中国CAE行业现状及可扩展领域分析

CAE指工程设计中的计算机辅助工程，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等，把工程（生产）的各个环节有机地组织起来，其关键就是将有关的信息集成，使其产生并存在于工程（产品）的整个生命周期。而CAE软件可作静态结构分析，动态分析，研究线性、非线性问题，分析结构（固体）、流体、电磁等。

CAE技术是企业创新和转型的最基本手段，中国企业和国际标杆企业的仿真条件差别并不大，但是仿真的命运却天壤之别。在国际标杆企业，仿真是设计的必备手段，可以替代大多数的试验，在研发全程成为设计的依据；而在中国企业，仿真只是设计的“选修课”，只是试验的“附属品”，多数情况下是在研发后期进行设计校核。在国际标杆企业，“仿真驱动研发”已经成为企业战略，而在中国，仿真在很多企业的价值仍然是“锦上添花”。CAE在开发深度和使用效果方面远没有达到应有的程度。

信息化与智能化的发展靠硬件，更要靠软件。国内工业软件研发与应用存在的短板必须彻底解决，实现自主可控的工业软件研发和应用体系，智能制造才能持续发展。目前我国主流商用CAE软件大多数来自欧美发达国家，其市场占有率高达97%，垄断大多数核心技术。随着国家对工业软件的安全性日益重视，国内自主CAE软件的发展迫在眉睫。

图表：2015-2018年中国CAE行业市场规模

数据来源：中研普华产业研究院

2015年我国CAE行业的市场规模为25.52亿元，到2017年增长至35.47亿元，2018年全年市场规模达到41.89亿元。

二、产业关联度

目前在整个市场上可以看到CAE领域的几大类行业，发展的较为迅猛。

首先是CAE软件类的培训，包括软件基础应用操作和专业应用，在软件基础应用操作这一块做的越来越多后，转而对专业应用的需求逐渐增大，这得益于CAE技术在整个制造行业的整体作用在提升和更多的人以及企业开始重视CAE本身所能创造的价值。所谓专业应用方面的培训，即是针对某些具体的行业问题的CAE分析而做的培训，比如汽车行业的整车分析等等。

其次是CAE技术的发展，众所周知，国内的CAE整体应用技术还是比较薄弱的，随着对CAE技术应用的重视程度在增加，对于CAE分析的要求也就更多，所能达到的效果的期待值也越高。更加真实的还原结构的工作运行环境，结合大量的分析经验做出最有效的CAE分析，为产品的设计和制造提供强有力的支持，是很多行业和企业的需求。而CAE技术人才的培养所需要的时间成本和资源成本都不是简单的一点就可以，因此除了少数行业积累的CAE分析经验比较成熟，很多的行业并不成熟。因此，追求复杂、多物理场、多耦合场等CAE分析能力的提升，解决专业难题也是现在CAE行业发展的一大趋势。

再次是CAE咨询，CAE咨询这块在国外做的非常成熟，国内提供成套的CAE咨询的公司并不多，“元王”有限元科技专注CAE仿真领域十三载，具有深厚的技术背景和实战经验，可以为企业提供专业的CAE仿真咨询和CAE应用解决方案。随着CAE技术在制造业的大量应用，CAE咨询对于企业而言变得很是关键。

还有一个是CAE的个性化定制，CAE的个性化定制是将CAE技术更好的推广到企业的比较好的方式，CAE技术的门槛确实比较高，对于企业而言面临的也是更多的成本输出，通过个性化定制能够有效降低这个成本，同时也能大大节省CAE技术在实际设计和制造中的应用成本。个性化定制CAE技术最有效的手段是二次开发技术。"元王"仿真软件的二次开发就是不改变原有系统的内核，在现有的软件上进行定制修改和功能扩展。针对企业产品线，对原版仿真软件进行升级，而这个“针对性”就是提高效率的关键。元王仿真软件二次开发目前已有不少成功案例，例如基于HyperMesh，Flotherm，Abaqus开发的手机、电池包、泵送系统自动化仿真平台等，实际应用后效率提升50%以上。

三、CAE技术因素

CAE技术是一门涉及许多领域的多学科综合技术，其关键技术有以下几个方面：

（1）计算机图形技术

CAE系统中表达信息的主要形式是图形，特别是工程图。在CAE运行的过程中，用户与计算机之间的信息交流是非常重要的。交流的主要手段之一是计算机图形。所以，计算机图形技术是CAE系统的基础和主要组成部分。

（2）三维实体造型

工程设计项目和机械产品都是三维空间的形体。在设计过程中，设计人员构思形成的也是三维形体。CAE技术中的三维实体造型就是在计算机内建立三维形体的几何模型，记录下该形体的点、棱边、面的几何形状及尺寸，以及各点、边、面间的连接关系。

（3）数据交换技术

CAE系统中的各个子系统，各个功能模块都是系统有机的组成部分，它们都应有统一的几类数据表示格式，是不同的子系统间、不同模块间的数据交换顺利进行，充分发挥应用软件的效益，而且应具有较强的系统可扩展性和软件的可再用性，以提高CAE系统的生产率。各种不同的CAE系统之间为了信息交换及资源共享的目的，也应建立CAE系统软件均应遵守的数据交换规范。国际上通用的标准有GKS、IGES、PDES、STEP等。

（4）工程数据管理技术

CAE系统中生成的几何与拓扑数据，工程机械，工具的性能、数量、状态，原材料的性能、数量、存放地点和价格，工艺数据和施工规范等数据必须通过计算机存储、读取、处理和传送。这些数据的有效组织和管理是建造CAE系统的又一关键技术，是CAE系统集成的核心。采用数据库管理系统（DBMS）对所产生的数据进行管理是最好的技术手段。

（5）管理信息系统

工程管理的成败，取决于能否做出有效的决策。一定的管理方法和管理手段是一定社会生产力发展水平的产物。市场经济环境中企业的竞争不仅是人才与技术的竞争，而且是管理水平、经营方针的竞争，是管理决策的竞争。决策的依据和出发点取决于信息的质量。所以，建立一个由人和计算机等组成的能进行信息收集、传输、加工、保存、维护和使用的管理信息系统，有效地利用信息控制企业活动是CAE系统具有战略意义、事关全局的一环。工程的整个过程归根结底是管理过程，工程的质量与效益在很大程度上取决于管理。