CAE软件全景调研与发展战略研究.docx

CAE软件全景调研与发展战略研究一、 工业软件行业的竞争情况随着经济全球化的深入推进，国际工业软件巨头全面参与国内市场竞争在核心工业软件领域中的CAE软件市场，安西斯、达索、西门子、MSC等企业已形成巨头垄断的局面，在国外市场占据着技术、规模和市场的绝对优势；在国内市场，外资巨头依靠技术优势和先发优势占据了较大的市场份额根据《中国工业软件产业白皮书（2020）》数据显示，我国高端CAD、CAE、MES、PLM等研发设计类软件市场被安西斯、达索、西门子、MSC等国外厂商垄断2019年我国研发设计类软件产品中国企业数量占比较低在工业信息化高速发展的背景下，CAE软件的重要性在我国显著提升，企业在产品设计与生命周期各阶段对CAE软件的需求不断增加，在各领域的应用日益广泛随着国内工业软件企业技术水平的不断进步，国内企业逐渐凭借对本地化客户定制化需求的深入理解、快速响应的服务优势、成本优势站稳脚跟，并通过加大研发投入，丰富产品种类，延伸产业链以进入新的发展阶段，以期在的市场中逐步实现对外国工业软件巨头的追赶及超越二、 工业软件行业发展态势及面临的机遇与挑战（一）工业软件行业面临的机遇1、政策推动工业软件行业持续、快速发展2021年12月，工信部等八部门发布《十四五智能制造发展规划》，提出开发面向产品全生命周期和制造全过程各环节的核心软件，包括CAD/CAE/CAPP/CAM/PLM/PDM等研发设计类软件，MES/APS/EMS等生产制造类软件，ERP/SCM等经营管理类软件。

2021年11月，工信部发布《十四五软件和信息技术服务业发展规划》，提出重点突破工业软件研发推广计算机辅助设计、仿真、计算等工具软件，大力发展关键工业控制软件突破三维几何建模引擎、约束求解引擎等关键技术，探索开放式工业软件架构、系统级设计与仿真等技术路径重点支持三维计算机辅助设计、结构/流体等多物理场计算机辅助计算、基于模型的系统工程等产品研发2019年10月，工信部印发《工业和信息化部关于加快培育共享制造新模式新业态促进制造业高质量发展的指导意见》，明确提出未来将提升我国企业的数字化水平，培育发展一批数字化解决方案提供商，结合行业特点和发展阶段，加快推动计算机辅助设计、制造执行系统、产品全生命周期管理等工业软件普及应用，引导广大中小企业加快实现生产过程的数字化由此可见，工业软件行业的发展工作提高到国家战略发展高度，在产业发展方面获得了大量国家政策支持，有利于促进行业全面快速的发展2、国产化需求紧迫，工业软件市场空间广阔欧美是工业软件的起源地，也是工业软件应用的巨大市场，由于工业软件在需求、知识、应用、数据等方面依赖于工业体系，故工业软件巨头多来自于制造业强国依托于强大工业体系，外资的工业软件企业在技术、规模和市场方面占据优势，如工业软件巨头：美国的安西斯、法国的达索及德国的西门子等。

目前，研发设计类工业软件国内市场竞争格局中，外资企业的占比较高随着经济的不断发展和信息化的不断加深，国家对软件安全的需求日益增长，尤其是政府、金融等重点领域，软件安全已经成为信息安全的重要组成部分，关乎国家信息安全出于对先进制造和信息安全问题的考虑，国产研发设计类工业软件进入国内大型企业的步伐将加快，国产工业软件实现对国外工业软件的逐步替代将成为工业软件行业的长期趋势因此，未来研发设计类工业软件的市场空间广阔改革开放后的三十多年，我国的经济高速增长，依托廉价劳动力，批量化生产的成本优势使我国获得了世界工厂的称号，虽然经济总量在不断扩张，但是产业结构不合理，研发投入不足，技术创新水平较差随着工业化进程的推动，我国产业结构处于面临急剧转型的阶段同样，我国对工业软件需求的深度，与我国工业化进程的深化密不可分我国制造业从资源密集型，到劳动力密集型，再向知识密集型转化的过程中，对工业软件需求程度不尽相同劳动力密集型的工业体系，对管理软件的需求最为强烈；OEM、ODM为代表的离散制造业，需要供应链精益化运作；中国智造时代，复杂精密工业产品的自主研发和生产，则需要研发环节整个生态和生产环节众多供应商的协同运作。

因此，未来研发设计类工业软件在制造业重塑中扮演的角色愈发重要随着航空航天、国防、汽车等高端制造业的发展，CAE仿真技术正在成为数字空间和物理世界融合的最重要的工具其所带来的核心变革是在产品生命周期的各个阶段持续利用CAE仿真技术对原有的实验性测试进行替代从早期设计阶段直到产品的现场使用阶段，设计人员能够随时运用仿真技术，详细的仿真分析可以节省大量设计及研发成本并提升设计效率CAE仿真技术的分析能力能够协助设计人员在产品制造的各个环节做出更好的决策目前CAE仿真技术在国内整体仍处于起步阶段，但随着制造业的发展该技术会变得愈发普及，并与云技术、人工智能和机器学习深度融合，将真正实现从传统制造向智能制造的转型升级二）工业软件行业面临的挑战1、工业软件复合型专业技术人才相对缺乏行业属于知识、技术密集型行业，研发人员需要对流体力学理论、结构力学理论、电磁场理论、光学理论、声学理论、结构设计、系统控制、数学建模及软件编程等具备扎实的理论基础和丰富的工程经验，人才的培养需要一定时间和相应的环境现有复合型高端人才数量难以满足行业内日益增长的人才需求，制约了行业的快速发展2、工业软件研发投入大且融资渠道相对单一为保持核心竞争力，企业需持续不断地进行研发投入来应对快速变化的市场。

现阶段，该领域内的民营企业融资渠道普遍较为单一，难以通过大规模投入来进行研发和产业化升级，因此，研发投入大、融资渠道单一限制了该领域民营企业的进一步发展壮大三、 工业软件未来发展方向底层数据平台:集成化、开源化和标准化集成化指实现各类软件的互联互通在研发设计类软件中，厂商逐渐实现CAX一体化软件及平台，厂商试图打造集产品研发全流程一体平台，实现2DCAD和3DCAD到CAE、CAM的互通工业软件部分走向开源平台厂商通过开发平台，聚集并对接了大量产业链合作伙伴，以二次开发形式帮助企业降低为客户带来定制化服务的成本软件的打通对标准化提出了要求当前已经指定了多种标准，如接口标准CGI、文件标准CGM等，要实现软件集成就需要数据转换，当前数据转换存在一定误差，设计的误差会对后期的修改工作带来巨大的工作量PLM通过标准化的数据、文件才能更好地实现产品生命分析服务提供:云化、服务化云化可以实现全社会的合作开发，释放厂商硬件的资源空间，降低维护成本PTC的云端CAD应用Onshape实现了在计算机、、平板等多终端的浏览器中，通过登录展开设计工作工业软件通过工业互联网为客户实现个性化的定制服务厂商不再局限于提供简单的软件产品销售，还包括开发工程服务、工业数据分析、抽象机理模型等。

技术革新:自动化、智能化云计算、物联网、AI的发展带来了第四次工业革命，加速释放工业领域数字化和智能化的产品需求云计算、物联网帮助企业实现收集数据，AI帮助企业分析数据，最终实现智能制造在研发设计领域，体现在参数选择、形成智能化CAD系统、减少人工占比部分等方面;在生产制造领域，体现在智能控制生产方面，减少人工托底的比例，实现自动化生产，减少人工干预带来的不确定性在经营管理方面，智能ERP帮助企业实现供应链上下互联，实现智能决策并采取生产或其他行动四、 工业软件行业简介工业软件是指专用于或主要用于工业领域，为提高工业企业研发、制造、生产管理水平和工业装备性能的软件工业软件是将工业技术软件化，即工业技术、工艺经验、制造知识和方法的显性化、数字化和系统化，是工业生产提质增效的重要工具我国正处于转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期，工业软件助力效率提高和技术创新，对工业的发展具有极其重要的技术赋能、杠杆放大与行业带动作用工业软件广泛应用于工业领域各个要素和环节之中，与业务流程、工业产品、工业装备密切结合，全面支撑企业研发设计、生产制造、经营管理等各项活动在研发设计环节，工业软件不断推动企业向研发主体多元化、研发流程并行化、研发手段数字化、工业技术数字化转变；在生产制造过程中，生产制造软件的深度应用，使生产呈现敏捷化、柔性化、绿色化、智能化的特点，加强了企业信息化的集成度，提高了产品质量和生产制造的快速响应能力；在企业经营管理上，推动企业管理思想软件化、企业决策科学化、部门工作协同化，提高了企业经营管理能力。

根据2019年11月工信部发布的《软件和信息技术服务业统计调查制度》，工业软件可分为研发设计类、生产控制类、业务管理类三大类根据《中国工业软件产业白皮书（2020）》，工业软件可按照产品生命周期的阶段或环节划分为研发设计类工业软件、生产制造类软件、运维服务类软件和经营管理类软件研发设计类工业软件主要作用是提升企业在产品研发工作领域的能力和效率，该类软件具有集中度高、开发难度大、开发周期长、资金需求高等特征，是工业软件中非常重要的类别，也是国内最薄弱的环节生产制造类软件主要在工业产品生产和制造过程中进行数据采集、分析和决策，负责生产管理、物料管理、质量管理、设备管理、能耗管理等经营管理类软件的作用是企业内部的管理和协作，实现业务流程信息化，用于提升企业的管理治理水平和运营效率运维服务类软件是专门针对生产设备进行维修和保养的系统其中CAD/CAE、MES、ERP、MRO分别为这四个领域中的典型代表不同类型的工业软件在产业链中有不同的应用侧重点，研发设计类工业软件主要用于产品的研发设计阶段，生产制造类工业软件主要用于产品制造、加工、组装阶段，经营管理类软件应用领域较广，主要集中在产品制造、营销和售后服务中。

不同类型的工业软件在我国的发展并不均衡，其中研发设计类工业软件系明显短板根据《中国工业软件产业白皮书（2020）》的调研数据，我国95%以上的研发设计类工业软件依赖进口，研发设计类各细分软件领域的前十大供应商中，国内企业数量明显处于劣势一）全球工业软件行业发展情况2021年全球工业软件产品市场规模达到4，561亿美元，较2019年增长4．66%2012-2021年，全球工业软件产品收入年复合增长率为5．36%二）中国工业软件行业发展情况作为工业化长期积累的各类工业知识、机理模型和经验诀窍的结晶，工业软件已经从辅助工具演化为了工业化进程不可或缺的伴生物，是制造业的重中之重2012年以来，制造业进入了新旧动能加速转换的关键阶段，全球工业软件产业稳步增长，中国工业软件市场更是呈现出快速发展的态势，我国每年的高制造业增加值为国内工业软件企业提供广阔发展空间2021年，我国工业软件产品收入2，414亿元，较2020年增长24．8%2012年以来2021年，全球工业软件产品市场规模达到4，561亿美元；中国工业软件市场规模为人民币2，414亿元，我国工业软件市场规模仅为全球的7．95%，但我国工业增加值占全球比重却接近30%，两者严重不相符，存在近3倍的差距。

2021年我国全年工业增加值突破31万亿元，巨大的工业规模体量，对工业软件的需求非常旺盛与此同时，中国工业软件市场规模与发达国家相比仍然很小，市场规模在全球的占比较小，工业软件销售额远远落后于北美、欧洲等发达国家长期来看，中国正在从制造大国向制造强国迈进，不断加快的产业转型升级进程必将为工业软件带来更加广阔的增长空间工业软件作为支撑中国制造的底层设计能力已经被社会各界普遍认识，同时国家层面正视我国工业软件尤其是工业基础软件实力薄弱，空心化较为严重的事实近年来，国家多个部委持续加强推动自主可控工业软件推广应用，彰显出工业软件已经成为了国家级别的战略部署，将不断推动产业的快速进步因此，随着我国制造业企业逐步实现智能转型，越来越多的企业开始重视工业软件投入，未来国内工业软件发展存在广阔的市场空间五、 工业软件定义及分类。