三维CAD的概念

利用计算机技术进行三维物体建模和设计，帮助工程师完成产品研发

CAD属于工业软件分类中的研发设计类软件，包括二维CAD和三维CAD两类。其中，三维CAD（Three-Dimensional Computer-Aided Design）是一种利用计算机技术进行三维物体建模和设计的工具。它可以帮助工程师在计算机上创建、编辑和分析三维模型，以实现产品设计任务。三维CAD是最核心、最基础的工业软件之一，其数据模型是产品数字化的源头。

三维CAD的系统架构

底层算法组件化、功能模块化、通过图形用户界面提供用户交互

三维CAD系统整体架构大致可分为三层：（1）基础组件：提供三维CAD的各种内核引擎和常用算法组件，包括：几何建模引擎、约束求解引擎、数据交换引擎等；（2）通用功能模块：基于基础组件，实现各种通用的三维设计建模功能，通过图形用户界面供用户交互使用；（3）专用功能模块：基于基础组件和通用功能模块，实现面向不同专业的专用三维设计建模功能。

三维CAD可以根据具体应用场景进行二次开发，引入专业设计流程和操作，以满足不同行业用户设计需求。同时，三维CAD通常具备开放接口，可对接下游的产品数据管理、仿真分析、工艺规划、生产制造系统，打破不同系统间的应用壁垒。

三维CAD的功能模块

功能主要围绕产品的三维设计和建模，支撑下游的仿真分析和工艺制造

三维CAD的所有功能模块均以实现三维零件设计、三维装配设计和工程出图为目的，同时配有零件库和模型库辅助使用者快速创建模型。三维模型的标注、修改、审批也是实际应用中的主要需求。目前三维CAD的功能应用主要集中在设计及建模层面，仅具备基础的仿真功能，如碰撞检测、运动仿真等，功能深度较浅，应用频率不高。

三维CAD的对外接口

通过接口实现数据交换、应用编程和生态集成，赋能行业定制开发

实际应用中，标准化的三维CAD产品通常难以完全满足具体场景的业务需求，仍需进行定制开发。目前三维CAD的主要接口有三类：

1）数据交换接口：用于不同软件间几何、拓扑、PMI、属性信息等三维模型数据的共享和传递，如STEP、IGES、JT等；

2）应用开发接口：允许渠道伙伴和客户的开发人员通过编程的形式进行二次开发，或进行特定行业的专业功能开发；

3）生态集成接口：允许CAD与其他的工业软件（如CAE、CAM、CAPP、PDM等）或企业内部信息系统进行集成。

三维CAD通过接口进行数据互通和功能补充，向下游的仿真分析和生产制造提供准确的三维产品模型，提升工程设计的效率和质量。

三维CAD的分类与场景

通用三维CAD可以满足大部分制造企业的设计需求，高端三维CAD主要用于大型复杂产品

按照适用的行业和产品复杂度，三维CAD可以分为通用三维CAD和高端三维CAD。其中，通用三维CAD占据市场主流地位，可以满足各种装备和产品的设计需求，广泛应用于通用机械、专用设备、机器人、自动化、新能源、高科技电子、家用电器等制造领域。高端三维CAD可以满足大型复杂产品的设计需求，主要应用于飞机、大型船舶、汽车整车、航空发动机等制造领域。

三维CAD的重要性

作为产品研发设计工具，提高设计效率和质量，助力企业正向创新

三维CAD在工程设计和制造中的重要性体现在：提供更准确的设计、更高效的设计过程、更好的设计沟通和协作，以及实现更高质量的产品制造。目前，三维CAD已经成为了现代工程设计和制造的基本工具和技术。

三维CAD国产化的宏观背景

企业亟需应对供应链安全和信息安全风险，缓解正版化带来的成本压力

工业软件断供事件的出现凸显了自主可控的重要性，国产化已然成为工业软件发展的战略方向。三维CAD是进行工业创新设计的关键，在我国制造业转型升级过程中发挥着至关重要的作用。中国三维CAD市场长期被国外软件垄断，为维护供应链的安全和可持续，提高国产化率迫在眉睫。此外，三维CAD向正版化和订阅制的转变为企业带来了采购成本的压力，共同促使三维CAD的国产化不断加速。

三维CAD国产化的驱动力：政策

政府大力推动新型工业化，支持国产工业软件，着力突破关键技术

十八大以来，国家政策多次对制造业发展作出指示，建设制造强国、推动制造业高质量发展无疑是近些年政策关注的重点方向，提高工业软件的国产化率、保障供应链安全稳定更是迫在眉睫的课题。三维CAD作为研发设计类工业软件，在《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》和《“十四五”信息化和工业化深度融合发展规划》两项政策文件中均被提及。国家层面对三维CAD产业的高度关注将为国产三维CAD厂商带来新的发展机遇。

三维CAD国产化的驱动力：需求

制造业数字化转型加速，国产三维CAD兼具本地化与性价比优势

三维CAD作为基础工业软件，处于价值链的最前端，是产品数据的源头，在我国制造业的数字化转型过程中发挥着重要的支撑作用。下游的智能制造相关产业的快速增长，为三维CAD创造了大量的应用需求。国外产品对国内客户的需求响应慢，企业遇到问题时难以得到及时解决。而国产三维CAD更符合本土企业的使用需求，并能够提供更好的本地化服务。随着知识产权保护意识和力度的提高，软件正版化进一步给企业带来采购成本压力，国产三维CAD将有机会借助正版化浪潮，扩大自身市场份额。

三维CAD国产化的驱动力：资本

工业软件成为热门投资赛道，以三维CAD为代表的工业软件引发资本市场关注

2021年以来，三维CAD领域共有12起融资事件，几十家投资机构在该赛道开展布局，一方面是政策鼓励，一方面是市场需求提振。今年以来工业软件相关政策密集出台，国产工业软件受到国家的高度重视，是未来重点支持的方向。随着三维CAD技术的成熟和普及，以及中国制造业的转型升级，国内市场潜在需求正不断膨胀，并吸引投资者的目光，未来国产三维CAD将迎来重要发展机遇。