工業軟件概念、市場規模、問題及研發進展如何？

工業軟件是工業領域的皇冠。

工業軟件是沉淀了工業知識、技術與經驗的智慧結晶，重新指導現代工藝， 用軟件來定義制造。工業軟件應用范圍覆蓋產品的全生命周期及企業生產經營的 各個環節，用于提高工業企業研發、生產、管理水平和工業裝備性能，通過工業 知識軟件化極大推進了工業技術、知識、流程的程序化封裝和復用。 工業軟件產業鏈結構清晰，鏈上企業偏好向多個功能或應用領域進行全產業 鏈布局。上游主要由硬件設備、操作系統、開發工具和中間件組成，為上層軟件 提供算力支持及使用載體；下游廣泛應用于汽車、機械等離散型制造業以及石油 石化、醫藥等流程型制造業。工業軟件中游細分領域眾多，按功能差異可分為研 發設計類、生產制造類、經營管理類、嵌入式軟件等。

我國工業軟件市場規模增速較快，研發設計類軟件占比偏低。根據中商產業 研究院，全球工業軟件市場規模從 2019 年的 4107 億美元增至 2023 年的 5027 億美元，CAGR 達 5.18%，預測 2024 年規模將至 5288 億美元；對于我國而言， 2020-2023 年工業軟件市場規模的 CAGR達 13.20%，預測 2024 年規模將至3197 億元。2022 年，我國工業軟件中的嵌入式軟件市場份額最大，占比達 57.4%，經 營管理類工業軟件和生產控制類工業軟件市場占比分別為 17.1%、17.0%，研發 設計類軟件占比較小，僅為 8.5%。而從全球 2016 年數據來看，經營管理和研發 設計類占比分別為 51%、24%。

我國工業軟件關鍵領域面臨“卡脖子”問題，其中研發設計類核心技術缺失 多。我國工業軟件存在關鍵技術缺失、高端人才缺乏、產業規模較小、核心競爭 力較差、發展生態環節脆弱、軟件缺乏質量保證體系等問題。2018 年以來，國內 工業軟件尤其 EDA 等研發設計類軟件“斷供”案例頻發，以華為為代表的公司遭 受美國 EDA 全面斷供。2022 年下半年，3nm 以下先進制程以及用于制造高性能 芯片的 EDA 軟件也面臨限制。而我國 EAD 廠商以提供點工具為主，覆蓋全領域 的全流程設計平臺與海外龍頭存在較大差距。俄烏沖突以來，多家工業軟件公司 宣布停止在俄業務。在此地緣政治與技術背景下，我國亟需注重工業軟件自主可 控，增強工業體系的韌性。

我國工業軟件整體面臨“管理軟件強、工程軟件弱，低端軟件多、高端軟件 少”問題，研發設計類國產化替代空間較大。根據國新咨詢，2021 年我國研發設 計類、生產控制類、信息管理類國產化率分別為 12%、31%、71%。其中，信息 管理類軟件雖然市場空間大，但國產化率已較高，高端市場仍待突破；生產控制 類軟件中低端國產化率較高，國產化替代空間主要集中在高端領域。而對研發設 計類軟件而言，我國此類軟件大部分依賴進口，國產可用的研發設計類產品主要 用于工業機理簡單、系統功能單一、行業復雜度低的領域。細分領域來看，EDA、 CAE 國產化率最低，2021 年均處于 10%以下。從 2019 年前十大龍頭企業數量 來看，國產 CAE、CAD、PLM 前十大供應商僅有 0、3、2 家，處于明顯的劣勢 地位。總而言之，我國工業軟件產品類別齊全，然而發展深度不均衡。

工業軟件立足于工業領域，需要在工業領域不斷打磨與驗證才能逐漸完善， 而這背后離不開研發的支持。據《中國工業軟件產業白皮書（2020）》，工業軟件 研發不同于一般意義的軟件，研發難度大、體系設計復雜、技術門檻高等，導致 研發周期長、研發迭代速度慢。一般大型工業軟件研發周期需要 3-5 年時間，被 市場認可需要 10 年左右。此外，工業軟件廠商可通過高強度的研發構筑其自身的 競爭壁壘。例如，全球 CAE 廠商 Ansys 每年研發投入在 20 億人民幣左右，使其 短期難于被其他公司超越。我們認為，1）工業軟件廠商只有投入研發直至完善自 身產品體系，才能解決工業領域缺乏相關產品的痛點；2）而產品功能在工業領域 得到認可與驗證之后，市占率和利潤端向好可以反映產品好用與否；3）利潤端保 障了研發資金且工業實踐積累了研發經驗，由此形成研發投入的正循環，加速構 建工業軟件廠商的競爭壁壘。

我國工業軟件廠商研發效益已初步體現，產品實現從“有”到“用”的突破。 我們選取了寶信軟件等 18 家上市公司作為工業軟件代表性公司。經過統計， 2019-2023 年，工業軟件整體研發費用率逐年上升，2020-2023 年 CAGR 高達 23.51%，研發費用率從 2019 年的 13.5%增長至 2023 年的 15.2%，提升 1.7pct。 這一定程度上說明了我國工業軟件廠商對研發的重視程度，通過持續的研發投入 完善產品體系，解決產品有無的問題。另一方面，在利潤端，2020-2023 年凈利 潤的 CAGR 為 39.8%，超過同期研發費用的增速，且凈利率從 2019 年的 8.4%，提升至 2023 年的 15.4%；從毛利率來看，2023 年毛利率為 44%，同比提升 1.82pct， 大致回到 2019 年的高點。這在一定程度上說明了我國工業軟件廠商研發的產品 得到了市場使用與認同，議價能力增強，促使毛利率有所回升，而凈利端增速優 于研發費用端增速，突顯研發帶來的效益。我們認為，未來利潤端的增長將有力 支撐研發投入，帶動“研發飛輪”，從而逐漸構建出我國工業軟件廠商的競爭壁壘。

在研發賦能下，我國嵌入式軟件、生產控制類、信息管理類已有一定優勢， 工業軟件整體國產化率預計穩步提升。根據國新咨詢，預計 2025 年我國研發設 計類、生產控制類、信息管理類國產化率分別為 26%、52%、78%，同比 2021 年分別提升 14pct、21pct、7pct。據甲子光年，分領域來看，目前我國嵌入式軟 件在智能化轉型中得以大規模應用，國產軟件與海外巨頭處于同場競爭的局面； 經營管理類軟件中，我國在中低端市場基本實現國產替代，高端市場正在加速追 趕中；生產控制類軟件中，國外廠商在高端離散行業市占率較高，國內廠商主要 集中在中低端的細分市場，同時在具有壟斷性、生產技藝較為成熟的流程行業初 步完成了國產化替代；研發設計類軟件，雖然海外龍頭占據主要市場份額，而國 產廠商已在 CAD、EDA、BIM 等賽道細分垂直領域取得國產化突破。

我國研發設計類，尤其是 EDA 軟件面臨“卡脖子”問題嚴重，國產化率偏低， 而經過多年自主創新與政策支撐，國產 EDA 取得了顯著進展。據星能資產，2008 年，在核高基專項政策的影響下，如華大九天、概倫電子、芯和半導體等紛紛成 立。以上這些老牌企業如今已成為了國產 EDA 的中堅力量。2018 年“中興事件” 進一步激發了國產 EDA 企業的興起，許多新興企業如雨后春筍般涌現，包括鴻芯 微納、芯華章、合見工軟等。目前，國內 EDA 企業數量已超過 120 家，在細分 領域有一定優勢。例如，華大九天模擬電路設計 EDA 全流程是該領域全球領先的解決方案之一；概倫電子在存儲器、模擬和混合信號電路設計領域擁有部分國際 領先的核心技術；廣立微則在國產化替代方面實現了重大突破，打破了集成電路 成品率提升領域長期由國外產品壟斷的局面。