中國CAE行業(yè)現(xiàn)狀及可擴展領域分析
CAE指工程設計中的計算機輔助工程，指用計算機輔助求解分析復雜工程和產品的結構力學性能，以及優(yōu)化結構性能等，把工程（生產）的各個環(huán)節(jié)有機地組織起來，其關鍵就是將有關的信息集成，使其產生并存在于工程（產品）的整個生命周期。而CAE軟件可作靜態(tài)結構分析，動態(tài)分析，研究線性、非線性問題，分析結構（固體）、流體、電磁等。
CAE技術是企業(yè)創(chuàng)新和轉型的最基本手段，中國企業(yè)和國際標桿企業(yè)的仿真條件差別并不大，但是仿真的命運卻天壤之別。在國際標桿企業(yè)，仿真是設計的必備手段，可以替代大多數(shù)的試驗，在研發(fā)全程成為設計的依據(jù)；而在中國企業(yè)，仿真只是設計的“選修課”，只是試驗的“附屬品”，多數(shù)情況下是在研發(fā)后期進行設計校核。在國際標桿企業(yè)，“仿真驅動研發(fā)”已經成為企業(yè)戰(zhàn)略，而在中國，仿真在很多企業(yè)的價值仍然是“錦上添花”。CAE在開發(fā)深度和使用效果方面遠沒有達到應有的程度。
信息化與智能化的發(fā)展靠硬件，更要靠軟件。國內工業(yè)軟件研發(fā)與應用存在的短板必須徹底解決，實現(xiàn)自主可控的工業(yè)軟件研發(fā)和應用體系，智能制造才能持續(xù)發(fā)展。目前我國主流商用CAE軟件大多數(shù)來自歐美發(fā)達國家，其市場占有率高達97%，壟斷大多數(shù)核心技術。隨著國家對工業(yè)軟件的安全性日益重視，國內自主CAE軟件的發(fā)展迫在眉睫。
CAE市場特征分析
圖表：2015-2018年中國CAE行業(yè)市場規(guī)模
數(shù)據(jù)來源：中研普華產業(yè)研究院
2015年我國CAE行業(yè)的市場規(guī)模為25.52億元，到2017年增長至35.47億元，2018年全年市場規(guī)模達到41.89億元。
二、產業(yè)關聯(lián)度
目前在整個市場上可以看到CAE領域的幾大類行業(yè)，發(fā)展的較為迅猛。
首先是CAE軟件類的培訓，包括軟件基礎應用操作和專業(yè)應用，在軟件基礎應用操作這一塊做的越來越多后，轉而對專業(yè)應用的需求逐漸增大，這得益于CAE技術在整個制造行業(yè)的整體作用在提升和更多的人以及企業(yè)開始重視CAE本身所能創(chuàng)造的價值。所謂專業(yè)應用方面的培訓，即是針對某些具體的行業(yè)問題的CAE分析而做的培訓，比如汽車行業(yè)的整車分析等等。
其次是CAE技術的發(fā)展，眾所周知，國內的CAE整體應用技術還是比較薄弱的，隨著對CAE技術應用的重視程度在增加，對于CAE分析的要求也就更多，所能達到的效果的期待值也越高。更加真實的還原結構的工作運行環(huán)境，結合大量的分析經驗做出最有效的CAE分析，為產品的設計和制造提供強有力的支持，是很多行業(yè)和企業(yè)的需求。而CAE技術人才的培養(yǎng)所需要的時間成本和資源成本都不是簡單的一點就可以，因此除了少數(shù)行業(yè)積累的CAE分析經驗比較成熟，很多的行業(yè)并不成熟。因此，追求復雜、多物理場、多耦合場等CAE分析能力的提升，解決專業(yè)難題也是現(xiàn)在CAE行業(yè)發(fā)展的一大趨勢。
再次是CAE咨詢，CAE咨詢這塊在國外做的非常成熟，國內提供成套的CAE咨詢的公司并不多，“元王”有限元科技專注CAE仿真領域十三載，具有深厚的技術背景和實戰(zhàn)經驗，可以為企業(yè)提供專業(yè)的CAE仿真咨詢和CAE應用解決方案。隨著CAE技術在制造業(yè)的大量應用，CAE咨詢對于企業(yè)而言變得很是關鍵。
還有一個是CAE的個性化定制，CAE的個性化定制是將CAE技術更好的推廣到企業(yè)的比較好的方式，CAE技術的門檻確實比較高，對于企業(yè)而言面臨的也是更多的成本輸出，通過個性化定制能夠有效降低這個成本，同時也能大大節(jié)省CAE技術在實際設計和制造中的應用成本。個性化定制CAE技術最有效的手段是二次開發(fā)技術。"元王"仿真軟件的二次開發(fā)就是不改變原有系統(tǒng)的內核，在現(xiàn)有的軟件上進行定制修改和功能擴展。針對企業(yè)產品線，對原版仿真軟件進行升級，而這個“針對性”就是提高效率的關鍵。元王仿真軟件二次開發(fā)目前已有不少成功案例，例如基于HyperMesh，F(xiàn)lotherm，Abaqus開發(fā)的手機、電池包、泵送系統(tǒng)自動化仿真平臺等，實際應用后效率提升50%以上。
三、CAE技術因素
CAE技術是一門涉及許多領域的多學科綜合技術，其關鍵技術有以下幾個方面：
（1）計算機圖形技術
CAE系統(tǒng)中表達信息的主要形式是圖形，特別是工程圖。在CAE運行的過程中，用戶與計算機之間的信息交流是非常重要的。交流的主要手段之一是計算機圖形。所以，計算機圖形技術是CAE系統(tǒng)的基礎和主要組成部分。
（2）三維實體造型
工程設計項目和機械產品都是三維空間的形體。在設計過程中，設計人員構思形成的也是三維形體。CAE技術中的三維實體造型就是在計算機內建立三維形體的幾何模型，記錄下該形體的點、棱邊、面的幾何形狀及尺寸，以及各點、邊、面間的連接關系。
（3）數(shù)據(jù)交換技術
CAE系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)，各個功能模塊都是系統(tǒng)有機的組成部分，它們都應有統(tǒng)一的幾類數(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)交換順利進行，充分發(fā)揮應用軟件的效益，而且應具有較強的系統(tǒng)可擴展性和軟件的可再用性，以提高CAE系統(tǒng)的生產率。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，也應建立CAE系統(tǒng)軟件均應遵守的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。國際上通用的標準有GKS、IGES、PDES、STEP等。
（4）工程數(shù)據(jù)管理技術
CAE系統(tǒng)中生成的幾何與拓撲數(shù)據(jù)，工程機械，工具的性能、數(shù)量、狀態(tài)，原材料的性能、數(shù)量、存放地點和價格，工藝數(shù)據(jù)和施工規(guī)范等數(shù)據(jù)必須通過計算機存儲、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)的又一關鍵技術，是CAE系統(tǒng)集成的核心。采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）對所產生的數(shù)據(jù)進行管理是最好的技術手段。
（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生產力發(fā)展水平的產物。市場經濟環(huán)境中企業(yè)的競爭不僅是人才與技術的競爭，而且是管理水平、經營方針的競爭，是管理決策的競爭。決策的依據(jù)和出發(fā)點取決于信息的質量。所以，建立一個由人和計算機等組成的能進行信息收集、傳輸、加工、保存、維護和使用的管理信息系統(tǒng)，有效地利用信息控制企業(yè)活動是CAE系統(tǒng)具有戰(zhàn)略意義、事關全局的一環(huán)。工程的整個過程歸根結底是管理過程，工程的質量與效益在很大程度上取決于管理。
