仿真软件史就是大鱼吃小鱼的历史 | 工业软件史
随着数字制造的发展，CAE仿真能力，正在成为数字空间和物理世界融合的最重要的武器。计算机辅助工程CAE，现在则被称作计算机分析工程，是20世纪六、七十年代，在美国的航空航天核电等高技术产业诞生的，时至今日已成为拥有数百亿美元市场规模的高附加值产业。半个多世纪以来，政府搭台，学界编导，企业表演，上演了一出精彩的产业发展大戏，美欧的CAE产业在这一历程中迅速崛起，牢牢占据了工业价值链的高地。
大鱼吃小鱼，池子里总有鱼
在CIMdata的报告中，CAE软件的市场被定义为“模拟&分析”市场，包含26类产品和服务。在2017年，CAE市场的12家领导厂商分别是美国三大翘楚Altair、ANSYS、MSC （已归属瑞典海克斯康）、西门子旗下的CD-adapco、Mentor Graphics、Siemens PLM Software，法国达索的Dassault Systèmes和Exa、法国ESI Group，其他COMSOL Group、Cybernet、IDAJ、Livermore、MathWorks、也都属于美欧。
巨头的身影无比清晰，CAE的天空和地面都由美欧企业定义。
巨头是如何炼成的？回答简单粗暴：买买买。CAE大厂的发展史，是波澜壮阔的并购史。二十年来，仅ANSYS、达索、MSC、ESI和西门子这五家厂商就并购了一百多家 企业，其中有三十多起并购事件发生在三年内。
依托资本 一朝称雄
ANSYS公司由西屋电气的John Swanson博士于1970年创立，最初名为Swanson Analysis Systems Inc，以非线性有限元分析程序起家，主要客户是老东家西屋电气。
图1 ANSYS公司并购情况，作者手绘
Swanson博士在西屋电气的太空核子实验室从事核子反应火箭的应力分析工作，他发现如果有一套通用的有限元分析程序来取代复杂的手算，应该能够为西屋电气及其他公司节省大量的时间和金钱。但西屋电气并不支持他的想法，于是他1969年离开西屋创建了SASI公司，1970年开发出了ANASYS软件。在最初的几年里，订单主要来自于西屋电气。
1992年并购的Compuflo公司，源于维吉尼亚大学的研究生Rita J .Schnipke的项目，开发出著名的CFD软件FLOTRAN，到1994年已完全整合成ANSYS产品的一部分。Schnipke女士后来又创立了著名的“蓝脊”CAE公司，后者于2011年被欧特克收购。
2003年收购的CFX软件产品线是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商用CFD软件，是英国AEA公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业领域实际问题而开发的。
2006年对Fluent的收购，在业界被形容为“惊天骇浪”，Fluent公司与ANSYS公司规模相当，且有着16%的高增长率。成交的关键在于ANSYS通过筹集现金、银行融资、发行大量普通股的方式聚集了5.65亿美元的巨额资金。经过这次强强联合，ANSYS成为CFD仿真商业软件领域的“最佳”公司。
2008年对Ansoft公司的收购，揭示了ANSYS的战略发展中心从流体转向了电磁。为完成这次收购，ANSYS收购了Ansoft公司的1200万股普通股和190万股虚拟股。
从ANSYS公司的并购简史，我们可以清晰地看到ANSYS产品主要分析对象地演变轨迹，从结构分析到环境分析，从机械结构到电子结构，从载具到有效载荷，从部件设计到系统设计的演变。ANSYS公司是以资本市场的成功引导产品业务成功的典范。
后来居上 左右兼顾
西门子工业软件公司可以追溯到1963年创立的United Computing公司。1976年,McDonnell Douglas收购United Computing，成立UGS数字化设计部门。1991,EDS收购McDonnell Douglas所属,成立EDS UGS事业部。2001年，EDS收购SDRC，成立EDS PLM解决方案事业部。随后，几经周折，2007，Siemens AG 收购UGS，冠名UGS PLM软件事业部，而后更名为Siemens PLM Software，进入了快速发展时期，终于成长为引领产业发展潮流的巨人。
图2 西门子公司并购情况，作者手绘
西门子公司对LMS软件公司的收购，价值6.9亿欧元，而就在这次收购的三天前，西门子公司刚刚宣布以10亿欧元出售旗下的水处理业务。LMS公司在当时是全球唯一有能力为汽车、飞机以及其他复杂产品提供整套建模、仿真和测试软件平台的供应商，帮助优化产品声学实验、振动控制、振动噪音分析、疲劳实验以及动力学控制。
西门子公司对Polarion公司的收购，增强了对MBSE驱动的产品开发过程的支持，有助于在开放环境中实现MBSE和MBD的融合。Polarion是第一个提供基于浏览器的应用程序生命周期管理（ALM）企业解决方案的厂商。在各行各业的产品开发过程中，软件是不可或缺的重要组成部分，而通过ALM，制造企业能不断集成、核实并验证其产品中不断增加的软件内容。PLM+ALM=SysLM，系统生命周期，恰是支撑工业4.0的核心理念之一。
2016年，西门子公司为收购仿真软件CD-adapco公司，给出了9.7亿美元的高价，以全股票的方式支付。CD-adapco公司的当年营收额接近2亿美元，近三年平均增长率是12%左右。
而对于三大电子设计软件商之一的Mentor Graphics的并购，则使得西门子成功地进入了电子辅助设计EAD领域。这意味着，机械设计CAD和电子设计EAD的顶级软件商，都进入了工业巨头西门子的囊下，这使得各种软件，包括机械、热能、电气、电子和嵌入式软件设计功能与仿真，都可以装在一个集成平台。这是一个历史性的融合，如此开阔的战略布局落子，它的回声只有在很远之后才能听得见。
本是大鱼，反入龙口
MSC Software Corporation于1963年创建，全程参与美国NASA的Nastran项目使其迅速成为有限元结构分析软件产业的新星。从MSC的并购轨迹，可以清晰地看出一条技术供应商的发展路线，它的产品业务始终聚焦于虚拟产品开发的工程过程，始终引领CAE技术发展潮流，得到了航空航天船舶等行业客户的广泛认可。
略显一点讽刺的是，这次大鱼被小龙王吃掉了。一个来自测量领域的硬件巨头，一张口吞并了这条肚子里装满了小鱼的大鱼。2017年2月2日，海克斯康集团宣布并购MSC软件公司。此次并购为无现金无负债的并购方式，并购价格为 8.34 亿美元。
60亿人民币斩获一个仿真巨头。太便宜了，不是吗？然而，中国工业界和投资界对此熟视无睹。60亿人民币去买一个软件，对很多国人而言，这是疯子的想法疯子的举动。
达索系统
达索系统起源于法国达索飞机公司。达索飞机公司从1960-1965年开始引进IBM计算机和使用数控加工机床，1967年着手用Bezier曲面建立飞机外形的数学模型，1970年用批处理方式全面展开幻影的数字化设计。1975年引进洛克希德马丁公司的CADCAM，学习CADAM的技术诀窍。1978年开发出CATIA并投入使用。1989年洛克希德飞机公司缺少资金开发新型战斗机，决定出售CADAM子公司。1990年1月IBM用2.7亿美元收购CADAM，并于1992年起托付达索管理。
图4 达索公司并购情况，作者手绘
达索系统是一家法国公司，最初销售渠道和PDM产品来自于IBM，在2005年以前对造型、三维图形、制造过程、PDM、工作流和知识创新以及销售渠道等业务的一系列收购，撑起了强大的PLM品牌。
2005年，达索系统收购HKS公司，创建SIMULIA品牌，建立了系统仿真的核心平台。HKS公司是著名的Abaqus软件开发商， Abaqus是业界领先的多物理场仿真分析软件。之后是一串金光闪闪的名字，Dynasim AB的Dymola建模仿真环境、ENGINEOUS公司的Isight集成设计和多学科优化软件、SimPACK的多体仿真、Modelon的系统建模仿真，GreenSoft公司的嵌入式系统开发平台，NoMagic的MBSE建模环境…这其中的每一个名字，都维系着一大群系统仿真工程师的饭碗。
在分析求解方面，达索系统也在积极布局。2013年，达索系统收购FE Design公司，FE Design 是产品开发前端的设计优化解决方案开发商，拥有结构和流体领域无参数优化解决方案。2013年，达索系统收购Safe Technology，该公司是疲劳仿真技术的领导者，提供产品耐久性预测解决方案；同年，收购Simpoe公司，该公司是塑料注塑仿真技术的领导者。2016年底，达索系统宣布收购Next Limit Dynamics公司。Next Limit Dynamics是全球高度动态流体场仿真领域的领导者，其解决方案适用于航空航天与国防、交通运输与汽车、高科技、能源等行业。 此次将有助于强化达索系统3DEXPERIENCE平台行业解决方案中的多物理场仿真能力，并在计算流体动力学(CFD) 市场中占据战略性地位。2017年，达索系统收购以大约4亿美元的价格收购Exa公司，该公司是产品工程仿真软件全球创新企业。
从达索系统的并购线来看，从2012年后，有一个明显的业务拓展，就是比以往更加注重对“内容”产业链的支撑。这或许正是对达索系统CEO夏伯纳3D体验战略的落地实施，强调的是融合产品、自然和生命的可持续创新战略。
工艺仿真巨头 低调吃鱼
1973年，ESI集团创立，最初是为欧洲的防务、航空航天和核工业部门提供工程咨询服务，开发了基于有限元法的精密仿真技术，并获得了对工业流程和需求的广泛理解。
表1 ESI并购事件，南山工业书院研究组整理
与其他CAE公司相比，ESI公司更加接近具体的工业应用场景，更加倾向于研究系统行为问题，更加像是面向总师提供设计自动化解决方案。从2013年起，ESI公司也开始加速向工业云平台发展，通过一系列的并购加速向设计云平台转型。
中国CAE市场：干涸的池子
如果将目光投向工程软件领导厂商的并购历史，深感触目惊心，就仿佛一头老虎带着山林之王的威风走进了生态丰富的小树林。不管大鱼吃了多少小鱼，池子里总有新的鱼群，这是一个持续发展的产业生态。
反观我国的工程软件产业，中国在CAE领域，也出现了一个百花齐放的小阳春。上世纪80年代。以北航、清华为代表的一批高校和科研人员开始做相关的软件开发。这些人中，以唐荣锡老师、孙家广老师、梁友栋老师、周儒荣老师为代表，成为国内第一代从事CAD软件开发的标志人物。随着CAD/CAE软件在制造业的推广普及，清华大学、浙江大学、华中科技、大连理工等一批高校和中科院、航空航天等一批院所先后开展CAD/CAE软件自主研发，取得了一些研究成果，包括中科院的飞箭、郑州机械所的紫瑞、大连理工的JIFEX、中航的APOLANS、HAJIF等商业化和大企业自用软件。
然而，这些当年几乎跟国际平行发展的幼苗，在后来三十年的信息化建设中逐渐失去了踪影（参见阅读：中国工业软件失去的三十年）。在中国自主CAE品牌的市场，大鱼没有，小鱼也不多。不妨说，中国CAE池子里几乎无鱼。没有生态，甚至没有希望。在当下，随着工业互联网的热浪纷纷高企，各种资本和项目澎湃而来的时候，甚至股市都在向高科技项目倾斜的时候，最为底层的基础CAD/CAE软件似乎已经不再被人提及了。
正如行业前辈陆仲绩所言，二十世纪八十年代，中国国内CAE最红火最热腾的那几年，恰是国内正“穷”的阶段；而现在智能制造、工业互联网项目风生水起、互联网+发展迅速的时候，CAE却落得郁郁寡欢、逐渐式微的局面。
中国CAE发展的式微，跟钱肯定有关系；但又有很多其他原因。看看国外CAE巨头“胡吃海塞”的并购之下，仍然是无数小虾米的鲜活不断，我们会意识到，一定有一个生态在主宰着它的发展规律。
“中兴禁令”事件是一个整个基础工业的警钟。如果不能守卫关键领域的产业安全，很多发展势头很好的产业都有遭遇狙击，瞬间裸奔的风险。以CAE为代表的高端工业软件产业正是必须誓死守卫的高地。没有CAE仿真，工业领域的数字空间就几乎毫无价值。没有仿真，就没有赛博。中国CAE工业仿真软件的产业发展，自然需要众多企业家精神和市场自发的规律，但国家战略计划的推动作用和技术创新体系的转化作用也不容忽视。在国家扶持发展CAE这方面，美国做出令人大吃一惊的榜样作用，且听下篇分解。
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作者简介
赵翰林：索为系统工程委员会，南山工业书院研究组
林雪萍：南山工业书院发起人，北京联讯动力咨询公司