计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）是现代工程技术中不可或缺的重要组成部分。CAE软件可以通过模拟仿真，帮助科学家和工程师在虚拟环境中了解和优化产品的功能性能，降低设计和生产成本，提高工作效率。而CAM软件则利用计算机技术对生产设备进行智能化管理，可以大幅提高生产效率，降低人力成本。虽然这两款软件在理论上具有广阔的应用前景，但在我国市场上，与国外大型厂商相比，国产CAE和CAM软件仍存在一定差距。

CAE（计算机辅助工程）简介：

计算机辅助工程（CAE）是一种基于模拟仿真的工程技术应用。CAE方法与其他两种主要方法——理论方法和实验方法并列，共同构成了人类认识世界的方式之一。其直接用户主要为科学家和工程师等，通过在虚拟环境中模拟产品的功能性能，使产品设计的功能和性能清晰可见，从而便于发现问题并进行优化。

CAE软件涉及多个学科领域，如工业产品功能性能、机电热控等专业知识的数字化建模。它运用有限元法、有限差分法及有限体积法等数学基础，结合网格切分、多物理场及相互耦合的描述与建模、三维云图等技术，借助计算机辅助求解并优化复杂工程和产品结构的强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等性能的近似数值分析。

以钻削为例，理解CAE分析仿真过程。在钻削过程中，若加工参数选择不当，可能导致钻削力过大、钻头寿命缩短、产生颤振以及钻头折断等问题，同时也会影响表面质量和尺寸精度。传统的方法是通过多次采购物料实物加工实验来优化加工参数，这种方式不仅耗时费力，而且经济成本较高，缺乏科学依据。相比之下，采用CAE软件进行仿真分析则更为高效。通过输入钻削速度、刀具选择、进给量等参数，可以预测加工过程中的应力、温度变化情况，从而在虚拟环境中实现理想的加工效果。随后，将这种效果应用到实际操作中，可以显著提高生产效率。

CAE软件的应用领域非常广泛，涵盖了我国制造业2025十大重点应用领域的所有建模仿真，包括信息、材料、能源、制造、生物医等产业。例如，在汽车设计中，可以使用CAE软件进行刚强度分析、NVH（噪声、振动和 harshness）分析、疲劳耐久分析、碰撞安全分析以及流体分析等。同样地，在建筑设计中，可以利用CAE软件进行岩土工程应力、应变、拉压弯剪扭等方面的分析。

以Anysys下游行业应用为例，该软件广泛应用于高科技、汽车、航空国防、工业设备、能源、材料化学、教育机构等领域。模拟仿真的领域涉及力热声光电磁等物理领域，每个细分领域都具有高度的专业性，因此，CAE软件种类繁多。按照求解范围的不同，可以将CAE软件分为通用型和专用型。此外，还有许多针对特定专业领域的软件，如前处理软件、求解器软件、后处理软件等。

值得注意的是，CAE软件的技术壁垒非常高，这主要体现在跨学科的融合上。需要对物理场进行描述与建模，涉及的领域包括结构、流体、热、电、磁、光、声、材料、分子动力学等。需要用数学计算进行分析表达，涉及的领域包括计算几何、优化数值方法等。

三,需要具备工程知识和具体业务理解,如铸造、焊接、冲压、锻造、切削和热处理等;

四,需要掌握计算机科学知识,包括人机交互和软件工程等;

四、CAE的核心开发技术主要包括前处理、求解器和后处理,其中求解器是最核心的技术。

(1)求解器主要用于针对特定场景,如结构变形和液体流动,采用数字算法模型来实现对物理规律和数学原理的客观还原。以流体计算为例,核心变量包括速度、压力和形态。在每个局部位置和特定时间点上,都需要进行大量的代数运算。求解器可以根据物理规律演化的特点自动匹配当前涉及的代数运算。

描述物理规律:Navier-Stokes方程,描述真实世界中不可压缩流体的流动过程,并用编码方式实现,如C、C++和Fortran等语言。

(2)目前,求解器基本上被国外巨头所垄断。

(3)CAE软件价格昂贵,国际大厂的通用版年费通常超过一百万元人民币。例如,美国NASA花费了2.5亿元人民币购买了Ansys 5年的使用权,用于分析和研究航天器的结构、碰撞、热、流体、光学、半导体、电磁学和材料等领域。

五、竞争格局:

(1)CAE软件的市场规模相对较小,2020年全球CAE市场规模为548亿元,据国际咨询机构GrandView Research预测,未来十年全球CAE市场的复合年增长率将超过9%,而的增长率预计将达到近18%。

(2)CAE软件市场竞争格局呈现出寡头垄断的特点。由于国外CAE软件的垄断地位,我国面临着“卡脖子”的风险。

(3)与海外相比,我国CAE行业的产业链不够完善,技术和工程经验积累不足,存在较大的差距。

海外龙头CAE企业的核心产品不仅包括CAE软件，还包括求解器、通用模块等核心技术的销售以及CAE咨询方案。在我国，已经涌现出许多具有完全自主知识产权的CAE软件，例如飞机强度研究所的HAJIF、中科院FEPG、中望软件ZWMeshWorks等。然而，这些软件通常体型较小，应用领域相对狭窄，主要业务仍集中在软件销售上，核心技术难以外传。CAM（计算机辅助制造）是一种利用计算机对生产设备进行管理和控制的过程，其输入信息为产品设计模型、工艺路线和工序内容，输出信息则是刀具加工时的运动轨迹（刀位文件和数控程序）。通过计算机仿真模型，可以确定最佳加工方案，从而减少实物加工试验的成本浪费，并替代手工加工方式，实现自动化加工。CAM作为产品制造环节的模拟仿真和数控技术，是设计和制造之间的桥梁。图：CAM规划刀具路径图：CAM程序控制实际加工2、应用领域CAM的应用领域非常广泛，涵盖了飞机、汽车、机械制造业、家用电器和电子产品制造业等领域。例如，（1）机械产品的零件加工（如切削、冲压、铸造、焊接、测量等，以及部件组装、整机装配、验收、包装入库、自动仓库控制和管理。在金属切削加工中，计算机内置了基本的切削条件方程，根据测量系统测量的参数和机床的工作状况，调整进给率、切削力、切削速度、切削操作顺序和冷却液流量，以在确保零件表面光洁度和加工精度的同时，使加工效率、刀具磨损、能源消耗达到最优。

（2）电子产品的元件器件老化、测试、筛选，元件器件自动插入印制电路板，波峰焊接，装置板、机箱布线的自动绕接，部件、整件和整机的自动测试； （3）各种机电成品检测、质量控制，能完成人工方法无法完成的复杂产品（如飞机发动机、超大规模集成电路、电子计算机等）的大量测试工作。CAM具备显著的降本增效功能，例如，通过SolidCAM案例，可以节省70%甚至更多的数控加工时间；极大地延长切削刀具的使用寿命；独有的专利工艺向导提供最佳的进给和转速，同时考虑刀路、毛坯、刀具材料和机床规格。此外，工艺库、知识库、材料库、刀具库四个数据库的积累，需要CAM厂商具备大量的工业实践经验，并具有前瞻性和客户资源优势的厂商更容易建立壁垒。CAM软件通常分为三类：CAD、CAM一体化软件，独立CAM软件，以及CAD插件。

4、常用CAM软件介绍

5、竞争格局

在我国，CAM厂商可分为通用型和深耕某一行业领域的垂直类企业。通用厂商包括中望软件、山大华天；垂直类厂商则有柏楚电子，该企业凭借激光切割数控系统和强大的市场占有率（达到69%）在激光切割领域深入发展，已成为一家快速增长且盈利能力极强的企业。

零度观点

1、相较于国际大型厂商，我国国产CAX软件在规模、持续研发投入量和商业模式等方面存在较大的提升空间。细分领域来看，2D CAD已经具有一定的竞争力，但在3D方面仍有待提高。

CAD、CAE、CAM国产化的道路任重道远。目前，我国国产软件在市场上占据主导地位的竞争策略主要包括：（1）兼容我国自主开发的操作系统和芯片，发展国有企业客户；（2）采用低廉的价格销售，采取永久授权的模式；（3）提供更贴心的服务；（4）深入挖掘垂直细分领域，做到深入研究。然而，这些策略能否成功实施的关键在于产品的竞争力。

在我国，缺乏具有原创性的研发设计工业软件，CAX领域的薄弱是我国工业软件发展的一大瓶颈。这主要有以下几个原因：由于在行业巨头垄断的市场环境下，市场规模本身就较小，留给创业者的市场空间更是有限，同时我国民众对软件付费的意识相对较低；（2）相比互联网产品，工业软件的研发周期需要以十年为单位，技术门槛较高，使得许多创业者望而却步。

尽管如此，CAX软件的发展正在发生变化。一方面，国家对软件行业的重视程度越来越高，工业软件国产化成为我国CAX软件企业的市场机遇，面对被“卡脖子”的风险；（3）随着我国经济发展方式的转变，科技研发和创新的重要性日益凸显，伴随着科研实力的提升和智能制造水平的提高，国内市场的需求也在不断增长；（4）软件付费的理念也逐渐得到认可。

基于细分领域分散且专业化程度高、时间成本高的特点，未来并购将成为CAX企业发展的重要战略路径。这一观点由零度资本投资部的金兵提出。需要注意的是，未经零度创新创业独家授权，不得转载。