工業仿真技術作為工業生產製造中必不可少的首要環節
，已經被世界上眾多企業廣泛應用到工業各個領域中。隨著智能製造、工業4.0和工業互聯網等新一輪工業革命的興起，新技術與傳統製造的結合催生了大量新型應用，工業仿真軟件也開始結合大數據
、虛擬現實、大規模數值模擬等先進技術
，在研發設計
、生產製造
、服(fu)務(wu)管(guan)理(li)和(he)維(wei)護(hu)反(fan)饋(kui)等(deng)工(gong)業(ye)各(ge)環(huan)節(jie)中(zhong)凸(tu)顯(xian)出(chu)更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。我(wo)國(guo)工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)廠(chang)商(shang)需(xu)把(ba)握(wo)新(xin)技(ji)術(shu)新(xin)市(shi)場(chang)帶(dai)來(lai)的(de)機(ji)遇(yu)
，彌(mi)補(bu)軟(ruan)件(jian)技(ji)術(shu)短(duan)板(ban)，找(zhao)準(zhun)定(ding)位(wei)

，實(shi)現(xian)產(chan)業(ye)的(de)升(sheng)級(ji)與(yu)壯(zhuang)大(da)。

創新引領，軟件技術走向智能化

工(gong)業(ye)仿(fang)真(zhen)是(shi)對(dui)實(shi)體(ti)工(gong)業(ye)的(de)一(yi)種(zhong)虛(xu)擬(ni)
，將(jiang)實(shi)體(ti)工(gong)業(ye)中(zhong)的(de)各(ge)個(ge)模(mo)塊(kuai)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)數(shu)據(ju)整(zheng)合(he)到(dao)一(yi)個(ge)虛(xu)擬(ni)的(de)體(ti)係(xi)中(zhong)
，在(zai)這(zhe)個(ge)體(ti)係(xi)中(zhong)模(mo)擬(ni)實(shi)現(xian)工(gong)業(ye)作(zuo)業(ye)中(zhong)的(de)每(mei)一(yi)項(xiang)工(gong)作(zuo)和(he)流(liu)程(cheng)，並(bing)與(yu)之(zhi)實(shi)現(xian)各(ge)種(zhong)交(jiao)互(hu)。工(gong)業(ye)仿(fang)真(zhen)軟(ruan)件(jian)承(cheng)擔(dan)著(zhe)對(dui)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)建(jian)模(mo)分(fen)析(xi)、虛擬現實交互、參數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、虛擬現實、大數據
、雲計算、人工智能等新技術逐漸進入工業仿真領域，工業軟件對工業元素描述更精確
、更geng細xi致zhi，仿fang真zhen模mo型xing得de到dao持chi續xu動dong態tai優you化hua
，軟ruan件jian與yu工gong業ye實shi際ji應ying用yong結jie合he更geng緊jin密mi
，虛xu擬ni仿fang真zhen軟ruan件jian成cheng為wei工gong業ye軟ruan件jian未wei來lai發fa展zhan重zhong點dian。工gong業ye仿fang真zhen軟ruan件jian呈cheng現xian以yi下xia發fa展zhan趨qu勢shi：

——工業仿真軟件技術與性能不斷演進提升

基於計算機群的並行計算、網格計算，基於雲和互聯網的集成化協同使仿真軟件的計算能力不斷提升，如美國ANSYS公司推出 Workbench仿真平台包含高性能計算(HPC)功能和並行可擴展性，提升複雜仿真求解能力。工程數據庫係統得到不斷豐富與完善，更多部件模型
、行業材料、設計方案和標準規範信息納入仿真軟件數據庫
，ANSYS 在其EKM產品平台中提供多物理場仿真數據管理，開放的數據交換功能可集成試驗
、第三方和其他物理場的工程數據。同時，計算機圖形處理能力、三san維wei圖tu形xing算suan法fa和he圖tu形xing運yun算suan發fa展zhan均jun有you增zeng強qiang，虛xu擬ni現xian實shi等deng新xin技ji術shu應ying用yong促cu進jin實shi現xian了le真zhen三san維wei和he虛xu擬ni仿fang真zhen，沉chen浸jin式shi交jiao互hu係xi統tong使shi工gong業ye仿fang真zhen更geng加jia立li體ti，圖tu形xing表biao現xian更geng加jia真zhen實shi。

——多體多態多物理場複雜耦合仿真迅速發展

得益於計算處理、數據支持、圖形化等基礎支撐技術的持續提升，麵向多相多態介質
、多物理場、多尺度等複雜耦合仿真的新型工業軟件日漸豐富，其實現形式主要有兩種：一是通過開放的數據接口標準進行多仿真係統耦合的聯合仿真

，如法國達索係統公司推出Dymola平台軟件
，可基於FMI/FMU接口聯合AMESim

、PROOSIS、Simulink等(deng)十(shi)幾(ji)種(zhong)不(bu)同(tong)建(jian)模(mo)工(gong)具(ju)和(he)機(ji)電(dian)分(fen)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)仿(fang)真(zhen)，實(shi)現(xian)多(duo)領(ling)域(yu)模(mo)型(xing)聯(lian)合(he)求(qiu)解(jie)仿(fang)真(zhen)。二(er)是(shi)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)仿(fang)真(zhen)模(mo)塊(kuai)，融(rong)合(he)先(xian)進(jin)仿(fang)真(zhen)技(ji)術(shu)，單(dan)係(xi)統(tong)實(shi)現(xian)多(duo)領(ling)域(yu)仿(fang)真(zhen)。如(ru)瑞(rui)典(dian)多(duo)物(wu)理(li)場(chang)仿(fang)真(zhen)軟(ruan)件(jian)公(gong)司(si)COMSOL不斷整合結構、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，推出多物理場複雜耦合仿真軟件，具備超過 30 個專業領域附加模塊，在Desktop集成環境中提供專用物理接口和工具，並擁有世界先進的複合材料求解算法和工程庫。

發展迅速，領先廠商動作頻頻

全球工業仿真軟件產業格局相對固定
，以ANSYS
、MSC Software、達索係統、Altair、西門子PLM等為代表的國際CAE/CAD軟件巨頭在技術、產品、市shi場chang等deng多duo方fang麵mian均jun以yi較jiao大da優you勢shi領ling跑pao。隨sui著zhe工gong業ye仿fang真zhen應ying用yong日ri趨qu廣guang泛fan和he複fu雜za

，並bing向xiang多duo學xue科ke多duo物wu理li場chang景jing的de智zhi能neng仿fang真zhen發fa展zhan，國guo際ji工gong業ye仿fang真zhen軟ruan件jian廠chang商shang也ye開kai始shi通tong過guo收shou購gou並bing購gou、研發合作等方式
，推出新的產品，以期繼續引領產業甚至新一輪工業革命的發展。

——並購整合
，從單一領域向綜合領域進軍

ANSYS近jin幾ji年nian收shou購gou並bing購gou動dong作zuo頻pin頻pin
，通tong過guo納na入ru多duo種zhong類lei型xing仿fang真zhen軟ruan件jian公gong司si的de領ling域yu和he能neng力li，擴kuo展zhan了le自zi身shen工gong業ye仿fang真zhen軟ruan件jian的de使shi用yong範fan圍wei和he客ke戶hu群qun體ti。例li如ru其qi並bing購gouANSOFT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係統的專用大數據平台，增強設計驗證的預測精確度。

——廣結盟友，實現仿真軟件工業功能擴展

bufenchangshangtongguokaifapingtai，jujibingduijieledaliangchanyelianhuoban，liyongxingyeziyuanzhenduitedinggongyexuqiujinxingfangzhenruanjiandeercikaifa
，shixianlegongyefangzhengongnengdekuozhan。liruouteke(Autodesk)公司推出工業製造仿真平台fusion 360，支持3D打印實用工具，並集成了來自多個合作夥伴的服務和應用
，包括BriteHub的服務、CADENAS的parts4cad應用等，通過不斷擴充優化工業模型與行業資源庫
，使其仿真軟件應用範圍從單一產品仿真擴展到工藝與生產線裝配仿真等領域。

難題待解

，核心算法仍是軟肋

據IDC統計，2015年CAE軟件在製造業各領域的應用日益廣泛，全球保持8%左右的增速，製造企業在產品生命周期各階段對仿真軟件的應用逐漸增多。國內市場上

，2015年仿真分析類軟件繼續保持較高增速，實現了近15%的增長，明顯高於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是CAE應用的主要行業，約占42%的市場份額；其次為汽車及交通運輸行業
，占據20%的市場份額
；電子高科技和工業裝備行業分別占14%和13%市場份額。從應用趨勢來看
，工業仿真技術主要應用於大中型離散製造業，尤其是航空航天和國防
、汽車
、裝備製造及電子高科技等行業企業，同時
，能源、鋼鐵、石化等行業的大型企業均開始涉足CAE等仿真軟件產品應用。

雖(sui)然(ran)我(wo)國(guo)工(gong)業(ye)仿(fang)真(zhen)軟(ruan)件(jian)市(shi)場(chang)發(fa)展(zhan)良(liang)好(hao)，但(dan)仍(reng)麵(mian)臨(lin)產(chan)品(pin)技(ji)術(shu)和(he)產(chan)業(ye)應(ying)用(yong)兩(liang)大(da)方(fang)麵(mian)的(de)困(kun)難(nan)與(yu)不(bu)足(zu)。一(yi)是(shi)產(chan)品(pin)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)，國(guo)內(nei)工(gong)業(ye)仿(fang)真(zhen)與(yu)設(she)計(ji)軟(ruan)件(jian)核(he)心(xin)算(suan)法(fa)產(chan)業(ye)化(hua)能(neng)力(li)不(bu)強(qiang)，國(guo)外(wai)廠(chang)商(shang)掌(zhang)握(wo)CAE有限元算法和CAD核心幾何內核算法並對其進行產業化推廣，應用最多的是Parasolid和ACIS內核
，國內企業隻能通過授權經營方式使用國外幾何內核，基本不具有自主知識產權的CAE企(qi)業(ye)
，多(duo)數(shu)廠(chang)商(shang)基(ji)於(yu)國(guo)外(wai)產(chan)品(pin)二(er)次(ci)開(kai)發(fa)和(he)定(ding)製(zhi)化(hua)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)推(tui)出(chu)產(chan)品(pin)。二(er)是(shi)仿(fang)真(zhen)技(ji)術(shu)產(chan)品(pin)的(de)應(ying)用(yong)兩(liang)極(ji)分(fen)化(hua)明(ming)顯(xian)，廣(guang)大(da)中(zhong)小(xiao)型(xing)企(qi)業(ye)在(zai)仿(fang)真(zhen)技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)水(shui)平(ping)上(shang)與(yu)大(da)型(xing)企(qi)業(ye)有(you)很(hen)大(da)差(cha)距(ju)

，工(gong)業(ye)仿(fang)真(zhen)軟(ruan)件(jian)應(ying)用(yong)與(yu)工(gong)業(ye)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)研(yan)發(fa)部(bu)門(men)脫(tuo)節(jie)，隻(zhi)能(neng)將(jiang)仿(fang)真(zhen)技(ji)術(shu)作(zuo)為(wei)驗(yan)證(zheng)手(shou)段(duan)
，缺(que)乏(fa)仿(fang)真(zhen)流(liu)程(cheng)規(gui)範(fan)
、材料數據庫
，仿真技術應用的專業人才缺口較大。

緊抓機遇，市場潛力有待深挖

我國工業仿真軟件市場潛力巨大，中國製造2025等一係列行動計劃將促使對國內對工程軟件產品的需求進一步擴大
，雖然國內當前麵臨技術、市場
、yingyongdengduofangmianwenti，xinyilungongyegemingrengranshiwoguogongyefangzhenruanjianchanyefazhanbukeduodedejiyu，xuhangshijichu，buqiduanban，jinkuaishixianxinyidaishejifangzhenjishuzaigongyezhongdeguangfanyingyong。

一是需要加強頂層設計和係統研究，完善工業仿真軟件產業與政策環境。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能力和產業薄弱環節
，出台相應扶持政策與保障措施，加快推動國內工業仿真軟件體係化發展和產業化應用。

二是突破虛擬現實、大數據分析等高端核心技術，把握新興增長點，加強新型工業仿真軟件的研發和推廣。支持開發通用的三維產品設計平台、數字化工廠仿真平台等新型工業仿真平台，促進行業需求與軟件技術結合，全麵推動產業鏈升級
，加緊搶占市場優勢。

三是加強行業需求結合
，通過試點示範推動傳統工業仿真軟件重點應用升級。促進軟件仿真技術與工業技術深度融合
，通過聯盟、論壇
、會(hui)議(yi)等(deng)形(xing)式(shi)打(da)造(zao)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)和(he)仿(fang)真(zhen)軟(ruan)件(jian)領(ling)域(yu)的(de)技(ji)術(shu)交(jiao)流(liu)與(yu)需(xu)求(qiu)對(dui)接(jie)平(ping)台(tai)
，選(xuan)擇(ze)信(xin)息(xi)化(hua)基(ji)礎(chu)較(jiao)好(hao)的(de)工(gong)業(ye)企(qi)業(ye)開(kai)展(zhan)工(gong)業(ye)軟(ruan)件(jian)的(de)試(shi)點(dian)示(shi)範(fan)與(yu)創(chuang)新(xin)實(shi)踐(jian)
，持(chi)續(xu)提(ti)升(sheng)工(gong)業(ye)仿(fang)真(zhen)軟(ruan)件(jian)應(ying)用(yong)水(shui)平(ping)。（中國信息通信研究院兩化融合研究所 蔣昕昊）