工业仿真软件技术与产业发展趋势分析

工业仿真技术作为工业生产制造中必不可少的首要环节，已经被世界上众多企业广泛地应用到工业各个领域中。随着智能制造、工业4.0和工业互联网等新一轮工业革命的兴起，新技术与传统制造的结合催生了大量新型应用，工业仿真软件也开始结合大数据、虚拟现实、大规模数值模拟等先进技术，在研发设计、生产制造、服务管理和维护反馈等工业各环节中凸显出更重要的作用。我国工业软件厂商需把握新技术新市场带来的机遇，弥补软件技术短板，找准定位，实现产业的升级与壮大。

一、新技术引领，工业仿真软件走向智能化

工业仿真是对实体工业的一种虚拟，将实体工业中的各个模块转化成数据整合到一个虚拟的体系中，在这个体系中模拟实现工业作业中的每一项工作和流程，并与之实现各种交互。工业仿真软件承担着对生产制造过程中的建模分析、虚拟现实交互、参数效果评估等重要作用，单纯的建模软件可视为CAD（计算机辅助设计）软件，而当前仿真和分析常常会结合在一起，通常提到仿真软件，主要是指CAE（计算机辅助工程）软件。随着3D、虚拟现实、大数据、云计算、人工智能等新技术逐渐进入工业仿真领域，工业软件对工业元素描述更精确、更细致，仿真模型得到持续动态优化，软件与工业实际应用结合更紧密，虚拟仿真软件成为了工业软件未来发展重点。工业仿真软件呈现以下发展趋势：

工业仿真软件技术与性能不断演进提升。基于计算机群的并行计算、网格计算，基于云和互联网的集成化协同使仿真软件的计算能力不断提升，如美国ANSYS公司推出Workbench仿真平台包含高性能计算（HPC）功能和并行可扩展性，提升复杂仿真求解能力。另一方面，工程数据库系统得到不断丰富与完善，更多部件模型、行业材料、设计方案和标准规范信息纳入仿真软件数据库，ANSYS 在其EKM产品平台中提供多物理场仿真数据管理，开放的数据交换功能可集成试验、第三方和其他物理场的工程数据。同时，计算机图形处理能力、三维图形算法和图形运算发展均有增强，虚拟现实等新技术应用促进实现了真三维和虚拟仿真，沉浸式交互系统使工业仿真更加立体，图形表现更加真实。

多体多态多物理场复杂耦合仿真迅速发展。得益于计算处理、数据支持、图形化等基础支撑技术的持续提升，面向多相多态介质、多物理场、多尺度等复杂耦合仿真的新型工业软件日渐丰富，其实现形式主要有两种：一是通过开放的数据接口标准进行多仿真系统耦合的联合仿真，如法国达索系统公司推出Dymola平台软件，可基于FMI/FMU接口联合AMESim、PROOSIS、Simulink等十几种不同建模工具和机电分系统进行仿真，实现多领域模型联合求解仿真；二是通过增加仿真模块，融合先进仿真技术，单系统实现多领域仿真。如瑞典多物理场仿真软件公司COMSOL不断整合结构、热、流体、电磁等多领域世界领先公司和高校最先进求解器技术，推出多物理场复杂耦合仿真软件，具备超过30 个专业领域附加模块，在Desktop®集成环境中提供专用物理接口和工具，并拥有世界先进的复合材料求解算法和工程库。

二、产业发展迅速，工业仿真软件领先厂商动作频频

全球工业仿真软件产业格局相对固定，以ANSYS、MSC Software、达索系统、Altair、西门子PLM等为代表的国际CAE/CAD软件巨头在技术、产品、市场等多方面均以较大优势领跑。随着工业仿真应用日趋广泛和复杂，并向多学科多物理场景的智能仿真发展，国际工业仿真软件厂商也开始通过收并购、研发合作等方式，推出新的产品，以期继续引领产业甚至新一轮工业革命的发展。

并购整合，从单一领域向综合领域进军。ANSYS近几年收并购动作频频，通过纳入多种类型仿真软件公司的领域和能力，扩展了自身工业仿真软件的使用范围和客户群体。例如其并购ANSOFT和Apache公司，补充强化了电子电磁仿真领域直流、交流电路设计、无线蓝牙设计、电磁炉和微波炉的电磁场计算；通过收购软件开发商Fluent，其加强了流体仿真分析软件（CFD）功能，提高了模拟流体流动、传热、化学反应等问题的准确度；收购Gear Design Solutions公司，借助其半导体和电子系统的专用大数据平台，增强设计验证的预测精确度。

广结盟友，实现仿真软件工业功能扩展。部分厂商通过开发平台，聚集并对接了大量产业链伙伴，利用行业资源针对特定工业需求进行仿真软件的二次开发，实现了工业仿真功能的扩展。例如欧特克（Autodesk）公司推出工业制造仿真平台fusion 360，支持3D打印实用工具，并集成了来自多个合作伙伴的服务和应用，包括BriteHub的服务、CADENAS的parts4cad应用等，通