國產CAE在核心產品力上需要正面強攻，在行業、場景和商業模式上則可以有相對靈活的選擇，關鍵是要找到那片最合適自己的土壤，快快長大！

站在今天回顧CAE軟件的發展歷史，可以看到：從全球來看，CAE在經過了上世紀四十年左右的發展之后，從2000年前后開始進入成熟壯大期。經過一系列的兼并重組，海外 CAE 巨頭逐漸發展壯大，不斷提升自身的 CAE 分析技術、 拓展應用范圍，當前已進入成熟發展階段。

相形之下，國內的發展可以認為落后很多。

雖然早在上個世紀七八十年代，中國本土就涌現了一批具有自主知識產權的有限元分析軟件，但在2000年前后，隨著國外CAE軟件廠商相繼進入中國市場，中國本土 CAE軟件廠商遭到巨大沖擊、發展非常緩慢。直到2006年前后，國內制造、汽車、 工程機械、航空航天等應用領域的市場需求持續增大，中國本土CAE軟件開發商才再次積聚起力量，開始謀求做大做強。最近十多年來，國家一系列幫扶政策陸續推出，國產 CAE 廠商開始迎來加速發展期。

就眼下的市場格局而言，全球CAE市場基本被前三大供應商所主導，分別是西門子、Ansys和達索，市占率共計47%（2020年數據）；在中國市場，主要廠商為達索、西門子、Ansys、安世亞太、中望和安懷信等，國內三家公司市占比均不足5%，總占比僅6%（天風證券數據）?？梢?，在國內的工業軟件市場中，國內廠商在面對國際大廠時還非常弱小，大量的設計、制造等核心工業軟件均為國外品牌所占領。數據顯示，目前CAE國產化率僅為11%。

當然，另外一個不容忽視的政策紅利是，隨著中美博弈、信創加速，國產化的確在不斷提升，政策正在推動CAE行業快速發展。

2012年， 工信部印發了《軟件和信息技術服務業“十二五”發展規劃》，提出要推動計算機輔助設計和輔助制造(CAD/CAM)、計算機輔助工程(CAE)、制造執行管理系統(MES) 等工業軟件在航空、航天、機械、汽車、電子等工業領域的廣泛應用。2015年，國務院出臺了《中國制造 2025》，提出大力開發安全領域操作系統等工業基礎軟件，加快提升智能設計仿真、制造物聯與服務等高端工業軟件技術，開發高端工業平臺軟件和應用軟件以及推進工業軟件體系化發展和產業化應用。

政府出臺的行業支持政策有助于推動 CAE 技術發展、健全行業標準體系、促進 CAE 軟件行業應用、加快建立產業生態體系，對于助力下游工業企業智能化、信息化進程具有重要意義。

但就如查理·芒格所說：“宏觀是我們必須要接受的，而微觀才是我們能有所作為的。”

在眼下的產業大環境中，對于業界來說，一個更關鍵的微觀命題是——當我們開始討論國產CAE時，最重要的討論點應該在哪里？

綜合產品力之戰

作為一款工業軟件，CAE的產品力比拼的到底是什么？

籠統的說，客戶應用CAE，就是運用仿真模擬取代真實的物理實驗。要實現這種替代，CAE 需要整合數學+物理學(底層)、計算機科學(中層)、工程學(外層)等三個層面的能力。

CAE 軟件從底層的物理規則和數學公式出發，將現實世界映射到軟件中；然后運用求解器（包含計算機語言編程和算法）進行相應的求解計算，并把結果通過計算機圖形學實現可視化和用戶交互；最后，結合特定領域工程學的工作流程，幫助用戶解決工程中的實際問題。

與這一原理邏輯相對應，CAE的產品力也體現在多個層面。

首先，產品覆蓋的是單一物理場、還是多物理場。

CAE 的本質是用物理法則對現實世界進行描述。常見的物理場包括傳熱、孔隙水流動、濃度場、壓力應變場、動力學場、化學場、靜電場和靜磁場等。每個專業領域又會涉及到特定物理規則，以結構為例，為解決結構設計的問題，有可能會涉及到理論力學、分析力學、材料力學、結構力學、彈性力學、塑性力學、振動力學、疲勞力學、斷裂力學等一系列特定規則。

從目前主流的CAE軟件來看，基于對物理場的覆蓋能力，可以分為通用類、專用類兩大類。

其中，通用性CAE適用范圍廣，可針對多種類型產品的物理力學性能進行模擬仿真，代表軟件企業主要是Ansys、 MSC、達索等；專業性CAE主要針對特定類型的產品提供較好的性能分析、預測以及設計優化等功能，代表軟件包括:專注于流體力學領域的Fluent、專注于多體動力學領域的 Adams和專注于注塑成型領域的 Moldflow 等。

從目前行業的發展趨勢看，對多物理場的覆蓋的確更能體現產品力上的領先優勢，像達索、Ansys等頭部CAE廠商還在不斷通過收購來實現對更多物理場的覆蓋。

以Ansys為例，他們在三年前的產品組合中還沒有任何光學仿真產品，而三年后就已經可以在這一領域提供端到端的解決方案。2018年收購OPTIS，2020年收購Lumerical，最近（2021年 8月 30日），又剛剛宣布收購光學軟件開發商Zemax公司。這家公司作為全球首選的成像光學設計平臺，此前已經獨立發展30多年。它依靠高精度光線追跡和可靠的透鏡設計，幾乎涉及光學制造環節中的每一個光學元件。

對物理場的覆蓋越來越多，給Ansys帶來多個層面的利好。

一是最關鍵的產品力提升，Ansys表示，他們的光學仿真套件不是作為孤立的產品獨立工作，而是作為完整多物理場工作流程的一部分運行。如今，Ansys 光學解決方案用于多種應用，從自動駕駛汽車中的攝像頭和 LiDAR 陣列到電信和手機攝像頭，再到醫療設備和其他視覺輔助設備；二是直接帶來了TAM和營收的擴展。Ansys 在2021年第三季度財報會議上就表示，在第三季度，已經有約 5% 的合同訂單中包含了光學模擬產品。

在國內，實現多物理場覆蓋的代表廠商是云廬科技，他們是國內真正掌握了有限元分析技術的少數廠商之一。

根據公開信息，公司核心團隊出自清華大學和中科院。早在2013年，其核心創始團隊為清華大學、麻省理工學院和劍橋大學組成的“三校低碳聯盟”開發配套軟件，基于結構、溫度和流體等三種物理場耦合，開發出世界上第一款淺層地熱能有限元仿真分析系統，處于國際領先水平。

云廬科技在2015年正式成立后，始終致力于通過融合CAE的數字孿生技術，實現對交通、水利、新能源、城市生命線等基礎設施全生命周期的管理和維護。

如今，云廬科技可以實現結構、流體、電磁、傳熱等領域的多物理場耦合仿真。

2021年9月，云廬科技發布自主研發的“非線性多物理場耦合仿真云平臺——云朏”。“云朏”仿真云平臺將其多物理場耦合仿真能力提升到一個新的高度。

據介紹，“云朏”仿真云平臺系統內核的結構力學模塊，包含桁架、索、梁、殼、實體等多種單元類型，以及剛性連接、彈性連接、MPC等多種約束連接形式，集成了多種彈塑性本構，可實現靜力學、動力學、非線性、模態、疲勞等多種工況計算;流體力學模塊包含算子分裂法、混合元法、有限元-有限體積耦合法等多種算法，可求解多相流、k-ε模型、大渦模擬、多孔介質滲流等多種模型問題;熱力學模塊可分析包含第一類邊界、熱流邊界、傳熱邊界、輻射邊界等多種邊界問題的求解。

其二，仿真算力、可靠性、易用性的提升以及云計算、人工智能算法的應用。

簡單來說，CAE 同其他工業軟件一樣，其發展同樣受到計算機科學發展的深刻影響。

拆解 CAE 軟件架構，CAE按照功能可以分為 9 大模塊:輸入輸出、幾何、有限元模型、后處理器、求解器、圖形、 公共模塊、高性能計算(HC)、參數優化設計。計算機科學需要提供仿真過程所需的算力。模擬仿真過程涉及到大量計算過程，需要計算機提供算力支持、加速計算過程(高性能計算)、優化參數設計等，以加快設計過程。

最近幾年，CAE算力和算法的不斷升級來自供求兩個方面的推拉合力。

在需求端，只有算力進一步提升，多場耦合才能真正實現，仿真效果也將進一步優化。從上世紀90年代到今天，多物理場耦合逐步從理論走向實踐， 但由于計算量較大，當前的多物理場耦合往往還是采取各種形式的簡化方法，仍然涉及多種軟件、算法以及數據互換的問題。

在供給端，數學理論、算法、計算機圖形、三維實體造型、數據交換、工程數據管理等技術的革新已經成為推動 CAE 軟件水平提升的重要驅動力。

CAE在算法和算力上的提升，有兩大看點。

一是云CAE。云 CAE 提供多端訪問、資源分配的靈活性。用戶通過訪問CAE云平臺，能夠選擇所需要的計算資源，在計算資源運用上具有一定的靈活性，有助于提升計算的速度。

二是人工智能+CAE。各個數字化領域中逐步“+人工智能”是未來十年的重要主題，CAE也不例外。

人工智能技術可與仿真的多個環節相結合，同時，人工智能技術也能夠與 CAE 的多個環節相結合，提升 CAE 的易用性與使用效率。一方面表現為通過 AI 技術總結經驗的功能，部分替代需要人工參與的環節或為人工提供輔助，增強易用性，如 AI 提供邊界條件，AI 提出修改建議等，另一方面，通過 AI 算法訓練代理模型，有助于提升計算速度，降低成本。

眼下，主要的傳統工業軟件巨頭都在向智能化業務拓展，人工智能也在向工業軟件業務拓展。比如：

達索、西門子、Ansys。

在國內，云廬科技新推出的“云朏”仿真云平臺也宣稱，具備多物理場耦合仿真、非線性分析、超大規模計算和人工智能/AI算法等四大核心技術，可以讓行業用戶更輕松地在強大的云基礎設施上進行仿真模擬，更快更好地完成運維管理、產品開發等工作。

云廬科技為了綜合利用云計算和工程仿真的綜合優勢，將“云朏”仿真云平臺與華為云合作創建了一個安全的云解決方案。用戶可以直接從桌面上運行的應用程序輕松訪問云中的 HPC。

云廬科技基于“云朏”仿真云平臺，針對基建行業、市政管理、公共建筑和地質災害已經打造出了相關的解決方案，相關的應用程序套件也正在逐步完善。

基于區域分解法的并行架構，使“云朏”仿真云平臺的計算能力得到顯著加強。系統內核支持并行計算，目前已通過億級自由度萬核并行測試，代碼并行率高于95%，在大規模、超大規模仿真分析方面具有領先優勢;內核的計算精度與國際知名通用CAE軟件相當，線性計算結果相差<1‰，非線性計算結果相差<1%。

在物理場仿真和算法算力的基礎之上，第三個關鍵是平臺和生態的構建。

國外CAE龍頭公司經過幾十年迭代，不僅技術層面非常成熟，平臺和生態也已經成型。

這種平臺和生態首先表現為工業軟件的模塊化，比如上文提到的網格剖分器組件(主要有 Distene 的 MeshGems等)。工業軟件因為內涵極其豐富、因而擁有復雜且相互關聯的組成單元。這使得產業鏈中的企業會主動進行水平分工，聚焦自己的優勢領域，公司之間進行通力合作。

其次，這種平臺和生態還表現在包含專家團隊、服務商以及供應鏈在內的整體環境。

比如Siemens PLM 全球有 150 家技術合作伙伴，Solid Edge 有 289 家第三方合作伙伴， Dassault System 全球有 934 家技術合作伙伴，這些合作伙伴不僅是模塊的供應商，同時也是其他 CAX 軟件的 供應商，工業設計軟件的巨頭絕大部分都是產業鏈公司，其產品也是平臺型產品，已經形成非常穩健的產業鏈生態。

CAM 軟件需要涉及到加工路徑的組件(主要有德國的 ModuleWorks 與英國的 MachineWorks)。CATIA、NX、 Creo 等高端多學科 MCAD 會涉及更多的組件，其中有不少核心組件來自于第三方，甚至 有些組件會來自競爭對手。

從下游客戶的角度出發，也在呼喚平臺和生態的構建。

隨著集成系統和軟件復雜性的不斷增加，許多行業中的設計、建造、集成、調試和運營都涉及到了越來越多的利益相關者。因此，國內的云廬科技提出，“云朏”仿真云平臺的核心價值在于幫助人們在云中高效地完成仿真計算，合力打造一個數字孿生的開放生態系統。

“云朏”仿真云平臺具備了源源不斷的云計算資源和強大全面的算法支持；可以提供相關模型接口的行業標準和參考模型庫，實現協作式數字孿生仿真以及模擬和結果的跨組織共享；開發者在平臺上不但可以導出各種格式數據，而且可以導入第三方模型，繼續進行深度定制開發。

如今，“云朏”仿真云平臺核心開發團隊已與北京大學、清華大學、中國科學院等國內高校團隊展開合作，開發集成了一批高校和科研院所自研的先進算法。2022年，云廬科技進一步推進多物理多領域仿真平臺技術與互聯網技術、人工智能技術深度融合，推出低代碼開發平臺“云摶”，實現圖形化、低代碼、易使用的仿真平臺。同時，進一步拓展多物理計算領域，包括過自動控制過程、時間序列分析、數字信號處理、動態過程分析、圖像處理等仿真能力。

云廬科技創始人兼CEO王長欣表示：“國內行業企業的數字化轉型和國產工業軟件的產品創新已經產生了‘同頻共振’，云廬科技一方面堅持獨立自主創新，另一方面也會堅持與所有合作伙伴一起‘共研共創’，打造一個更開放、更強壯的數字孿生生態系統。”

四是國產自主的問題：

在今天的全球經濟形勢下，CAE軟件的國產自主性尤其值得認真探究。

簡單來說，國內CAE市場不外乎幾種產品，一種代理國外產品，第二種是基于開源的二次開發，第三種是完全獨立自主的國產軟件。從市面上看，前兩種占絕大多數，真正的第三種并不多見。

云廬科技創始人兼CEO王長欣表示，云廬科技從一開始的目標就是要做“真正意義的、國產自主的、有清晰商業模式的CAE產品”。

他之所以這樣界定，是強調兩個要點。一是產品的確是獨立研發的，無論是產品的前處理、后處理還是求解器都是云廬科技獨立研發完成的。畢竟“開源的說停就停，體系不夠強大，Bug不好解決。”二是產品是可以真正商業化的產品。此前有些過于學術化的“產品”，雖然也是“國產自主”，但功能比較單一，代碼也不夠穩定，并不能真正產業化、商業化。

在產品路線上，公司在2020年，結合人工智能、5G物聯網、邊云協同，發布了兩代云廬數字孿生平臺“云奚”， 并在交通基礎設施建造與運維、城市安全與應急、數字政府建設、環境治理等領域打造了多個標桿案例；2021年9月，云廬科技在中國國際服務貿易交易會上正式發布自主研發的非線性多物理場耦合仿真云平臺——云朏。

2022年，將推出低代碼系統級仿真平臺--云摶。這也標志著云廬科技CAE系列產品的成熟度又提升到了一個新的水平。

尋找行業場景中的“長坡厚雪”

在綜合產品力之上，對行業場景的選擇是一個更能體現商業智慧的地方。

簡單來說，CAE 應用方式因行業領域和具體場景的不同而具備很大的差異。

從行業來說，不同領域對 CAE 軟件需求有較大差異。一方面，不同行業有自身的設計規范和標準，對產品的測試流程不一、維度不同，制造現場涉及大量的工藝過程需要行業 know-how 作為支持。另一方面，下游用戶的使用習慣和綁定程度也決定了 CAE 軟件在工程學領域的應用形式。

從場景來說，CAE 仿真用于模擬零件、部件、裝置(整機)乃至生產線、工廠和各種市政基礎設施的運動和運行狀態。其間，涉及從概念規劃到生產落地的各個工程階段，包括:規劃階段、概念開發、系統級設計、 詳細設計、測試與提煉、生產啟動、日常運維等等，CAE 可以在不同階段提供不同能力的支持。

從全球來看，美國市場上涉及建模仿真的主流行業領域包括: 資產效率分析、制造質量管理、工況分析、未來工業網絡等。歐盟涉及建模仿真領域重點項目則主要有雙胞胎控制、數字動態城市、車輛安全模型等14個領域。

以汽車領域為例，Ansys 的 Fluent、達索系統的 SimPACK 分別在流體分析、多體動力學分析領域具有領先優勢，以成熟而穩定的行業應用和功能特性為通用、福特、本田、日產等大型汽車企業提供服務。

在中國市場，有觀點認為，中國涉及建模仿真十大領域包含有信息通信技術驗證、機器人設計分析、航空航天裝備設計分析、船舶設計分析、軌道交通裝備設計分析、 新能源汽車設計分析、電力裝備運行分析、新材料性能驗證、生物醫療器械設計分析、農機裝備設計分析等領域。

以應用成熟度而言，CAE 在中國航天、汽車、航空領域中的應用處于主導地位；從市場份額占比分析，CAE 在汽車、高鐵軌道交通、電子裝備制造領域中的應用處于主導地位。

從供應商的主打領域看，像安世亞太、中望等本土企業在通用機械、航天航空、船舶汽車、石油化工、電子電器和高校工程等方面有所建樹；英特仿真也是用于航空、航天、汽車、機械重工等高端裝備制造行業。

從頭部大廠最近幾年的實踐看，CAE廠商對行業的覆蓋和物理場的覆蓋一樣，都是以“多”為美，越全越好。

以Ansys公司為例，綜合該公司最近幾年財報可知：從行業角度來看，高科技和半導體、航空航天和國防、汽車和地面運輸被認為是該公司的“頂級垂直行業”。

對于眼下正處于成長期的國產CAE廠商來說，對于行業的選擇尤其值得注意。他們一方面要在核心產品力上進行正面強攻，但另一方面，在行業、場景和商業模式上則可以有相對靈活的選擇，關鍵是要找到真正的“長坡厚雪”，找到那片最合適自己的土壤，快快長大！

比如制造業，作為CAE應用的重點行業，最近幾年因為“智能制造”帶動制造業轉型升級，下游行業用戶對CAE認知度和重視度持續提升，CAE輔助產品研發生產的重要性日益凸顯；但在另一方面也要看到，制造領域長期來形成的市場格局和用戶習慣，短期之內完成正面替代并不容易。

再比如基礎設施領域，這個市場的特點是存量巨大（尤其在中國），最近幾年智慧城市、智慧交通、智能建筑等新理念也給CAE的采用帶來新的驅動力。

無論是智慧城市還是智慧交通，都離不開工程安全的保障，而工程事故有可能是發生在運維的階段，也有可能是發生在施工期。目前，世界上很多國家都已經把基礎設施的災變機理、預測方法等，納入到未來的重要規劃中。同時，基礎設施災害的發生，往往既有自然因素的影響，也有人為因素的影響。天災可以通過對環境的預測，如氣象、水文、地質災害來預報，人禍可以通過法規、設計和在線監測系統來避免。

以云廬科技為例，他們基于其“云朏”、“云奚”、“云摶”等多款產品，決定首先布局交通、市政、智慧樓宇、能源等行業的垂直領域。

云廬科技希望打造貫穿于工程全生命周期的數字孿生系統，通過對施工過程的監測數據分析，及時發現工程中可能出現的問題，避免或減少工程質量和安全事故的發生。

云廬科技認為，基礎設施領域的數字孿生雖然已經發展了20多年，但目前大部分應用還處于利用傳統的傳感器，收集、采集數據的水平，無法對數據進行正確有效的分析。

在他們看來，基礎設施的數字孿生是一個跨學科、多領域融合的行業。首先，需要有傳感器、網絡、云平臺以及系統集成等技術支持，也需要計算力學，以及建筑、橋梁、水利等專業技術的支撐配合。另外，我們還需要對數據建模，進行大數據分析，以及基于人工智能的數據挖掘。

以橋梁建筑為例，我們要得出有效的結構損傷識別情況、結構剛度矩陣修正與重分析，還要進行結構的壽命預測等。CAE 有限元分析為AI提供對應的樣本。

同時，從全球范圍來看，“數字孿生城市”目前已經成為廣受關注的熱點領域。CAE軟件與BIM、3DGIS之間的結合也越來越密切，在一定程度上提供了一種解決城市大規模工程協同分析的方法。這種方法對于城市規劃、災害分析等方面有著很大的幫助。后續，隨著仿真技術不斷的進步，領域間的結合也將會更加深入，數字孿生城市的進程也會相應加快。

當然，在基建行業之外，云廬科技針對其他行業的應用滲透也已經在開展之中。

與行業類似，CAE廠商對具體場景環節的覆蓋，也要兼顧理想和現實。

理想的狀態是實現對行業內的全生命周期覆蓋，實現全棧仿真。比如達索的3DE平臺，Bentely分別對應項目管理和資產管理兩個階段的產品，都是實現了對行業產品的全生命周期覆蓋。

這種全棧仿真對廠商和用戶都有很大好處。

對用戶來說，全棧仿真、效率更高。如Ansys 總裁兼首席執行官Ajei S. Gopal 所說，他們的產品組合可以使客戶能從芯片級開始仿真，增加了產品成功的可能性，也為客戶節省了時間、金錢和其他關鍵資源。

而對廠商來說，能夠同用戶那里擴展業務，是一種的典型的“land and expand”打法，自然可以挖掘出更高的營收、利潤，客戶粘性也更強。

與頭部CAE廠商對場景環節的全棧仿真不同，對于成長期的中國CAE廠商來說，現階段更現實的情況率先完成對某些場景環節的覆蓋，或者設計、或者運維，不一而足。

這種覆蓋考驗的不僅僅是產品技術的先進性和可用性，還有行業用戶本身的技術滲透率。如果是新能源、5G等前沿新興行業，更容易切入的場景可能是研發環節；但如果是基建、市政、交通等其他行業，更容易起量的場景可能就是日常運維、檢測等環節。

CAE廠商對于場景環節的選擇很大程度上會直接決定他們的商業模式。

比如有的廠商甚至會選擇在CAE產品業務（授權費+咨詢服務）的基礎上，直接介入到終端設備和產品生產環節，跨度的確很大。

也有像云廬科技這類公司，專注在基礎設施領域，不斷通過場景驗證豐富自己的產品平臺，認認真真的打磨商業模式。在供熱管網領域，云廬科技幫助客戶定位漏損位置，精度可以達到十米；在智慧城市的內澇預演中，云廬科技的計算速度可以以分鐘計算，已經做到國內最強。

總起來看，云廬科技的成長路徑，首先是基于其核心的CAE產品形成一整套數字孿生體系，然后把這套數字孿生體系在不同行業（比如交通、市政、水利、能源等）、不同業務環節（比如制造、施工、運維等）進行落地，“長坡厚雪”均已到位。

跑步迎接行業整合期

CAE軟件等研發設計類工業軟件，有一個特點：全球市場規?？瓷先タ赡懿⒉皇呛艽?，但因為處在產業鏈的上游，對很多行業的產業撬動能力非常巨大。

如果只看純CAE產品市場的話，根據Credence Research數據，2020年預計全球CAE市場規模達到81億美元，預計2025年達到 128億美元，年均復合增速9.6%。

根據賽迪顧問2016-2021年中國工業軟件市場規模數據，2020年中國CAE市場規模達到18億元，預計 2021年達到21億元，年均復合增速為 16.2%，明顯高于全球增速水平。

如果我們結合CAE在具體行業場景中的應用，則會發現市場規模更為可觀。

以上文提到的基礎設施為例，無論對基于目前存量還是未來增量，相關數字化工具在未來20年中都將迎來巨大的經濟機遇。

根據牛津經濟研究院發布的《 2017年全球基礎設施展望》（“《牛津經濟展望》”），在2015年，全球涉及公路、電力、鐵路、電信、水、機場和港口的支出為2.3萬億美元； 2016年至2040年期間，這一支出將平均每年增加3.2萬億美元。

對基礎設施的需求增加歸因于各種因素，包括城市化以及對人口和氣候變化的適應。根據《牛津經濟展望》，到2040年，世界人口的10％和亞洲人口的15％將遷入城市或發現其周圍地區已成為城市，而在全球基礎設施支出的預期中，僅中國就占去30％。

與基建投資同步，數字化基礎設施工程的需求也會不斷加強。CAE產品和數字孿生可以滿足各類基礎設施投資者對跨項目和資產生命周期的數字工作流程的改進期望。

智研咨詢發布的《2019-2025 年中國建筑工程行業市場調研及投資方向研究報告》表示，2019 年，相比于發達國家，中國的建筑信息化水平還十分落后。我國建筑施工企業信息化投入占總產值的比例約為 0.08%，而發達國家則為1%， 中國僅約為發達國家的 1/10，仍有較大提升空間。

眼下，各國基礎設施的投資者和建設者們對本行業低下的生產率和成本超支越來越不滿意（尤其與已經嘗到數字技術甜頭的制造業相比時），他們已經越來越認識到通過數字化解決這些低效率問題的必要性。

換句話說，基礎設施領域的“工業化”可能是未來十年里最引人注目的話題之一，他帶來的行業利好不亞于“智能制造”，也必將成為CAE等工業設計軟件最為肥美的目標市場之一。

根據美股上市公司Bentley在上市招股書中援引的研究機構Cambashi的數據顯示，如果全球基礎設施工程軟件支出的強度與制造業產品工程軟件支出的強度相等，那么全球基礎設施工程軟件支出將為292億美元。在這個數百億的市場中，基于CAE、BIM、GIS等技術形成的數字孿生解決方案將占有相當大的比例。

此外，對于這一行業，除了上文中提到了產品力和行業場景覆蓋之外，還有一些問題值得進一步探討。

一是云化CAE的價值。

軟件云化在全球來看幾乎都是一個不可逆轉的趨勢。國外領先CAE廠商已經實現上云，國內廠商仍處于完善軟件的階段，但有觀點認為，上云技術壁壘較低，國內廠商有望實現短時快速趕超。

從應用上看，的確能看到明顯的增長。

Ansys 公司總裁兼首席執行官Ajei戈帕爾在2020 年第四季度收益會議上說，對 Ansys Cloud 的需求持續增加，其使用量在 2019 年到 2020 年之間增加了 100%。從云化的速度看，廠商的確在加速。比如Ansys Cloud已經在機械流體、電磁學、光學等方面提供了大部分旗艦產品。

但他也提醒說：“今天我們的大多數客戶依然選擇都在自己的數據中心或自己的私有云中使用 Ansys 產品。Ansys Cloud 顯然正在快速增長，但在今天和可預見的未來，它仍然是我們業務的一小部分。”

同樣，對于國產CAE軟件廠商來說，云化CAE看上去需要成為標配，但具體在營收上能不能打，這個可能還是需要有一個客觀的判斷。

二是CAD/CAE / CAM等研發設計軟件的一體化發展。

眼下，的確出現了工業軟件產品一體化發展的趨勢。這一點其實與CAE軟件實現全棧仿真這一趨勢是一脈相承的。工業軟件從單項應用到實現對企業客戶研發、生產、經營、物流等各業務環節的全覆蓋和深度滲透后，逐步朝綜合集成的方向發展，實現業務流程和生產經營模式變革。

所以，我們看到越來越多的廠商（尤其西門子、達索、Ansys等頭部大廠）都在不斷整合CAD/CAE / CAM等產品，不斷通過兼并收購搶占市場。

在國內，像中望軟件在過去20年也經歷了兩次轉型。

先是2002年，向CAD軟件提供商轉型，推出自主研發的 CAD平臺軟件中望CAD；然后2018年成立CAE研究中心，并在2019年推出首款全波三維電磁仿真軟件 ZWSim-EM，進軍CAE領域；2020年，中望又發布All- in-One CAx發展戰略，正式開啟一體化之路。

坦率來說，CAD/CAE / CAM等研發設計軟件的一體化發展必然會加劇產業的內卷，相關廠商的確需要加強對產業時間窗口的把握。

綜上所述，從全球來看，國產CAE落后國外CAE至少一個發展階段；當國外CAE基于水平分工編織起了強大的產業平臺和生態時，國產CAE可能還需要在核心技術組件、行業場景、解決方案和服務交付等各方面獨立完成垂直整合的工作。

當然，從另一方面看，國產CAE的客戶需求和政策紅利也都非常確定。

盡管國外 CAE 軟件廠商在眼下的市場中依然具有較強的領先優勢，但并不能完全滿足中國制造業、基礎設施等領域內研發、生產、建設、運維等環節中的仿真設計需求，市場中存在很多圍繞特定行業、特定場景的 CAE 解決方案需求。

在我們看來，未來5年肯定是國產CAE廠商大發展的黃金時期，但不同廠商可能會選擇了不同的發展路線，此刻看來或許沒有對錯之分，主要看誰跑得快。誰能盡快做到龍頭（可以是CAE行業維度，也可以是細分行業、細分場景維度），誰就能以最佳的姿態迎接行業整合期的到來。

參考文獻：

《CAX工業軟件，打破歐美數十年技術壟斷》（華西證券，2021.5）；

《工業軟件底層技術剖析》（天風證券，2021.11）；

《國內CAE廠商或將加速發展》（華泰證券，2021.9）;

《工業軟件的思維“CAE”：從虛擬走到現實》（天風證券，2021.2）；

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