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CAE軟件行業(yè)發(fā)展概況及面臨的機遇挑戰(zhàn)重點企業(yè)

CAE軟件本質(zhì)是把物理和工程學科的理論模型做數(shù)學處理后得到的代數(shù)求解過程固化而成的計算機程序，且包括豐富的工程數(shù)據(jù)、模型和簡單易操作的用戶界面和結(jié)果分析功能。作為一種綜合性、知識密集型信息產(chǎn)品，CAE融合了物理學、數(shù)學、工程學、計算機科學等多學科的算法和技術(shù)，涉及學科廣，模型復雜，需要深厚的理論基礎(chǔ)和持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新。CAE軟件通常包括核心的求解器與圖形用戶界面（GUI），使用過程通常包含前處理、求解計算與后處理三個階段。

CAE軟件所屬為工業(yè)軟件細分產(chǎn)品，2021 年，我國工業(yè)軟件產(chǎn)品收入 2,414 億元，較 2020 年增長 24.8%。2012年以來，我國工業(yè)軟件產(chǎn)品規(guī)模增長情況如下：

2012-2021年中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)規(guī)模及增長率

資料來源：工信部、普華有策

1、全球CAE軟件行業(yè)發(fā)展情況

CAE軟件屬于研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件，在產(chǎn)品設(shè)計過程中，能夠起到優(yōu)化設(shè)計方案、提升產(chǎn)品性能、大幅減少試驗次數(shù)、提升研發(fā)效率等效果，是產(chǎn)品研發(fā)實現(xiàn)正向設(shè)計、原始創(chuàng)新的重要工具軟件。

美國是全球最早開始CAE軟件開發(fā)的國家，美國航空航天局NASA于1966年提出發(fā)展世界第一套泛用型的有限元分析軟件Nastran，并在1969年推出第一個版本。

20世紀70年代到80年代，隨著數(shù)值計算理論的不斷成熟，CAE技術(shù)也逐漸進入了蓬勃發(fā)展的時期，在市場中先后涌現(xiàn)了諸多專注于CAE軟件研發(fā)的企業(yè)。同時，個人計算機的出現(xiàn)進一步推動了CAD和CAE技術(shù)的普及與發(fā)展。

20世紀90年代，由于制造企業(yè)越來越多地受到生產(chǎn)成本和產(chǎn)品“上市時間”壓力的推動，開始利用更多的自動化技術(shù)進行研發(fā)，包括更多的仿真分析軟件，仿真分析也從結(jié)構(gòu)、流體領(lǐng)域發(fā)展到電磁、聲學、光學等多個領(lǐng)域，CAE市場得以強勁增長。同時，CAD技術(shù)經(jīng)過三十年的發(fā)展，經(jīng)歷了從線框技術(shù)到曲面技術(shù)，再到參數(shù)化技術(shù)、變量化技術(shù)，為CAE技術(shù)的推廣應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。

21世紀以來，一方面CAE技術(shù)隨著計算機技術(shù)，尤其是高性能計算的發(fā)展而快速發(fā)展，各類仿真算法涌現(xiàn)，軟件的仿真精度、效率等大幅提升，商業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域高速拓展。同時，CAE領(lǐng)域行業(yè)集中度不斷提升，大軟件公司為提升分析技術(shù)、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域和市場范圍，不斷加強對中小CAE軟件企業(yè)的并購，安西斯、達索、西門子、MSC等CAE龍頭企業(yè)通過市場并購和整合不斷提升市場影響力。

2、國內(nèi)CAE軟件行業(yè)發(fā)展情況

我國的CAE軟件的研發(fā)最早可追溯至上世紀60年代，在解決劉家峽大壩應(yīng)力分析計算中，我國老一輩科學家研制出我國第一個平面問題通用有限元程序。20世紀70年代，大連理工大學研制出了JIGFEX有限元分析軟件，航空工業(yè)部研制了HAJIF系列程序。國內(nèi)較早的將有限元方法及有限元軟件應(yīng)用于航空航天、土木、建筑和水利等工程領(lǐng)域。

20世紀80年代，通過引進、借鑒和吸收國外軟件，國內(nèi)CAE軟件短暫呈現(xiàn)出百花齊放的繁榮格局，涌現(xiàn)出大連理工大學的JIFEX、北京大學SAP84等諸多優(yōu)秀軟件。

20世紀90年代以后，國內(nèi)工業(yè)雖然持續(xù)快速發(fā)展，但是原始創(chuàng)新不足，對工業(yè)軟件的市場需求不多，且國內(nèi)計算機技術(shù)發(fā)展相對落后于歐美，導致國內(nèi)CAE軟件在市場與技術(shù)兩方面落后于境外企業(yè)。

21世紀以來，隨著境外CAE軟件技術(shù)的進一步提升以及龍頭企業(yè)逐步形成壟斷優(yōu)勢，國內(nèi)各類進口CAE軟件的代理商、培訓商、二次開發(fā)企業(yè)興起，進一步壓縮了本土CAE軟件的發(fā)展空間，造成了“研發(fā)不及代理”的發(fā)展困境。根據(jù)《中國工業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)白皮書（2020）》的研究數(shù)據(jù)，國內(nèi)市場目前前十大CAE軟件企業(yè)均為境外軟件廠商。

5、面臨的機遇與挑戰(zhàn)

（1）機遇

1）政策推動行業(yè)持續(xù)、快速發(fā)展

2021年12月，工信部等八部門發(fā)布《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》，提出開發(fā)面向產(chǎn)品全生命周期和制造全過程各環(huán)節(jié)的核心軟件，包括CAD/CAE/CAPP/CAM/PLM/PDM等研發(fā)設(shè)計類軟件，MES/APS/EMS等生產(chǎn)制造類軟件，ERP/SCM等經(jīng)營管理類軟件。

2021年11月，工信部發(fā)布《“十四五”軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出重點突破工業(yè)軟件。研發(fā)推廣計算機輔助設(shè)計、仿真、計算等工具軟件，大力發(fā)展關(guān)鍵工業(yè)控制軟件。突破三維幾何建模引擎、約束求解引擎等關(guān)鍵技術(shù)，探索開放式工業(yè)軟件架構(gòu)、系統(tǒng)級設(shè)計與仿真等技術(shù)路徑。重點支持三維計算機輔助設(shè)計、結(jié)構(gòu)/流體等多物理場計算機輔助計算、基于模型的系統(tǒng)工程等產(chǎn)品研發(fā)。

2019年10月，工信部印發(fā)《工業(yè)和信息化部關(guān)于加快培育共享制造新模式新業(yè)態(tài)促進制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》，明確提出未來將提升我國企業(yè)的數(shù)字化水平，培育發(fā)展一批數(shù)字化解決方案提供商，結(jié)合行業(yè)特點和發(fā)展階段，加快推動計算機輔助設(shè)計、制造執(zhí)行系統(tǒng)、產(chǎn)品全生命周期管理等工業(yè)軟件普及應(yīng)用，引導廣大中小企業(yè)加快實現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)字化。

由此可見，工業(yè)軟件行業(yè)的發(fā)展工作提高到國家戰(zhàn)略發(fā)展高度，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面獲得了大量國家政策支持，有利于促進行業(yè)全面快速的發(fā)展。上述政策支持將使CAE軟件企業(yè)得以在相對寬松的行業(yè)環(huán)境下發(fā)展，擁有國外競爭對手所不具備的良好發(fā)展環(huán)境。

2）國產(chǎn)化需求緊迫，市場空間廣闊

歐美是工業(yè)軟件的起源地，也是工業(yè)軟件應(yīng)用的巨大市場，由于工業(yè)軟件在需求、知識、應(yīng)用、數(shù)據(jù)等方面依賴于工業(yè)體系，故工業(yè)軟件巨頭多來自于制造業(yè)強國。依托于強大工業(yè)體系，外資的工業(yè)軟件企業(yè)在技術(shù)、規(guī)模和市場方面占據(jù)優(yōu)勢，如工業(yè)軟件巨頭：美國的安西斯、法國的達索及德國的西門子等。目前，研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件國內(nèi)市場競爭格局中，外資企業(yè)的占比較高。

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和信息化的不斷加深，國家對軟件安全的需求日益增長，尤其是政府、軍事、金融等重點領(lǐng)域，軟件安全已經(jīng)成為信息安全的重要組成部分，關(guān)乎國家信息安全。其次，2018年以來，隨著中美貿(mào)易摩擦的加劇，美國對中興通訊股份有限公司、華為技術(shù)有限公司等中國高新技術(shù)企業(yè)的制裁，凸顯中國在高科技核心技術(shù)領(lǐng)域執(zhí)行進口替代、國產(chǎn)化的重要性與緊迫性。出于對先進制造和信息安全問題的考慮，國產(chǎn)研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件進入國內(nèi)大型企業(yè)的步伐將加快，國產(chǎn)工業(yè)軟件實現(xiàn)對國外工業(yè)軟件的逐步替代將成為工業(yè)軟件行業(yè)的長期趨勢。因此，未來研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件的市場空間廣闊。

3）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件需求迫切，CAE軟件的作用和地位不斷凸顯

改革開放后的三十多年，我國的經(jīng)濟高速增長，依托廉價勞動力，批量化生產(chǎn)的成本優(yōu)勢使我國獲得了“世界工廠”的稱號，雖然經(jīng)濟總量在不斷擴張，但是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，研發(fā)投入不足，技術(shù)創(chuàng)新水平較差。隨著工業(yè)化進程的推動，我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)處于面臨急劇轉(zhuǎn)型的階段。

同樣，我國對工業(yè)軟件需求的深度，與我國工業(yè)化進程的深化密不可分。我國制造業(yè)從資源密集型，到勞動力密集型，再向知識密集型轉(zhuǎn)化的過程中，對工業(yè)軟件需求程度不盡相同。勞動力密集型的工業(yè)體系，對管理軟件的需求最為強烈；OEM、ODM為代表的離散制造業(yè)，需要供應(yīng)鏈精益化運作；“中國智造”時代，復雜精密工業(yè)產(chǎn)品的自主研發(fā)和生產(chǎn)，則需要研發(fā)環(huán)節(jié)整個生態(tài)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)眾多供應(yīng)商的協(xié)同運作。因此，未來研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件在制造業(yè)重塑中扮演的角色愈發(fā)重要。

隨著航空航天、國防軍工、汽車等高端制造業(yè)的發(fā)展，CAE仿真技術(shù)正在成為數(shù)字空間和物理世界融合的最重要的工具。其所帶來的核心變革是在產(chǎn)品生命周期的各個階段持續(xù)利用CAE仿真技術(shù)對原有的實驗性測試進行替代。從早期設(shè)計階段直到產(chǎn)品的現(xiàn)場使用階段，設(shè)計人員能夠隨時運用仿真技術(shù)，詳細的仿真分析可以節(jié)省大量設(shè)計及研發(fā)成本并提升設(shè)計效率。CAE仿真技術(shù)的分析能力能夠協(xié)助設(shè)計人員在產(chǎn)品制造的各個環(huán)節(jié)做出更好的決策。目前CAE仿真技術(shù)在國內(nèi)整體仍處于起步階段，但隨著制造業(yè)的發(fā)展該技術(shù)會變得愈發(fā)普及，并與云技術(shù)、人工智能和機器學習深度融合，將真正實現(xiàn)從傳統(tǒng)制造向智能制造的轉(zhuǎn)型升級。

（2）行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

1）復合型專業(yè)技術(shù)人才相對缺乏

CAE軟件所屬行業(yè)屬于知識、技術(shù)密集型行業(yè)，研發(fā)人員需要對流體力學理論、結(jié)構(gòu)力學理論、電磁場理論、光學理論、聲學理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)控制、數(shù)學建模及軟件編程等具備扎實的理論基礎(chǔ)和豐富的工程經(jīng)驗，人才的培養(yǎng)需要一定時間和相應(yīng)的環(huán)境?，F(xiàn)有復合型高端人才數(shù)量難以滿足行業(yè)內(nèi)日益增長的人才需求，制約了行業(yè)的快速發(fā)展。

2）研發(fā)投入大且融資渠道相對單一

為保持核心競爭力，企業(yè)需持續(xù)不斷地進行研發(fā)投入來應(yīng)對快速變化的市場?，F(xiàn)階段，該領(lǐng)域內(nèi)的民營企業(yè)融資渠道普遍較為單一，難以通過大規(guī)模投入來進行研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化升級，因此，研發(fā)投入大、融資渠道單一限制了該領(lǐng)域民營企業(yè)的進一步發(fā)展壯大。

5、行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)

（1）國際

1）安西斯（ANSYSINC）

美國ANSYS成立于1970年，主要從事開發(fā)和銷售工程仿真軟件并提供相關(guān)服務(wù)，其產(chǎn)品和服務(wù)主要面向航空航天和國防、汽車、工業(yè)設(shè)備、電子、生物醫(yī)學、能源、材料和化學加工以及半導體等行業(yè)。該公司已于1996在美國納斯達克上市，股票代碼為ANSS.O。ANSYS及其子公司有4,900多名員工，擁有來自92個國家/地區(qū)的2,750多名學術(shù)機構(gòu)合作者、450多項專利、250多個解決方案合作伙伴。

2）達索（Dassault Systemes）

法國達索成立于1981年，是法國達索飛機公司的子公司，公司以科學為基礎(chǔ)提供創(chuàng)新解決方案，包括數(shù)學、生物學、化學、物理學、地質(zhì)學等學科，擁有20,000多名員工，遍布全球140多個國家和地區(qū)。40多年來，公司在多學科、多尺度解決方案領(lǐng)域一直處于全球領(lǐng)先地位。

3）西門子（Siemens）

德國西門子成立于1847年，是一家大型工業(yè)集團，其下屬的工業(yè)軟件部門聚焦于機械、電子、軟件、制造、分析、仿真、自動化、執(zhí)行、協(xié)同這九大領(lǐng)域，與之對應(yīng)的產(chǎn)品解決方案映射在CAD、CAE、EDA、ALM、CAM、MOM、IoT、HMI、PLM等九個技術(shù)維度。

4）MSC軟件公司

MSC軟件公司創(chuàng)建于1963年，總部設(shè)在美國洛杉磯，全球擁有1,200多名員工，分布在23個國家和地區(qū)，在2017年被海克斯康集團收購，是全球多學科仿真的領(lǐng)導廠商之一。

5）安世亞太

安世亞太成立于2003年，是國內(nèi)工業(yè)企業(yè)研發(fā)信息化領(lǐng)域的領(lǐng)先者。曾提出企業(yè)仿真體系及精益研發(fā)體系，擁有超25年的工業(yè)軟件開發(fā)及服務(wù)經(jīng)驗，在國內(nèi)虛擬仿真市場處于領(lǐng)先地位。公司總部設(shè)在北京，員工700多人，研發(fā)、咨詢、技術(shù)400多人，碩博士占半數(shù)以上，擁有18家分子公司，客戶5,000多家。

（2）國內(nèi)

1）中望軟件

公司是國內(nèi)領(lǐng)先的研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件供應(yīng)商，主要從事CAD/CAM/CAE等研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件的研發(fā)、推廣與銷售業(yè)務(wù)。

2）索辰科技

公司是一家專注于CAE軟件研發(fā)、銷售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。公司CAE軟件的核心產(chǎn)品為工程仿真軟件和仿真產(chǎn)品開發(fā)，產(chǎn)品涉及流體、結(jié)構(gòu)、光學、聲學、電磁、測控、多學科等多個方向，可滿足航空航天、國防裝備、船舶海洋、重型機械、核工業(yè)、電子電器、地面交通等復雜產(chǎn)品或工程領(lǐng)域的仿真需求。

更多行業(yè)資料請參考普華有策咨詢《2022-2028年CAE軟件行業(yè)深度調(diào)研及投資前景咨詢報告》，同時普華有策咨詢還提供產(chǎn)業(yè)研究報告、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、項目可行性報告、十四五規(guī)劃、BP商業(yè)計劃書、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、藍白皮書、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務(wù)。

第一章宏觀經(jīng)濟環(huán)境分析

第一節(jié) 全球宏觀經(jīng)濟分析

一、2021年全球宏觀經(jīng)濟運行概況

二、全球宏觀經(jīng)濟趨勢預測

第二節(jié) 中國宏觀經(jīng)濟環(huán)境分析

一、2016-2021年中國宏觀經(jīng)濟運行概況

二、中國宏觀經(jīng)濟趨勢預測

第三節(jié) CAE軟件行業(yè)社會環(huán)境分析

第四節(jié) CAE軟件行業(yè)政治法律環(huán)境分析

一、行業(yè)管理體制分析

二、行業(yè)相關(guān)發(fā)展規(guī)劃

三、主要產(chǎn)業(yè)政策解讀

第五節(jié) CAE軟件行業(yè)技術(shù)環(huán)境分析

一、技術(shù)發(fā)展水平分析

二、技術(shù)革新趨勢分析

第二章國際CAE軟件行業(yè)發(fā)展分析

第一節(jié) 國際CAE軟件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

一、國際CAE軟件行業(yè)發(fā)展概況

二、主要國家CAE軟件行業(yè)的經(jīng)濟效益分析

三、2022-2028年國際CAE軟件行業(yè)的發(fā)展趨勢分析

第二節(jié) 主要國家及地區(qū)CAE軟件行業(yè)發(fā)展狀況及經(jīng)驗借鑒

一、美國CAE軟件行業(yè)發(fā)展分析

1、2016-2021年行業(yè)規(guī)模情況

2、2022-2028年行業(yè)前景展望

二、歐洲CAE軟件行業(yè)發(fā)展分析

1、2016-2021年行業(yè)規(guī)模情況

2、2022-2028年行業(yè)前景展望

三、日韓CAE軟件行業(yè)發(fā)展分析

1、2016-2021年行業(yè)規(guī)模情況

2、2022-2028年行業(yè)前景展望

四、2016-2021年其他國家及地區(qū)CAE軟件行業(yè)發(fā)展分析

五、國外CAE軟件行業(yè)發(fā)展經(jīng)驗總結(jié)

第三章 2016-2021年中國CAE軟件所屬行業(yè)發(fā)展分析

第一節(jié) 工業(yè)軟件行業(yè)發(fā)展概況

一、工業(yè)軟件行業(yè)簡介及常見的工業(yè)軟件類型

二、全球工業(yè)軟件行業(yè)發(fā)展分析

（1）全球工業(yè)軟件市場規(guī)模分析

（2）全球工業(yè)軟件市場格局分析

（3）全球工業(yè)軟件市場前景預測

三、中國工業(yè)軟件市場發(fā)展分析

（1）中國工業(yè)軟件市場規(guī)模及增長率分析

（2）中國工業(yè)增加值和工業(yè)軟件市場規(guī)模占全球比重分析

（3）中國體外診斷試劑市場前景預測

（4）中國體外診斷試劑市場發(fā)展趨勢

第二節(jié) 所屬行業(yè)在新技術(shù)/新業(yè)態(tài)/新產(chǎn)業(yè)/新模式等方面發(fā)展情況和趨勢

一、以仿真為核心的“正向設(shè)計”是我國工業(yè)自主創(chuàng)新的必經(jīng)之路

二、 CAE技術(shù)融入到制造業(yè)的各個環(huán)節(jié)，重要性愈加凸顯

三、工業(yè)軟件國產(chǎn)化趨勢

四、工業(yè)軟件云端化趨勢明顯

五、通過仿真模擬，構(gòu)建數(shù)字孿生體

六、知識產(chǎn)權(quán)保護意識不斷增強

第三節(jié) CAE軟件行業(yè)市場規(guī)模及預測

第四章中國CAE軟件產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)分析

第一節(jié) 中國CAE軟件產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

一、產(chǎn)業(yè)鏈概況

二、特征

第二節(jié) 中國CAE軟件產(chǎn)業(yè)鏈演進趨勢

一、產(chǎn)業(yè)鏈生命周期分析

二、產(chǎn)業(yè)鏈價值流動分析

三、演進路徑與趨勢

第三節(jié) 中國CAE軟件產(chǎn)業(yè)鏈競爭分析

第五章 2016-2021年CAE軟件行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

第一節(jié) 2016-2021年CAE軟件行業(yè)上游運行分析

一、行業(yè)上游介紹

二、行業(yè)上游發(fā)展狀況分析

三、行業(yè)上游對CAE軟件行業(yè)影響力分析

第二節(jié) 2016-2021年CAE軟件行業(yè)下游運行分析

一、行業(yè)下游介紹

二、行業(yè)下游發(fā)展狀況分析

三、行業(yè)下游對CAE軟件行業(yè)影響力分析

第六章中國CAE軟件行業(yè)區(qū)域市場分析

第一節(jié) 華北地區(qū)CAE軟件行業(yè)分析