(报告出品方/作者:中信建投证券,任宏道)
公司简介
公司是专业的 CAE 软件供应商,产品系列及客户范围持续扩张
公司成立十多年来,专注于 CAE 软件的研发、销售和服务,产品系列不断拓展,军工领域客户范围持续 扩张。索辰有限成立于 2006 年 2 月 24 日,基于创始团队多年来在 CAE 行业积累的技术与工程应用经验,2010 年发布拥有自主知识产权的流体、结构、电磁仿真软件,随后陆续发布声学、光学、测控、多学科等软件产品 并持续迭代更新。公司抓住军工领域的软件国产化机遇,下游客户不断增加,现有客户已涵盖除中国兵工集团 以外的九大军工集团,积累了良好口碑。
公司主要业务包括工程仿真软件和仿真产品开发两大类,可提供不同学科的仿真模拟计算以及定制化开发 服务。公司工程仿真软件可进一步分为单一学科仿真软件、多学科仿真软件和工程仿真优化系统,可实现流体、 结构、声学、电磁、光学、测控等学科的仿真以及热-结构耦合、热-流体-结构耦合、热-结构-光学耦合仿真等多 学科仿真,工程仿真优化系统可实现产品设计生产全周期的仿真驱动,提升解决工程实际问题的能力。此外, 公司还可以根据细分工程领域客户的具体需求,为客户提供定制化的仿真解决方案。
公司设立员工持股平台激发员工动力,各地子公司提供本地化服务
董事长陈灏是公司的控股股东及实际控制人,曾在国内外仿真软件行业龙头企业任重要职位。董事长陈灏 直接持有公司 26.62%的股份,并通过直接持股并担任宁波辰识、宁波普辰、上海索汇的执行事务合伙人分别控 制公司股份总数的 8.04%、7.04%、1.52%,合计控制公司 43.22%的股份。陈灏在历任美国仿真软件龙头 ANSYS 上海代表处华南区总经理、销售副总裁以及安世亚太科技(北京)有限公司销售副总裁,在 CAE 软件行业深耕 多年,对行业供给与需求两侧均有深入理解,为公司发展指明方向。
公司核心技术人员在不同学科领域具有丰富工作经验,为公司产品系列化发展奠定人才基础。核心技术人 员除董事长陈灏以外,董事、副总经理王普勇曾任上海超级计算中心副主任,监事原力担任蓬天信息系统(北 京)有限公司副总裁,总裁助理、技术总监张志刚曾任中国科学院上海光学精密机械研究所助理研究员,研发 总监李季曾任中国科学院力学研究所高级研发工程师,高级研发工程师王瑞洁曾任西北工业大学助理教授、香 港科技大学访问学者。公司核心技术人员专注于超算、光学、结构等仿真软件重要学科领域,为公司提供技术 保障。 公司设立两个员工持股平台,实施股权激励彰显发展信心。宁波辰识和上海索汇为公司的员工持股平台, 对公司董事、监事、高级管理人员以及对公司经营业绩和持续发展有直接影响的管理和技术骨干形成有效激励, 有效调动员工积极性,有助于公司长期稳定发展。
公司依托多个分公司为客户提供更好的本地化服务,设立海外子公司拓展海外市场。公司拥有北京、南京、 西安和成都四个分公司,辐射军工集团及科研院所客户所在地,能快速响应客户需求,为客户提供专业化的技 术服务。此外公司还设立了三家境外子公司,分别为香港索辰、美国子公司和 Fasmoe(英国子公司),香港索 辰从事软件销售及咨询服务,美国和英国子公司主要负责技术开发等工作,其中 Fasmoe 目前尚未实际开展经营。 境外子公司的设立有利于公司海外市场的开拓,未来公司在具有国际竞争力后有望形成出口业务。
财务状况:两板块业务营收快速增长,盈利能力稳步提升
公司营业收入快速增长,归母净利润稳步提升。公司营业收入从 2019 年的 1.16 亿元提升至 2022 年的 2.68 亿元,CAGR 达到 32.20%,其中 2020 年和 2022 年的增速较高,2020 年工程仿真软件的收入增速达到 85.44%, 2022 年仿真产品开发收入增速高达 127.51%,显著拉动了全年的收入,2021 年老客户对工程仿真软件的复购金 额较低因此营收增速较低。公司研发投入较大,因此归母净利润未得到充分释放,2020 年公司归母净利润扭亏 为盈,2022 年提高到 0.54 亿元,2020-2022 年 CAGR 为 28.33%。2023Q1 公司营收同比小幅增长,实现收入 714 万元(+0.04%),研发投入增加、无形资产摊销增加以及政府补助确认减少导致归母净利润为负数。随着下游军 工领域软件国产化替代的加速以及公司客户范围的扩张,公司营收和归母净利润有望持续增长。
分业务看,工程仿真软件贡献了公司大部分的营收及毛利。 2019-2021 年工程仿真软件贡献了 57%以上的营收,毛利贡献占比 90%左右,其中流体仿真软件和结构仿真软件的合计营收占单一学科仿真软件的比例超过 55%,公司产品的复杂度、集成度不断提升,多学科仿真软件收入 2019-2021CAGR 达到 74.29%。2022 年部分 客户仿真产品开发业务需求增多,工程仿真软件营收占比下降到 50%左右,但毛利占比仍超过 75%。
分客户看,军工领域国有单位是公司主要收入来源,民营企业营收占比持续提升。公司目前的客户群体主 要为国有单位和民营企业,国有单位贡献 80%以上的营收,其中占比最高的为军工单位客户,特别是航空航天 领域客户,其次为科研院所。2019-2021 年,来自军工单位及科研院所的收入占比缓慢下降,这是因为公司产品 拓展初期主要针对国防军工领域,随着公司产品成熟度的提升和公司市场影响力的扩大,公司逐步加强在国有 和民营企业中的市场开拓力度,来自非国防科技领域的收入提升。
工程仿真软件的毛利率显著高于仿真产品开发业务,二者的结构变化导致公司综合毛利率波动较大。工程 仿真软件的毛利率高于 95%,因为软件产品标准化程度较高,产品前期的开发投入主要体现在研发费用中,销 售成本较低,毛利率高。公司仿真产品开发业务通常为客户提供软硬件一体化的产品,需要采购一定金额的如服务器等的硬件设备,导致各期营业成本中,原材料占比相对较高,部分客户的产品需要配套其他类型的软件 模块,如射频信息采集系统、虚拟 PC 系统、多媒体釆集软件、网络准入管理系统等,需要将对应模块委外采 购,因此仿真产品开发业务毛利率较低。
公司规模效应逐渐凸显,三费费率逐年下降。2019-2022 年,公司销售费用、管理费用及财务费用稳中有升, 而营收大幅增长,因此三费费率出现显著下降,从 2019 年的 28.52%下降到 2022 年的 15.86%,公司控制成本的 能力持续提升。因为公司营业收入存在明显的季节性特征,第一季度和第二季度营业收入金额较少,收入主要 集中在第四季度,但各项费用在年内相对均匀发生,因此公司 2023Q1 费用率较高。
公司注重研发投入,研发费用和研发人员占比高。2022 年公司研发费用为 0.88 亿元,同比增长 43.43%, 研发费用率高达 32.68%,2023Q1 研发费用为 0.18 亿元,同比增长 41.29%。公司建立了一支高学历、高水平的 研发队伍,截至 2022 年 6 月 30 日,公司研发人员为 129 人,占员工总数的比重为 63.86%,其中,硕士及以 上学历人数为 61 人(博士 25 人),占研发人员比重为 47.29%。公司的核心技术团队涵盖数学、物理、计算机、工程学等多领域的资深人才,拥有丰富的学术知识与研发创新经验,对行业前沿技术与发展趋势具有深刻 认知及判断,保障了公司核心技术的持续研发创新。
公司应收票据及应收账款较高,占用一定资金,但整体来看现金流状况健康。公司主要客户为军工单位和 科研院所,采购及结算周期较长,因此应收票据及应收账款余额较大,公司在 2019 年和 2021 年增资,使得短 期借款维持低位,2023 年公司成功上市,补充了流动资金,有效缓解了公司现金流压力。
行业分析
工业软件与工业要素密切结合,赋能工业各个环节实现降本增效
工业软件是指专用于或主要用于工业领域,为提高工业企业研发、制造、生产管理水平和工业装备性能的 软件。工业软件是将工业技术软件化,即工业技术、工艺经验、制造知识和方法的显性化、数字化和系统化, 是工业生产提质增效的重要工具。 工业软件广泛应用于工业领域各个要素和环节之中。工业软件与业务流程、工业产品、工业装备密切结合, 全面支撑企业研发设计、生产制造、经营管理等各项活动。在研发设计环节,工业软件不断推动企业向研发主 体多元化、研发流程并行化、研发手段数字化、工业技术数字化转变;在生产制造过程中,生产制造软件的深 度应用,使生产呈现敏捷化、柔性化、绿色化、智能化的特点,加强了企业信息化的集成度,提高了产品质量 和生产制造的快速响应能力;在企业经营管理上,推动企业管理思想软件化、企业决策科学化、部门工作协同 化,提高了企业经营管理能力。
不同类型的工业软件在产业链中有不同的应用侧重点,显著提升产业链不同环节的效率。研发设计类工业 软件主要用于产品的研发设计阶段,主要作用是提升企业在产品研发工作领域的能力和效率,该类软件具有集 中度高、开发难度大、开发周期长、资金需求高等特征;生产制造类工业软件主要用于产品制造、加工、组装 阶段,主要在工业产品生产和制造过程中进行数据采集、分析和决策,负责生产管理、物料管理、质量管理、 设备管理、能耗管理等;经营管理类软件应用领域较广,主要集中在产品制造、营销和售后服务中作用是企业 内部的管理和协作,实现业务流程信息化,用于提升企业的管理治理水平和运营效率;运维服务类软件是专门 针对生产设备进行维修和保养的系统,主要目的是提高设备利用率、降低运维成本。
CAE 软件是工业软件皇冠上的明珠,广泛应用于汽车、国防军工等行业
CAE 软件主要用于产品研发设计阶段,可实现对结构、流体、电磁等物理场的模拟仿真。计算机辅助工程 (Computer Aided Engineering,CAE),是指在产品/工程设计阶段用计算机软件对产品/工程项目的工作状态、 行为进行基于物理模型的模拟,来预测其功能可用性、可靠性、效率和安全性等,实现产品/工程的设计优化, 保证产品/工程达到预期功能并满足各种性能指标。按其研究的物理场,可分为结构、流体、电磁、声学、光学 等以及多学科耦合的模拟仿真。因其涉及学科广泛、模型复杂,被誉为“工业软件皇冠上的明珠”。 CAE 软件分为前处理、求解器和后处理三大模块,其中求解器为 CAE 软件的核心。CAE 软件的使用过程 通常包含前处理、求解计算与后处理三个阶段。前处理过程中,用户在 GUI 为求解器提供/生成实际的几何模型 和空间网格,选择物理模型和数值求解算法及其参数,根据实际工况设置求解的边界条件;求解器旨在求解数 学物理模型对应的方程,可基于不同的计算策略,利用有限差分法、有限体积法、直接模拟蒙特卡洛方法、分 子动力学等求解方法,来求解复杂的 N-S 方程、麦克斯韦方程等,求解器决定了仿真模型的计算精度和计算效 率;求解过程结束后,后处理模块可以为客户提供可视化的界面,对模拟结果进行提取、分析和多方式的展示。
CAE 软件主要用于汽车、国防军工、电子电气、医疗设备等高端制造业。高端制造业对产品创新的要求极 高,CAE 软件涉及流体、结构、光学、声学、电磁、测控、多学科等多个方向,可满足航空航天、国防装备、 船舶海洋、重型机械、核工业、电子电器、地面交通等复杂产品或工程领域的仿真需求。汽车一直是 CAE 软件 最主要的需求终端,2021 年占比为 30.05%,国防与航空航天的市场增长最快,占比仅次于汽车,达到 24.82%, 预计 2025 年占比将达到 26.48%,其次是电子、医疗设备、工业设备等领域。
流体力学在工程领域中得到广泛应用,流体仿真软件可为航空航天、船舶海洋、发动机、地面交通、建筑 环境、电子器件等领域提供多类型流体仿真解决方案。流体仿真软件的典型应用场景为航空发动机流场仿真, 航空发动机内部温度高,压力大,其内部的流动属于三维、粘性、跨声速和非定常可压流动,对航空发动机内 部的温度和压力的实验测试相当困难,常用的温度和压力传感器无法承受如此高的温度和压力,流体动力学数 值模拟能准确模拟航空发动机工作时内部的流场、温度和压力,有较强的实用性。
结构仿真软件可在飞机、高速列车、航空航天、发动机、机械制造、汽车交通、船舶、土木工程、电子设 备等复杂装备的强度和动力学设计分析和优化中,发挥核心作用。典型应用场景包括:发动机开裂疲劳分析、 飞机的强度承载分析、汽车防撞杆和安全气囊的设计、卫星结构的热应力计算、电子通讯设备的振动分析、高 速碰撞、侵彻、爆炸、飞机鸟撞、跌落等。 随着我国国产民用飞机的研制与投入运营,飞机结构作为完全由我国独立自主研制的部分,其适航审定与 管理显得愈加重要。其中针对飞机结构的鸟撞问题,是航空领域研究的一个重点。由于用于验证抗鸟撞设计的 鸟撞试验成本昂贵,因此,可以通过鸟撞仿真与分析,达到优化设计、安全评估和减少试验的目的。
对声学的研究和分析有助于实现机械产品的低噪声设计以及声学设备的设计,涉及的应用领域包括航空、 航天、船舶、发动机、旋转机械、轨道交通、汽车等。声学仿真软件典型的应用场景有客机发动机喷流噪声、 汽车振动噪声、动力设备气动和振动噪声、风扇噪声等仿真分析。飞机着陆时,起落架噪声在飞机产生的总噪 声中占据主体地位。声学仿真将试验经验建模与气动噪声理论中的标度定律结合,能够确定起落架噪声的各个 分量,进一步优化起落架的相关参数,以达成低噪声的设计目标。
电磁仿真软件在工程中的应用范围包括通信、微波、电磁兼容、导航等各个领域,比如雷达和天线的设计 与分析、射频和微波电路的设计,电磁干扰与电磁兼容性分析,雷达与电子干扰机仿真分析,微芯片与电子器 件的设计与仿真,材料电磁性能分析等。 孔径天线在微波和毫米波领域有广泛应用,不同应用需求对天线性能有不同要求。电磁仿真软件能准确地 模拟出所设计的天线结构的辐射图型、辐射功率及空间中瞬态和频域的电磁场分布,从而分析是否满足设计的 要求,用户可基于仿真结果进行优化改进从而代替了实物试验,缩短研发周期、大幅提高天线设计能力。
光学仿真软件在光学领域仿真的典型产品为光机设备仿真软件。光机设备是工农业生产、资源勘探、空间 探索、科学实验、监控侦察以及社会生活各个领域不可缺少的设备。先进光机设备研制过程中,采用光机耦合 仿真技术,综合考虑光学部件(如光源、镜头等)和机械部件(如镜筒、镜架、伺服电机等)之间的相互作用 和影响,获得适应苛刻工作环境下的光机设备。典型的应用场景有空间太阳望远镜、空间遥感、光刻机、手机 镜头、显微镜、光学测量设备、全息投影等相关产品设计。
测控即测量和控制,是指对现实世界物理量进行测量获取信息,再经处理后得到控制量对执行机构进行控 制的过程。测控仿真软件可应用于航空、航天、船舶、核工业等行业的联合仿真控制场景。典型应用场景有: (1)算法模拟:可以利用平台内提供的基础运算组合,实现复杂的算法,实时验证算法正确性;(2)控制系统 数字仿真:发动机、直升机、机器人、水下设备、点火控制电路等;(3)工业控制安全分析;(4)测控编程解 析分析。
CAE 行业中,市场需求最大的细分领域为结构、流体、电磁三大类。根据《索辰科技 8-1 发行人及保荐机 构关于审核问询函的回复》,经访谈中国商用飞机有限责任公司副总设计师张淼和复旦大学航空航天系主任孙刚 两位行业专家,流体仿真市场占比约 30%、结构仿真占比约 35%、电磁仿真占比约 20%,其他仿真占比约 15%。
CAE 软件可实现对试验过程的部分替代,而试验数据的分析有助于提高仿真精度和可信度,二者相辅相成, 共同保障产品设计过程的完整性。CAE 软件所带来的核心变革是在产品全生命周期持续利用 CAE 技术实现对 试验的替代。CAE 仿真和试验是两种对设计方案的可行性进行验证的两种不同方式,如果前期概念开发、系统 及详细设计阶段产生的各项数据或模型能够快速的进行仿真分析,则可以大幅减少试验次数,有效提高设计效 率;试验结果能对仿真结果进行验证,增强对仿真结果的可信度,同时,对试验阶段的各种试验数据分析能有 助于仿真阶段设计参数的优化,提升仿真的精度。仿真和试验共同完成了产品在不同工况下的运行状态模拟, 保障了产品设计过程的完整性。
CAE 技术逐渐融入制造业的各个环节,缩短研发周期,降低研发成本,优化设计方案,因此是实现产品正 向设计、原始创新的核心工具软件。从早期设计阶段直到产品的现场使用阶段,设计人员能够运用仿真技术对 原有的实验性测试进行替代,详细的仿真分析可以节省大量设计及研发成本并提升设计效率。当产品处于早期 概念设计阶段时,开发人员可以通过 CAE 技术测试初始概念并寻求初始参数的最佳解,从而获得可靠的初步产 品设计方案;在产品系统或详细设计阶段,开发人员可以通过 CAE 技术对产品或工程方案进行模拟,从而对 产品设计方案进行不断优化;在产品制造阶段,CAE 技术与人工智能的结合有助于确保成品制造的一致性,保 证产品精确度和降低成本。CAE 软件的应用能够起到优化设计方案、提升产品性能、大幅减少试验次数、提升 研发效率、缩短开发周期、降低设计风险和研发成本的效果,从而激发创新活力。
CAE 行业发展趋势:多学科协同、高性能计算以及云化模式
复杂工程问题需要多物理场耦合仿真和多学科协同设计
由于工程问题实际面临的情况较为复杂,多物理场耦合的场景较多,相关物理场会互相影响,因此仿真软 件向多学科协同发展。现代工程问题常常处于力、热、电磁等多物理场的耦合作用之下,实际情况复杂。以飞行器为例,飞行器在服役过程中面临着复杂、恶劣的载荷环境,更快的速度意味着与大气层产生更剧烈的摩擦, 产生的气热动量较高,会影响飞行器的结构,进而影响其安全性。因此,热-结构耦合的多学科仿真优化是航空 航天领域常见的仿真需求,在飞行器的研发设计中发挥着重要作用。
多学科设计优化是将单个学科的分析优化同整个系统中互为耦合的其它学科的分析与优化结合起来,运用 优化原理对工程系统设计工程所包涵的不同领域的研究成果进行整合,它可以相关地研究相互交互影响的现象 之间的协同作用。多学科仿真软件将多学科的仿真工具、流程与知识经验进行集成与管理,为设计师提供方案 阶段总体方案快速论证、典型设计参数的优化与仿真验证等功能,实现各学科仿真的流程化与协同化。
与高性能计算深度结合以应对快速增长的算力需求
多学科耦合、大尺度模型的快速仿真对算力提出了更高的要求。以航天器为例,航天器设计涉及的专业多, 如结构、流体、电磁、热等,各个专业之间耦合性强,且随着航天器规模越来越大、数量越来越多,整星级仿 真验证愈加复杂、频繁。在航天器设计过程中对仿真结果及时性要求高,需要针对多种计算工况快速响应、迭 代验证,通过修正设计参数,持续进行仿真计算。因此 CAE 仿真对算力的需求逐渐提升。 高性能计算可采用并行计算的方式显著提高计算效率。高性能计算可以使多个节点(计算机)以集群(互 联组)的形式协同作业,高性能集群上运行的应用程序一般使用并行算法,把一个大的计算问题根据一定的规 则分为许多小的计算单元,在集群内的不同节点上进行计算,而这些计算单元的处理结果,经过处理可合并为 原问题的最终结果,从而缩短问题的处理时间,在短时间内执行海量计算。 CAE 行业需要发展与之适配的高性能技术以提高计算效率。仿真算法要能与高性能计算融合在一起,核心 是如何把仿真算法按照一定的规则分割到各个计算单元,然后又将各计算单元的计算结果合作,这就需要在仿 真算法开发过程中,同步研发与其相适应的高性能技术。
仿真云平台有利于充分利用计算资源、实现协同办公、降低采购成本
仿真云平台能充分利用计算资源,提高仿真效率,降低计算成本,还可以实现不同人员、不同设备的便捷 协同。仿真云结合了各类工程仿真和高性能仿真计算技术及软件,以云服务方式提供仿真分析所需的 CAE 工具 软件、高性能计算资源、存储资源、网络资源、高性能图形显示资源等,通过在本地及云端运行大量并行任务 和分时使用,可以实现闲置计算资源的充分利用,并使得高性能计算资源更易触达,提升仿真效率,实现快速 处理极复杂模型的高级仿真、降低计算成本的效果。通过采用仿真云平台的方式,用户无需在本地安装仿真软 件,可以通过网页的方式实现随时随地仿真,不受设备的限制,此外,仿真结果往往需要在不同人员之间流动,采用仿真云平台可以实现便捷的协作以及仿真结果的共享。因此,云化是仿真软件的重要发展方向。
工业软件云化能够有效降低仿真软件的使用门槛,向中小企业客户推广: (1)依托云端 CAE 仿真软件,企业使用仿真服务经费上的壁垒下降。在此基础上,企业无需维持庞大 的 IT 团队以及硬件设备,降低成本;企业从买断式付费转变为订阅制付费,减少一次性支出;由于服务模块 化、弹性化,企业可以按需灵活购买,提升 IT 资源的利用效率。 (2)依托工业仿真云平台生态体系中 CAE 需求发布中心,企业使用仿真服务人才上的壁垒下降。中小 企业在产品设计过程中可将 CAE 设计外包给云平台上入驻的 CAE 工程师,以解决无力培养 CAE 专业人才、 自主 CAE 设计需要投入较高的资金和时间成本等问题。 近年来,国际工业软件巨头也看到了云端市场的未来前景,开始进行布局。目前,ANSYS 行业领先的云产 品组合包含市场解决方案(由亚马逊 AWS 提供支持的 Ansys Gat