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緊抓機遇 我國工業(yè)仿真軟件市場潛力巨大

緊抓機遇 我國工業(yè)仿真軟件市場潛力巨大

2016/9/27 18:57:52

  工業(yè)仿真技術(shù)作為工業(yè)生產(chǎn)制造中必不可少的首要環(huán)節(jié),已經(jīng)被世界上眾多企業(yè)廣泛應用到工業(yè)各個領域中。隨著智能制造、工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一輪工業(yè)革命的興起,新技術(shù)與傳統(tǒng)制造的結(jié)合催生了大量新型應用,工業(yè)仿真軟件也開始結(jié)合大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實、大規(guī)模數(shù)值模擬等先進技術(shù),在研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、服務管理和維護反饋等工業(yè)各環(huán)節(jié)中凸顯出更重要的作用。我國工業(yè)軟件廠商需把握新技術(shù)新市場帶來的機遇,彌補軟件技術(shù)短板,找準定位,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的升級與壯大。

  創(chuàng)新引領,軟件技術(shù)走向智能化

  工業(yè)仿真是對實體工業(yè)的一種虛擬,將實體工業(yè)中的各個模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)整合到一個虛擬的體系中,在這個體系中模擬實現(xiàn)工業(yè)作業(yè)中的每一項工作和流程,并與之實現(xiàn)各種交互。工業(yè)仿真軟件承擔著對生產(chǎn)制造過程中的建模分析、虛擬現(xiàn)實交互、參數(shù)效果評估等重要作用,單純的建模軟件可視為CAD(計算機輔助設計)軟件,而當前仿真和分析常常會結(jié)合在一起,通常提到仿真軟件,主要是指CAE(計算機輔助工程)軟件。隨著3D、虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新技術(shù)逐漸進入工業(yè)仿真領域,工業(yè)軟件對工業(yè)元素描述更精確、更細致,仿真模型得到持續(xù)動態(tài)優(yōu)化,軟件與工業(yè)實際應用結(jié)合更緊密,虛擬仿真軟件成為工業(yè)軟件未來發(fā)展重點。工業(yè)仿真軟件呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢:

——工業(yè)仿真軟件技術(shù)與性能不斷演進提升

  基于計算機群的并行計算、網(wǎng)格計算,基于云和互聯(lián)網(wǎng)的集成化協(xié)同使仿真軟件的計算能力不斷提升,如美國ANSYS公司推出 Workbench仿真平臺包含高性能計算(HPC)功能和并行可擴展性,提升復雜仿真求解能力。工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)得到不斷豐富與完善,更多部件模型、行業(yè)材料、設計方案和標準規(guī)范信息納入仿真軟件數(shù)據(jù)庫,ANSYS 在其EKM產(chǎn)品平臺中提供多物理場仿真數(shù)據(jù)管理,開放的數(shù)據(jù)交換功能可集成試驗、第三方和其他物理場的工程數(shù)據(jù)。同時,計算機圖形處理能力、三維圖形算法和圖形運算發(fā)展均有增強,虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)應用促進實現(xiàn)了真三維和虛擬仿真,沉浸式交互系統(tǒng)使工業(yè)仿真更加立體,圖形表現(xiàn)更加真實。

 ——多體多態(tài)多物理場復雜耦合仿真迅速發(fā)展

  得益于計算處理、數(shù)據(jù)支持、圖形化等基礎支撐技術(shù)的持續(xù)提升,面向多相多態(tài)介質(zhì)、多物理場、多尺度等復雜耦合仿真的新型工業(yè)軟件日漸豐富,其實現(xiàn)形式主要有兩種:一是通過開放的數(shù)據(jù)接口標準進行多仿真系統(tǒng)耦合的聯(lián)合仿真,如法國達索系統(tǒng)公司推出Dymola平臺軟件,可基于FMI/FMU接口聯(lián)合AMESim、PROOSIS、Simulink等十幾種不同建模工具和機電分系統(tǒng)進行仿真,實現(xiàn)多領域模型聯(lián)合求解仿真。二是通過增加仿真模塊,融合先進仿真技術(shù),單系統(tǒng)實現(xiàn)多領域仿真。如瑞典多物理場仿真軟件公司COMSOL不斷整合結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁等多領域世界領先公司和高校最先進求解器技術(shù),推出多物理場復雜耦合仿真軟件,具備超過 30 個專業(yè)領域附加模塊,在Desktop集成環(huán)境中提供專用物理接口和工具,并擁有世界先進的復合材料求解算法和工程庫。

  發(fā)展迅速,領先廠商動作頻頻

  全球工業(yè)仿真軟件產(chǎn)業(yè)格局相對固定,以ANSYS、MSC Software、達索系統(tǒng)、Altair、西門子PLM等為代表的國際CAE/CAD軟件巨頭在技術(shù)、產(chǎn)品、市場等多方面均以較大優(yōu)勢領跑。隨著工業(yè)仿真應用日趨廣泛和復雜,并向多學科多物理場景的智能仿真發(fā)展,國際工業(yè)仿真軟件廠商也開始通過收購并購、研發(fā)合作等方式,推出新的產(chǎn)品,以期繼續(xù)引領產(chǎn)業(yè)甚至新一輪工業(yè)革命的發(fā)展。

  ——并購整合,從單一領域向綜合領域進軍

  ANSYS近幾年收購并購動作頻頻,通過納入多種類型仿真軟件公司的領域和能力,擴展了自身工業(yè)仿真軟件的使用范圍和客戶群體。例如其并購ANSOFT和Apache公司,補充強化了電子電磁仿真領域直流、交流電路設計、無線藍牙設計、電磁爐和微波爐的電磁場計算;通過收購軟件開發(fā)商Fluent,其加強了流體仿真分析軟件(CFD)功能,提高了模擬流體流動、傳熱、化學反應等問題的準確度;收購Gear Design Solutions公司,借助其半導體和電子系統(tǒng)的專用大數(shù)據(jù)平臺,增強設計驗證的預測精確度。

  ——廣結(jié)盟友,實現(xiàn)仿真軟件工業(yè)功能擴展

  部分廠商通過開發(fā)平臺,聚集并對接了大量產(chǎn)業(yè)鏈伙伴,利用行業(yè)資源針對特定工業(yè)需求進行仿真軟件的二次開發(fā),實現(xiàn)了工業(yè)仿真功能的擴展。例如歐特克(Autodesk)公司推出工業(yè)制造仿真平臺fusion 360,支持3D打印實用工具,并集成了來自多個合作伙伴的服務和應用,包括BriteHub的服務、CADENAS的parts4cad應用等,通過不斷擴充優(yōu)化工業(yè)模型與行業(yè)資源庫,使其仿真軟件應用范圍從單一產(chǎn)品仿真擴展到工藝與生產(chǎn)線裝配仿真等領域。

  難題待解,核心算法仍是軟肋

  據(jù)IDC統(tǒng)計,2015年CAE軟件在制造業(yè)各領域的應用日益廣泛,全球保持8%左右的增速,制造企業(yè)在產(chǎn)品生命周期各階段對仿真軟件的應用逐漸增多。國內(nèi)市場上,2015年仿真分析類軟件繼續(xù)保持較高增速,實現(xiàn)了近15%的增長,明顯高于其他工具類軟件的增幅。

  從細分領域來看,航空航天及軍工行業(yè)是CAE應用的主要行業(yè),約占42%的市場份額;其次為汽車及交通運輸行業(yè),占據(jù)20%的市場份額;電子高科技和工業(yè)裝備行業(yè)分別占14%和13%市場份額。從應用趨勢來看,工業(yè)仿真技術(shù)主要應用于大中型離散制造業(yè),尤其是航空航天和國防、汽車、裝備制造及電子高科技等行業(yè)企業(yè),同時,能源、鋼鐵、石化等行業(yè)的大型企業(yè)均開始涉足CAE等仿真軟件產(chǎn)品應用。

雖然我國工業(yè)仿真軟件市場發(fā)展良好,但仍面臨產(chǎn)品技術(shù)和產(chǎn)業(yè)應用兩大方面的困難與不足。一是產(chǎn)品技術(shù)方面,國內(nèi)工業(yè)仿真與設計軟件核心算法產(chǎn)業(yè)化能力不強,國外廠商掌握CAE有限元算法和CAD核心幾何內(nèi)核算法并對其進行產(chǎn)業(yè)化推廣,應用最多的是Parasolid和ACIS內(nèi)核,國內(nèi)企業(yè)只能通過授權(quán)經(jīng)營方式使用國外幾何內(nèi)核,基本不具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CAE企業(yè),多數(shù)廠商基于國外產(chǎn)品二次開發(fā)和定制化的基礎上推出產(chǎn)品。二是仿真技術(shù)產(chǎn)品的應用兩極分化明顯,廣大中小型企業(yè)在仿真技術(shù)應用水平上與大型企業(yè)有很大差距,工業(yè)仿真軟件應用與工業(yè)產(chǎn)品設計研發(fā)部門脫節(jié),只能將仿真技術(shù)作為驗證手段,缺乏仿真流程規(guī)范、材料數(shù)據(jù)庫,仿真技術(shù)應用的專業(yè)人才缺口較大。

  緊抓機遇,市場潛力有待深挖

  我國工業(yè)仿真軟件市場潛力巨大,中國制造2025等一系列行動計劃將促使對國內(nèi)對工程軟件產(chǎn)品的需求進一步擴大,雖然國內(nèi)當前面臨技術(shù)、市場、應用等多方面問題,新一輪工業(yè)革命仍然是我國工業(yè)仿真軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可多得的機遇,需夯實基礎,補齊短板,盡快實現(xiàn)新一代設計仿真技術(shù)在工業(yè)中的廣泛應用。

  一是需要加強頂層設計和系統(tǒng)研究,完善工業(yè)仿真軟件產(chǎn)業(yè)與政策環(huán)境。重點針對沉浸式仿真、三維圖景可視化、衍生式設計等關鍵技術(shù)能力和產(chǎn)業(yè)薄弱環(huán)節(jié),出臺相應扶持政策與保障措施,加快推動國內(nèi)工業(yè)仿真軟件體系化發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應用。

  二是突破虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)分析等高端核心技術(shù),把握新興增長點,加強新型工業(yè)仿真軟件的研發(fā)和推廣。支持開發(fā)通用的三維產(chǎn)品設計平臺、數(shù)字化工廠仿真平臺等新型工業(yè)仿真平臺,促進行業(yè)需求與軟件技術(shù)結(jié)合,全面推動產(chǎn)業(yè)鏈升級,加緊搶占市場優(yōu)勢。

  三是加強行業(yè)需求結(jié)合,通過試點示范推動傳統(tǒng)工業(yè)仿真軟件重點應用升級。促進軟件仿真技術(shù)與工業(yè)技術(shù)深度融合,通過聯(lián)盟、論壇、會議等形式打造工業(yè)領域和仿真軟件領域的技術(shù)交流與需求對接平臺,選擇信息化基礎較好的工業(yè)企業(yè)開展工業(yè)軟件的試點示范與創(chuàng)新實踐,持續(xù)提升工業(yè)仿真軟件應用水平。 

來源: 中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)

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