工业软件：借鉴海外，修炼自身

借鉴海外。从历史上看，海外厂商在经历多次工业革命后，对工业的理解及发展经验得到深度原始积累。在全球计算机、互联网技术爆发时期，海外厂商一方面将自身工业理解嵌入计算机软件，另一方面，如达索、西门子等海外巨头也在不断进行标的收并购，完成业务并入，实现较为完整的工业软件业务版图，在全球市场占据近乎垄断的市场份额。尤其在研发制造类软件端，海外厂商目前已获取全球话语权，人才储备较为丰富，技术门槛较高，已形成规模效应。从海外历史发展经验来看，“工业经验-软件技术嵌入结合-市场拓展垄断”是几乎工业软件领域所有厂商均可借鉴的发展线路。 修炼自身。从中国自身工业软件发展角度分析，由于海外厂商早期以“免费捐赠”等方式与中国高校的工业软件领域进行合作，致使中国工业软件使用者对海外产品依赖较大。从国内角度复盘，中国工业软件发展不及预期的因素包括早期工业经验的缺失、资金不足，以及现阶段底层技术研发尚未完全、人才培养机制尚不完善等。海外角度复盘，近几年海外部分国家针对中国进行了一系列的高科技领域技术封锁，中国短期想要进行关键技术突破存在一定困难。对中国自身来说，现阶段需要充分发挥自身工业大类品类较全的优势，同时弥补劣势，尽可能实现“弯道超车”。 投资建议：目前中国工业制造业在全球已具备相当的影响力，工业软件发展已具备一定基础条件。历史上，以海外厂商为借鉴，较早的工业革命经验以及持续的收并购使得海外厂商在工业软件领域具备明显的先发优势。对中国来说，在经历了海外科技垄断困局后，“信创替代”趋势也愈发明显。伴随上层指导逐步完善，以及中国企业自身对人才、技术、培养体系的逐步健全，中国工业软件自主可控具备一定预期。相关标的：概伦电子、华大九天、中望软件、索辰科技、鼎捷软件、中控技术、宝信软件、广联达、赛意信息。 风险提示：市场竞争加剧；政策落地不及预期；科技转化不及预期；工业软件研发投入不及预期。 1.工业数字化软件分类定义及全球格局 1.1工业数字化软件的定义分类及应用场景 工业软件被公认为是工业制造的“大脑及神经”，覆盖工业领域研发设计、业务管理、产品制造、生产调度和过程控制全环节，成为数字经济时代的“工业皇冠”。 按照工业数字化软件产品用途分类，工业软件可划分为研发设计软件、生产控制软件、业务管理软件和嵌入式软件。研发设计软件主要包括CAD、CAE、CAM、PLM、EDA等，其中EDA概念由CAD、CAE、CAM概念发展而来。作为最重要的集成电路软件设计工具，EDA以计算机辅助的工业软件来替代人脑计算，可自动完成对目标芯片的逻辑编译、简化、分割、综合、布线和仿真，产品合格率大大提高，可降低平均成本，可代表一国电子产品的设计能力。 图表1：工业数字化软件产品类型及特征介绍 而在产品应用场景上，诸如CAD、CAE以及CAM、EDA等，在机械、电子、航空航天、通信、能源、军工等国家重要领域均有所应用，并且这些行业具备相当的私密性与专业性。因此，工业软件产品通常技术门槛较高，专业性较强，通常聚集了行业内尖端人才、科技与创新资源，部分行业领头企业凭借横向扩展与纵向积累，逐步控制整个生态系统。 图表2：主要工业数字化软件产品产品用途介绍 纵观所有工业软件产品类型，生产控制类及业务管理类软件受益工业数字化、自动化，近几年在中国实现较快发展。近年来，中国充分发挥成本优势，并且开始重视人才汇聚，在部分工业软件领域已获得一定市场份额。而研发设计类产品目前受限于中国国内软件环境的影响，在中国市场份额较小，也是工业4.0时代中国产业结构未来转型的难点。 1.2工业软件产业链之参与玩家与全球格局 工业软件产业链分为上中下游，上游端，主要是为工业软件产品制造提供基础服务的软硬件，包括计算机设备、操作系统、开发工具及中间件等；中游端，主要包含研发设计软件、生产控制软件、业务管理软件及嵌入式软件；而下游端主要是工业软件产品应用端，包括机械、汽车制造、能源电力、航空航天、通信和安防等领域。 从各环节参与厂商来看，目前工业软件核心技术环节仍以海外厂商参与为主，中国厂商在部分环节已实现市场切入，获得一定话语权。按照各类软件分类来看，海外参与厂商数量少而集中，国内参与玩家较多，集中度相对分散。上游端，中国厂商在硬件设备及中间件环节有部分市场份额，其余环节诸如操作系统、开发工具均被海外厂商垄断，包括微软、苹果、戴尔等。来到中游端，也是参与厂商数量最多的环节，除美国之外，法国、德国、瑞士、中国均有涉入。 图表3：工业软件图谱-参与厂商 根据中关村产业研究院数据，全球工业软件市场规模未来预计将以7.57%的CAGR于2026年达到265亿美元的市场规模。与此同时，中国工业软件市场规模预计将以20.33%的CAGR于2026年达到333亿人民币。从行业规模变动上，可以显著看出中国工业软件市场增幅对比全球较快，正处于高速成长期。 图表4：2021-2026E全球工业软件市场规模（亿美元） 图表5：2021-2026E中国工业软件市场规模（亿元人民币） 但在厂商市场参与程度上，工业软件各环节厂商参与度不一。以技术门槛最高的研发设计类软件举例，包括CAD、CAE、EDA在内，细分各类产品全球厂商市占率，根据IDC，2022年全球CAD市场份额中，前三名均为海外厂商，分别为达索系统、西门子及欧特克，三者占据全球一半以上的份额；CAE市场中，2022年全球市占率前三依然是海外厂商为主，合计占据全球近40%的份额，但相较CAD，CAE行业集中度较分散；EDA全球市场中，基本由海外厂商垄断，2022年，全球EDA市占率前五厂商分别为Synopsys（30%）、Cadence（29%）、Siemens EDA（15%）、Ansys（5%）、Keysight（4%），前三厂商市占率超70%，在剩余的“其他”份额中，中国厂商包括华大九天、概伦电子、广立微在列，但对比全球，仍有较大差距。 2.中国工业软件发展初思考：海内外多因素打开中国工业软 件自主可控之路 结合上文，我们可以发现中国在工业软件细分环节仍具备一定的市场竞争力，并且中国作为全球制造业大国，具备全球最全面的大类产业门类。但工业软件产业链具备上中下游各环节协作强的特点，目前中国的工业软件产业链并不完善。当下，中国的核心工业软件发展落后发达国家近20年，并且80%的工业软件被外企垄断，想要保证中国自身工业软件产业链的安全稳定及企业生存，核心工业软件需要做到自主可控。 2.1我国工业软件面临痛点-海内外双重压力 2.1.1国内：资金支持受限，错过工业革命致使行业经验不足 首先，我们对中国国内的工业软件发展进行初步分析。20世纪80年代，随着“863计划”的提出，中国机械部开始重视工业软件领域，但是大多数设计只能手绘，精密计算中只有少量2D软件工具可使用，3D开发CAD软件几乎没有发展。因此，当时中国多个高校、科学院结合相关产业开始进行中国自己的工业软件研究，开启中国的工业软件自主研发之路。 但中国的自主研发之路困难重重，资金、经验不足并且“重硬轻软”思想逐渐在当时占据主流。资金方面，虽然工业软件自主研发得到国家支持，并且三维领域也受到一定重视，但20世纪80年代的中国处在“经济发展优先”的阶段，在投入大量资金发展CAD这件事上，“反对派”逐渐占据主导，导致国家对于CAD研发的补助逐渐减少直至消失。 此外，工业软件需要将工业化长期积累的经验嵌入进计算机软件，并且需要多行业知识结合，属于跨行业领域的结晶。对中国来说，在错过几次工业革命之后，中国在工业领域的经验积累已逐步与海外拉开差距，仅依靠计算机软件技术仍无法与海外产品竞争。 因此，中国现阶段虽然工业软件市场规模仍处于预计上升周期，但产品市场结构失衡。 根据中商产业研究院数据，中国工业软件的市场规模预计2024年将达到3073亿元，但从结构上看，截至2023年12月，在中国工业软件市场结构中，嵌入式软件占比超过50%，达到57.4%，研发设计类软件占比最低，仅有8.5%。 图表6：2018-2024E中国工业软件市场规模预测（亿元） 图表7：中国工业软件市场结构-截至2023年12月 其中，研发设计类软件是海外厂商垄断程度最高，也是技术门槛最高的环节，目前中国在此类产品上国产化率最低，大多数产品依赖海外进口。中国生产控制类产品市占率较好，但在高端市场同样不占优势，中国在工业软件核心环节尚未取得市场话语权。嵌入式软件本质是嵌入在硬件中的开发工具软件和操作系统，可在计算机技术、通信技术及网络技术的发展背景下，功能愈发强大。在此之前，中国企业诸如华为、浪潮等均可以研发出嵌入式软件，且对比研发类软件，嵌入式软件受到的海外因素影响较小，因此，中国的嵌入式软件发展较快。 如需在核心环节取得突破，从产业发展的实践来看，一款工业软件产品需要长期进行不断试错，反复迭代。从最开始的产品开发到后续的产品市场拓展，一个合格的工业软件需要十几年的时间进行优化，在这期间，企业需要进行大量融资进行研发。但受限开发前期的收入较少，以及计算机公司轻资产的特点无法获得足够的融资渠道，致使工业软件公司在市场的授信风险较大，从而陷入“需要融资-风险较大-融资不足-研发投入不足-需要融资”的死循环。 2.1.2海外：工业革命的经验积累，对中国的技术封锁 工业革命带来的工业原始经验积累 工业革命的本质是持续不断的发明创新，自18世纪至20世纪，全球经历了三次工业现代化浪潮。第一次工业革命起源于18世纪的英国，时间跨度80年，标志是蒸汽机作为动力机被广泛使用。出于资本原始积累、市场广阔、手工技术底蕴以及劳动力的充足，英国带领的工业革命作为全球性技术变革极大加强了全球联系，在19世纪60年代，工业革命开始向西欧大陆及北美传播，全球基本完成第一次工业革命。 第二次工业革命起始于19世纪60年代后期，前后跨度约100年，代表国家为美国及法国，得益于两国在当时动荡的全球局势中保持相对安稳，这期间两国的科技发展全球领先。第二次工业革命的技术创新主要集中在电力、内燃机及交通工具、新通讯及化工，以德国西门子发电机研制成功拉开本次革命序幕。对比第一次，第二次工业革命将自然科学新理论与工业紧密结合，并且在多个资本主义国家开始扩散，在全球范围具有更加广泛深远的影响。19世纪最后30年，世界工业总产值增加两倍多，生产发展速度之快远超上一革命时期，生产组织、经济结构均出现较大变化。 第三次工业革命面对的背景结合了科学理论的重大突破以及社会发展的需要。尤其是军用设备及计算机等产品技术的出现，极大推动了人类社会政治、经济、文化领域的变革，社会思维方式也出现变化，主要以原子能及微电子等为代表，至今仍在发展中。 由于几次工业革命均由海外国家领导，并且中国在其中两次未曾参与，因此海外国家在经历多次工业革命后，对工业的发展理解具备原始经验积累。海外厂商在工业经验的基础上，结合计算机技术等，实现综合化，因此在工业软件研发方面具备独特且领先的全球性地位。 图表8：全球三次工业革命发展进程 海外厂商持续收并购 工业软件公司做大做强的历史可以理解为是公司的并购成长史，公司在多数时候可通过对优质资产的并购补齐自身短板，实现1+1＞2的效果。以全球头部厂商为例，达索系统通过50多次的并购从单纯的三维CAD设计发展为全流程、全系统、全领域的多方面一体化平台；Ansys通过近20次并购实现从单一的结构分析发展为融合结构、流体、电场、磁场、声场等多物理场耦合于一体的大型仿真分析软件，在多行业实现广泛应用，目前是CAE领域的龙头企业；西门子同样也通过近20次并购从一家机械自动化硬件公司转变为全球性的软件公司，目前软件业务涵盖设计，分析，制造，数据管理，机器人自动化，检测，逆向工程、云计算和大数据等领域。 以海外龙头厂商西门子及达索的工业软件收购历史为例。西门子在EDA及IC设计条线围绕mentor产品进行一系列收购，2016年，西门子收购EDA软件领导者Mentor Graphics，Mentor目前是西门子产品生命周期