CAE仿真分析软件发展状况调研分析

　　一、2015-2017年CAE行业发展状况分析

　　尽管CAE仿真分析软件的功能已经相当强大，但也并不是涉及到各个领域。未来的发展应具有以下功能。

　　可变形体系与多提耦合分析

　　形态变化与荷载并发状态下可变形体系的东西与振动分析，如卫星天线、机器人、起落架；多体耦合状态下的静力、动力与振动分析，如车辆与路轨，车辆与桥梁等。

　　多相多态戒指耦合与多物理场耦合分析

　　多物理场(力场、渗流场、温度场、电磁场等)非线性耦合分析；多相与多态(流、固。气)戒指耦合分析。

　　多尺度耦合分析

　　从基本材料的组份与构造到复合材料，从符合材料做成构件，再由构件装配成工程/产品，存在着从微观细观和微观模型；相反，通过微观和细观模型的无限加，也难导致宏观模型。因此，在工程/产品的精细分析中，客观地会遇到多尺度模型的耦合问题。目前CAE软件，都是仅限于宏观物理、力学模型的工程/产品分析。

　　从材料设计到工程/产品设计、集仿真、优化于一体的CAE系统随着计算材料科学的发展，不远的将来，计算机辅助于材料设计将会纳人CAE软件，实现从材料性能的预测、仿真，到构件与整个产品的设计、性能预测、系统仿真，形成集计算机辅助于材料设计、制备，到工程或产品的设计、仿真、优化于一体的新一代CAE系统。

　　微机电系统分析多态介质祸合理论与亚微

　　随着多物理场多相、多态介质耦合理论与亚微米、纳米科学的发展，迫切需要研制一种专门用于微机电系统设计计算的CAE仿真分析软件。

　　对于多物理场的强祸合问题、多相多态介质祸合问题，特别是多尺度祸合问题，目前尚没有成熟可靠的理论，尚处于基础性前沿研究，它们已经成为国内外科学家主攻的目标，由于其强烈的工业背景，基础研究的任何突破，都会被迅速纳人CAE软件，以支持新兴工程/产品的技术创新。

　　软件技术

　　随着DSP芯片的发展，计算机图形处理能力近年有了上百倍的提高，再加上三维图形算法、图形运算和参数化建模的发展，快速、三维的虚拟现实技术已经成熟。因此，CAE软件的三维实体建模，复杂的静态、动态物理场的虚拟现实技术将会得到较大的发展。

　　此外，高性价比的大容量的存贮器及其高速存取技术在迅速发展，PC机的硬盘容量很快将由GB达到TB量级。用户将要求把更多的计算模型、设计方案、标准规范和知识性信息纳人CAE软件的数据库中。并且Internet和Grideomputing环境下的数据库管理系统，除能够管理多用户并发存/取的、与时间/空间相关的、大量非结构化的、各种类型的数据，还应该具有关系型数据库，面向对象数据库及其管理技术的优点，支持抽象数据模型定义，分布式、异构、虚拟计算环境与多用户并发/10状态下的数据管理，Internet和GridComputing环境下的高级存储与查询语言，访问权限与数据所有权的保护，异构数据库的时/空一致性和有效性检验，系统异常状态下的数据一致性恢复等。

　　多媒体用户界面计算机图形技术迅猛发展，狭义的语音输人/输出已成现实，计算机已能在一定范围内分析体态、眼神和手势，隐含信息请求的数据发掘技术也已出现，会听、看、说、写和学习的计算机即将问世，这些多媒体技术一定会使未来CAE软件的用户界面具有更强的直观、直感和直觉性，给用户带来极大便利。

　　随着单个CAE软件功能不断强大，其模块数量也随之增加，由数百甚至数千个算法模块组成，其数据库存放着众多的设计方案、标准构件，行业性的标准、规范，以及判定设计和计算结果正确与否的知识性规则。这样用户就面临着如何操作的问题。因此，未来的CAE软件将需要更智能化的用户界面。

　　二、2015-2017年中国CAE行业发展动态

　　尽管国人对国产软件偏爱有加，可是比起国外那些软件大品牌来说，无论是在声誉度还是在影响力上都差距不小。虽然赶超国外软件品牌需要国产软件品牌自身的努力和进步，但同样也需要我们对国产软件品牌的全力支持。要知道，中国有13亿的消费市场，亦有13亿的认可和口碑，如果能够得到大家对国产软件品牌的支持，一定会提升国产软件品牌的影响力和美誉度。

　　1、国产软件独角兽的诞生

　　万兴科技是国内最大的消费类软件出口企业，也是国内消费类软件第一股，既是资本市场中的新成员，也是科技板块中的新业态，具有着多重特殊性和成长潜质。

　　万兴以互联网为主要渠道，将国产软件销售到全球200多个国家和地区，让国内丰富的IT资源和成熟的欧美市场完美结合，用一种便捷、直接的方式书写着国产软件的自信。截至目前，万兴科技已经拥有72项计算机软件着作权和105项专利，这些知识产权为公司的发展提供了强有力的支撑。

　　正是由于这种优秀的技术能力，万兴科技先后获得了“国家规划布局内重点软件企业”、“国家高新技术企业”、“国家火炬计划重点高新技术企业”等众多荣誉资质，跻身“德勤高科技、高成长亚太500强”、“福布斯中国最具发展潜力企业”等荣誉榜。

　　不仅如此，万兴科技还凭借着突出的成长潜质获得了华睿、IDG等专业机构的投资，为其发展和壮大注入了强大的动力！

　　业务全球化的万兴科技，其业绩实现了连续多年的高速增长。据招股书披露，2014年~2017年6月，万兴科技分别实现营收2.26亿元、2.63亿元、3.68亿元和2.19亿元，实现净利润4740.30万元、4862.17万元、4959.65万元和2601.95万元。在报告期内，万兴科技每一年都在稳步向前发展。

　　万兴的软件产品优势主要体现在功能强大、性能稳定、界面新颖美观、使用体验人性化、操作简捷流畅、性价比高等方面，这是万兴根据消费类软件市场需求变化、紧跟市场热点、不断推陈出新、不断迭代的结果。

　　2、CAE软件在国内企业的普及率现状

　　当前，我国工业界正在紧锣密鼓地推进“制造强国”战略目标。

　　工业制造的第一步是工程设计，而工程设计的基本工具当属计算分析软件。反观我国目前的仿真软件行业，几乎完全被国外产品所垄断。自主版权的仿真软件市场缺位，无疑是我国“制造强国”战略实施的最大软肋。

　　珠江三角洲地区几乎不到1%的企业引进过有限元分析，也就是走访一百家企业，或许只有不到一家曾经引进过有限元分析，也许会被告知之前引进过某某CAE软件，后来停止使用了。

　　珠江三角洲地区号称世界模具之都，在被誉为领先科技的塑胶模具行业中，正规引进Moldflow做塑胶模具分析的模具工厂寥寥无几。

　　有限元分析在制造业背负了价格高、人才难求、难以推广的恶名声，要想企业广为接受，难度之大可想而知。

　　3、国外有限元软件的垄断地位和高价位

　　外国CAE软件专业厂家基本包价格以人民币百万元计，高级包和有关选项加起来投入至少两百万，还不包括给客户做考题和实施CAE的费用。这仅仅是某一家软件的投入，如此高的投入只能一名工程师操作，尽管有些是计算点数，看起来点数不少，实际使用时，一个工程师登陆系统做前处理，或者开始求解，就占去了太多的点数了。很显然，一家企业的产品只用一个领域，或者一家CAE软件是不够的，只有一个人可以操作CAE软件，也是不够的。要想像CAD/CAM那样，工程师人手一份，至少分析师人手一份都很困难。相信现阶段很少有企业会用A版CAE软件，就不用考虑不花钱使用CAE软件的企业了。

　　这样的投资规模对于一般中小型企业来说，实在是难以承受。

　　4、中国缺乏自主CAE软件的尴尬

　　尽管CAE技术关系到一国的核心创新力与竞争力，但是中国工业软件产业发展联盟最新报告却指出，我国90%以上的高端制造用户使用着国外CAE软件。而这些“用户”大都集中在航空、航天、核工业、兵器、造船、汽车、机械、电子、材料和土木工程等国家核心竞争力领域。

　　5、支持国产软件

　　发达资本主义国家的实践说明：一个国家要有自主开发的航空航天高速列车等高新技术、要有具有自己知识产权的各类重大工业装备生产能力，必须要有自主版权的计算力学软件。

　　三、2015-2017年CAE行业经营业绩分析

　　四、2015-2017年我国CAE行业发展热点

　　首先，CAE（计算机辅助工程）技术的发展是一种重要的流程改进。因为在此之前，在产品设计过程中，流程是从概念设计，到详细设计，再到生产。在生产之前的测试环节是在产品原型样机阶段进行的，而CAE就是要在这个测试环节部分或完全地替代对物理样机的测试。随着CAE技术的快速发展与完善，CAE技术和CAD（计算机辅助设计）技术的结合更加紧密，越来越多的CAE功能和CAD创建模型可以实现无缝的连接。因此，CAE仿真越来越在设计的前端被频繁的运用起来。工程师对设计的优化效率也随之快速提升。而“验证”本身这个概念也可以事实上被“预见”一词所取代。

　　其次，通过最新的CAD同步建模方式（SIEMENS PLM Software公司的最新技术成果，其他CAD软件提供商也在逐步推出类似的CAD建模技术）建模，大大加速了建模的速度，使仿真、优化、再仿真的整体流程更高效，更人性化。

　　第三，先进的技术已经让我们大幅提升了在仿真前端进行几何整理的能力。在一些CAE仿真分析的前处理环节中，对几何模型的“修补”，清理工作变得更加方便、自动化。

　　第四，热点是CAE的应用仿真领域正在扩大，比如我在演讲中演示的，对模具装配并实现生产的全过程仿真，考虑到装配的复杂性，从单个关键部件的仿真能力提升到对全产品、全系统的仿真能力，这给企业带来的价值是显而易见的。在未来的不少情况下，也许一件真实存在的物理样机都不用制作出来，工程师就有足够的信心确保产品设计、系统设计的质量。另外不仅仅是静力学的仿真应用，FEA、CFD(流体动力学仿真)、动力学仿真、声学仿真等的综合运用为CAE仿真领域的快速拓展提供了强有力的技术保障。

　　最后，站在数据管理的角度，将工程知识融入全生命周期数字化仿真之中将是CAE发展的第五大热点。产品全生命周期在各阶段都是可以进行仿真的。如果按照概念设计，详细设计、原型验证、生产制造到售后服务描绘产品生命周期的关键性阶段，那么从验证环节展开应用的CAE技术，向前到概念设计，向后到售后服务，都是有工程仿真需求的。而仿真数据的信息流将实现从端到端的管理。 仅以SIEMENS公司的企业级PDM管理方案Teamcenter的全球超过400万注册用户为例，Teamcenter支持全部的CAE仿真数据管理，而这种基于全生命周期数字化仿真的知识管理从推广上是完全可行的。

　　从单一的CAE功能实现发展到全生命周期数字化仿真，CAE的发展是快速的。以SIEMENS PLM软件公司（前UGS公司）为例，CAE的发展就已历经了四代。在现在SIEMENS最先进的NX6软件中，强大的CAE功能已经被无缝地嵌入在这个本身也堪称完美的CAD系统之中了。至于目前无论是CAE业界，还是整个研发领域提出的精益研发的观念，SIEMENS PLM软件公司已经从完整的产品系列的务实角度为用户提供了相应的解决方案了。