CAE軟件行業發展概況及面臨的機遇挑戰重點企業
CAE軟件本質是把物理和工程學科的理論模型做數學處理后得到的代數求解過程固化而成的計算機程序，且包括豐富的工程數據、模型和簡單易操作的用戶界面和結果分析功能。作為一種綜合性、知識密集型信息產品，CAE融合了物理學、數學、工程學、計算機科學等多學科的算法和技術，涉及學科廣，模型復雜，需要深厚的理論基礎和持續的技術創新。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軟件所屬為工業軟件細分產品，2021 年，我國工業軟件產品收入 2,414 億元，較 2020 年增長 24.8%。2012年以來，我國工業軟件產品規模增長情況如下：
2012-2021年中國工業軟件產業規模及增長率
資料來源：工信部、普華有策
1、全球CAE軟件行業發展情況
CAE軟件屬于研發設計類工業軟件，在產品設計過程中，能夠起到優化設計方案、提升產品性能、大幅減少試驗次數、提升研發效率等效果，是產品研發實現正向設計、原始創新的重要工具軟件。
美國是全球最早開始CAE軟件開發的國家，美國航空航天局NASA于1966年提出發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，隨著數值計算理論的不斷成熟，CAE技術也逐漸進入了蓬勃發展的時期，在市場中先后涌現了諸多專注于CAE軟件研發的企業。同時，個人計算機的出現進一步推動了CAD和CAE技術的普及與發展。
20世紀90年代，由于制造企業越來越多地受到生產成本和產品“上市時間”壓力的推動，開始利用更多的自動化技術進行研發，包括更多的仿真分析軟件，仿真分析也從結構、流體領域發展到電磁、聲學、光學等多個領域，CAE市場得以強勁增長。同時，CAD技術經過三十年的發展，經歷了從線框技術到曲面技術，再到參數化技術、變量化技術，為CAE技術的推廣應用打下了堅實的基礎。
21世紀以來，一方面CAE技術隨著計算機技術，尤其是高性能計算的發展而快速發展，各類仿真算法涌現，軟件的仿真精度、效率等大幅提升，商業化應用領域高速拓展。同時，CAE領域行業集中度不斷提升，大軟件公司為提升分析技術、拓寬應用領域和市場范圍，不斷加強對中小CAE軟件企業的并購，安西斯、達索、西門子、MSC等CAE龍頭企業通過市場并購和整合不斷提升市場影響力。
2、國內CAE軟件行業發展情況
我國的CAE軟件的研發最早可追溯至上世紀60年代，在解決劉家峽大壩應力分析計算中，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，航空工業部研制了HAJIF系列程序。國內較早的將有限元方法及有限元軟件應用于航空航天、土木、建筑和水利等工程領域。
20世紀80年代，通過引進、借鑒和吸收國外軟件，國內CAE軟件短暫呈現出百花齊放的繁榮格局，涌現出大連理工大學的JIFEX、北京大學SAP84等諸多優秀軟件。
20世紀90年代以后，國內工業雖然持續快速發展，但是原始創新不足，對工業軟件的市場需求不多，且國內計算機技術發展相對落后于歐美，導致國內CAE軟件在市場與技術兩方面落后于境外企業。
21世紀以來，隨著境外CAE軟件技術的進一步提升以及龍頭企業逐步形成壟斷優勢，國內各類進口CAE軟件的代理商、培訓商、二次開發企業興起，進一步壓縮了本土CAE軟件的發展空間，造成了“研發不及代理”的發展困境。根據《中國工業軟件產業白皮書（2020）》的研究數據，國內市場目前前十大CAE軟件企業均為境外軟件廠商。
5、面臨的機遇與挑戰
（1）機遇
1）政策推動行業持續、快速發展
2021年12月，工信部等八部門發布《“十四五”智能制造發展規劃》，提出開發面向產品全生命周期和制造全過程各環節的核心軟件，包括CAD/CAE/CAPP/CAM/PLM/PDM等研發設計類軟件，MES/APS/EMS等生產制造類軟件，ERP/SCM等經營管理類軟件。
2021年11月，工信部發布《“十四五”軟件和信息技術服務業發展規劃》，提出重點突破工業軟件。研發推廣計算機輔助設計、仿真、計算等工具軟件，大力發展關鍵工業控制軟件。突破三維幾何建模引擎、約束求解引擎等關鍵技術，探索開放式工業軟件架構、系統級設計與仿真等技術路徑。重點支持三維計算機輔助設計、結構/流體等多物理場計算機輔助計算、基于模型的系統工程等產品研發。
2019年10月，工信部印發《工業和信息化部關于加快培育共享制造新模式新業態促進制造業高質量發展的指導意見》，明確提出未來將提升我國企業的數字化水平，培育發展一批數字化解決方案提供商，結合行業特點和發展階段，加快推動計算機輔助設計、制造執行系統、產品全生命周期管理等工業軟件普及應用，引導廣大中小企業加快實現生產過程的數字化。
由此可見，工業軟件行業的發展工作提高到國家戰略發展高度，在產業發展方面獲得了大量國家政策支持，有利于促進行業全面快速的發展。上述政策支持將使CAE軟件企業得以在相對寬松的行業環境下發展，擁有國外競爭對手所不具備的良好發展環境。
2）國產化需求緊迫，市場空間廣闊
歐美是工業軟件的起源地，也是工業軟件應用的巨大市場，由于工業軟件在需求、知識、應用、數據等方面依賴于工業體系，故工業軟件巨頭多來自于制造業強國。依托于強大工業體系，外資的工業軟件企業在技術、規模和市場方面占據優勢，如工業軟件巨頭：美國的安西斯、法國的達索及德國的西門子等。目前，研發設計類工業軟件國內市場競爭格局中，外資企業的占比較高。
隨著經濟的不斷發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、金融等重點領域，軟件安全已經成為信息安全的重要組成部分，關乎國家信息安全。其次，2018年以來，隨著中美貿易摩擦的加劇，美國對中興通訊股份有限公司、華為技術有限公司等中國高新技術企業的制裁，凸顯中國在高科技核心技術領域執行進口替代、國產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，國產研發設計類工業軟件進入國內大型企業的步伐將加快，國產工業軟件實現對國外工業軟件的逐步替代將成為工業軟件行業的長期趨勢。因此，未來研發設計類工業軟件的市場空間廣闊。
3）產業結構升級，研發設計類工業軟件需求迫切，CAE軟件的作用和地位不斷凸顯
改革開放后的三十多年，我國的經濟高速增長，依托廉價勞動力，批量化生產的成本優勢使我國獲得了“世界工廠”的稱號，雖然經濟總量在不斷擴張，但是產業結構不合理，研發投入不足，技術創新水平較差。隨著工業化進程的推動，我國產業結構處于面臨急劇轉型的階段。
同樣，我國對工業軟件需求的深度，與我國工業化進程的深化密不可分。我國制造業從資源密集型，到勞動力密集型，再向知識密集型轉化的過程中，對工業軟件需求程度不盡相同。勞動力密集型的工業體系，對管理軟件的需求最為強烈；OEM、ODM為代表的離散制造業，需要供應鏈精益化運作；“中國智造”時代，復雜精密工業產品的自主研發和生產，則需要研發環節整個生態和生產環節眾多供應商的協同運作。因此，未來研發設計類工業軟件在制造業重塑中扮演的角色愈發重要。
隨著航空航天、國防軍工、汽車等高端制造業的發展，CAE仿真技術正在成為數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品生命周期的各個階段持續利用CAE仿真技術對原有的實驗性測試進行替代。從早期設計階段直到產品的現場使用階段，設計人員能夠隨時運用仿真技術，詳細的仿真分析可以節省大量設計及研發成本并提升設計效率。CAE仿真技術的分析能力能夠協助設計人員在產品制造的各個環節做出更好的決策。目前CAE仿真技術在國內整體仍處于起步階段，但隨著制造業的發展該技術會變得愈發普及，并與云技術、人工智能和機器學習深度融合，將真正實現從傳統制造向智能制造的轉型升級。
（2）行業面臨的挑戰
1）復合型專業技術人才相對缺乏
CAE軟件所屬行業屬于知識、技術密集型行業，研發人員需要對流體力學理論、結構力學理論、電磁場理論、光學理論、聲學理論、結構設計、系統控制、數學建模及軟件編程等具備扎實的理論基礎和豐富的工程經驗，人才的培養需要一定時間和相應的環境。現有復合型高端人才數量難以滿足行業內日益增長的人才需求，制約了行業的快速發展。
2）研發投入大且融資渠道相對單一
為保持核心競爭力，企業需持續不斷地進行研發投入來應對快速變化的市場。現階段，該領域內的民營企業融資渠道普遍較為單一，難以通過大規模投入來進行研發和產業化升級，因此，研發投入大、融資渠道單一限制了該領域民營企業的進一步發展壯大。
5、行業內主要企業
（1）國際
1）安西斯（ANSYSINC）
美國ANSYS成立于1970年，主要從事開發和銷售工程仿真軟件并提供相關服務，其產品和服務主要面向航空航天和國防、汽車、工業設備、電子、生物醫學、能源、材料和化學加工以及半導體等行業。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/地區的2,750多名學術機構合作者、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，公司以科學為基礎提供創新解決方案，包括數學、生物學、化學、物理學、地質學等學科，擁有20,000多名員工，遍布全球140多個國家和地區。40多年來，公司在多學科、多尺度解決方案領域一直處于全球領先地位。
3）西門子（Siemens）
德國西門子成立于1847年，是一家大型工業集團，其下屬的工業軟件部門聚焦于機械、電子、軟件、制造、分析、仿真、自動化、執行、協同這九大領域，與之對應的產品解決方案映射在CAD、CAE、EDA、ALM、CAM、MOM、IoT、HMI、PLM等九個技術維度。
4）MSC軟件公司
MSC軟件公司創建于1963年，總部設在美國洛杉磯，全球擁有1,200多名員工，分布在23個國家和地區，在2017年被海克斯康集團收購，是全球多學科仿真的領導廠商之一。
5）安世亞太
安世亞太成立于2003年，是國內工業企業研發信息化領域的領先者。曾提出企業仿真體系及精益研發體系，擁有超25年的工業軟件開發及服務經驗，在國內虛擬仿真市場處于領先地位。公司總部設在北京，員工700多人，研發、咨詢、技術400多人，碩博士占半數以上，擁有18家分子公司，客戶5,000多家。
（2）國內
1）中望軟件
公司是國內領先的研發設計類工業軟件供應商，主要從事CAD/CAM/CAE等研發設計類工業軟件的研發、推廣與銷售業務。
2）索辰科技
公司是一家專注于CAE軟件研發、銷售和服務的高新技術企業。公司CAE軟件的核心產品為工程仿真軟件和仿真產品開發，產品涉及流體、結構、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、電子電器、地面交通等復雜產品或工程領域的仿真需求。
更多行業資料請參考普華有策咨詢《2022-2028年CAE軟件行業深度調研及投資前景咨詢報告》，同時普華有策咨詢還提供產業研究報告、產業鏈咨詢、項目可行性報告、十四五規劃、BP商業計劃書、產業圖譜、產業規劃、藍白皮書、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務。