头豹词条报告系列：计算机辅助工程（CAE）软件

Leadleo.com 客服电话：400-072-5588 计算机辅助工程（CAE）软件头豹词条报告系列 伍鑫童·头豹分析师 2023-09-21未经平台授权，禁止转载 版权有问题？点此投诉 信息传输、软件和信息技术服务业/软件和信息技术服务业/软件开发 信息科技/软件服务 行业： 行业定义 CAE（ComputerAidedEngineering）软件即计… AI访谈 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 AI访谈 行业分类 按照模拟对象分类，CAE软件可分为流体仿真软件、… AI访谈 行业规模 计算机辅助工程（CAE）…暂无评级报告 AI访谈SIZE数据 行业特征 中国CAE软件行业具有技术密集、企业盈利能力普遍… AI访谈 政策梳理 计算机辅助工程（CAE）…相关政策5篇 AI访谈 发展历程 计算机辅助工程（CAE）软件行业 目前已达到3个阶段 AI访谈 竞争格局 中国CAE软件行业整体呈现以中望软件、华如科技为… AI访谈数据图表 摘要在行业定义方面，CAE（ComputerAidedEngineering）软件即计算机辅助工程软件，指用于分析和求解复杂工程及产品结构力学性能、优化结构性能的工程仿真软件，属于研发设计类工业软件。在产业链方面，中国CAE软件产业链上游为基础软件供应商，代表企业有微软、甲骨文、IBM等。产业链中游为CAE软件设计商，代表企业有中望软件、华如科技等。产业链下游为CAE软件应用端，代表企业有华为、比亚迪、大唐集团等。在行业规模方面，过去五年，中国CAE软件行业规模由2018年的23.7亿元增长至2022年的51.2亿元，年复合增长率达21.3%。未来五年，中国CAE软件行业规模预计由2023年的56.3亿元增长至2027年的78.7亿元，年复合增长率达 8.8%。在竞争格局方面，中国CAE软件行业整体呈现以中望软件、华如科技为头部企业引领行业发展的竞争格局。 计算机辅助工程（CAE）软件行业定义[1] CAE（ComputerAidedEngineering）软件即计算机辅助工程软件，指用于分析和求解复杂工程及产品结构力学性能、优化结构性能的工程仿真软件，属于研发设计类工业软件。CAE软件作为工程仿真软件可以利用软件和算法建立工程系统模型并对实际工程系统的真实运行情况进行模拟研究，并通过模拟研究处理和解决产品 研发或工程设计中的专业问题，如结构、电磁、燃烧、碰撞等。 [1]1：索辰科技公告，威士顿… 计算机辅助工程（CAE）软件行业分类[2] 按照模拟对象分类，CAE软件可分为流体仿真软件、结构仿真软件、声学仿真软件、电磁仿真软件、光学仿真软件、测控类仿真软件和其它CAE软件。 按照模拟对象分类 流体仿真软件 流体仿真软件指以流体为主要模拟和仿真对象的CAE软件。流体指能流动的物质，是液体和气体的总称。流体仿真软件在物理学科方面主要采用流体力学的算法和技术，流体力学主要研究在力的作用下，流体本身的静止状态、运动状态以及流体和固体接触面之间有相对运动时的相互作用和流动规律。流体仿真软件可以为航空航天、船舶海洋、发动机、地面交通、建筑环境、电子器件等领域提供多类型流体仿真解决方案。 结构仿真软件 结构仿真软件指以结构为主要模拟和仿真对象的CAE软件。结构是一门研究工程结构受力和传力的规律以及如何进行结构优化的学科。根据研究性质和对象的不同，结构仿真软件可分为结构静力学分析软件、结构动力学分析软件和材料的疲劳断裂和寿命失效分析软件。结构仿真软件在飞机、高速列车、航空航天、发动机、机械制造、汽车交通、船舶、土木工程、电子设备等复杂装备的强度和动力学设计分析和优化中发挥核心作用。 声学仿真软件 声学仿真软件指以声音为主要模拟和仿真对象的CAE软件。声音由于物体振动而产生，物体振动会在固体中形成弹性波、在流体中形成压力波，进而引起空气或其它介质波动形成声波。声学仿真软件对声学的研究和分析有助于实现机械产品的低噪声设计以及声学设备的设计，该类软件典型应用场景包括客机发动机喷流噪声、汽车振动噪声、动力设备气动和振动噪声、风扇噪声等仿真分析。 计算机辅助工程 （CAE）软件分类 电磁仿真软件 电磁仿真软件指以电磁为主要模拟和仿真对象的CAE软件，电磁学是研究电场和磁场相互作用的物理学科。电磁仿真软件在工程中的应用范围包括通信、微波、电磁兼容、导航等多个领域。例如，雷达和天线的设计与分析，射频和微波电路的设计，电磁干扰与电磁兼容性分析，微芯片与电子器件的设计与仿真，材料电磁性能分析，飞机雷击仿真等。 光学仿真软件 光学仿真软件指以光为主要模拟和仿真对象的CAE软件，光学是研究光的行为和性质的物理学科。光学仿真涉及几何光学、物理光学、波动光学、光波导等多个领域，光学仿真软件可应用于工农业生产、资源勘探、空间探索、科学实验、监控侦察等场景。例如，光学组件设计和照明系统设计、衍射光学元件设计、光分束器设计、光栅结构设计等。 测控类仿真软件 测控仿真软件指以测控为主要目的的CAE软件。测控即测量和控制，是指对现实世界物理量进行测量获取信息，再经处理后得到控制量对执行机构进行控制的过程。测控工程是融合电子测量、人工智能、自动控制、计算机科学、通信与信息处理技术等专业的新兴交叉性学科。测控仿真软件的应用场景包括于航空、航天、船舶、核工业等行业。例如，在核反应堆管路控制中，测控仿真软件通过对硬件设备的数据采集、传输、联合仿真分析实现对核反应堆控制管路的及时控制。 其它CAE软件 除传统单一学科仿真软件外，CAE软件还包括多学科仿真软件和仿真优化系统等。多学科仿真软件将多学科的仿真工具、流程与知识经验进行集成与管理，为设计师提供方案阶段总体方案快速论证、典型设计参数的优化与仿真验证等功能，实现各学科仿真的流程化与协同化。工程仿真优化系统是在产品/工程需求分析、概念设计、详细设计、原型及验证、评估与试生产、正式生产等阶段引入仿真分析方法，提供需求分析、指标分解、数据管理、知识管理、制造系统管理等产品，实现复杂产品设计、生产全周期的仿真驱动，提升解决工程实际问题的能力。 [2]1：索辰科技公告 计算机辅助工程（CAE）软件行业特征[3] 中国CAE软件行业具有技术密集、企业盈利能力普遍较强、多学科仿真软件是未来发展趋势三大特征。在技术密集程度方面，CAE软件的研发对研发人员的计算机知识和工业领域知识要求较高，相关企业研发投入大。在盈利能力方面，固定资产投入少是CAE软件企业相关业务毛利率较高的重要原因之一。在发展趋势方面，相比于单一学科仿真软件，多学科仿真软件可协同使用多学科算法进而实现多目标优化。 1CAE软件行业属技术密集型产业 CAE软件的研发对研发人员的计算机知识和工业领域知识要求较高，相关企业研发投入大。 CAE软件属于研发设计类工业软件，该类软件是工业领域知识技术与信息技术的结合体。研发CAE软件不仅要求研发人员具有计算机软件研发设计能力，还要求其掌握包括工业机理模型、数据分析模型、最佳工艺参数等在内的工业领域知识技术。因此，CAE软件行业对研发人员的计算机知识和工业知识要求较高。与此同时，CAE软件企业研发投入较大。例如，CAE软件行业代表企业索辰科技2023年上半年研发投入为3,881.1万元，占上半年营业收入比例高达180.6%. 2CAE软件企业盈利能力普遍较强 固定资产投入少是CAE软件企业相关业务毛利率较高的重要原因之一。 以CAE软件为主营业务的企业毛利率普遍较高。例如，2023年上半年索辰科技营业收入2,149.3万元，营业成本973.4万元，毛利率达54.7%。2022年盈建科软件销售业务、技术开发和服务业务营业收入合计为 16,189.1万元，营业成本合计为957.8万元，毛利率达94.1%。固定资产投资小是CAE软件企业毛利率高的重要原因之一。以盈建科为例，2022年末该公司固定资产为362.9万元，占总资产比例仅0.37%。固定资产投入少意味着计入主营业务成本的折旧费用相对较少，因此相关业务毛利率较高。 3多学科仿真软件是未来主流发展趋势之一 相比于单一学科仿真软件，多学科仿真软件可协同使用多学科算法进而实现多目标优化。 多学科仿真软件将多学科的仿真工具、流程与知识经验进行集成与管理，为设计师提供方案阶段总体方案快速论证、典型设计参数的优化与仿真验证等功能，实现各学科仿真的流程化与协同化。以索辰科技EMT多学科软件在航天领域的应用为例，该公司EMT多学科软件可以内嵌或调用各学科丰富的核心算法求解器模块，包括热-结构耦合仿真算法、热-流体-结构耦合算法、热-结构-光学耦合等核心算法等。飞行器在服役过程中与大气层产生剧烈摩擦，气热动量较高，气热动量威胁飞行器安全性。EMT多学科软件的热-结构耦合仿真算法可提升飞行器仿真分析及模拟精度，进而降低飞行器设计风险和研发成本。由于实际工程问题中多物理场情况较多，多学科耦合仿真软件成为CAE软件的发展趋势之一。 [3]1：索辰科技公告，盈建科… 计算机辅助工程（CAE）软件发展历程[4] 1957年至1963年是中国CAE软件行业萌芽期。在CAE软件行业萌芽期，世界工业软件行业诞生，中国开启研发CAE软件等工业软件的道路。1964年至2014年是中国CAE软件行业启动期。在CAE软件行业启动期，中国研制出第一款拥有自主知识产权的CAE软件，本土CAE软件知名企业纷纷成立。2015年至今是中国CAE软件高速发展期。在CAE软件行业高速发展期，国务院提出《中国制造2025》的行动纲领，中国CAE软件企业不断实现技 术突破但国产化率仍处于较低水平。 萌芽期1957~1963 1957年，工业软件之父PatrickJ.Hanratty研发数控程序编制软件PRONTO，世界工业软件行业诞 生。 1963年，中国第一家国产仿真软件厂商中国科学电工研究所成立，该单位成立之初致力于研发数值模拟仿真与可视化分析软件。 在CAE软件行业萌芽期，世界工业软件行业诞生，中国开启研发CAE软件等工业软件的道路。 启动期1964~2014 1964年，中国科学院院士研制出中国第一个平面问题通用有限元程序，该程序用于解决刘家峡大坝 的复杂应力分析问题，中国CAE软件行业自此进入启动期。 1981年，中国大连理工大学工程力学系和工程力学研究所开发出具有自主版权的有限元分析软件JIGFEX。 1996年，中国CAE软件知名本土企业海基科技成立，该公司主营工业软件研发与仿真服务，主要产品包括Hi-KeyDeSims、MSIMS等。 2006年，中国CAE软件知名本土企业索辰科技成立，该公司主营CAE软件研发、销售和服务，在单一学科仿真软件领域占据领先地位。 2014年，中国包括CAE软件在内的研发设计类工业软件行业规模达227.0亿元。 在CAE软件行业启动期，中国研制出第一款拥有自主知识产权的CAE软件，本土CAE软件知名企业纷纷成立。 [4]1：中国科学院电工研究所… 高速发展期2015~2023 2015年，中国国务院发布《中国制造2025》的通知，该纲领提出工业软件行业是需大力推动的重点 领域，中国CAE软件行业自此开始进入高速发展期。 2019年，包括CAE软件在内的研发设计类工业软件进口依赖度为95%，是工业软件中进口依赖度最高的品类。 2020年，全球CAE软件市场规模为81亿美元，其中前三大供应商西门子、安西斯和达索市占率合计达47%。 在CAE软件行业高速发展期，国务院提出《中国制造2025》的行动纲领，中国CAE软件企业不断实 现技术突破但国产化率仍处于较低水平。 计算机辅助工程（CAE）软件产业链分析[5] 中国CAE软件产业链上游为基础软件供应商，代表企业有微软、甲骨文、IBM等。产业链中游为CAE软件设计商，代表企业有中望软件、华如科技等。产业链下游为CAE软件应用端，代表企业有华为、比亚迪、大唐集团等