中长期维度来看，为什么需要重视行业类工业软件？从赛道壁垒来看，由于垂类工业软件的行业属性，特定垂直领域通常而言会有较强的赛道壁垒，垂类工业软件公司专精于特定工业场景，能够形成局部优势进而走出独立发展路径，而较高的赛道壁垒也能够带来长期更为稳定的竞争格局，赛道壁垒决定了垂类厂商的“下限”。从发展空间来看，垂类工业软件相较于通用型工业软件其空间也可能会被低估，虽然垂类厂商如果仅局限于单一工业场景，其业务的天花板较为有限；然其若能够通过应用场景、产品品类的延伸，也能够具备在细分行业实现持续性价值挖掘并成长为垂直领域龙头的可能性，因此纵向场景扩张的能力决定了垂类厂商的“上限”。

短期维度来看，如何把握垂直行业类工业软件的景气度周期？工业软件是各个行业数字化转型的“刚需”，各个行业的数字化需求长期向上，从而奠定了工业软件的长期增长条件。但由于垂类工业软件厂商与垂直行业“绑定”程度较深，下游数字化需求的景气度能够很大程度上决定其短期内的业务发展趋势。我们发现垂类工业软件具有一定的周期性，但其总体周期波动幅度会明显小于下游行业的Capex变化幅度。根据我们对下游细分行业的景气度追踪，观察到半导体、钢铁、机械设备、汽车等行业的资本支出进入上行周期；石油化工、煤炭等行业的资本支出边际改善，有望助力各大垂直行业数字化投资的上行，利好垂类工业软件厂商。

下游行业景气度不及预期。

图表1：工业软件全景图

工业软件细分赛道庞杂，形成纵横格局。工业软件的本质是工业知识的代码化沉淀，根据其应用场景和应用行业，我们可以将其细分为纵向场景、横向行业的众多细分赛道（见图表1）。其中纵向上的场景贯穿了工业产品全生命周期的各个流程环节（研发设计、经营管理、制造执行、生产控制），而横向行业则包含了流程工业、离散工业的各大门类。在某一细分行业的某一细分场景，即使是某些空间狭窄的市场，往往也都会有一些工业软件公司进行业务布局；而那些能够横跨多个场景、多个行业的工业软件公司，则能够拥有更为广阔的发展空间。

“通用型”工业软件厂商通过横向上跨行业布局打开增长空间。以CAD、ERP等工业软件为例，其行业属性相对较弱，通用型较强，这些“通用型”工业软件厂商能够横跨多个行业进行布局，理论上也具有更高的发展天花板。但还有一些公司只是聚焦在单一行业或少数几个行业，其产品往往也具有更强的行业属性，这些公司也会被往往认为是“垂直行业型”工业软件公司，比如流程工业领域的Aspen、钣金激光领域的Lantek、钢铁领域的宝信软件、煤炭领域的龙软科技，相对而言这些公司会具有更强的行业属性。

“垂直行业型”工业软件公司通过纵向上行业的深耕实现价值提升。对于这些“垂直行业型”工业软件公司而言，其核心竞争力在于对某些细分工业领域深刻的理解，因此其在跨行业扩张方面可能会更为谨慎，但同时其却更能够聚焦某一行业，沿着该行业的工业流程环节进行纵向应用场景的延伸，而从在细分产业链中攫取更大的价值。我们认为“通用型”与“垂直行业型”工业软件公司实质上是采用了两种不同的业务发展路径，而本篇报告主要对“垂直行业型”工业软件公司进行更深入的研究发掘。

图表2：国内主要垂直行业型工业软件公司梳理

如何分析垂直行业类工业软件的投资价值？中长期维度来看，行业的壁垒与空间是衡量垂类工业软件公司投资价值的核心要点。壁垒角度，由于垂类工业软件的行业属性，特定垂直领域通常而言会有较强的赛道壁垒，高壁垒能够相对降低新进厂商加入竞争的风险，也意味着长期更为稳定的竞争格局，赛道壁垒决定了垂类厂商的“下限”。空间角度，垂类工业软件厂商由于短期主要聚焦于单一行业、单一场景应用，其表观的行业天花板可能会较为有限，但如果能够通过应用场景、产品品类的延伸，其也具备在细分行业实现持续性价值挖掘，成长为垂直领域龙头的可能性，纵向场景扩张的能力决定了垂类厂商的“上限”。短期维度来看，垂类工业软件厂商与垂直行业“绑定”程度较深，下游数字化需求的景气度能够很大程度上决定其短期内的业务发展趋势，因而短期维度可以更多地从“自下而上”的维度衡量其投资价值。

图表3：垂直行业类工业软件中长期与短期的投资框架

中长期维度，注重格局壁垒与发展空间

垂类工业软件公司专精于特定工业场景，能够形成局部优势进而走出独立发展路径。通常而言，特定的工业场景都或多或少会有特定的数字化需求，甚至某些领域的工业应用只能由特定的行业软件来完成，各细分领域工业软件具有相对独立的体系。垂直行业型工业软件在针对特定的工业场景时也具有更高的适配度与专用性，这些厂商能够凭借“独门功夫”在特定的领域实现起步与成长，同时通过在特定场景日积月累的工业知识与经验巩固竞争壁垒，走出独立发展的成长路径，例如汽车领域专门解决空调管道的外形优化问题的Optimal Solutions，专精于发动机仿真的AVL等。

行业属性决定赛道壁垒，高壁垒造就稳定的竞争格局。由于工业门类与流程的纷繁复杂，即使是通用型的工业软件巨头也难以实现面面俱到，因此垂类工业软件能够在一些细分的场景形成“卡位”，在巨头的触角覆盖不到的领域持续积累自身的竞争优势，即使是极其细分工业领域也能够孕育出一批“小而美”的专精特新垂类工业软件公司，例如流程工业领域的Aspen、钣金领域的Lantek、汽车领域的ESI等。同时在这些细分领域，由于较高的进入壁垒以及相对有限的空间，其对于通用型巨头以及新进创业公司的“吸引力”也较为有限，因此往往能够形成长期稳定的竞争格局。

图表4：以汽车行业为例，通用型巨头之外仍有众多垂类厂商提供特定环境的应用工具

垂类工业软件厂商如果仅局限于单一工业场景，其业务的天花板较为有限。事实上在某些细分的工业场景中，其对于特定的工业软件工具的需求总量是较为有限的，有可能全球范围来看也仅是数亿美元的市场规模（例如特定领域的仿真，细分环节的EDA工具等）。这些空间狭窄的细分行业也很难独立支撑起成规模的工业软件公司，往往行业内的头部公司也仅是数千万美元的营收规模，进而最终发展成为“微生物”型的行业。因此起家于细分领域的垂类厂商如果想要更进一步，则必须要在争取向临近的工业环节与场景进行业务扩张，实现价值链的延伸。

图表5：以柏楚电子为例，其目前主要也是通过纵向场景的延伸打开业务空间

趋势向上：数字化转型刚需，垂直工业领域信息化投入总体占比提升

工业软件的生产工具属性决定了其需求的刚性，智能制造产业趋势下其景气度仍将延续。对制造业企业而言，一方面作为生产力提升工具的工业软件需求相对刚性；另一方面目前制造业企业在软件方面的投入依然较低，需要通过持续的数字化投入以提升企业自身的精细化管理能力，以应对成本端的压力。因此我们判断2022年即使是在制造业企业成本端受压的情况下，工业软件行业的景气度依然具有延续性。

数字化投入长期趋势向上，工业软件具备长期增长基础。对于周期性行业，可以看出电力、钢铁、石油、煤炭等行业数字化投入在行业总营收中的占比基本处于逐年提升的态势，且占比提升的趋势长期来看较为稳定。根据工信部数据，2021年我国工业软件产品实现收入2,414亿元（同比增长24.8%），在软件行业中的营收占比也达到2.54%的历史新高。我们认为随着下游企业数字化投入趋势长期向上，垂直行业工业软件供应商或将迎来广阔的增长机遇。

图表7：工业软件在总体软件收入中占比稳步提升

弱周期性：垂直工业领域信息化投入与行业景气周期的关联性探讨

弱周期性的本质原因是下游企业对数字化建设的长期需求。通常来讲，处于景气度上行周期的行业会具有更充足的数字化建设经费，进而利好垂直应用软件赛道；但同时也会有一些行业在景气度下行的阶段加大数字化投入，希望通过数字化来增强其精细化经营管理水平，以应对未来行业下行周期中面临的挑战。我们对于各大主要工业门类建立行业Capex与信息化投入的趋势对应关系，总体而言我们发现垂类工业软件具有一定的周期性，但总体周期波动幅度会明显小于下游行业的Capex变化幅度。

周期领域的IT投入具备弱周期属性，增长有韧性。总体上看，煤炭、石油、电力、钢铁等周期行业数字化投入增速波动的幅度小于行业Capex增速波动的幅度，即使是在行业Capex下滑的年份数字化投入仍能够保持正增长；而在行业景气度快速反转时，其数字化投入的变化相较下更为温和，因此我们认为相关行业的工业软件具备穿越行业周期的属性，具备收入稳定增长的长期基础。

半导体EDA和流程工业软件亦具备“刚需”属性，能够穿越下游周期实现持续正向增长。我们选取了海外头部EDA供应商以及流程工业软件供应商，探究其收入增速与下游标杆客户Capex增速的关联。可以发现这两个行业领域的工业软件亦呈现出“刚需”属性：工业软件厂商的营收波动的幅度低于下游客户Capex波动的幅度，且在下游客户Capex下滑的年份仍能够保持正增长，而在下游行业景气度快速反转时，其营业收入的变化相较之下变化更为温和。

2022年哪些行业IT需求进入景气周期？

2021年半导体、钢铁、机械设备、汽车等下游行业的资本支出上行。我们跟踪了制造业各个下游行业2021年1-3季度Capex及同比增速，期间半导体、钢铁、机械设备、汽车行业2021年1-3季度Capex同比增速分别达到25%、41%、33%、27%。由于需求侧的传导存在一定的滞后效应，我们判断2021年下游行业景气度分化对各垂直软件赛道的间接影响有望持续到2022年上半年也有所体现。在假定IT投入在资本开支中占比短期较为稳定甚至微幅上升的情况下，这些垂直行业的数字化厂商也有望受益于下游需求的上行。

2021年油气石化行业资本开支增速提升由负转正。2021年1-3季度油气石化行业Capex同比增速达到11%，较2020年Capex增速-13%有明显恢复，我们判断石油化工领域景气度迎来恢复周期。同时近期由于国家及各省市对于“双碳”相关政策更为全面的落地执行，我们也跟踪到了多个各省发改委相关的行政许可文件，其中湖北、吉林、安徽、云南等省份均有新增获批石油化工项目。我们认为伴随新项目开工建设，石油化工领域的IT系统建设也将迎来相应配套需求，这些行业的垂类工业软件厂商也有望受益于下游需求的边际变化。

2021年三季度煤炭行业资本开支同比增速边际改善。2021年三季度，煤炭行业Capex同比+8%，相较于2021年二季度同比-18%边际改善显著。国家统计局数据显示，保供政策下2021年四季度国内煤炭产量不断创下新高，我们认为煤炭供给持续释放下煤炭企业Capex有望同步提升，相关信息化支出或将同时受益扩张。

通用工业软件应用之外，汽车工业也孕育了细分领域众多工业软件。汽车行业工业化程度高，是通用机械CAD/CAE最早的应用场景之一。汽车中包含的系统非常复杂，同时对安全性要求高，因此汽车复杂的研发设计一定程度上推动了通用机械CAD/CAE的成长壮大。但除了这些通用工业软件之外，内燃机、电驱动、座舱空调等系统也需要相应的工业软件辅助研发设计，各个细分领域的仿真软件层出不穷。在智能网联汽车时代，安全性更成为首要考量，自动驾驶仿真测试的需求也会推动仿真平台、场景仿真、车联网仿真等领域仿真软件的发展和成熟。

图表14：汽车领域常见的专用工业软件

汽车仿真软件“微生物”赛道众多，鲜见大型工业软件厂商。在汽车研发仿真场景中，由于动力、空调等研发场景差异明显，导致在这些领域较难产生大型通用软件厂商，同时部分整车厂在研发过程中也会自研部分点工具软件，形成“外采+自研”的软件供应结构，而这些自研软件多服务整车厂自身研发，亦较难成为通用的商业软件。在通用机械类CAD和CAE之外，汽车领域丰富的研发设计场景也孕育了一批细分领域仿真测试软件厂商，在发动机热力学分析、汽车内噪声分析、空调系统热分析、碰撞分析、疲劳分析等场景都存在丰富的仿真测试需求，接下来我们将重点介绍发动机仿真与测试领域的工业软件厂商。

AVL：全球发动机仿真领域的领军企业

发动机是重要的动力装置，也是汽车仿真软件高门槛的领域。汽车发动机是重要的动力装置，其仿真软件的开发涉及热力学、流体力学等物理学科知识，且其性能质量直接决定汽车整体运行的安全性和稳定性。奥地利AVL、德国FEV、英国Ricardo、美国SRI是汽车发动机设计咨询行业的四大巨头，他们在发动机仿真软件的基础上，能够凭借软硬一体化的能力提供发动机设计和测试工程咨询服务。

奥地利AVL是全球内燃机设计开发、动力总成系统仿真测试技术龙头企业。AVL成立于1948年，分为AST（先进模拟技术事业部）、ITS（测试设备服务部）、PTE（工程项目部）三大事业部，其中AST事业部致力于提供满足汽车多维度模拟的解决方案，涵盖了热力学及流体力学、整车性能、结构动力学等领域。2019年度公司营业收入达19.7亿欧元（包含测试设备业务），客户涵盖了全球绝大多数发动机制造商。我国汽车制造商高度依赖AVL的汽车仿真软件，目前公司为中国超过400家客户提供设计咨询、模拟软件仿真等服务。

图表15：AVL汽车仿真软件产品系列

在新能源车时代，AVL与dSPASE软硬搭配占据电驱动市场。在电动汽车领域，AVL提供具有整车及动力总成电气化的完整解决方案eSUITE，能够实现从电池、逆变器、电机等部件级仿真到电驱系统、供电系统等子系统仿真再到整车系统级别的仿真全覆盖。在进行电驱动仿真测试时，除了以上仿真软件，亦需要实时硬件测试平台进行搭配。同样来自德国的dSPACE公司能够提供一套基于MATLAB/Simulink的控制开发系统及测试工作平台，实现快速控制原型（RCP）和硬件在环测试（HIL），能够大幅提高控制算法验证和控制器测试效率，缩短控制器的上市时间。在汽车电控领域，AVL公司的发动机设计分析软件与实时硬件测试平台dSPACE软硬搭配，共同占据了汽车电控正向研发技术的排头。

与国外相比，国产汽车仿真软件任重道远。目前以奥地利AVL为代表的全球领先的汽车仿真软件厂商已经覆盖包括发动机、电驱动、变速箱等核心部件的研发仿真能力，能够进行热力、流体、结构等物理原理层面的仿真。回看国内厂商，汽车动力总成测试领域的国内龙头能够提供部分测试场景的仿真能力，通过软件模拟汽车在环单元来进行硬件层面的仿真测试，而对发动机等关键部件的物理仿真不具备支持能力。其测试软件目前仍是与测试台架集成为解决方案来进行销售，更偏向定位于测试台的控制系统，我们认为其在发动机测试领域已经能够成为可与国外厂商争夺头部客户的有力竞争者。

MES具备一定的行业属性，应用场景更为聚焦。MES虽然表面上是“通用型”工业软件，但是由于各个行业的制造环境、流程和工艺存在较大差异，MES实际上具有比较强的行业属性，且相对其他“通用型”工业软件具有更加偏重实施，具有更强的行业“定制化”特征。我们观察各个垂直行业都成长出专精的头部MES厂商，因此我们认为各个垂直行业MES应用实际上也可以归类为垂直行业型工业软件。然而头部MES厂商往往也具有在多个行业布局的能力，MES也能够呈现出通用型工业软件厂商的特征。

启明信息：汽车领域智能制造解决方案提供商

汽车IT专家，国内领先的汽车数字化服务提供商。启明信息成立于2000年，从成立以来一直专注于汽车IT解决方案的开发。公司前身为1980年组建的一汽集团电子计算处，一汽集团为公司的第一大股东（2021年报披露持股比例48.67%），2002年公司打造了汽车领域信息化管理ERP软件，并于2008年在深交所上市。公司产品分为智慧企业（ERP）、智慧制造（MES、APS、CAPP）、智慧供应链（WMS、SRM）、智慧生态营销（DMS、CRM）、智能网联、数据价值赋能六部分，涵盖了从汽车领域管理侧、制造侧、营销侧数字化的各个方面。其中在智慧制造领域，公司自研的MES产品针对铸锻造行业及总成零部件生产制造领域，通过与一汽集团合作进行推广。公司下游客户包括一汽、解放、红旗等知名国产车企。

图表16：启明信息产品矩阵

半导体产业链可以分为基础产业（材料、设备）、核心制造（研发设计、晶圆制造、封装测试三大环节）、终端需求三部分。作为高端制造产业的代表，半导体行业催生了从设计端到制造端的工业软件需求。其中研发设计环节的EDA是半导体产业链的核心工业软件，通常大家也普遍会将半导体行业的工业软件与研发设计侧的EDA画等号，过去我们对研发设计软件EDA研究已经较为深入，参见报告《工业软件系列之EDA：“桂冠”何以承其重？》。实际上在晶圆制造和封装测试端，以EAP（设备自动化，发送指令控制设备并收集数据）和MES（制造执行系统，车间调度管理和计划执行）为核心的制造侧软件也是实现半导体智能制造的重要基石。接下来我们将重点介绍半导体制造侧的工业软件MES、EAP等。

图表17：半导体领域常用的工业软件

MES是半导体行业车间级的生产管理系统。半导体生产流程长、批次多、周期短，工艺流程复杂，MES参与到了从晶圆制造到封装测试的各个半导体制造环节。具体来说，MES能够实现在制品、机台设备、载具、仓库、产品等环节的管理，同时能够根据生产线中采集得到的数据进行分析，进而产出产品良率、设备故障率报表供工作人员参考。处于车间层的MES实际上承担了“承上启下”的任务，向上承接管理侧ERP的物料信息和排产计划，向下对接设备层的EAP进行设备的数据分析和诊断。

EAP承担MES和设备之间桥梁的角色，实现设备监控和数据采集。EAP是离设备层最近的控制系统，其向下与设备进行通信、发送指令来控制设备按照预先定义的流程进行生产加工，向上为MES系统传输其收集到的数据供其分析，最终实现对设备远程控制和状态监控，从而实现设备运行的自动化。EAP系统与晶圆制造和封装测试环节中的设备紧密相关，系统的设计与开发必须与生产线的设备实际生产流程相一致，才能达到控制设备生产的目的。

Applied Materials：半导体设备巨头，在制造侧软件应用全面布局

Applied Materials作为全球半导体设备龙头，在制造侧相关工业软件方面也有完善的产品储备。公司深耕设备领域超过50年，为全球半导体制造龙头提供设备、解决方案服务和软件产品。1998年，公司收购Consilium，从而具备了MES系统的供应能力，将业务拓展进入软件领域。在软件层面，公司能够为半导体行业提供生产效率、工艺质量、制造执行、供应链四大类解决方案，其中即包含了EAP、MES这类半导体制造侧的核心工业软件。公司的EAP和MES等工业软件覆盖了三星电子、台积电、英特尔等半导体领域龙头厂商，成为这些厂商提高生产效能、实现智能制造的关键。2021财年，公司包含工业软件的全球应用服务业务实现收入50.13亿美元（同比+21%），在公司收入中占比22%。

图表18：应用材料全球应用服务业务收入，FY2017-FY2021

图表19：应用材料收入拆分，FY2021

回看国内，随着我国半导体产值提升以及对国产工业软件的需求持续释放，鼎捷软件、赛意信息、哥瑞利等工业软件厂商也能够在国内半导体厂商打磨下，为半导体领域晶圆制造和封装测试环节提供EAP、MES等产品。EAP和MES分别作为设备管理和生产流程管理的关键软件，国内外设备厂商凭借对半导体制造流程和工艺的深刻理解，在半导体智能制造方面领域也有着得天独到的优势，对第三方的制造侧软件采购较少。而国内半导体信息化厂商不具备设备制造能力，因此我们认为国内MES/EAP供应商在产业链中起到的更多是辅助的角色。

激光切割产业链分工明确，工业软件赋能各个环节。从产业链分工来看，激光切割控制系统作为切割设备的重要“零部件”，起到了激光切割设备“大脑”的作用。对材料进行切割之前，通常需要依赖CAD实现切割图纸绘制、图纸排样等步骤对原材料进行切割样式进行设计，并根据设计等得到的图纸借助CAM进行图形编辑、设置与加工工艺编程，最终导入NC数控机床用于切割头的控制，同时需要搭配传感器等硬件设备进行切割定位辅助。激光切割设备的运行需要多种复杂的工业软件系统进行配合，而在各个环节均有专业的厂商进行布局。

图表20：激光切割全流程所需要的工业软件系统

海外专精巨头分工明确，国内柏楚电子打造一体化解决方案。海外方面，从产业链分工的角度来看，激光切割工业软件各个环节都出现了单点工具功能较强的专精巨头，如Lantek以CAD排样套料起家，并拓展MES智能制造；西门子等自动化巨头则凭借通用数控系统成为激光切割的CAM/NC数控环节的翘楚。国内来看，柏楚电子则另辟蹊径，通过更全面覆盖产业链并打造一体化解决方案来参与竞争，实现了从CAD排样到CAM图形工艺设计、再到NC数控系统的全套软件布局。

Lantek：从套料排样到MES实现场景拓张

Lantek是钣金领域的套料排样软件提供商。公司是成立于1986年的西班牙家族企业，致力于为钣金和金属行业公司提供CAD、CAM、MES和ERP解决方案，其核心能力为基于先进的套料算法和加工策略，为2D/3D材料提供套料和排样设计方案，从而用于激光、等离子、冲床、火焰切割、水切割等各种型材和钣金加工过程。2020年Lantek实现收入2,130万欧元，其中海外市场营收占比88%，其客户涵盖了100多个国家的25,747家公司。2021年德国顶级激光设备公司通快集团收购Lantek，完成了在激光切割设计领域的软件拼图。

图表21：Lantek钣金领域套料排样软件

从套料排样到MES，Lantek实现从设计端到制造端的打通。Lantek MES Manager是公司为钣金领域打造的制造执行系统，用于指导车间内制造流程的运行。能够实现车间管理、生产过程监控、进行产品分析以实现时间和成本的优化。我们认为Lantek的发展逻辑即属于通过纵向场景的延伸的范例，一方面通过纵向场景眼神，公司成长空间得以拓张；另一方面通过与自身CAD/CAM套料排样系统实现协同，能够实现数据和流程的打通，减少操作过程中的兼容性问题。

西门子&PA：从通用数控系统进入激光领域的自动化巨头

西门子、PA等供应商主要布局在激光切割CAM/NC数控环节。其中CAM负责承接其他CAD设计和排样软件生成的设计图并生成加工文件，而数控系统扮演了激光切割头的控制核心的角色，是将CAM指令编程实现的落地环节。在激光切割产业链，工业软件巨头西门子、通用数控系统供应商德国PA公司主要提供CAM编程加工和NC数控系统，最后用于集成切割头等硬件实现对材料的最终切割加工。由于CAM需要承接其他CAD软件的设计图，并没有做到全流程数据的打通，因此可能存在操作繁琐和兼容性的问题。

石油化工运行规模大且流程复杂，细微提升能够撬动巨大收益。流程工业是以资源或可回收资源为原料，通过物理或化学变化进行生产的工业，其中以石油化工行业最为典型。与离散工业相比，这类工业主要特点为反应流程稳定而复杂，且通常进行大批量同质化生产，固定投资成本较高，产品附加值较低，导致利润空间有限。因此，在生产过程中的工艺优化以及生产全流程优化至关重要，工业流程的细微的优化能够带来巨大的生产效率的提升以及生产成本的节省，从而带来利润率的明显提升。

图表22：流程工业的生产环节及相应工业软件

流程仿真和流程控制是两大软件应用场景。石油化工行业高度的复杂性带来了软件的多样化，涵盖了从工程设计与计划调度、到工厂运行优化与资产管理各个方面。在流程控制方面的先进过程控制（APC）领域，国内公司中控技术能够已经可以与美国Aspen DMC3进行对标；在门槛更高、地位更关键的流程仿真软件领域，Aspen、AVEVA等国外公司已经建立起明显的领先优势，国内中控技术亦积极研发，目标2022年推出流程仿真产品。流程仿真软件工业流程机理为基础，借助数学方法进行物料和热量等衡算分析，通过静态或动态的模拟来准确表征和校准工艺模型，从而对流程的提升提供分析结果和改善方案。

图表23：流程模拟主要软件

Aspen：面向石油化工领域的流程工业软件巨头

Aspen起源于美国能源部在MIT组织的“先进工程过程系统”（Advanced System for Process Engineering）项目，并由项目负责人在1981年完成商业化，成立了AspenTech公司，并于1994年在纳斯达克上市。Aspen专注于流程建模和仿真优化领域，凭借深厚的工业积累，已经成为能源化工等流程工业领域的工业软件巨头。Aspen通过自主研发和外研收购不断扩充产品线，形成了三大类软件产品，覆盖了石油化工领域的全价值链条：

►工程软件（Engineering）：包含能源和化工行业的过程模拟优化软件Aspen Hysys和Aspen Plus等，用于开发新工厂的工艺设计、改造现有工厂，模拟和优化现有流程。借助先进的建模技术，能够快速排除工厂故障，调整工厂性能；

►制造和供应链管理软件（Manufacturing and Supply Chain）：用于优化日常加工活动，推动可持续运营的同时改善工厂绩效，帮助流程工业制造商降低库存水平、提高资产效率、快速反应市场需求、优化供应链运营；

►资产性能管理软件（Asset Performance Management）：用来监控和预测系统可靠性，借助机器学习技术算法，实现预防性维护向预测性维护的转变，减少设备的停机时间。

授权收入占比超过70%，经营现金流良好。公司收入模式分为授权收入、维护收入和服务收入，其中授权模式为公司与客户签订固定期限授权合同，授权期内客户能够自由选择系列中任何的产品组合，并支付相应的授权费用（本质上是订阅制收入）。FY2021公司授权收入占比超过70%，保证了良好的现金流，近5年公司归母净利润与经营性现金流的比值均在1左右。

图表24：Aspen产品线

Aspen的壁垒之一：长久积累形成完备的物性系统以及行业数据库。工业软件本质是工业知识的代码化，因此工业知识的积累多寡本质上决定了工业软件的产品力。其中流程软件的关键之处并不在于软件功能的精致繁多，而在于全面细致的知识储备和稳定的运行状态，能够对工艺流程进行准确的模拟和预测。公司面向化工领域的模拟优化软件Aspen Plus具有非常完备的物性系统和物性模型，其中包括20多种状态方程模型、10多种摩尔体积模型等；此外在美国化工协会AIChE的支持下，其Aspen Plus数据库包含了5,000多种纯组分物性数据。

图表25：Aspen营业收入及增速

图表26：Aspen毛利率和净利率

Aspen的壁垒之二：连续收购不断完善产品打造平台。在外研收购方面，Aspen的收购重心专注在流程模拟和优化领域，包括2002年收购油气行业模拟软件Hysys、2012年收购固体流程建模软件提供商SolidSim、2014年收购硫磺回收模拟软件Sulsim、2016年收购资产优化软件提供商Fidelis、Mtelligence等；近年来公司在AI和物联网领域亦有收购动作，2019年公司收购Mnubo，目标以AI和机器学习算法赋能流程模拟优化。

Aspen的壁垒之三：高端用户的深度打磨带来产品力的不断提升。截至FY2021，Aspen服务全球约2,500家客户，其中全球20家最大的石油公司中的19家、最大20家化工公司中的19家、以及最大的20家工程建筑公司都是公司覆盖的标杆客户。在这些龙头客户的知识回馈和使用打磨下，Aspen的产品性能不断提升、产品功能也逐渐完善，从而帮助Aspen凭借优异的产品力进一步拓展更多客户，实现正向循环。

联手艾默生电气，控制系统和工业软件再整合。2021年10月，流程自动化公司艾默生电气宣布将以60亿美元现金收购AspenTech 55%股权，并将旗下OSI（电力监控软件公司）和the GeologicalSimulation（地质模拟软件业务）与艾斯本合并成立新的AspenTech公司，进一步拓展艾斯本的工业软件版图。收购完成之后，AspenTech的业务进一步拓展进入配电管理与地质模拟领域，并集成自身的工业AI能力来提供端到端的解决方案，同时有望借助公司成熟的订阅制收入转化能力，进一步提升公司的经常性收入，带来更加充足的现金流。

AVEVA：流程行业中的数字孪生

AVEVA的核心能力在于流程行业的三维工厂的设计和数字孪生。公司最早起源于1967年剑桥大学CAD中心发起的三维设计项目，在政府拨款项目结束后开始商业化运作。1976年，公司开发出全球第一个三维工厂设计软件PDMS，为石油化工、电力和海事（PPM）等领域提供基础设施设计软件，应用于工艺流程走向设计、工艺设备和管道的布置、各类设备管道之间的碰撞干涉检查等。公司官网披露，AVEVA PDMS将在2024年停止支持，由更加高效、支持云化部署的AVEVA E3D Design全面替代。

图表27：AVEVA产品系列

以工程和运营为核心，构造流程工业全生命周期产品系列。目前公司产品包含工程和运营两大类，其中工程软件涵盖了工厂设计（E3D）、工艺流程仿真（Process Simulation）等模块；运营软件包含资产性能管理（APM）、监测和控制（HMI、SCADA等）以及信息管理（RTO）等模块。公司FY2021实现收入8.03亿英镑，若按照收入模式划分，公司可持续性收入（订阅+维护）占比达68%；且公司产品以标准化软件为主，FY2021毛利率达到78%。

图表28：AVEVA E3D软件界面

图表29：AVEVA收入构成（按收费模式），FY2021

聚焦“云优先”战略，推出AVEVA Connect软件云平台。AVEVA Connect是公司推出的公有云SaaS平台，其中包含Unified Engineering（工程&设计&仿真平台）、Unified Supply Chain（供应链管理平台）、Edge Management（工业物联网平台）、Insight（先进分析平台）、Asset Information Management（资产信息管理）五大平台，涵盖了公司各大核心产品系列。FY2021公司新增云产品客户220家，实现ARR 4.54亿英镑，相较FY2020大幅提升（FY2020新增98家云客户，实现ARR 4.21亿英镑）。

流程工业自动化和流程工业软件正走向合流。回顾国外流程工业软件发展史，自动化巨头对流程工业软件厂商的屡见不鲜。从2004年霍尼韦尔受益于反垄断从AspenTech手中收购UniSim，到2017年法国电气工业厂商施耐德电气以5.5亿英镑收购AVEVA 60%股权，再到2021年艾默生电气收购Aspen 55%股权，自动化控制系统和工业软件的联系愈加紧密。国内来看，以中控技术为代表的流程自动化厂商亦加速流程工业软件布局，凭借长期服务石化客户积累的行业经验拓展至软件领域，助力流程领域的智能制造。

软件定义控制兴起，云化DCS/PLC成为新的应用趋势。云化DCS/PLC即为在云端运行的DCS/PLC，其实现了软件和硬件的分离，能够通过软件来控制硬件资源。借助软件定义，这类DCS/PLC能够与工业互联网平台进行互联互通，借助平台的能力实现传统DCS/PLC无法实现的其他控制能力，如视觉信号和语音信号的处理等，并能够实现在云端的实时升级。我们认为云计算的赋能极大拓展了DCS/PLC的应用边界，软件定义控制的时代下云化DCS/PLC有望成为新的应用趋势。

图表30：流程行业软件并购历史

钢铁行业通过信息化工具，赋能生产经营流程实现提质增效。钢铁行业是具有混合型制造特征的流程工业：钢前是化学反应，即流程工业；而钢后是物理形变过程，具有离散型特征。钢铁冶炼流程主要经过炼铁、炼钢、热轧、冷轧四道工序，自动化控制系统贯穿钢铁冶炼全流程，在信息系统中则以ERP、MES、PCS从上至下进行精细化标准产品管理。其中MES作为承上启下的一层，是生产控制信息化的核心，将ERP制定的生产管理计划分解到执行层面；其下为产线级管理系统（PCS），PCS为生产计划的执行者与反馈来源。钢铁行业是制造驱动型行业，而不是设计驱动型行业，通过制造解决每一个钢卷的质量问题，让整体制造流程达到可预测、稳定、持续的标准。

图表31：钢铁冶炼流程中的信息管理实例

煤矿智能化指以软硬件技术为基础，实现煤矿综合管控、采掘、运输、通风、安保等环节的智能化运行。落实在软件层面，主要包括综合管控平台、GIS（煤矿地理信息系统）、智能采掘（井下掘进和开采系统）、主辅运输、应急安全系统等各个方面。其中GIS是煤矿智能化的核心和基础，能够实时显示工作面煤层的地质信息和人员定位，实时获取工作面空间地理信息与设备运行状态，实现工作面的智能化管控；智能采掘系统是基于掘进装备和三维地质信息、巷道空间信息的融合，实现远程一键启停控制、掘进机定位截割和协同控制等功能；应急安全系统则涉及远程巡查、在线监测预警和应急管理救援智能化等煤矿安全保障方面。

图表32：智能化示范煤矿需要的工业软件

“十四五”期间政策推动，煤炭智能化迎来建设刚需。2020年以来，国家能源局等部门陆续出台一系列政策文件，详尽包含了智能化煤矿建设目标、首批示范建设名单、智能化煤矿验收标准等各个方面，力推煤炭智能化建设。在71家首批智能化煤矿的示范下，我们认为“十四五”期间智能化煤矿建设升级有望迎来高峰，煤炭信息化相关的综合管控平台、智能开采、智能掘进、智能主辅运输、智能安全监控等产品有望迎来旺盛需求。

图表33：煤矿智能化相关政策