中國(guó)CAE行業(yè)現(xiàn)狀及可擴(kuò)展領(lǐng)域分析

CAE指工程設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)輔助工程，指用計(jì)算機(jī)輔助求解分析復(fù)雜工程和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，以及優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能等，把工程（生產(chǎn)）的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地組織起來(lái)，其關(guān)鍵就是將有關(guān)的信息集成，使其產(chǎn)生并存在于工程（產(chǎn)品）的整個(gè)生命周期。而CAE軟件可作靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，動(dòng)態(tài)分析，研究線(xiàn)性、非線(xiàn)性問(wèn)題，分析結(jié)構(gòu)（固體）、流體、電磁等。

CAE技術(shù)是企業(yè)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型的最基本手段，中國(guó)企業(yè)和國(guó)際標(biāo)桿企業(yè)的仿真條件差別并不大，但是仿真的命運(yùn)卻天壤之別。在國(guó)際標(biāo)桿企業(yè)，仿真是設(shè)計(jì)的必備手段，可以替代大多數(shù)的試驗(yàn)，在研發(fā)全程成為設(shè)計(jì)的依據(jù)；而在中國(guó)企業(yè)，仿真只是設(shè)計(jì)的“選修課”，只是試驗(yàn)的“附屬品”，多數(shù)情況下是在研發(fā)后期進(jìn)行設(shè)計(jì)校核。在國(guó)際標(biāo)桿企業(yè)，“仿真驅(qū)動(dòng)研發(fā)”已經(jīng)成為企業(yè)戰(zhàn)略，而在中國(guó)，仿真在很多企業(yè)的價(jià)值仍然是“錦上添花”。CAE在開(kāi)發(fā)深度和使用效果方面遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的程度。

信息化與智能化的發(fā)展靠硬件，更要靠軟件。國(guó)內(nèi)工業(yè)軟件研發(fā)與應(yīng)用存在的短板必須徹底解決，實(shí)現(xiàn)自主可控的工業(yè)軟件研發(fā)和應(yīng)用體系，智能制造才能持續(xù)發(fā)展。目前我國(guó)主流商用CAE軟件大多數(shù)來(lái)自歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，其市場(chǎng)占有率高達(dá)97%，壟斷大多數(shù)核心技術(shù)。隨著國(guó)家對(duì)工業(yè)軟件的安全性日益重視，國(guó)內(nèi)自主CAE軟件的發(fā)展迫在眉睫。

圖表：2015-2018年中國(guó)CAE行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院

2015年我國(guó)CAE行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模為25.52億元，到2017年增長(zhǎng)至35.47億元，2018年全年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到41.89億元。

二、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度

目前在整個(gè)市場(chǎng)上可以看到CAE領(lǐng)域的幾大類(lèi)行業(yè)，發(fā)展的較為迅猛。

首先是CAE軟件類(lèi)的培訓(xùn)，包括軟件基礎(chǔ)應(yīng)用操作和專(zhuān)業(yè)應(yīng)用，在軟件基礎(chǔ)應(yīng)用操作這一塊做的越來(lái)越多后，轉(zhuǎn)而對(duì)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的需求逐漸增大，這得益于CAE技術(shù)在整個(gè)制造行業(yè)的整體作用在提升和更多的人以及企業(yè)開(kāi)始重視CAE本身所能創(chuàng)造的價(jià)值。所謂專(zhuān)業(yè)應(yīng)用方面的培訓(xùn)，即是針對(duì)某些具體的行業(yè)問(wèn)題的CAE分析而做的培訓(xùn)，比如汽車(chē)行業(yè)的整車(chē)分析等等。

其次是CAE技術(shù)的發(fā)展，眾所周知，國(guó)內(nèi)的CAE整體應(yīng)用技術(shù)還是比較薄弱的，隨著對(duì)CAE技術(shù)應(yīng)用的重視程度在增加，對(duì)于CAE分析的要求也就更多，所能達(dá)到的效果的期待值也越高。更加真實(shí)的還原結(jié)構(gòu)的工作運(yùn)行環(huán)境，結(jié)合大量的分析經(jīng)驗(yàn)做出最有效的CAE分析，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造提供強(qiáng)有力的支持，是很多行業(yè)和企業(yè)的需求。而CAE技術(shù)人才的培養(yǎng)所需要的時(shí)間成本和資源成本都不是簡(jiǎn)單的一點(diǎn)就可以，因此除了少數(shù)行業(yè)積累的CAE分析經(jīng)驗(yàn)比較成熟，很多的行業(yè)并不成熟。因此，追求復(fù)雜、多物理場(chǎng)、多耦合場(chǎng)等CAE分析能力的提升，解決專(zhuān)業(yè)難題也是現(xiàn)在CAE行業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)。

再次是CAE咨詢(xún)，CAE咨詢(xún)這塊在國(guó)外做的非常成熟，國(guó)內(nèi)提供成套的CAE咨詢(xún)的公司并不多，“元王”有限元科技專(zhuān)注CAE仿真領(lǐng)域十三載，具有深厚的技術(shù)背景和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，可以為企業(yè)提供專(zhuān)業(yè)的CAE仿真咨詢(xún)和CAE應(yīng)用解決方案。隨著CAE技術(shù)在制造業(yè)的大量應(yīng)用，CAE咨詢(xún)對(duì)于企業(yè)而言變得很是關(guān)鍵。

還有一個(gè)是CAE的個(gè)性化定制，CAE的個(gè)性化定制是將CAE技術(shù)更好的推廣到企業(yè)的比較好的方式，CAE技術(shù)的門(mén)檻確實(shí)比較高，對(duì)于企業(yè)而言面臨的也是更多的成本輸出，通過(guò)個(gè)性化定制能夠有效降低這個(gè)成本，同時(shí)也能大大節(jié)省CAE技術(shù)在實(shí)際設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用成本。個(gè)性化定制CAE技術(shù)最有效的手段是二次開(kāi)發(fā)技術(shù)。"元王"仿真軟件的二次開(kāi)發(fā)就是不改變?cè)邢到y(tǒng)的內(nèi)核，在現(xiàn)有的軟件上進(jìn)行定制修改和功能擴(kuò)展。針對(duì)企業(yè)產(chǎn)品線(xiàn)，對(duì)原版仿真軟件進(jìn)行升級(jí)，而這個(gè)“針對(duì)性”就是提高效率的關(guān)鍵。元王仿真軟件二次開(kāi)發(fā)目前已有不少成功案例，例如基于HyperMesh，F(xiàn)lotherm，Abaqus開(kāi)發(fā)的手機(jī)、電池包、泵送系統(tǒng)自動(dòng)化仿真平臺(tái)等，實(shí)際應(yīng)用后效率提升50%以上。

三、CAE技術(shù)因素

CAE技術(shù)是一門(mén)涉及許多領(lǐng)域的多學(xué)科綜合技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)有以下幾個(gè)方面：

（1）計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)

CAE系統(tǒng)中表達(dá)信息的主要形式是圖形，特別是工程圖。在CAE運(yùn)行的過(guò)程中，用戶(hù)與計(jì)算機(jī)之間的信息交流是非常重要的。交流的主要手段之一是計(jì)算機(jī)圖形。所以，計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)是CAE系統(tǒng)的基礎(chǔ)和主要組成部分。

（2）三維實(shí)體造型

工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目和機(jī)械產(chǎn)品都是三維空間的形體。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員構(gòu)思形成的也是三維形體。CAE技術(shù)中的三維實(shí)體造型就是在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立三維形體的幾何模型，記錄下該形體的點(diǎn)、棱邊、面的幾何形狀及尺寸，以及各點(diǎn)、邊、面間的連接關(guān)系。

（3）數(shù)據(jù)交換技術(shù)

CAE系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)，各個(gè)功能模塊都是系統(tǒng)有機(jī)的組成部分，它們都應(yīng)有統(tǒng)一的幾類(lèi)數(shù)據(jù)表示格式，是不同的子系統(tǒng)間、不同模塊間的數(shù)據(jù)交換順利進(jìn)行，充分發(fā)揮應(yīng)用軟件的效益，而且應(yīng)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)可擴(kuò)展性和軟件的可再用性，以提高CAE系統(tǒng)的生產(chǎn)率。各種不同的CAE系統(tǒng)之間為了信息交換及資源共享的目的，也應(yīng)建立CAE系統(tǒng)軟件均應(yīng)遵守的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)有GKS、IGES、PDES、STEP等。

（4）工程數(shù)據(jù)管理技術(shù)

CAE系統(tǒng)中生成的幾何與拓?fù)鋽?shù)據(jù)，工程機(jī)械，工具的性能、數(shù)量、狀態(tài)，原材料的性能、數(shù)量、存放地點(diǎn)和價(jià)格，工藝數(shù)據(jù)和施工規(guī)范等數(shù)據(jù)必須通過(guò)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、讀取、處理和傳送。這些數(shù)據(jù)的有效組織和管理是建造CAE系統(tǒng)的又一關(guān)鍵技術(shù)，是CAE系統(tǒng)集成的核心。采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）對(duì)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理是最好的技術(shù)手段。

（5）管理信息系統(tǒng)

工程管理的成敗，取決于能否做出有效的決策。一定的管理方法和管理手段是一定社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展水平的產(chǎn)物。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境中企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不僅是人才與技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，而且是管理水平、經(jīng)營(yíng)方針的競(jìng)爭(zhēng)，是管理決策的競(jìng)爭(zhēng)。決策的依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)取決于信息的質(zhì)量。所以，建立一個(gè)由人和計(jì)算機(jī)等組成的能進(jìn)行信息收集、傳輸、加工、保存、維護(hù)和使用的管理信息系統(tǒng)，有效地利用信息控制企業(yè)活動(dòng)是CAE系統(tǒng)具有戰(zhàn)略意義、事關(guān)全局的一環(huán)。工程的整個(gè)過(guò)程歸根結(jié)底是管理過(guò)程，工程的質(zhì)量與效益在很大程度上取決于管理。