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    汽车仿真技术:重塑汽车制造的数字化改革之路

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    汽车仿真技术:重塑汽车制造的数字化改革之路

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    2021年中国汽车仿真技术行业概览:数字化技术为汽车制造带来改革
    2021年中国汽车仿真技术行业概览:数字化技术为汽车制造带来改革

    头豹研究院

    ·

    汽车

    发布时间

    2021-6-25 00:00

    全文字数:3454字,精读时间:7分钟


    本文援引于报告《2021年中国汽车仿真技术行业概览:数字化技术为汽车制造带来改革》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。

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    工信部就“十四五”智能制造发展征求意见,大力推动传统制造业向智能化转型

    2021年4月14日,工信部就《“十四五”智能制造发展规划》(征求意见稿)面向社会公开征求意见。该征求意见稿提出,,到2025年,中国规模以上制造业企业基本普及数字化,重点行业骨干企业初步实现智能转型。到2035年,规模以上制造业企业全面普及数字化,骨干企业基本实现智能转型。同时征求意见稿明确表明,要加强关键核心技术攻关。聚焦设计、生产、管理、服务等制造全过程,突破设计仿真、混合建模等基础技术,开发应用增材制造、超精密加工等先进工艺技术,攻克智能感知、高性能控制、人机协作、精益管控、供应链协同等共性技术,研发人工智能、5G、大数据、边缘计算等在工业领域的适用性技术。

    在政策的大力支持下,中国汽车仿真软件将快速发展,迎来爆发期。

     

     

     

     

     

    汽车研发技术分为物理测试驱动、仿真驱动、大数据驱动及人工智能驱动四个阶段

    汽车研发技术按人为参与度划分为四个阶段——纯人为干预的物理测试驱动的设计、计算机辅助的仿真驱动的设计、以计算机为主导的大数据驱动的设计、AI加超级大脑决策的人工智能驱动的设计。从技术1.0到技术3.0,人均为最关键、最核心的要素,但在技术4.0的情况下,工程师的角色被颠覆,从研发的主要执行者变成超级大脑的监控人员,确保超级大脑准确无误地执行任务。

    自技术2.0起,仿真技术已在汽车研发领域中扮演重要角色。即使未来人为参与度逐渐降低,但是仿真技术依旧被广泛应用。大数据驱动及人工智能驱动仅仅是省去人为操作与决策的步骤,而底层架构仍需仿真技术为超级大脑提供数据支撑,所以仿真技术在汽车制造的作用将无法撼动。

    求解器是CAE中最为核心的技术,其难度系数及复杂程度高,导致CAE软件开发准入门槛极高

    CAE的核心开发技术分为前处理、求解器及后处理。前处理是对几何模型进行处理,与CAD的模型和数据结合;后处理包含可视化、GUI界面等功能的开发;求解器负责CAE中的核心计算分析,其价值最高。由于求解器源代码由数学、力学、材料、物理等多学科代码组成,难度系数及复杂程度高,导致CAE软件开发准入门槛极高

    求解器运用不同的核心技术所对应的下游行业亦不同,如结构、流体、热仿真对应不同领域。截至2021年5月,仿真技术已演进出多物理场仿真。多物理场耦合使各场分析数据能在统一模拟环境及数据库中进行,实现一软件多场分析。

    中国汽车仿真产业链上游为基础设备,求解器是其关键软件设备,开发难度高;中游为汽车仿真软件开发商及咨询服务商,以国际企业为主导;下游为汽车制造企业,需运用汽车仿真技术增加自身竞争力

    汽车仿真软件上游为核心软件求解器、基础软件、及硬件设备。求解器是汽车仿真软件中价值最高的,且决定产品竞争力的最关键要素。求解器的源代码提供商主要以高校、研究所、仿真软件开发厂商的专家及科学家为代表,其具有开发周期长、开发难度极高的特点,同时开发出的求解器经知识产权保护后为企业筑起有力的壁垒。截至2021年5月,求解器提供商由国际企业为主导,多为汽车仿真软件提供商自主研发。

    汽车仿真软件中游为汽车仿真软件开发商及汽车仿真咨询服务商。汽车仿真软件包括适用性广的通用性软件及专业性强的专用性软件。汽车仿真咨询服务是为下游车企提供仿真工具使用指导、仿真流程评估与优化、仿真软件的部署实施,帮助企业解决实际工程问题。

    车企未来将建立以汽车仿真技术为核心的汽车研发及制造流程,实现汽车性能最优化、开发费用最低化、开发时间最短化的目标。长安汽车创建汽车仿真检验体系SVS,推动NVH、CFD、行驶性能等仿真领域的发展,并通过二次开发,使分析效率提升25%。未来车企若在汽车仿真技术上持续深挖,将会为其建立极强的竞争优势。

     

    汽车仿真技术为车企带来巨大的经济效益,在政策及车企往数字化转型的背景下,汽车仿真市场将快速增长

    中国汽车仿真市场规模由2016年的5.4亿元上涨至2020年的10.5亿元,4年复合增长率为18.3%。在企业往智能制造转型及下游客户对仿真技术的认知度与重视度日益加强的背景下,仿真软件对辅助企业产品研发的重要性逐步凸显,其渗透率逐步提高,整体仿真行业市场规模将呈高速增长态势。其中,仿真软件在汽车制造的应用占比为17%。因此,汽车仿真市场亦将呈现快速增长的趋势。

    中国汽车仿真软件厂商收入来源为仿真软件销售及仿真业务咨询服务。其中,一套较为基础的企业版汽车仿真软件便高达100万元人民币。但是相较于汽车仿真软件的花费,汽车仿真软件为车企节省的大量研发费用及研发时间使车企更愿意购买汽车仿真软件。汽车仿真软件为车企带来巨大的经济效益,能有效地优化产品性能,未来汽车仿真软件市场需求将不断扩张。另一方面,政策鼓励推动制造业向数字化转型,提高生产效率亦会增加车企应用汽车仿真软件推动产品研发及生产,从而带动仿真软件的销售量及咨询业务的增长。


     

     

     

    CAD、CAE、CAM一体化能增强用户粘性,是产品的发展趋势,同时软件亦将集成更多学科的仿真分析,形成强大且多用途的仿真软件

    从产品端来看,CAD、CAE、CAM相辅相成,一体化发展成大势所趋。研发设计软件领域国际厂商已经逐渐在数据传输、建模仿真等技术上打通上下游,形成CAD、CAE、CAM一体化综合软件平台。同时集CAD、CAE、CAM一体的综合软件平台能增强用户粘性,扩大品牌影响力,从而带来营收高增长。从用户端而言,CAD与CAE不断融合,迫使CAE工程师需理解CAD设计,进而提出好的优化方案。截至2021年5月,汽车仿真主要由CAE专业人员执行,但是随着CAE系统更完善及简化,未来设计师将逐渐成为主导,因为设计师更了解产品设计结构,懂得如何功能最大化。

    除CAD、CAE、CAM一体化集成外,软件功能亦向集成化发展,同时具备碰撞仿真、结构仿真、流体仿真等多种分析技术,使多种技术在统一界面完成。截至2021年5月,多家汽车仿真软件平台不同的分析技术由不同的软件执行,如流体分析用Fluent,而碰撞分析则需用Ls-Dyna,分析过程繁琐化,且易出现数据传递错误的现象。相反,集成的多学科环境和协同仿真平台能达到一平台多用的效果,在仿真分析过程中共用统一数据模型,减少或避免数据传递错误而导致结果出现误差。

     

     

     

     

    深度见解:随着多耦合分析的应用,汽车仿真对计算机算力要求增加,而汽车仿真上云能为企业提供高算力及解决储存问题,同时降低运维成本

    从硬件设备端而言,随着多学科耦合分析的发展,汽车仿真对计算机算力要求提高,同时海量的数据结果对储存的需求增加,但是,大量地建设数据服务器将增加整车厂的成本。因此,软件提供商逐渐向“软件+服务”的整体解决方案转型,为车企提供云服务。因此,汽车云服务将成为汽车仿真软件商重要竞争力。

    云服务能为车企实现自有数据中心与云上资源的灵活弹性调动,解决算力不足等多方面问题。在传统汽车仿真软件提供商采用硬件规划、设计、购买的模式下,车企存在资金投入大、建设周期长,自维护难度大、运维成本高,及数据孤岛难共享等弊端。而租用公有云则可按需租用仿真服务,完成快速交付,同时多部门可共享资源,避免重复投资建设。其次,公有云托管服务由云厂商统一管理,车企免去数据维护,降低运维成本。最后,在公有云上,车企总部与各分公司进行统筹规划,数据共享,从而提升协同效率。


    重点关注企业

    通过深度研究中国汽车仿真行业内优质企业,头豹建议重点关注中望软件[688083]、英特仿真、安世亚太。

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