工业软件是一个国家工业基础能力的重要组成部分,在国家工业发展中起到关键作用。美国、德国、法国等发达国家的工业软件产业起步较早,拥有一批国际领先的工业软件企业,总体上形成了纵向一体化发展模式、横向贯通发展模式、软硬结合发展模式三类典型的商业模式。
本文作者:国家工业信息安全发展研究中心李端、陈俊岳、赵铭晨。引自《新型工业化》2023年第9期。由公号「新型工业化」原创首发,数字化企业经授权发布。
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以达索系统为代表的
纵向一体化发展模式
(一)产品体系
达索系统起源于达索航空的计算机部门,创立于1981年,总部位于法国巴黎,现有员工22523人,其中研发人员9192人,2022年营收约为56.7亿欧元,研发投入约10.9亿欧元。达索系统的发展历程是以结构设计工具为核心,不断向系统工程、工程仿真、工艺仿真、研发管理等各领域前后贯通,围绕生产制造全过程成为纵向一体化工业软件供应商。
达索系统公司从著名的CAD软件CATIA起步,通过持续收购来扩充产品线,形成了CAD/CAM/CAE/PLM 产品全生命周期的完整工具链。近年来,达索开始推行平台化战略,以3DEXPERIENCE平台为基础,布局3D建模、社交协作、仿真、信息智能4个模块和12个品牌的产品,打造3D设计、工程制造、建模仿真、数据管理和流程管理产品闭环。
3D建模模块对应CATIA、SolidWorks、GEOVIA(地质建模与仿真软件)、BIOVIA(材料与生命科学研发软件)产品线。社交协作模块应ENOVIA(PLM协作创新软件)、3DEXCITE(3D 可视化软件)、3DSWYM(社交网络软件)产品线。仿真模块对应SIMULIA(工程计算与仿真软件)、DELMIA(工艺规划设计与仿真软件)、3DVIA(3D空间规划软件)产品线。信息智能模块对应 EXLEAD(信息情报和业务分析软件)、NETVIBES(数据智能可视化软件)产品线,如图 1 所示。

图 1 达索系统公司的工业软件产品线
(二)发展历程
产品突破期(1981—1998年):以CATIA 产品为基础,聚焦三维设计。1981年6月,达索航空公司决定成立独立子公司——达索系统,来开发和运营自研的CAD产品。成立之初,达索系统专注于飞机研发和制造用软件工具,以CATIA 为核心产品,很快赢得了波音这样的大客户,在飞机制造领域占据了先机,并很快拓展到汽车等市场空间更广阔的行业。
体系发展期(1999—2011年):以三维设计为核心,走向3D产品全生命周期管理。在此期间,达索系统通过系列收购和产品整合逐步成长为 CAD/CAM/CAE/PLM 产品全生命周期完整工具链供应商,不断完善产品体系和生态布局,持续保持全球研发设计类工业软件龙头地位。
平台贯通期(2012年至今):以3DEXPERIENCE 为核心,打造平台化战 略。2014年正式推出3DEXPERIENCE平台,将CATIA(建模)、SolidWorks(建模)、DELMIA(工艺仿真)、SIMULIA(产品仿真)等软件产品都集成在 3DEXPERIENCE 平台上。
(三)成功经验
一是抓住了三维CAD的发展机遇。与 Nastran、Ansys等工业软件拓荒者不同,达索最成功的产品CATIA起步时,市场上已经存在优秀的二维CAD产品。达索结合航空制造实际需求,成功解决了复杂曲面造型等三维CAD技术难题,率先实现了三维CAD的产品化,推动飞机设计与制造流程发生革命性的转变,从而获得巨大成功。
二是顺应了数次信息技术变革的潮流。从CATIA 发展历程来看,达索系统抓住了信息技术变革的几个关键节点,有效提高了产品技术水平和市场竞争力。发展初期,CATIA与IBM实行软硬件绑定战略,既有效利用了IBM 大型机的能力,又借用了IBM的销售渠道,快速获得了波音等重点客户的认可。20世纪90年代后期,达索系统顺应个人电脑普及化的发展趋势,CATIA V5率先全面支持Windows系统,引领了CAD软件向Windows迁移的潮流。
三是抓住了全球化发展机遇。达索系统在占据了航空制造市场后,很快针对美国、德国、日本等汽车制造强国进行市场开拓,将优势领域拓展到汽车、船舶、机械制造、电子电器等重点行业。从20世纪80年代中期开始,达索就对我国市场进行了布局,通过多种方式建立竞争优势,抢先获取了全球化发展的红利,快速发展为各行业三维CAD软件的领导者。
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以 Ansys 为代表的
横向贯通发展模式
(一)产品体系
Ansys 成立于1970年,公司总部位于美国宾夕法尼亚州,现有员工约5600人,其中研发人员约为2100名,2022 年营收约为20.7亿美元,研发投入约4.3 亿美元。Ansys专注于CAE领域并不断深化布局,产品体系和生态布局不断完善,发展成为一个体系规模庞大、产品线极为丰富的多学科和多物理场耦合的最大 CAE 供应商。
Ansys是CAE领域产品线最为完善的厂商,目前共有17类、91个产品。Ansys自成立以来,通过不断整合,将其产品扩展为 Ansys Mechanical系列、Ansys CFD(Fluent、CFX)系列、Ansys Ansoft 系列以及 Ansys Workbench和EKM等,形成了包括结构、流体、电磁、热、光学、3D设计、嵌入式软件、平台工具、半导体、系统、虚拟现实等在内的完整CAE产品线。其解决方案不仅覆盖航天航空、国防、汽车、能源、医疗等领域,也涉及数字孪生、虚拟现实、5G、高性能计算、自动驾驶、工业物联网等前沿领域,如图2所示。

图 2 Ansys 公司的工业软件产品线
(二)发展历程
创立发展期(1970—1991 年):以自研软件起家,专注于结构和应力分析。Ansys创始人斯旺森博士原本是美国西屋电气公司的工程师,在研发核电装备的过程中开始自研仿真软件。1970年斯旺森博士成立公司,独立运营并开发出商用仿真软件,在公司成立初期的几年,订单主要来自西屋电气。
成长扩张期(1992—1999 年):开启并购之路,快速实现商业扩张并完成上市。在此期间,Ansys完成了对著名CFD软件Fluent的收购。1996年,Ansys于纳斯达克上市后进入快速商业扩张期。
快速并购期(2000 年至今):围绕自身发展战略,瞄准仿真各细分领域的龙头企业持续开展并购。在此期间,Ansys 通过频繁并购实现强强联合,不断丰富自身建模仿真领域的产品体系。近年来,Ansys 通过快速并购加快向新材料、光学仿真、数字孪生、3D 设计、高性能计算模块、半导体设计、虚拟现实、云原生等前沿技术领域布局。
(三)发展经验
与达索沿着生产制造各环节打造全流程解决方案相比,Ansys 的突出特点是只专注于仿真环节,通过快速并购实现仿真领域内的全面集成发展。
一是面向高端装备研制需求,在装备制造的反哺和打磨中实现产品迭代优化。航空航天、国防等高端装备制造业是CAE的刚需市场。从起源来看,结构分析软件来源于装备研制的需要。Ansys早期得到了西屋电气的订单支持,同时西屋电气所从事的核工业装备业务为Ansys软件的迭代升级提供了最佳的试验样本和广泛的应用场景。
二是保持久久为功的战略定力,积累形成了仿真领域的发展优势。Ansys持续深耕仿真领域,致力于推动仿真驱动产品研发创新。通过长期持续投入和不断积累的技术创新,Ansys完成了产品线应用领域的拓展与横向战略布局,持续完善工程仿真技术体系。
三是充分利用资本手段,促进CAE领域解 决方案的丰富和集成。近年来,全球工业软件发展逐渐从传统的“以产品为中心”向“以服务为中心”转变,基于系统级的多物理场协同仿真变得更加重要。Ansys采用统一的操作环境Ansys Workbench,实现了自身产品的横向集成,功能上覆盖了从系统设计到系统集成和虚拟验证的全过程,可进行多学科和多物理场耦合与协同仿真,极大地完善了工程仿真技术体系,形成了贯穿产品的整个生命周期、面向多域多维的综合仿真能力。