【工业软件浅析9】目前国产化率比较低的领域——CAX软件

【工业软件浅析9】目前国产化率比较低的领域——CAX软件

来源:雪球App,作者: 数海瞭望小站,(https://xueqiu.com/7767908480/312766051)

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一、什么是CAX工业软件

CAX工业软件是一系列工业领域中用于辅助设计、制造、分析等不同环节的软件集合,涵盖了CAD、CAM、CAE等多种软件类型。

CAD(计算机辅助设计)

它是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作,能够提供精确的二维和三维设计、绘图和建模功能,从而提高设计质量和效率,在机械设计、建筑设计、电子设计等众多领域广泛应用。如汽车制造中,工程师使用CAD设计汽车零部件和整体外观。

CAM(计算机辅助制造)

该软件主要是指根据CAD模型进行数控编程,生成刀具路径,控制数控机床等设备进行加工制造,它把CAD设计的图形信息转化为加工指令,从而实现自动化、精确化的制造生产,多用于机械加工、模具制造等行业。比如在航空航天领域,利用CAM软件生成复杂零部件的加工程序。

CAE(计算机辅助工程)

主要是对工程和产品进行性能与安全可靠性分析,运用有限元分析等技术,模拟产品在各种工况下的物理性能,帮助工程师优化产品设计、降低成本、缩短研发周期,在汽车、航空航天、电子等诸多行业都有重要应用。像在电子产品设计中,CAE可模拟其散热、结构强度等性能。

CAPP(计算机辅助工艺规划)

它能根据产品设计信息和制造资源信息,生成合理的工艺路线和工艺规程,指导产品的制造过程,使工艺设计更加科学、合理、高效,提高生产效率和产品质量,在机械制造等行业应用广泛。例如在机械加工企业中,CAPP可制定零部件的加工工艺方案。

二、CAX工业软件的重要价值

助力设计创新

为设计师提供强大的设计工具,能够快速创建、修改和优化产品的数字模型,激发设计灵感,实现更具创新性和复杂的设计,满足多样化的市场需求。如在消费电子产品设计中,借助CAX软件可实现轻薄化、高性能等创新设计。

提高生产效率

通过CAX软件的模拟和优化功能,可在虚拟环境中提前对产品和生产过程进行验证和优化,减少实际生产中的错误和返工,缩短产品研发周期,加快产品上市速度。比如汽车制造中,利用CAX软件优化生产流程,提高生产节拍。

保障产品质量

能够精确模拟产品在各种工况下的性能表现,帮助工程师提前发现潜在缺陷和问题,及时改进设计,从而提高产品的可靠性和质量稳定性。如航空航天领域,借助CAX软件进行严格的强度、疲劳等性能分析,确保飞行安全。

降低生产成本

借助CAX软件的虚拟验证和优化功能,可减少物理样机的制作数量和试验次数,降低研发成本和制造成本。同时,优化生产工艺和流程,提高材料利用率和生产效率,进一步降低成本。

促进协同合作

支持不同部门、不同专业人员在同一平台上协同工作,共享产品数据和设计信息,打破信息孤岛,提高沟通效率和协同效果,确保产品研发和生产的顺利进行。如大型工程项目中,各专业团队通过CAX软件协同设计,提高项目整体效率。

推动产业升级

作为智能制造的核心支撑技术,CAX工业软件的广泛应用有助于推动制造业向智能化、数字化、网络化方向发展,提升产业整体竞争力,促进产业结构优化升级。

三、与国外巨头相比,我国CAX工业软件差距在哪里

技术层面:国外巨头在关键核心技术上,如几何建模引擎、几何约束求解引擎等方面,有着深厚的技术积累和领先优势,且经过长期工程实践的优化和验证,性能和稳定性强。而国产软件虽在部分领域有所突破,但整体技术水平仍有待提高,一些复杂的设计、分析功能以及对高端、新兴技术的支持相对较弱。

市场层面:海外巨头在全球市场占据主导地位,市场份额高,拥有庞大的用户基础和丰富的行业应用案例,生态系统完善,合作伙伴众多。国产软件市场份额较小,主要集中在中低端市场,在高端市场的竞争力不足,品牌认知度和市场影响力有限。

人才层面:工业软件涉及多学科知识,国外在相关人才培养体系方面成熟,能够吸引和留住大量专业人才。而我国工业软件人才存在较大缺口,高校相关专业设置不足,职业教育欠缺,人才培养体系不完善,导致人才储备少、招聘难、留住难,制约了国产软件的发展。

研发投入层面:国外巨头资金实力雄厚,研发投入大且持续,能够支撑长期、大规模的研发项目,保持技术领先。国产软件企业规模较小,资金有限,研发投入相对不足,一定程度上影响了技术创新和产品升级的速度。

四、我国CAX产品的创新趋势有哪些

技术融合创新

多学科融合:CAX产品将融合力学、电学、热学等多学科知识,实现多物理场耦合仿真,为复杂产品的设计与优化提供更全面准确的分析。如航空发动机设计,需综合考虑气动、燃烧、传热等多学科因素。

新兴技术融合:与大数据、人工智能、云计算等新兴技术深度融合,如利用人工智能实现设计方案的自动生成与优化推荐、故障诊断与预测等;借助云计算技术提供软件即服务的应用模式,降低使用成本.

平台一体化发展

功能集成化:向CAD/CAE/CAM一体化平台发展,打通设计、仿真、制造环节,实现数据无缝流动与协同工作,提高产品研发和生产效率,如中望软件的3D All-in-One CAx数字化平台。

跨领域协作:支持跨领域、跨专业的团队协作,不同专业人员可在同一平台上协同工作,共享数据和知识,促进多领域融合创新,推动复杂产品的研发和创新。

智能化设计与仿真

创成式设计:基于人工智能和机器学习算法,根据设计目标和约束条件自动生成多种设计方案,并通过智能算法筛选出最优方案,提高设计效率和质量,缩短设计周期。

智能仿真:利用人工智能技术自动建立仿真模型、设置仿真参数、分析仿真结果,降低仿真门槛和成本,提高仿真的准确性和效率,如智能网格划分、自适应求解等技术。

云原生与轻量化应用

云原生架构:采用云原生架构,支持软件在云端的部署和运行,用户可通过浏览器随时随地访问和使用软件,便于软件的更新与维护,可根据需求灵活扩展计算资源。

轻量化应用:开发轻量化的CAX应用,通过简化功能、优化算法和数据结构,降低对硬件资源的要求,可在移动设备等终端上使用,方便用户随时随地进行设计和仿真。

行业定制化服务

行业解决方案:针对不同行业的特点和需求,提供定制化的行业解决方案,如为汽车制造、航空航天、机械制造等行业提供专业的设计、仿真和制造工具,满足行业特定的设计规范和工艺流程。

本地化服务:建立本地化的服务团队,为用户提供及时、高效的技术支持和培训服务,深入了解国内用户的需求和使用习惯,不断优化产品功能和用户体验。

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