"CAE"是 "Computer Aided Engineering" 的縮寫,可參考 Wiki,
若從 "Engineering" 這個字來看其實範圍很大,包括電、磁、分子動力、材料或各種特殊產品製程的模擬,全列出來超過 1000 個軟體以上。
所以若將範圍縮小到機械工程相關的 "CAE" 軟體,
市場上最常用的 CAE 軟體可以區分成三大類:
結構分析 CAE,大概佔55%以上,
CFD CAE,大概佔40%,
其他 CAE,剩下的 5%。
雖然習慣說"分析",但是若從使用的本質來看,其實用"模擬"會比較貼切。
結構模擬 CAE 軟體在機械工程類的 CAE 軟體中可以說是最早出現的 CAE 軟體,
也是目前 CAE 軟體中使用數量最多的模擬類型功能軟體。
歷史可以從美國 NASA 在1960年代開始導入 Nastran 作結構模擬開始,
因為是最早出現的結構模擬軟體,所以其輸入、輸出格式就變成像是業界的標準格式,
幾乎各家後來進結構、流場 CAE 市場的軟體都會支援 Nastran 的格式。
目前在台灣的使用市場上,一般結構模擬軟體可以分成兩大類:
中、高階市場:
以 ANSYS、Abaqus、msc Nastran為主,以使用數量來說,前兩家最多。
低中階市場:
以 CAD 公司併購的 Solidworks Simulation最多,Autodesk Inventor 的應力分析次之,其他像PTC Creo Simulate、NX Nastran、SolidEdge Femap 用的使用者相對很少。
註:其實NX Nastran應該歸類在高階,功能很強、很多,但是因為直接使用NX當前後處理器,變成是CAD build in CAE,形象上刻意強調易學易用,但是其核心求解器程式跟msc Nastran同樣來源,功能很強。
這幾個 CAE 軟體在國外其實都有一定歷史,經過一連串的企業併購事件,
原始名稱跟起源都發生過一些變化。
以上指得"一般"是線性結構靜力、模態等領域,
這個領域算是最基礎的應用,可能有 95%以上都是先導入使用這個部分。
其他有一些土木用、動態、非線性、流場耦合、電磁耦合等其他領域有的是小公司獨立發展,
有的會被 CAE 大廠併購,所以在 CAE 軟體可以先從這幾家主要的 CAE 公司開始去延伸:
ANSYS:
早期的 ANSYS 只作線性結構,相對 Nastran 容易使用、便宜、較低的電腦規格需求,
後來的持續發展證明,中低階市場的量對一家公司的營運成長絕對有很大的幫助,
在2010年以後,ANSYS 的成功策略(併購多種不同工程模擬軟體),
已經取代 MSC 成為全球最大的 CAE 軟體公司,
其產品線涵蓋結構模擬、熱流、電磁等不同工程領域,甚至跨入 CAD、PDM、ERP、IOT等。
原本在台灣,ANSYS 是虎門最早引進與獨賣,
在台灣很多其他 CAE 公司的老闆、技術人員也都跟虎門或多或少有些淵源,
可以算是虎門衍生出來的獨立子公司、孫公司。
近年來 ANSYS在台灣的分公司將代理銷售權下放到其他公司,
打破了虎門獨家銷售的狀況,包括像嘉航、思渤也都可以賣,
這幾個 CAE 軟體在國外其實都有一定歷史,經過一連串的企業併購事件,
原始名稱跟起源都發生過一些變化。
以上指得"一般"是線性結構靜力、模態等領域,
這個領域算是最基礎的應用,可能有 95%以上都是先導入使用這個部分。
其他有一些土木用、動態、非線性、流場耦合、電磁耦合等其他領域有的是小公司獨立發展,
有的會被 CAE 大廠併購,所以在 CAE 軟體可以先從這幾家主要的 CAE 公司開始去延伸:
ANSYS:
早期的 ANSYS 只作線性結構,相對 Nastran 容易使用、便宜、較低的電腦規格需求,
後來的持續發展證明,中低階市場的量對一家公司的營運成長絕對有很大的幫助,
在2010年以後,ANSYS 的成功策略(併購多種不同工程模擬軟體),
已經取代 MSC 成為全球最大的 CAE 軟體公司,
只找到2013的 CAE Market Share 圖片來源:engineering.com |
其產品線涵蓋結構模擬、熱流、電磁等不同工程領域,甚至跨入 CAD、PDM、ERP、IOT等。
原本在台灣,ANSYS 是虎門最早引進與獨賣,
在台灣很多其他 CAE 公司的老闆、技術人員也都跟虎門或多或少有些淵源,
可以算是虎門衍生出來的獨立子公司、孫公司。
近年來 ANSYS在台灣的分公司將代理銷售權下放到其他公司,
打破了虎門獨家銷售的狀況,包括像嘉航、思渤也都可以賣,
2023看到ANSYS官網的代理商已經換成茂綸跟艾索科技;
其他軟體經銷商都可以跟代理商談產品銷售。
ANSYS 因為進來得早,學校老師用在教學上的比例也高,
我大三跟碩班學的第一套 CAE 軟體就是 ANSYS,包括電腦版跟工作站版;
對業界來說,要找到會基本使用的工程師並不難,
因此在台灣的CAE市場中,ANSYS 有其難以撼動的地位,
在台灣幾乎是 CAE 的代名詞跟標準,
ANSYS 有出一些整合在 CAD 環境中的版本,功能比較簡單一點,問題是賣太貴,
之前在軟體公司時很少看過使用者買來用。
Dassault (Abaqus、Solidworks Simulation):
高階是 Abaqus,算是一套功能強大好用的結構模擬軟體,
尤其是在非線性領域上,比 ANSYS 強,
其技術發展跟美系的 msc Nastran、ANSYS 不太一樣,
有其法國血統的獨特之處...
雖然比較晚進台灣,但是因為其獨特的非線性處理能力,
在一些多體接觸結構模擬表現上確實比較好,
加上價格策略成功,
成功打出一片新市場,跟 ANSYS 在結構模擬應用市場上打得最火熱。
低階是 Solidworks Simulation,
有分基礎 (線性)、進階(非線性加動態響應)跟 CFD 三個版本,
拜 Solidworks CAD 使用者數量龐大之賜,
Solidworks Simulation 包括功德版在台灣可能是安裝套數最多的 CAE 軟體,
因為有跟 Solidworks 整合在操作性上的優勢,
加上也有不錯的功能,在台灣的低階CAE市場上,隱然成為市佔率最高的CAE軟體,
可惜 Solidworks Simulation 跟 Abaqus 在台灣是代理、經銷商各自發展,甚至互搶客戶,
否則ANSYS應該會被打得更辛苦。
MSC (Nastran):
提到 Nastran 要特別強調一下 MSC,
原因是 "NASTRAN" 這個字是來自於美國的 NASA,NASA Structural Analysis;
因為伴隨 NASA 的航太結構模擬需求成長為全球第一大 CAE 軟體公司,
也就是因為樹大招風,被要求釋放出程式碼作為開放源以避免獨大,
所以後來有 UGS (併入 Siemens 改為 NX)、NEi (賣給 Autodesk) 都有同樣 Nastran 名稱的 CAE 產品。
但是三家公司的核心程式雖然起源相同,
經過十幾年的發展自然會有所不同的功能、效率。
MSC 在失去第一大之前,併購了包括 Marc、Mentat 等等多家 CAE 相關軟體,
有些學校也會用,我在碩班時曾經學過 Mentat 跟 Marc 一點皮毛;
可惜策略上忽略了中低階與 CFD 市場,以至於成長性不如 ANSYS;
否則在振動、疲勞、非線性材料 (Marc)上,他們家的技術應該還是最好的。
msc Nastran 在航太、汽車相關產業與一些高階研發機構或CAE高手手中還是用得嚇嚇叫,
但是一般業者比較少見。
COMSOL:
Comsol 是一套市場定位很特別的 CAE 軟體,
從一開始就鎖定在 Multiphysics (多重物理)領域,
從流固耦合到包括其他熱、電、磁等領域,因此也成功在學校領域中取得很好的成績。
因為工程師、技術主管在學校接觸過,所以知名度還蠻高的,
但是對業界來說,聽說處理複雜模型有問題,功能跟價格上其實不太有競爭力。
Siemens NX:
Siemens 是一個非常大的工業集團,在 CAx 軟體業要找到這麼有錢的大公司集團非常的少,
大概只有 Abaqus 所屬的 Dassault 集團可以相比。
Siemens 買了UG、Ideas,改名為 NX,同時取得 msc Nastran 的程式碼,
將 NX 作為前後處理器,近年給了新名字 Simcenter 3D;
買了 Solidedge、Femap,取得中低階 CAD 跟前後處理器的程式碼;
買了 Vistagy,取得專門做複合材料設計、製造、模擬(搭配Nastran)的軟體,改名FiberSIM,
去年2016買下了 Mentor,包括 Flotherm 跟 FloEFD、IC設計與模擬,
FloTherm 在電子熱流領域市場占有率超過75%以上,幾乎是台灣電子、電腦產業的標準模擬軟體,
Mentor Grsphics 的IC設計、製造、模擬軟體市占率也很高;
買了 HEEDS,包括Star CMM+ (高階CFD軟體)、Star-CD(燃燒模擬),
買了 LMS (機電、振動測試與模擬)
買了 Technomatix (工廠自動化模擬)...
加上 Teamcenter (PLM),
在工業界,一家公司會用到的專業軟體幾乎都有,真是有夠恐怖!!!
如果以集團營收規模計算,遠超過 ANSYS,
即使縮小到 CAx 領域,可能也已經超過 ANSYS 的規模,
以 Siemens 的集團規模,應該也不會把 ANSYS 放在眼中。
在台灣,Siemens 系列軟體不像歐洲跟大陸普遍跟有很高的知名度,
一個原因是太貴了,一個是台灣比較熟悉美系的 CAE 軟體 (留美的教授比較多...),
另外一個原因是台灣有能力使用的用戶實在太少了(悲),
經銷商跟代理商的技術支援能力也有限,
反而在中國發展的還不錯,會使用的技術人員也比較多。
Autodesk CAE:
另外有一篇介紹Autodesk CAE軟體,
相較CAE軟體的前輩 ANSYS、msc Nastran,
跟大集團Siemens、Dassault 相比,
Autodesk 的 CAE 坦白說只能在狹縫中求生存,
唯一比較有優勢跟品牌知名度的只有作塑膠射出模擬的 Moldflow,
偏偏這兩年在台灣、中國被台灣開發的 Moldex 3D 打得很慘,
不要說拓展新客戶,光是要留住老客戶就很辛苦;
其他的 CAE 軟體更慘,
從 Algor 併購進來的同名軟體從 2017 年開始甚至停止銷售;
後繼的 Autodesk Nastran 操作介面 (SimStudio) 發展速度又太慢,
要推到市場上有困難,在台灣幾乎沒人會用;
從 BlueRidge 買進來的 Autodesk CFD (CFDesign) 也只能在 CP 值跟操作性上力爭市場優勢;
Autodesk 官網上有關 CAE 軟體的篇幅也越來越少,
從趨勢看來 Autodesk 以後可能會放棄專業 CAE 這個領域,
專注在 CAD Embedded CAE,如 Inventor應力分析、動力模擬、Inventor Nastran(原Nastran In CAD)、Fusion 360等為主,
但是相關軟體最近幾個版本主要改善目前看來都是在介面跟資料整合性上,
核心的 CAE 功能幾乎沒甚麼改變。
PTC Creo Simulate:
PTC 買下 Pro Mechanica 後整合到 Creo(之前稱為 ProE ),
這個產品在台灣的技術支援力道非常的弱,
產品本身使用操作性跟功能也不夠好,
因此在市場上雖然有龐大的 Creo CAD 安裝 Base,但是使用者很少,
能夠支援作技術教育訓練的也很少,
大部分有需求的公司都是找 ANSYS、Abaqus或乾脆建專案外包。
以上這些算是這幾年比較常碰到的CAE。
市場上還有一些其他CAE,例如:
Altair,在台灣主要產品是 Hypermesh、Hyperwork,經銷商愛發推廣有成功卡住一些特殊用戶(中船、一些自行車業);原本另外一個代理商勢流另外分出一組人成立祐謙專賣 Altair,推廣力道應該會比以往兼著賣來得強,另外還有安捷新也有。
ESI,在台灣主要市場在鑄造、板金成型等特殊領域,使用者也不多。
Midas,韓國軟體,在台灣以低價、買一送三打市場。
Flow3D,主打在 open flow 研究領域上的模擬。
6 SigmaET ,主打電子熱流模擬,代理商很認真在作資料、寄 mail 推廣市場。
國外市場上還有很多不同領域,
甚至從學校實驗室出來創業的小型、微型CAE公司,針對特殊的模擬項目開發程式,
有機會看到特別的再介紹。
其他參考文章
台灣的CAE公司
CAD / CAE軟體的教育版
CAE的個人經驗
使用Autodesk結構分析軟體的選擇與時機
幾個3D CAD 軟體分享
其他軟體經銷商都可以跟代理商談產品銷售。
ANSYS 因為進來得早,學校老師用在教學上的比例也高,
我大三跟碩班學的第一套 CAE 軟體就是 ANSYS,包括電腦版跟工作站版;
對業界來說,要找到會基本使用的工程師並不難,
因此在台灣的CAE市場中,ANSYS 有其難以撼動的地位,
在台灣幾乎是 CAE 的代名詞跟標準,
ANSYS 有出一些整合在 CAD 環境中的版本,功能比較簡單一點,問題是賣太貴,
之前在軟體公司時很少看過使用者買來用。
Dassault (Abaqus、Solidworks Simulation):
高階是 Abaqus,算是一套功能強大好用的結構模擬軟體,
尤其是在非線性領域上,比 ANSYS 強,
其技術發展跟美系的 msc Nastran、ANSYS 不太一樣,
有其法國血統的獨特之處...
雖然比較晚進台灣,但是因為其獨特的非線性處理能力,
在一些多體接觸結構模擬表現上確實比較好,
加上價格策略成功,
成功打出一片新市場,跟 ANSYS 在結構模擬應用市場上打得最火熱。
低階是 Solidworks Simulation,
有分基礎 (線性)、進階(非線性加動態響應)跟 CFD 三個版本,
拜 Solidworks CAD 使用者數量龐大之賜,
Solidworks Simulation 包括功德版在台灣可能是安裝套數最多的 CAE 軟體,
因為有跟 Solidworks 整合在操作性上的優勢,
加上也有不錯的功能,在台灣的低階CAE市場上,隱然成為市佔率最高的CAE軟體,
可惜 Solidworks Simulation 跟 Abaqus 在台灣是代理、經銷商各自發展,甚至互搶客戶,
否則ANSYS應該會被打得更辛苦。
MSC (Nastran):
提到 Nastran 要特別強調一下 MSC,
原因是 "NASTRAN" 這個字是來自於美國的 NASA,NASA Structural Analysis;
因為伴隨 NASA 的航太結構模擬需求成長為全球第一大 CAE 軟體公司,
也就是因為樹大招風,被要求釋放出程式碼作為開放源以避免獨大,
所以後來有 UGS (併入 Siemens 改為 NX)、NEi (賣給 Autodesk) 都有同樣 Nastran 名稱的 CAE 產品。
但是三家公司的核心程式雖然起源相同,
經過十幾年的發展自然會有所不同的功能、效率。
MSC 在失去第一大之前,併購了包括 Marc、Mentat 等等多家 CAE 相關軟體,
有些學校也會用,我在碩班時曾經學過 Mentat 跟 Marc 一點皮毛;
可惜策略上忽略了中低階與 CFD 市場,以至於成長性不如 ANSYS;
否則在振動、疲勞、非線性材料 (Marc)上,他們家的技術應該還是最好的。
msc Nastran 在航太、汽車相關產業與一些高階研發機構或CAE高手手中還是用得嚇嚇叫,
但是一般業者比較少見。
COMSOL:
Comsol 是一套市場定位很特別的 CAE 軟體,
從一開始就鎖定在 Multiphysics (多重物理)領域,
從流固耦合到包括其他熱、電、磁等領域,因此也成功在學校領域中取得很好的成績。
因為工程師、技術主管在學校接觸過,所以知名度還蠻高的,
但是對業界來說,
Siemens NX:
Siemens 是一個非常大的工業集團,在 CAx 軟體業要找到這麼有錢的大公司集團非常的少,
大概只有 Abaqus 所屬的 Dassault 集團可以相比。
Siemens 買了UG、Ideas,改名為 NX,同時取得 msc Nastran 的程式碼,
將 NX 作為前後處理器,近年給了新名字 Simcenter 3D;
買了 Solidedge、Femap,取得中低階 CAD 跟前後處理器的程式碼;
買了 Vistagy,取得專門做複合材料設計、製造、模擬(搭配Nastran)的軟體,改名FiberSIM,
去年2016買下了 Mentor,包括 Flotherm 跟 FloEFD、IC設計與模擬,
FloTherm 在電子熱流領域市場占有率超過75%以上,幾乎是台灣電子、電腦產業的標準模擬軟體,
Mentor Grsphics 的IC設計、製造、模擬軟體市占率也很高;
買了 HEEDS,包括Star CMM+ (高階CFD軟體)、Star-CD(燃燒模擬),
買了 LMS (機電、振動測試與模擬)
買了 Technomatix (工廠自動化模擬)...
加上 Teamcenter (PLM),
在工業界,一家公司會用到的專業軟體幾乎都有,真是有夠恐怖!!!
如果以集團營收規模計算,遠超過 ANSYS,
即使縮小到 CAx 領域,可能也已經超過 ANSYS 的規模,
以 Siemens 的集團規模,應該也不會把 ANSYS 放在眼中。
在台灣,Siemens 系列軟體不像歐洲跟大陸普遍跟有很高的知名度,
一個原因是太貴了,一個是台灣比較熟悉美系的 CAE 軟體 (留美的教授比較多...),
另外一個原因是台灣有能力使用的用戶實在太少了(悲),
經銷商跟代理商的技術支援能力也有限,
反而在中國發展的還不錯,會使用的技術人員也比較多。
Autodesk CAE:
另外有一篇介紹Autodesk CAE軟體,
相較CAE軟體的前輩 ANSYS、msc Nastran,
跟大集團Siemens、Dassault 相比,
Autodesk 的 CAE 坦白說只能在狹縫中求生存,
唯一比較有優勢跟品牌知名度的只有作塑膠射出模擬的 Moldflow,
偏偏這兩年在台灣、中國被台灣開發的 Moldex 3D 打得很慘,
不要說拓展新客戶,光是要留住老客戶就很辛苦;
其他的 CAE 軟體更慘,
從 Algor 併購進來的同名軟體從 2017 年開始甚至停止銷售;
後繼的 Autodesk Nastran 操作介面 (SimStudio) 發展速度又太慢,
要推到市場上有困難,在台灣幾乎沒人會用;
從 BlueRidge 買進來的 Autodesk CFD (CFDesign) 也只能在 CP 值跟操作性上力爭市場優勢;
Autodesk 官網上有關 CAE 軟體的篇幅也越來越少,
從趨勢看來 Autodesk 以後可能會放棄專業 CAE 這個領域,
專注在 CAD Embedded CAE,如 Inventor應力分析、動力模擬、Inventor Nastran(原Nastran In CAD)、Fusion 360等為主,
但是相關軟體最近幾個版本主要改善目前看來都是在介面跟資料整合性上,
核心的 CAE 功能幾乎沒甚麼改變。
PTC Creo Simulate:
PTC 買下 Pro Mechanica 後整合到 Creo(之前稱為 ProE ),
這個產品在台灣的技術支援力道非常的弱,
產品本身使用操作性跟功能也不夠好,
因此在市場上雖然有龐大的 Creo CAD 安裝 Base,但是使用者很少,
能夠支援作技術教育訓練的也很少,
大部分有需求的公司都是找 ANSYS、Abaqus或乾脆建專案外包。
以上這些算是這幾年比較常碰到的CAE。
市場上還有一些其他CAE,例如:
Altair,在台灣主要產品是 Hypermesh、Hyperwork,經銷商愛發推廣有成功卡住一些特殊用戶(中船、一些自行車業);原本另外一個代理商勢流另外分出一組人成立祐謙專賣 Altair,推廣力道應該會比以往兼著賣來得強,另外還有安捷新也有。
ESI,在台灣主要市場在鑄造、板金成型等特殊領域,使用者也不多。
Midas,韓國軟體,在台灣以低價、買一送三打市場。
Flow3D,主打在 open flow 研究領域上的模擬。
6 SigmaET ,主打電子熱流模擬,代理商很認真在作資料、寄 mail 推廣市場。
國外市場上還有很多不同領域,
甚至從學校實驗室出來創業的小型、微型CAE公司,針對特殊的模擬項目開發程式,
有機會看到特別的再介紹。
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台灣的CAE公司
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