CAE軟件行業的案例
【天洑年會】中國CAE軟件，星火燎原
大家相聚一堂，共話CAE軟件行業態勢，暢談企業發展，充分發揮天洑十二年積累的技術研發經驗，推動中國CAE軟件行業發展的星火燎原。
會上，天洑董事長張明表示：“2022天洑人走過了荊棘，歷經了坎坷，所有天洑人精誠團結，堅持“軟件報國”的天洑使命，用堅強的毅力和不怕苦不服輸的工作作風，緊密配合，努力付出，為實現“智能工業設計軟件的全球引領者”的天洑愿景而不懈努力。主打產品AICFD、AIFEM、 DTEmpower、AIPOD取得了可喜的開發和銷售進展。”
張明董事長提到的幾款軟件，是天洑自主研發的國產流體及結構仿真、優化、數據建模軟件。從整個制造業上來看，這類軟件是一種生產工具。中國的制造業經過改革開放后長時間的積累和發展，總量已有非常大的提升，但里面仍然存在薄弱環節，研發類的工具軟件就是其中之一。隨著制造業不斷的轉型升級，對研發類的仿真軟件的需求越來越多，這類軟件對國家整個制造業未來的安全發展，具有非常重要的作用。
國投招商執行董事宋珩表示：“仿真軟件研發很難，需要面向各個物理場，涉及到大量的基礎科學。簡單的東西，做起來擴大規模很快，而越是高難艱深的東西，碰的人越少，天洑是選擇了一個特別難的方向和事情，這不是一個賺快錢的行業，是一個需要長期凝心聚力、甘坐冷板凳的行業。在關注到這個點以后，作為一個國家級的投資平臺，應該在這個領域里做點事情。我們當時對國內CAE領域做了一個全景式的掃描分析，對比國外的幾大巨頭，差距很大，把這個場景做個類比，有點像當時共產黨建立初期的中國，一群有理想的青年聚在一起，外部有列強入侵，內部有軍閥混戰，從 21 年建黨，到 49 年建國，經歷了 28 年的時間，這個過程特別的震撼。天洑現在所面臨的 CAE 軟件這個行業，目前所處的態勢是：我們特別弱小，國外的對手極其強大，幾乎看不到翻盤的可能。
展開 CAE軟件行業現狀
我國CAE軟件的形成和應用從20世紀70年代就已開始。近40年來，我國在CAE理論研究和軟件自主開發方面的努力始終沒有停止過，也有一些擁有自主知識產權的軟件系統脫穎而出，如FEPG、JIGFEX、HAJIF、紫瑞等。上世紀90年代以來，開放力度加大，大批國外軟件涌入中國市場，加速了CAE技術在我國的推廣，提高了我國裝備制造業的設計水平。與此同時，我國自主開發的軟件受到嚴峻挑戰，特別是盜版的國外軟件，對我國自主開發的CAE軟件打擊很大。甚至一些優秀的軟件基本退出了國內CAE市場，比如HAJIF、紫瑞等。作為工業大國，中國不可能長期依賴引進國外的技術和產品。培植自己的CAE軟件產業，以應用為牽引，提升工業設計軟件和仿真分析軟件的應用水平，縮短設計周期，提高產品競爭力和企業核心競爭能力，推動國產CAE軟件在工業企業的應用普及，成為當務之急。
展開 CAE軟件行業現狀
我國CAE軟件的形成和應用從20世紀70年代就已開始。近40年來，我國在CAE理論研究和軟件自主開發方面的努力始終沒有停止過，也有一些擁有自主知識產權的軟件系統脫穎而出，如FEPG、JIGFEX、HAJIF、紫瑞等。上世紀90年代以來，開放力度加大，大批國外軟件涌入中國市場，加速了CAE技術在我國的推廣，提高了我國裝備制造業的設計水平。與此同時，我國自主開發的軟件受到嚴峻挑戰，特別是盜版的國外軟件，對我國自主開發的CAE軟件打擊很大。甚至一些優秀的軟件基本退出了國內CAE市場，比如HAJIF、紫瑞等。作為工業大國，中國不可能長期依賴引進國外的技術和產品。培植自己的CAE軟件產業，以應用為牽引，提升工業設計軟件和仿真分析軟件的應用水平，縮短設計周期，提高產品競爭力和企業核心競爭能力，推動國產CAE軟件在工業企業的應用普及，成為當務之急。
展開 汽車行業常用的CAE軟件
介紹一下CAE常用的一些軟件。
因為很多在校學生，做CAE的時候可能用的軟件在工作中并不會用。
主要是這些軟件雖然也可以做，但是并不好用。
1、多體動力學 Adams
主要做懸架性能的KC、操穩、載荷分解、運動校核。
2、前處理ANSA 、HyperMesh
有限元前處理軟件，對CAD數據做修整，劃分mesh，建立邊界條件等。
因為是專業的前處理軟件，所有功能比較強，建模方便，支持多種求解器。
3求解器 NASTRAN/Abaqus/starccm/lsdyna/ncode/femfat
Nastran：主要做線性分析，動靜強度剛度，模態分析，NTF/VTF
abaqus：非線性的分析，材料非線性，需要接觸的分析等
starccm：流體分析軟件，風阻，除霜除霧，空調風道等
lsdyna：顯式分析，主要用于碰撞分析
ncode/femfat：疲勞分析軟件附帶有很多載荷譜處理功能。
4、后處理hyperview/meta
顯示仿真結果的軟件，生成云圖，曲線等。
展開 
CAE軟件在電氣行業的應用
業內人士開始認識到CAE的真正價值，并逐步加入這場應用變革中。
在這場變革中，必須清醒地認識到，工程師和設計師將面臨巨大的挑戰。傳統設計往往被過多的細節和沒有價值的文件報告分散了精力，很難學到設計的精髓。CAE的理念改變了傳統CAD設計的方法，設計師們必須再次培訓學習，從軟件設計思想、數據結構等方面，深入理解CAE軟件。隨著CAE軟件應用水平的提高，設計師們更加注重原理圖的設計和繪制，這將顯著提高設計人員的工程設計和管理水平。
E-CAE設計和文件化管理
E-CAE應用計算機環境進行電氣設計，并自動產生必要的后臺數據，減少了許多日常繁瑣的工作。在傳統設計中，大量的時間都用于細節的設計和錯誤的修改。如在設計中往往花費大量的時間查找分配元部件號。如今，E-CAE解決方案給設計者提供了一個簡單、快速的方法，可直接在原理圖上完成設備選型，實現整個項目范圍內的關聯參考。設備的命名和線號編制既費時又容易出錯，E-CAE能自動進行設備的命名和編號，自動實現線號編制。當在原理圖中移動或改變設備時，能實時更新設備命名。E-CAE在兩個符號間進行自動連線，當插入符號時，連線自動斷開；當移開符號后，連線自動連接。
關聯參考可能是設計中最困難和最費時的工作，產生的問題往往也最多。例如，設計者常記不清在原理圖中用了多少常開觸點和常閉觸點，以至于當原理圖送到安裝車間后，才發現接觸器型號有誤，而訂購此部件需要3周時間，大大地影響了項目的實施時間。E-CAE的在線關聯參考功能解決了很多接觸器觸點統計的問題，保證了設計者總能選擇正確的接觸器或繼電器。
在CAD環境下，安裝板的尺寸和元器件的布置是設計者手動繪制出來的。
展開 汽車行業常用的CAD、CAE軟件簡介
1、UG是美國UGS(Unigraphics?Solutions)公司的主導產品，是集CAD/CAE/CAM于一體的三維參數化軟件，是面向制造行業的CAID/CAD/CAE/CAM高端軟件,是當今最先進,最流行的工業設計軟件之一.它集合了概念設計.工程設計,分析與加工制造的功能,實現了優化設計與產品生產過程的組合。被廣泛應用于機械、汽車、航空航天、家電以及化工等各個行業。UG將CAD/CAM/CAE三大系統緊密集成，用戶在使用UG強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配及創建工程圖等功能時，可以使用CAE模塊進行有限元分析、運動學分析和仿真模擬，以提高設計的可靠性；根據建立起的三維模型，還可由CAE模塊直接生成數控代碼，用于產品加工。?
2、CATIA是法國Dassault?System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，居世界CAD/CAE/CAM領域的領導地位，廣泛應用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子\電器、消費品行業，它的集成解決方案覆蓋所有的產品設計與制造領域，其特有的DMU電子樣機模塊功能及混合建模技術更是推動著企業競爭力和生產力的提高。CATIA?提供方便的解決方案，迎合所有工業領域的大、中、小型企業需要。包括:從大型的波音747飛機、火箭發動機到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業產品。在世界上有超過13,000的用戶選擇了CATIA。CATIA?源于航空航天業，但其強大的功能以得到各行業的認可，CATIA是汽車工業的事實標準，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統。CATIA?的著名用戶包括波音、克萊斯勒、寶馬、奔馳等一大批知名企業。其用戶群體在世界制造業中具有舉足輕重的地位。
CATIA?在造型風格、車身及引擎設計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設計和制造提供了端對端（end?to?end?）的解決方案。
展開 全面了解高科技行業數字化轉型（基于CAE仿真、CATIA等達索系統軟件）
5月11日，達索系統誠邀您參加“2023達索系統企業轉型智造論壇—數字賦能智慧轉型”，屆時，您將與來自多專業CAE仿真分析、數字化工藝領域及相關科研機構和院校的領袖們齊聚一堂，共商共贏。
話題討論 | 在CAE仿真領域中，你認為哪些行業避雷？哪個行業好就業？
CAE仿真可以應用在多個行業中，比如：
1. 【汽車工業】：CAE仿真在汽車工業中廣泛應用，主要包括結構力學仿真、流體動力學仿真、聲學仿真等方面。通過對汽車各部件進行仿真分析，可以優化設計、提高安全性能、降低成本等。
2. 【航空航天】：在航空航天工業中，CAE仿真被廣泛應用于飛行器結構、燃氣輪機、氣動特性等方面的仿真分析。通過仿真，可以評估設計方案的性能和可靠性，提高產品的安全性和效益。
3. 【能源行業】：能源行業利用CAE仿真進行電力系統仿真、供熱系統仿真、風力發電機組仿真等方面的分析。通過仿真，可以優化系統配置、提高能源利用效率、降低運營成本。
4. 【建筑工程】：在建筑行業中，CAE仿真可以應用于結構力學仿真、溫濕度分析、室內空氣流動仿真等方面。通過仿真，可以評估建筑物的結構可靠性，優化建筑物的節能設計和舒適性。
5. 【消費品制造】：在消費品制造行業中，CAE仿真可以應用于產品設計、材料優化、生產工藝仿真等方面。通過仿真，可以提前預測產品性能，優化材料使用和生產流程，降低開發成本和制造風險。
等等還有更多行業...
本期話題討論：
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小伙伴也可以提出自己的困惑和疑慮，大家一起交流溝通~
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CAE行業簡介
計算機輔助工程（CAE）是指工程設計中的計算機輔助工程CAE(Computer Aided Engineering)，是一種迅速發展的信息技術，是實現重大工程和工業產品的計算分析、模擬仿真與優化設計的工程軟件，是支持工程科學家進行創新研究和工程師進行創新設計的、最重要的工具和手段。
CAE主要指用計算機對工程和產品的功能、性能與安全可靠性進行計算、優化設計，對未來的工作狀態和運行行為進行模擬仿真，及早發現設計缺隕，改進和優化設計方案，證實未來工程/產品的可用性與可靠性。工程和制造企業的生命力在于工程/產品的創新，而對于工程師來說，實現創新的關鍵，除了設計思想和概念之外，最主要的技術手段，就是采用先進可靠的CAE軟件。
隨著企業信息化技術的不斷發展，CAE軟件已經成為支持工程行業和制造企業信息化的主導技術，在提高工程/產品的設計質量，降低研究開發成本，縮短開發周期方面都發揮了重要作用，成為實現工程/產品創新的支撐技術。
展開 中國CAE行業現狀及可擴展領域分析
CAE市場特征分析
一、市場規模
圖1 2015-2018年中國CAE行業市場規模
數據來源：中研普華產業研究院
2015年我國CAE行業的市場規模為25.52億元，到2017年增長至35.47億元，2018年全年市場規模將達到41.89億元。
二、產業關聯度
目前在整個市場上可以看到CAE領域的幾大類行業，因為有利可圖，發展的較為迅猛。
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，轉而對專業應用的需求逐漸增大，這得益于CAE技術在整個制造行業的整體作用在提升和更多的人以及企業開始重視CAE本身所能創造的價值。所謂專業應用方面的培訓，也即是針對某些具體的行業問題的CAE分析而做的培訓，比如汽車行業的整車分析等等。
其次是CAE技術的發展，眾所周知，國內的CAE整體應用技術還是比較薄弱的，這個原因很多，幾句話講不完。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，是很多行業和企業的需求。而CAE技術人才的培養所需要的時間成本和資源成本都不是簡單的一點就可以，因此除了少數行業積累的CAE分析經驗比較成熟，很多的行業并不成熟。因此，追求復雜、多物理場、多耦合場等CAE分析能力的提升，解決專業難題也是現在CAE行業發展的一大趨勢，基于此而成立的各類CAE公司很多很多。
展開 CAE軟件開發的一些思考
區別于其他行業的軟件開發，CAE軟件的研發有其特殊性，這里的CAE軟件主要指使用有限元/有限差分/有限體積等數值計算方法進行仿真的軟件，其中包含了前處理器，后處理器，求解器以及相關模塊，求解領域包括但不僅限于靜力，動力，流體，電磁，聲，熱，光等。
中國在數值計算方法很早就有比較突出的成果，以馮康為代表的老一代數學家在有限元理論方面的研究處于世界領先地位，在工程應用方面也取得了相當的成功。只可惜由于種種客觀原因的限制（主要是計算機在中國發展的限制以及投入不足），中國的CAE軟件沒能取得長足的發展。也導致了目前中國CAE軟件市場被國外軟件一統天下的局面。
長期從事CAE軟件的管理研發工作，本文想從幾個方面探討一下CAE軟件研發的一些相關話題。
1. 中國有無研發大型通用CAE軟件的必要性。
2. 中國自主研發CAE軟件的出路是什么
3. CAE軟件架構設計
4. CAE軟件研發管理
5. CAE軟件的核心技術和風險
1. 中國有無研發大型通用CAE軟件的必要性。
這是個老生常談的話題，每逢開各種學術會議，最后總會得出結論：發展國產通用CAE軟件是當務之急云云，開完會后不了了之。殊不知通用CAE軟件研發涉及到的范圍相當廣，需要從技術，資金投入，開發周期，人才儲備，市場應用，項目支撐等各個方面做好調研。開發一款優秀的通用CAE軟件絕不是買個求解器，做一個前處理器，算兩個case就能成氣候的。Ansys，Nastran，Abaqus 發展了幾十年，在研發方面投入巨資，不僅自己做開發，還收購了相當多優秀的CAE公司，將產品應用到無數的實際工程中，一步一個腳印才逐步發展到現在的水平的。
個人以為開發國產通用CAE軟件雖然是個美好的愿望，在中國目前的環境下，不切實際（國家連OS研發都不愿意投入，CAE更不用講了）。
展開 CAE仿真技術在汽車行業的應用
輕量化技術涉及到優化設計、涉及到整車各個部件的材料性能研究，這里面都會用到CAE仿真技術。
無論是針對車身還是動力總成，優化設計無處不在。常用的Isight軟件綜合各分析模型建立的優化設計模型，為整車的優化和仿真提供極大的便利；除此之外還有像OptiStruct，TOSCA 等結構優化軟件，而各主流CAE軟件也均有自帶的優化功能，當然輕量化還只是優化問題其中的一個應用領域。
c）疲勞及耐久性
疲勞耐久性問題是任何機械產品都匯面臨的問題，無論是燃油汽車還是新能源汽車也都逃不開這個問題。
在汽車行業針對疲勞和耐久性的研究和應用相對成熟，整個過程涉及到工況數據的采集分析，CAE仿真軟件的模擬分析結構薄弱環節，對疲勞壽命計算等，催生了諸如ADAMS、Fatigue、FEMFAT等疲勞耐久性分析軟件。
圖4 疲勞耐久性
d）流體仿真（如空氣動力學）
汽車空氣動力學的研究將影響整車的造型、風阻、經濟性、風噪等，市面上很多車體造型炫酷，流線動感，各種空氣動力學組件使用都是基于提升整車空氣動力學性能。
CAE技術在這個方向的應用也是無處不在，CFD仿真、空氣動力學性能的優化等等，除了外部空氣動力學的研究，車內空調系統、冷卻系統等諸多方面都會涉及流體仿真，這塊的投入對整個硬件的要求也較高。
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