隨著數字製造的發展，CAE仿真能力，正在成為數字空間和物理世界融合的最重要的武器。計算機輔助工程CAE，現在則被稱作計算機分析工程，是20世紀六、七十年代，在美國的航空航天核電等高技術產業誕生的，時至今日已成為擁有數百億美元市場規模的高附加值產業。半個多世紀以來，政府搭臺，學界編導，企業表演，上演了一出精彩的產業發展大戲，美歐的CAE產業在這一歷程中迅速崛起，牢牢佔據了工業價值鏈的高地。
大魚吃小魚，池子裡總有魚
在CIMdata的報告中，CAE軟件的市場被定義為“模擬&分析”市場，包含26類產品和服務。在2017年，CAE市場的12家領導廠商分別是美國三大翹楚Altair、ANSYS、MSC （已歸屬瑞典海克斯康）、西門子旗下的CD-adapco、Mentor Graphics、Siemens PLM Software，法國達索的Dassault Systèmes和Exa、法國ESI Group，其他COMSOL Group、Cybernet、IDAJ、Livermore、MathWorks、也都屬於美歐。
巨頭的身影無比清晰，CAE的天空和地面都由美歐企業定義。
巨頭是如何煉成的？回答簡單粗暴：買買買。CAE大廠的發展史，是波瀾壯闊的併購史。二十年來，僅ANSYS、達索、MSC、ESI和西門子這五家廠商就併購了一百多家企業，其中有三十多起併購事件發生在三年內。
依託資本 一朝稱雄
ANSYS公司由西屋電氣的John Swanson博士於1970年創立，最初名為Swanson Analysis Systems Inc，以非線性有限元分析程序起家，主要客戶是老東家西屋電氣。
圖1 ANSYS公司併購情況，作者手繪
Swanson博士在西屋電氣的太空核子實驗室從事核子反應火箭的應力分析工作，他發現如果有一套通用的有限元分析程序來取代複雜的手算，應該能夠為西屋電氣及其他公司節省大量的時間和金錢。但西屋電氣並不支持他的想法，於是他1969年離開西屋創建了SASI公司，1970年開發出了ANASYS軟件。在最初的幾年裡，訂單主要來自於西屋電氣。
1992年併購的Compuflo公司，源於維吉尼亞大學的研究生Rita J .Schnipke的項目，開發出著名的CFD軟件FLOTRAN，到1994年已完全整合成ANSYS產品的一部分。Schnipke女士後來又創立了著名的“藍脊”CAE公司，後者於2011年被歐特克收購。
2003年收購的CFX軟件產品線是全球第一個通過ISO9001質量認證的大型商用CFD軟件，是英國AEA公司為解決其在科技諮詢服務中遇到的工業領域實際問題而開發的。
2006年對Fluent的收購，在業界被形容為“驚天駭浪”，Fluent公司與ANSYS公司規模相當，且有著16%的高增長率。成交的關鍵在於ANSYS通過籌集現金、銀行融資、發行大量普通股的方式聚集了5.65億美元的鉅額資金。經過這次強強聯合，ANSYS成為CFD仿真商業軟件領域的“最佳”公司。
2008年對Ansoft公司的收購，揭示了ANSYS的戰略發展中心從流體轉向了電磁。為完成這次收購，ANSYS收購了Ansoft公司的1200萬股普通股和190萬股虛擬股。
從ANSYS公司的併購簡史，我們可以清晰地看到ANSYS產品主要分析對象地演變軌跡，從結構分析到環境分析，從機械結構到電子結構，從載具到有效載荷，從部件設計到系統設計的演變。ANSYS公司是以資本市場的成功引導產品業務成功的典範。
後來居上 左右兼顧
西門子工業軟件公司可以追溯到1963年創立的United Computing公司。1976年,McDonnell Douglas收購United Computing，成立UGS數字化設計部門。1991,EDS收購McDonnell Douglas此部門,成立EDS UGS事業部。2001年，EDS收購SDRC，成立EDS PLM解決方案事業部。隨後，幾經周折，2007，Siemens AG 收購UGS，冠名UGS PLM軟件事業部，而後更名為Siemens PLM Software，進入了快速發展時期，終於成長為引領產業發展潮流的巨人。
圖2 西門子公司併購情況，作者手繪
西門子公司對LMS軟件公司的收購，價值6.9億歐元，而就在這次收購的三天前，西門子公司剛剛宣佈以10億歐元出售旗下的水處理業務。LMS公司在當時是全球唯一有能力為汽車、飛機以及其他複雜產品提供整套建模、仿真和測試軟件平臺的供應商，幫助優化產品聲學實驗、振動控制、振動噪音分析、疲勞實驗以及動力學控制。
西門子公司對Polarion公司的收購，增強了對MBSE驅動的產品開發過程的支持，有助於在開放環境中實現MBSE和MBD的融合。Polarion是第一個提供基於瀏覽器的應用程序生命週期管理（ALM）企業解決方案的廠商。在各行各業的產品開發過程中，軟件是不可或缺的重要組成部分，而通過ALM，製造企業能不斷集成、核實並驗證其產品中不斷增加的軟件內容。PLM+ALM=SysLM，系統生命週期，恰是支撐工業4.0的核心理念之一。
2016年，西門子公司為收購仿真軟件CD-adapco公司，給出了9.7億美元的高價，以全股票的方式支付。CD-adapco公司的當年營收額接近2億美元，近三年平均增長率是12%左右。
而對於三大電子設計軟件商之一的Mentor Graphics的併購，則使得西門子成功地進入了電子輔助設計EDA領域。這意味著，機械設計CAD和電子設計EDA的頂級軟件商，都進入了工業巨頭西門子的囊下，這使得各種軟件，包括機械、熱能、電氣、電子和嵌入式軟件設計功能與仿真，都可以裝在一個集成平臺。這是一個歷史性的融合，如此開闊的戰略佈局落子，它的回聲只有在很遠之後才能聽得見。
本是大魚，反入龍口
MSC Software Corporation於1963年創建，全程參與美國NASA的Nastran項目使其迅速成為有限元結構分析軟件產業的新星。從MSC的併購軌跡，可以清晰地看出一條技術供應商的發展路線，它的產品業務始終聚焦於虛擬產品開發的工程過程，始終引領CAE技術發展潮流，得到了航空航天船舶等行業客戶的廣泛認可。
圖3 MSC公司併購情況，作者手繪
略顯一點諷刺的是，這次大魚被小龍王吃掉了。一個來自測量領域的硬件巨頭，一張口吞併了這條肚子裡裝滿了小魚的大魚。2017年2月2日，海克斯康集團宣佈併購MSC軟件公司。此次併購為無現金無負債的併購方式，併購價格為 8.34 億美元。
60億人民幣斬獲一個仿真巨頭。太便宜了，不是嗎？然而，中國工業界和投資界對此熟視無睹。60億人民幣去買一個軟件，對很多國人而言，這是瘋子的想法瘋子的舉動。
達索系統
達索系統起源於法國達索飛機公司。達索飛機公司從1960-1965年開始引進IBM計算機和使用數控加工機床，1967年著手用Bezier曲面建立飛機外形的數學模型，1970年用批處理方式全面展開幻影的數字化設計。1975年引進洛克希德馬丁公司的CADCAM，學習CADAM的技術訣竅。1978年開發出CATIA並投入使用。1989年洛克希德飛機公司缺少資金開發新型戰鬥機，決定出售CADAM子公司。1990年1月IBM用2.7億美元收購CADAM，並於1992年起託付達索管理。
圖4 達索公司併購情況，作者手繪
達索系統是一家法國公司，最初銷售渠道和PDM產品來自於IBM，在2005年以前對造型、三維圖形、製造過程、PDM、工作流和知識創新以及銷售渠道等業務的一系列收購，撐起了強大的PLM品牌。
2005年，達索系統收購HKS公司，創建SIMULIA品牌，建立了系統仿真的核心平臺。HKS公司是著名的Abaqus軟件開發商， Abaqus是業界領先的多物理場仿真分析軟件。之後是一串金光閃閃的名字，Dynasim AB的Dymola建模仿真環境、ENGINEOUS公司的Isight集成設計和多學科優化軟件、SimPACK的多體仿真、Modelon的系統建模仿真，GreenSoft公司的嵌入式系統開發平臺，NoMagic的MBSE建模環境…這其中的每一個名字，都維繫著一大群系統仿真工程師的飯碗。
在分析求解方面，達索系統也在積極佈局。2013年，達索系統收購FE Design公司，FE Design 是產品開發前端的設計優化解決方案開發商，擁有結構和流體領域無參數優化解決方案。2013年，達索系統收購Safe Technology，該公司是疲勞仿真技術的領導者，提供產品耐久性預測解決方案；同年，收購Simpoe公司，該公司是塑料注塑仿真技術的領導者。2016年底，達索系統宣佈收購Next Limit Dynamics公司。Next Limit Dynamics是全球高度動態流體場仿真領域的領導者，其解決方案適用於航空航天與國防、交通運輸與汽車、高科技、能源等行業。 此次將有助於強化達索系統3DEXPERIENCE平臺行業解決方案中的多物理場仿真能力，並在計算流體動力學(CFD) 市場中佔據戰略性地位。2017年，達索系統收購以大約4億美元的價格收購Exa公司，該公司是產品工程仿真軟件全球創新企業。
從達索系統的併購線來看，從2012年後，有一個明顯的業務拓展，就是比以往更加註重對“內容”產業鏈的支撐。這或許正是對達索系統CEO夏伯納3D體驗戰略的落地實施，強調的是融合產品、自然和生命的可持續創新戰略。
工藝仿真巨頭 低調吃魚
1973年，ESI集團創立，最初是為歐洲的防務、航空航天和核工業部門提供工程諮詢服務，開發了基於有限元法的精密仿真技術，並獲得了對工業流程和需求的廣泛理解。
表1 ESI併購事件，南山工業書院研究組整理
與其他CAE公司相比，ESI公司更加接近具體的工業應用場景，更加傾向於研究系統行為問題，更加像是面向總師提供設計自動化解決方案。從2013年起，ESI公司也開始加速向工業雲平臺發展，通過一系列的併購加速向設計雲平臺轉型。
圖5 ESI公司併購情況，作者手繪
中國CAE市場：乾涸的池子
如果將目光投向工程軟件領導廠商的併購歷史，深感觸目驚心，就彷彿一頭老虎帶著山林之王的威風走進了生態豐富的小樹林。不管大魚吃了多少小魚，池子裡總有新的魚群，這是一個持續發展的產業生態。
反觀我國的工程軟件產業，中國在CAE領域，也出現了一個百花齊放的小陽春。上世紀80年代。以北航、清華為代表的一批高校和科研人員開始做相關的軟件開發。這些人中，以唐榮錫老師、孫家廣老師、梁友棟老師、周儒榮老師為代表，成為國內第一代從事CAD軟件開發的標誌人物。隨著CAD/CAE軟件在製造業的推廣普及，清華大學、浙江大學、華中科技、大連理工等一批高校和中科院、航空航天等一批院所先後開展CAD/CAE軟件自主研發，取得了一些研究成果，包括中科院的飛箭、鄭州機械所的紫瑞、大連理工的JIFEX、中航的APOLANS、HAJIF等商業化和大企業自用軟件。
然而，這些當年幾乎跟國際平行發展的幼苗，在後來三十年的信息化建設中逐漸失去了蹤影（參見閱讀：中國工業軟件失去的三十年）。在中國自主CAE品牌的市場，大魚沒有，小魚也不多。不妨說，中國CAE池子裡幾乎無魚。沒有生態，甚至沒有希望。在當下，隨著工業互聯網的熱浪紛紛高企，各種資本和項目澎湃而來的時候，甚至股市都在向高科技項目傾斜的時候，最為底層的基礎CAD/CAE軟件似乎已經不再被人提及了。
正如行業前輩陸仲績所言，二十世紀八十年代，中國國內CAE最紅火最熱騰的那幾年，恰是國內正“窮”的階段；而現在智能製造、工業互聯網項目風生水起、互聯網+發展迅速的時候，CAE卻落得鬱鬱寡歡、逐漸式微的局面。
中國CAE發展的式微，跟錢肯定有關係；但又有很多其他原因。看看國外CAE巨頭“胡吃海塞”的併購之下，仍然是無數小蝦米的鮮活不斷，我們會意識到，一定有一個生態在主宰著它的發展規律。
“中興禁令”事件是一個整個基礎工業的警鐘。如果不能守衛關鍵領域的產業安全，很多發展勢頭很好的產業都有遭遇狙擊，瞬間裸奔的風險。以CAE為代表的高端工業軟件產業正是必須誓死守衛的高地。沒有CAE仿真，工業領域的數字空間就幾乎毫無價值。沒有仿真，就沒有賽博。中國CAE工業仿真軟件的產業發展，自然需要眾多企業家精神和市場自發的規律，但國家戰略計劃的推動作用和技術創新體系的轉化作用也不容忽視。在國家扶持發展CAE這方面，美國做出令人大吃一驚的榜樣作用，且聽下篇分解。
作者
趙翰林：索為系統工程委員會，南山工業書院研究組
林雪萍：南山工業書院發起人，北京聯訊動力諮詢公司
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