一、CAE（计算机辅助工程）行业基本概况
1、概念
CAE指工程设计中的计算机辅助工程，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等，把工程（生产）的各个环节有机地组织起来，其关键就是将有关的信息集成，使其产生并存在于工程（产品）的整个生命周期。而CAE软件可作静态结构分析，动态分析；研究线性、非线性问题；分析结构（固体）、流体、电磁等。
2、核心价值
CAE价值不断强化，已在各行业广泛应用。CAE软件通过计算机技术对工程、物品进行仿真模拟，能够大幅降低设计和材料成本，缩短设计周期；通过“虚拟样机”来验证可靠性，并提前预判潜在问题；模拟各种试验方案；进行事后验证分析等，是工业领域必不可少的一环。CAE目前已经广泛应用于航空航天、汽车、半导体、电子设备、建筑等领域，其中航空航天和汽车依然是最大的应用领域。
CAE核心价值
资料来源：公开资料整理
3、发展历程
国内对CAE的研究和开发始于上世纪70年代，涌现了一批具有自主知识产权的有限元分析软件，如中国飞机强度研究所开发的HAJIF，大连理工大学开发的JIGFEX等。国内早期CAE产品针对特定领域，相对更专业，但更像是专家科研的数值计算程序，一般工程师难以掌握，后续推广和服务更难以为继，限制了市场化进展。90年代后，以ANSYS、MSC为代表的国外CAE产品席卷国内市场，成熟、好用而稳定的国外CAE也纷纷取代了国内的“老版本”程序，同时教育版本的渗透也加速了国外CAE的普及，国外巨头迅速接近垄断了国内市场，国产CAE进入沉寂期。2000年代中期开始，国外CAE产品不可能完成国内所有行业的需求，催生了国内围绕特定行业的CAE二次开发服务，国内CAE厂商陆续成立，开启商业化道路。尤其在当前强调智能制造，工业自主的背景下，国内CAE行业也进入了快速发展期。
国内外CAE发展历程
资料来源：公开资料整理
二、CAE（计算机辅助工程）行业产业链
1、产业链示意图
中国CAE行业上游CAE软件开发基础设施主要由软件求解器、基础软件产品以及硬件设备组成；中游软件开发及应用主要包括CAE软件开发以及CAE咨询等；下游应用领域主要是汽车、工程机械、航空航天、电子、交通运输等行业。
中国CAE行业产业链示意图
资料来源：公开资料整理
2、下游
CAE是提高企业竞争力和保证国家安全的战略技术，在制造业和国民经济各领域中具有广阔的应用空间。广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、电子电器、国防军工、建筑等领域。
CAE产品下游应用占比情况
注：以Ansys为例。
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2022-2027年中国CAE行业市场调查研究及投资战略研究报告》
三、全球CAE（计算机辅助工程）行业现状
欧美是CAE等工业软件的起源地，也是CAE应用的巨大市场，由于CAE在需求、知识、应用、数据等方面依赖于工业体系，故CAE巨头多来自于制造业强国。从全球市场来看，全球市场规模由2017年的55.3亿美元持续增长至2021年的83.74亿美元，期间年均复合增速为10.93%
2017-2021年全球CAE市场规模及增速
资料来源：亿渡，华经产业研究院整理
四、中国CAE（计算机辅助工程）行业现状
1、市场规模
伴随国家政策的支持、越来越多的厂商认识到CAE对产品设计的重要作用，除了航空航天、船舶等军工行业作为CAE的传统市场，汽车行业和消费电子行业的CAE市场也呈现出蓬勃发展的势头。近年来国内CAE市场也在迅速发展，2021年中国CAE行业市场规模达到21.8亿元，同比增长17.84%。
2016-2021年中国CAE行业市场规模及增速
资料来源：华经产业研究院整理
2、区域分布
目前，国内CAE行业销售地区主要集中在华东、华南、华北等地区。其中，华东地区排名第一，2021年的份额达到40%。
2021年中国CAE市场销售区域分布
资料来源：华经产业研究院整理
3、安装包大小
CAE文件安装包大小不断扩大。1990年CAE软件安装包大小仅50MB，如今CAE软件安装包大小已经达到约20GB。
1990-2020年CAE软件安装包大小变化情况
资料来源：Simright官网，华经产业研究院整理
五、CAE（计算机辅助工程）行业竞争格局
目前我国CAE市场仍由国外厂商占主导地位。根据IDC数据，2021年Ansys、西门子、达索为前三厂商，市场份额分别为19.1%、16.5%、10.2%，几乎占据了整体市场的半壁江山，而国产厂商整体市场份额仅为15%，国产替代空间广阔。
2021年中国CAE市场竞争格局
资料来源：IDC，华经产业研究院整理
六、CAE（计算机辅助工程）行业技术发展趋势
1、CAD/CAE软件一体化
随着未来环境对航空装备性能、研制周期等的要求越来越高，在装备设计阶段尽早引入仿真分析，可对装备性能进行充分的仿真和优化，并有效加速设计迭代，在此过程中的关键因素就是设计/仿真所需CAD/CAE软件的一体化，此为CAE软件重要的发展方向。
2、多物理场耦合分析
以高超声速飞行器为例，其面临流场、温度场、电磁场、声场等多物理场耦合的复杂服役环境，只有通过多场耦合仿真分析的方式，才能最大程度模拟飞行器的真实受载状态，为飞行器设计提供支持，因此多物理场耦合分析是CAE软件的重要发展方向。
3、多尺度分析
随着未来各类新型复合材料的广泛应用，需要准确分析非均质材料的微观结构对材料性能的影响，可以借助多尺度分析软件，从微观、细观到宏观多个层面进行仿真，并对颗粒／纤维体积分数、纤维方向等参数进行优化设计，为新型复合材料的设计提供支持，因此多尺度分析是CAE软件的重要发展方向。
4、高性能计算环境部署
为了适应快速发展的高性能计算硬件环境，CAE软件需要不断吸收高精度、高效率并行数值算法，进行软件的并行化升级，并面向高性能计算环境进行软件适应性改造，为超大规模的高效、高精度仿真奠定基础。
5、云平台部署
云平台近年来取得了快速发展，借助云平台可以进行CAE软件快速部署，并保证软件、数据的统一配置和管理；同时可利用云端高性能计算资源和海量存储空间，进行大规模模型的高效计算和数据文件管理；借助云平台，可高效开展异地协同设计仿真，提升装备研制效率；因此CAE软件在云平台部署是重点发展方向之一。
华经产业研究院对中国CAE行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2023-2028年中国CAE行业市场全景评估及投资战略规划研究报告》。
