工业软件CAE深度报告：全球百亿市场规模，国内市场方兴未艾
（报告出品方/作者：天风证券，缪欣君）
报告摘要
1、CAE国内工业软件“无人区”
计算机辅助工程，助力企业产品开发
CAE（Computer Aided Engineering），即计算机辅助工程，是广泛应用于工业制造业产品研发设计过程中的一 种技术软件。CAE以三维实体建模为基础，在产品设计阶段开始，通过模拟产品在结构强度、热传导、刚度、运动 学等方面的工作状态和表现，为产品功能、性能的可用性和可靠性提供依据，从而实现产品设计的优化，目前已广 泛应用于汽车、航空航天、电子装备、国防军工等领域。
本质：CAD负责设计产品，CAE负责验证产品性能。CAD是CAE的基础，缺少了CAE的CAD系统是不完整的计算机 辅助设计系统。在CAE中无论是单个零件、还是整机的有限元分析及机构的运动分析，都需要CAD为其造型、装配。现在越来越多的厂商在CAD环境中加入了CAE，充分体现了设计分析一体化是CAD/CAE系统的发展方向，而CAE市场本身相对细窄，公司需要不断并购以求横向扩展市场。
重要性：在产品设计与改进中，CAE可以减少式样次数、缩短产品开发周期、降低产品开发费用、降低设计风险、 优化设计方案、提升设计效率；工业制造已成为中美博弈的重要领域，工业产品研发设计离不开工业软件，中国即使自主研发工业产品，所需的软件仍然被欧美垄断。
光辉历程：国内CAE企业“雨后春笋，茁壮成长”
起步阶段：中国本土涌现了一批具有 自主知识产权的有限元分析软件，为国家CAE行业 的起步奠定了重要基础， 这些国产CAE软件具有较 强的理论水平和技术能力， 但是软件的通用性和适用 范围相对局限，缺乏整体 竞争力。
缓慢发展阶段：国外CAE软件厂商相继 进入中国市场、迅速提 升市场份额，中国本土 CAE软件厂商产生了较 大冲击。受限于资金投 入不足等因素，本土 CAE软件从基础研究到 工程应用、再到软件商 业化的进程受阻，本土 CAE软件厂商的发展缓 慢。
快速发展阶段：中国本土CAE软件开发 商行业竞争力逐渐加强， 而应对于中、小、微型企业产品研发设计的市场需 求的增长，CAE咨询细 分领域也呈现出快速发展的态势。行业下游汽车、 工程机械、航空航天等应用领域的市场需求持续增 大，刺激了CAE市场容量的释放。
2、CAE应用场景
CAE主要应用场景——结构分析：各类车型模态分析图、非线性分析-边界条件非线性-摩擦离合器、车身强度分析、弯曲/扭转刚度分析、非线性分析-边界条件非线性-气缸盖接头和垫片。
CAE主要应用场景——运动仿真：运动模拟：模拟机械系统的反作用力、体积、速度、加速度等；弹性变形与刚体运动：一般运动仿真根据刚体机制即可，但刚体并不能准确表示全部涉及零件，同时分析弹性变形和刚体运动，了解零件功能；干扰检查：设计新装配时，需要考虑装配所处 的包装空间，以及零部件是否会干扰周围的几何形状。Simcenter提供的多体动态求解器计算连接到弹簧，衬套和柔性体的装配部件的位移和位置。通过直接使用几何图形，可以确定是否需要进行设计更改以避免干涉问题。
CAE主要应用场景——疲劳分析：使用寿命计算、疲劳安全因子计算、不同方向最小寿命和疲劳风险分析。
CAE主要应用场景——热分析：发动机缸头温度场分析、内外表面灯体温度分布、差速器和润滑油、润滑油和 箱体的换热系数结果、手机温度分析。
CAE主要应用场景——CFD：车身附近的流线图、车身表面的压力分布云图及车身附近的湍流动能等值面图。
CAE主要应用场景——噪声分析：电机电磁-振动-噪音分析、电机定子辐射声压分布云图、发动机表面声压分布。
CAE主要应用场景——电磁分析：无刷直流电机磁力线分布图、基于HFSS场链接的IGBT辐射干扰源对整车系统的电磁干扰分析、基于HFSS的线缆辐射干扰分析：不同绕制方式机箱周围的三维电场分布图、车门内的电缆辐射发射分析。
CAE主要应用场景——优化分析：形貌优化结果、优化前、优化后、电池上盖形貌优化、汽车摆臂的拓扑优化、筋条结构优化。
3、行业高景气，未来有望百亿级增长，市场集中度逐步提升
市场规模：全球百亿市场规模，国内市场方兴未艾
2020年，全球CAE市场规模为81亿美元；预计到2025年，CAE市场规模将达到128亿美元，年均复合增长率9.6%。CAE消除了对多个原型和产品召回问题的需求，从而降低与原型设计和产品召回策略相关的成本，市场有望在预测期内实现前所 未有的增长。运用CFD分析电池模块温度的情况增多，延长了电池寿命和性能，将有效推动CAE市场发展。越来越多的工程制造任务被外包给中国、印度、俄罗斯等新兴经济体。
根据赛迪2016-2021年中国工业软件市场规模数据，乘以其中研发设计类软件比例，再乘以CAE所占比例得出中国CAE市 场规模从2016年的10亿元增长至2018年的14亿元，年复合增长率为10.4%；2019年后，预计国产替代加速，国内厂商将逐渐占据更大份额；预计2021年达到21亿元，年均复合增长率为16.2%，超过全球平均增速。计算机图形技术、三维实体造型技术、数据交换技术、工程数据管理技术等关键技术革新是推动CAE软件水平提升的重要驱动力。“智能制造”带动制造业转型升级，下游行业用户对CAE认知度和重视度持续提升，CAE辅助产品研发生产的重要性日益凸显。
竞争格局：海外市场已有龙头企业出现，预计国内集中度也将逐步提升
2020年，全球CAE市场被前三大供应商所主导，分别是西门子、ANSYS和达索，市占率共计47%，前五大CAE供应商中另两名分别是Altair和Hexagon。国内研发设计软件市场中广联达市占率最高，达14%，随后达索13%，西门子12%， 神州软件10%，Synopsys7%，可见我国研发设计软件市场仍然被国外厂商占据；研 发设计软件中CAE占比9.57%，近10%，其中主要厂商为ANSYS、达索、西门子、 安世亚太、中望和安怀信等，国内三家公司市占比均不足5%，总占比仅6%。
4、国内龙头CAE厂商一览（详见原报告）
在市场和政策双重利好的情况下，加之中望具有天然优势，我们看好中望日后能够成功从国外厂商垄断中突围，替代他们成为国内CAE龙头。
5、未来发展趋势
CAD、CAE一体化
工业软件产品趋向一体化发展。工业软件从单项应用到实现对制造企业研发、生产、经营、物流等各业务环节 的全覆盖和深度渗透后，逐步朝综合集成的方向发展，实现业务流程和生产经营模式变革。打造贯穿工业生产前端和后端的系统化软件解决方案，以此提升整个流程的管理效率和准确率成为了工业软件发展的新方向。CAD/CAE一体化之后，CAE对CAD模型进行仿真分析，通过反馈的数据，对原设计或模型进行反复修正，以求达到最佳效果。
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