工业产品设计软件有哪些-【前景与趋势】一文看懂2023年CAE软件行业未来发展前景

内容概述：制造业转型带来的大量需求，加上国产化和替代进程的加速以及打击盗版力度的加大，国内CAE软件市场正在迎来爆发。 同时，出于对先进制造和信息安全问题的考虑，国产研发设计工业软件进入国内大型企业的步伐将加快，国产工业软件逐步替代国外工业软件将成为一个长期问题。工业软件行业的长期趋势。 据统计，2022年我国CAE软件行业市场规模约为25.9亿元，同比增长18.8%，快于全球增速。 国产化率将从2016年的7.0%提高到2022年的16.2%。

关键词：工业软件、CAE软件、CAE、仿真软件

1、CAE用于工业仿真，被誉为“工业软件皇冠上的明珠”

工业软件是应用于工业制造领域的软件，包括系统软件、编程语言、应用软件和中间件。 根据产品形态、用途、特点的不同，工业软件市场可进一步细分为研发设计、生产控制、运营管理、运维服务等。 在各类工业软件中，研发设计工业软件的主要功能是提升企业在产品研发领域的能力和效率。 此类软件具有集中度高、开发难度大、开发周期长、资金需求高的特点。 软件中非常重要的一个品类，也是国内最“卡”、最薄弱的环节之一。

计算机辅助工程（CAE）是指在产品/工程设计阶段，利用计算机软件根据物理模型，模拟产品/工程项目的工作状态和行为，预测其功能可用性、可靠性、效率和安全性等。 .，实现产品/项目的设计优化，确保产品/项目达到预期功能ip形象，满足各项性能指标。 按其研究的物理领域可分为结构、流体、电磁学、声学、光学等以及多学科耦合的模拟。 由于它涉及学科广泛、模型复杂，被誉为“工业软件皇冠上的明珠”。

CAE软件分为预处理、求解器和后处理三个模块，其中求解器是CAE软件的核心。 在预处理过程中，用户在GUI中为求解器提供/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，并根据实际情况设置求解的边界条件。工作环境; 该求解器旨在求解数学物理模型对应的方程，可以根据不同的计算策略，采用有限差分法、有限体积法、直接模拟蒙特卡罗法、子动力学等求解方法来求解复杂的NS方程，麦克斯韦方程组等，求解处理器决定了仿真模型的计算精度和效率； 求解过程完成后，后处理模块可以为客户提供可视化界面，以多种方式提取、分析和展示仿真结果。

2、产业基础薄弱带来大量需求，CAE国产替代是长期趋势

2019年以来，美国的技术封锁导致我国多家科研机构、研究院所的基础工业软件被禁用。 实现关键技术自主可控、维护国家安全已成为国家需求，研发设计CAE软件国产化和替代需求迫切。 出于形势和安全考虑，国家高度重视相关产业的发展，出台了一系列政策来促进产业数字化发展，推动工业软件国产化，促进国内工业快速进入软件进入经批准的科研院所和企业，并逐步加快融入其他大型企业的生产流程。 未来，实现自主可控的国产化替代将成为行业长期发展趋势。

我国工业软件市场与工业增加值严重不匹配。 2021年，全球工业软件产品市场规模将达到4561亿美元； 中国工业软件市场规模将达2414亿元，我国工业软件市场仅占全球的7.95%，但我国工业增加值却占全球近30%。 两者严重不一致，存在近3倍的差距。 工业软件作为支撑中国制造的底层设计能力，得到了社会各界的广泛认可。 与此同时，国家层面面临着我国工业软件特别是工业基础软件薄弱、空心化的现实。 同时工业产品设计软件有哪些，我国产业结构面临快速转型阶段，这将对研发设计软件带来大量需求。

3、汽车市场应用占比最大，国防和航空航天市场增速最快

CAE产业由上游软件开发基础设施、中游软件开发与应用、下游应用领域组成。 上游软件开发基础设施主要包括软件求解器、基础软件产品、硬件设备； 中游软件开发与应用主要包括CAE软件开发和CAE咨询； 下游应用领域主要包括汽车、工程机械、航空航天、电子、交通等行业。

CAE软件主要应用于汽车、国防、电子电气、医疗器械等高端制造行业。 汽车一直是CAE软件最重要的需求终端，2021年占比30.05%。国防和航空航天市场增长最快，占比24.82%，仅次于汽车，其次是电子、医疗设备、工业设备、等领域。 CAE软件涉及流体、结构、光学、声学、电磁、测控等多个方向，涉及多学科。 目前市场需求最大的细分市场是结构、流体、电磁。 数据显示，流体模拟市场占比约30%。 ，结构模拟约占35%，电磁模拟约占20%，其他模拟约占15%。

相关报告：智研咨询发布的《2023-2029年中国CAE行业市场全景评估及发展战略分析报告》

4、下游应用需求推动全球市场规模持续扩大，国内市场迎来爆发式增长

进入21世纪以来，一方面，CAE技术随着计算机技术特别是高性能计算的发展而迅速发展。 各种仿真算法不断涌现，软件仿真精度和效率大幅提高，商业应用迅速拓展。 与此同时，CAE领域的行业集中度不断提高。 为了提高分析技术，拓宽大型软件公司的应用领域和市场范围，随着下游行业需求的不断扩大，CAE行业的市场规模不断增大。 数据显示，2022年全球CAE行业市场规模约为105亿美元，同比增长17%。

就国内市场而言，制造业转型带来的大量需求，加上国产化替代进程的加快和打击盗版力度的加大，国内CAE软件市场规模正迎来爆炸。 同时，出于对先进制造和信息安全问题的考虑，国产研发设计工业软件进入国内大型企业的步伐将加快，国产工业软件逐步替代国外工业软件将成为一个长期问题。工业软件行业的长期趋势。 据统计，2022年我国CAE软件行业市场规模约为25.9亿元，同比增长18.8%，快于全球增速。 国产化率将从2016年的7.0%提高到2022年的16.2%。

5、行业集中度高，海外企业具备先发优势工业产品设计软件有哪些，占据较大市场份额

从行业竞争来看，海外厂商起步早、营收大、龙头企业集中度高。 数据显示，2021年，全球CAE前三大供应商Ansys、西门子和达索系统，合计市场份额将达到77%，行业集中度非常高。 国内CAE软件起步较晚，发展缓慢。 20世纪90年代引进海外厂商后，一直占据主要市场。 2021年中国制造业CAE市场，前三名厂商均为海外CAE厂商，占比45.8%。

目前，国内CAE行业主要包括三类厂商。 1）以CAE软件厂商为主：其主营业务主要围绕CAE软件。 目前这类厂商又可以进一步分为两类。 ①经典CAE仿真软件公司：如索辰科技、英特尔仿真、上海东骏等卡通形象，专注于通用型、定制化本地部署CAE软件，目前正在逐步向云化、数字孪生等领域拓展； ②新兴商业模式CAE厂商：如云道智造、树桥科技等，主要以云化CAE为主要产品方向。 2）CAD厂商衍生CAE软件业务：如Autodesk、达索横向拓展CAE业务。 如果实现设计/仿真一体化，将提高软件效率。 3）主要从事海外CAE产品代理的厂商：如Anexperia Asia Pacific最早将仿真技术和TRIZ系统引入中国，并与欧洲最大的仿真技术咨询服务公司CADFEM建立了密切的合作关系美国和全球最大的仿真技术公司Ansys目前开启了自主研发CAE软件之路。 总体来看，国内厂商在产品上已经取得了一定程度的突破，并正在探索新的商业模式。 未来的核心在于如何在产品供给的不断迭代下，积累更加丰富的计算实例，打破海外厂商积累的客户生态。

6、市场趋向多物理耦合、全流程协同、云化，数字孪生市场应用前景广阔

行业不断迭代，多物理场耦合、全流程协同、云化是CAE行业的发展趋势。 1）多物理场耦合：仿真场景越来越复杂，需要在多物理场、化学场耦合的条件下进行仿真。 在实际工况下，各种物理参数往往相互影响。 原有的CAE仿真软件需要在多个单学科软件中进行多次往返计算，计算结果的精度无法满足要求。 通过融合，计算结果更加准确，仿真效率更高。 此外，除了多物理场耦合之外，CAE有望实现材料、化学、生物学等学科的结合。 例如，达索于2014年收购了acclrys，现更名为BIOVIA。 BIOVIA主要专注于生物科学。 2020年，西门子收购了计算化学公司Culgi，其软件可以提供量子化学和分子模拟功能。 2）全流程协同：未来CAE软件将在仿真、测试、材料、反馈优化全流程协同开发，实现仿真结果辅助设计参数的优化。 3）云仿真和SaaS：解决CAE解决方案给企业带来的计算能力和硬件成本投入大的问题，提高工业流程效率，方便存储备份和用户之间的协作。 SaaS交付的产品首付价格更加亲民，软件部署和更新方便，中小企业接受度高。

数字孪生与CAE的结合将实现物理实体虚拟模型的仿真验证，助力未来智能制造。 数字孪生技术是智能制造的核心技术之一。 它是一种基于数据和模型集成与融合的新模型。 通过实时构建数字空间中物理对象（包括资产、行为、流程等）的精确数字化地图，基于分析预测形成最佳综合决策，实现整个工业业务流程的闭环优化。 数字孪生与CAE软件的结合本质上是在传统CAE的基础上叠加了人工智能、大数据技术和物联网技术，将研发设计延伸到产品制造的全生命过程。 CAE基于第一原理或称为物理机制的方法来预测物理世界的未来状态，它允许人们提前检查产品在数字孪生中是否正常运行，预测何时会发生故障以及故障的后果失败。 根据数字孪生反映的问题，调整产品设计或运营策略，直到满足预测结果后再运营物理实体。 这将减少事故、降低设计和运营成本、加快产品迭代过程、提高产品质量和可靠性。

智研咨询发布的《2023-2029年中国CAE行业市场全景评估及发展战略分析报告》以国家统计局、政府机构、行业协会发布的权威数据为基础，结合深度研究数据、专家反馈数据、内部运营数据等。全局数据的收集和分析，提高客户业务决策的效率。 本报告对中国CAE行业的现状和市场进行了深入的调查和研究，并根据行业的发展轨迹对未来的发展前景和趋势做出了审慎的判断，为投资者和投资者寻找新的市场投资机会。进入CA​E行业的投资布局，为决策提供了至关重要的参考。

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