的解决方案之一；概伦电子在存储器、模拟和混合信号电路设计领域拥有部分国际领先的核心技术；广立微则在国产化替代方面实现了重大突破，打破了集成电路成品率提升领域长期由国外产品垄断的局面。 表2：EDA厂商产品布局梳理（部分） 2.工业软件并购形成马太效应，全链路布局强者愈强 2.1.海外巨头成长史即并购史 并购是工业软件公司形成马太效应的重要手段。据一村资本，1）工业软件的领域极其分散。工业有多复杂，背后的工业软件就有多复杂，每个细分领域背后，都可能有个专业的小型工业软件公司。小而散，给予龙头通过并购补齐产品的机会。2）工业软件专业度极高。数学、物理学、计算机技术和工程学构成了工业软件完整技术图谱，也形成了技术鸿沟。以CAE为例，没有任何一家CAE软件可以具备所有不同学科的仿真分析能力。并购，是整合学科能力的快速通道。3）工业软件用户反馈强、容错率低。一方面，工业软件是用户在特定工业场景下工业知识库和经验的集成；另一方面，工业软件的使用存在较强