工业软件巨头演化综述
EDA 领域三巨头Synopsys 公司创立背景与早期定位: Synopsys 公司由 Aart de Geus 等人在 1986 年创立(初名 Optimal Solutions)。公司最初以逻辑综合技术为核心,推出了业界首款商业级逻辑综合工具 Design Compiler,将电路设计从手工逻辑优化提升到自动化层面。这一开创性的技术满足了当时数字芯片设计对于高效逻辑综合的迫切需求,使 Synopsys 在创立后迅速占据市场先机;到1990年公司营收已达 2200 万美元,展现出爆炸式增长势头。Synopsys 的早期市场切入点正是通过逻辑综合这一新兴EDA细分领域,在ASIC设计浪潮中站稳脚跟。产品线演化与并购整合: 随着数字集成电路设计复杂度提高,Synopsys 于90年代开始拓展综合以外的EDA领域,通过内部开发与外部并购不断丰富产品线。1994年收购 Logic Modeling 公司以获取高层次功能建模技术;1997年收购 Epic Design Systems,进入晶体管级仿真和电路分析领域。进入21世纪后,Synopsys 实施了一系列重大并购:2002年收购其主要竞敌 Avant!(获得先进版图布线、物理验证等工具);2003年收购 InSilicon 公司以切入硅知识产权(硅IP)市场;2010年收购 Virage Logic,加强在标准单元库和存储器编译器IP方面的布局。2012年更以约5亿美元收购另一EDA巨头 Magma Design Automation,将其时序验证、模拟电路设计和物理版图工具纳入版图,实现数字后端设计领域的主导地位。通过这些并购,Synopsys 从最初专注逻辑综合,扩展成为覆盖前端设计、验证,到后端实现和硅IP的一站式EDA平台供应商。跨界扩张与当前定位: 近年 Synopsys 将版图延伸至半导体IP和软件质量领域,体现出“从硅到软件(Silicon to Software)”的战略。公司在2014年收购软件静态分析公司 Coverity,2017年收购开源安全测试公司 Black Duck,将EDA专长拓展到软件代码安全与质量管理,为工业软件注入新的增长点。在人工智能浪潮下,Synopsys 也将机器学习引入EDA工具以提升芯片设计自动化智能水平。此外,Synopsys 于2024年底宣布以约350亿美元收购全球CAE龙头企业 Ansys,并于2025年7月完成并表[1]。这一史无前例的并购使 Synopsys 首次大举进入多物理场仿真领域,标志电子设计自动化(EDA)与工程仿真(CAE)的深度融合[1]。如今,Synopsys 已从当年的创业新秀成长为 EDA 行业市占率第一的领导者[2]。公司以完善的芯片设计全流程工具链和丰富的硅IP产品组合为基础,加之在工业软件和仿真领域的新布局,定位于面向半导体与系统企业的一站式设计平台供应商,在全球电子产业数字化中发挥核心支撑作用[2]。主要里程碑:• 1986年:Aart de Geus 等人在美国加州创立 Synopsys(时名 Optimal Solutions),率先研发商业逻辑综合工具。• 1994年:收购 Logic Modeling 公司,拓展高层次硬件建模与仿真能力。• 2002年:以7.8亿美元收购 Avant! 公司,获取IC版图布线、物理验证等后端设计工具,奠定数字实现领域领先地位。• 2010年:收购硅知识产权供应商 Virage Logic,将标准单元库、嵌入式存储器 IP 纳入产品线。• 2012年:收购竞争对手 Magma Design Automation,公司EDA版图扩展至完整的数字实现与模拟设计工具链。• 2014-2017年:收购 Coverity、Black Duck 等软件工具公司,进入软件质量与安全分析新领域。• 2025年:完成对 Ansys 公司的收购,首次跨界融合CAE仿真,与自身EDA优势互补,成为横跨芯片设计和工程仿真的综合平台公司[1]。Cadence 公司创立背景与早期定位: Cadence Design Systems 成立于1988年,由 SDA Systems 与 ECAD 两家公司合并而成。SDA Systems 由资深模拟电路设计师 Jim Solomon 于1983年创立,专注模拟/混合信号IC设计自动化;ECAD 公司则由 Glen Antle 与 Paul Huang 创立于1982年,以开发IC物理验证工具(著名的版图设计规则检查器“Dracula”)起家。1988年2月,ECAD 以约7200万美元股票换股方式并购 SDA,实现两家公司合体。合并后的新公司命名为 Cadence,由原 SDA 首席运营官 Joe Costello 出任首任CEO。Cadence 在创立之初即结合了 SDA 在电路设计前端和 ECAD 在物理验证后端的技术优势,推出集成式EDA产品。早期 Cadence 的核心产品包括 Analog Artist 电路设计平台、Virtuoso 版图编辑器、SKILL 脚本语言,以及 Spectre 电路仿真器,奠定了其在模拟电路和自定义IC设计工具市场的领先地位。另一方面,通过 ECAD 的 Dracula 工具,Cadence 在IC几何设计规则检查等后端验证领域也占据主导。Cadence 创立后不久便通过综合性EDA解决方案打开市场,并在90年代初成为营收增长最快的EDA厂商之一。产品线演化与并购整合: 作为综合EDA平台供应商,Cadence 自成立以来积极通过收购扩充技术版图。1989年收购 Tangent Systems,获得其标准单元与门阵列的自动布局布线技术(Cell3 Ensemble),成为 Cadence 数字后端布线工具的中坚。1990年又收购 Gateway Design Automation,将Verilog硬件描述语言的发明者及其旗舰级RTL仿真器 Verilog-XL 收归旗下。这使 Cadence 掌握了主流数字电路设计语言和仿真工具,在数字逻辑设计验证市场占据优势地位。1991年,Cadence 并购 Valid Logic Systems,将后者广泛应用于PCB设计和数字前端设计的软件纳入麾下,使 Cadence 一举扩展到印制电路板(PCB)设计自动化领域,并一度成为全球规模最大的EDA公司。90年代中后期,Cadence 持续小规模并购以完善产品线,例如1997年收购 Cooper & Chyan Technology (IC Crafts man 布局器) 以增强实体布线能力。进入2000年代,Cadence 继续进行战略收购:1999年收购 OrCAD,公司从高端IC设计延伸到低成本PCB/EDA工具市场;2003年收购硬件仿真先驱 Quickturn,使其 Palladium 仿真器成为 Cadence 在硬件仿真/验证领域的旗舰产品;2005年收购 Verisity Ltd.,将先进验证方法学(包括基于规范的验证语言 e 和工具)纳入旗下;2008年尝试收购 Mentor Graphics 未果,但随后在2009-2010年间成功收购 ClearShape、Celestry 等公司,获得数字实现中的工艺良率优化和模拟电路仿真技术;2010年以3.15亿美元收购 Denali Software,进入存储器建模和接口IP领域。这些并购帮助 Cadence 构建了覆盖IC前端设计(逻辑/寄存器传输级设计与验证)、模拟/射频定制设计、数字后端实现、物理验证、PCB 设计以及硬件仿真等全方位的EDA工具组合,巩固了其作为全流程EDA供应商的地位。近年来 Cadence 亦加快布局新兴领域:2017-2021年相继收购 MaxLinear 的射频EDA部门、NI公司的 AWR (RF EDA) 业务[3]、CFD 软件商 Numeca 国际和网格划分软件 Pointwise,正式进军计算流体力学 (CFD) 和多物理场仿真领域。2022年收购 OpenEye Scientific,涉足分子模拟和计算化学软件,以探索EDA在生命科学和材料科学领域的新应用场景。这些整合举措体现了 Cadence 从纯EDA公司向更广义“智能系统设计”平台转型的战略。跨界扩张与当前定位: Cadence 在保持EDA核心业务领先的同时,逐步向跨域系统设计与仿真平台演进。其提出“智能系统设计 (Intelligent System Design)”战略,强调电子、电气与机械多领域设计工具的融合。一方面,Cadence 拥有 Tensilica 可配置处理器IP业务(2013年收购 Tensilica),为嵌入式系统和AI芯片提供IP支持;另一方面,通过近年在电磁场、热分析、流体仿真和结构力学方面的扩张,Cadence 正构建综合的多物理场仿真能力。例如,2024年 Cadence 宣布以约12.4亿美元收购希腊的工程仿真软件公司 BETA CAE Systems。BETA CAE 在汽车和航空航天行业广泛应用的前后处理工具(如 ANSA、META)及结构有限元求解器,填补了 Cadence 在结构力学仿真领域的空白。此次收购使 Cadence 首次进入结构仿真这一CAE最大细分市场,与其既有的电磁、热、流体分析工具共同组成完备的多物理场系统仿真方案。通过跨界并购和内部研发,Cadence 已从聚焦芯片/电路设计的EDA公司,逐渐转型为覆盖电子系统、半导体IP以及多领域工程仿真的综合平台型公司。目前 Cadence 在EDA市场份额约30%,与Synopsys双雄并立[2]。其技术和市场定位从芯片级拓展到更高层次系统级设计与仿真,在汽车电子、5G通信、数据中心、工业装备等应用的数字化研发流程中扮演日益重要的角色。主要里程碑:• 1988年:由 SDA Systems 与 ECAD 合并组建 Cadence,公司正式成立,Joe Costello 出任首席执行官。• 1989年:收购 Tangent Systems,获得 Cell3 Ensemble 自动布线工具,加强数字电路布局布线能力。• 1990年:收购 Gateway Design Automation,将 Verilog 硬件描述语言及 Verilog-XL 仿真器纳入旗下,确立数字电路仿真 主导权。• 1991年:收购 Valid Logic Systems,进入 PCB 设计自动化领域,Cadence 一跃成为当时全球最大的 EDA 公司。• 1997年:收购 Cooper & Chyan Technology (IC Crafts man 布局工具),增强物理设计版图布线技术。• 2003年:收购 Quickturn International,获得 Palladium 硬件仿真平台,引领芯片功能验证硬件加速领域。• 2010年:收购 Denali Software,拓展存储器建模和接口IP业务,将EDA版图延伸至IP核领域。• 2017-2021年:收购 NI AWR 公司(射频EDA)、Numeca Intl.(CFD仿真)、Pointwise(网格划分)等,进军射频设计和流体仿真领域[3]。• 2024年:宣布收购 BETA CAE Systems(2024年5月交易达成),进入结构力学仿真领域,完善多物理场仿真布局。Mentor Graphics 公司创立背景与早期定位: Mentor Graphics 公司成立于1981年,总部位于美国俄勒冈州,是与 Daisy Systems、Valid Logic 并列的早期EDA“三巨头”之一[3]。Mentor 的三位联合创始人 Tom Bruggere、Gerry Langeler 和 Dave Moffenbeier 来自 Tektronix,公司成立时正值微型计算机和图形工作站兴起,Mentor 抓住这一机遇,开发出面向工程工作站的交互式CAD软件[3]。1980年代初,半导体公司内部EDA工具尚不完善,中小型电子公司对商用设计工具有巨大需求。Mentor Graphics 以此切入市场,1984年推出基于工作站的全定制IC版图设计系统 IDEA(Integrated Design and Editing Application),以及随后用于印制板设计的 Mentor Board Station 系统,成为最早将图形用户界面引入IC/PCB设计的EDA供应商之一。这一时期 Mentor 侧重于IC物理版图和PCB设计两大领域,以易用、高效的图形化设计环境著称,迅速积累了包括计算机和军工领域在内的客户。到1985年 Mentor 年营收即突破1亿美元,成功在1984年纳斯达克上市,是EDA行业最早上市的公司之一。Mentor Graphics 的早期定位可以概括为基于图形工作站的全定制IC和PCB设计自动化解决方案提供商,强调友好的设计交互和流程集成。产品线演化与并购整合: 进入1990年代后,Mentor Graphics 在维持传统优势领域(PCB和IC定制设计)同时,积极扩展EDA版图,尤其在IC验证和测试领域取得突破。1990年 Mentor 推出静态时序分析工具 QuickPath,进入数字电路时序验证市场;1993年收购自动测试向量生成(ATPG)公司 Tetramax,拓展集成电路设计-for-test(DFT)工具链。1997年,Mentor 收购英国公司 Microtec,进入嵌入式软件开发工具领域,并于2002年并购 Accelerated Technology,将其 Nucleus 实时操作系统 (RTOS) 纳入产品线,显示出EDA公司向嵌入式软件跨界的尝试。1999年,Mentor 以约2000万美元收购 Model Technology 公司,获得业界广泛使用的 ModelSim 硬件描述语言仿真器,实现对 VHDL/Verilog 仿真领域的支配[3]。ModelSim 后续成为 FPGA 和ASIC设计中事实上的标准仿真平台之一。1999-2005年间,Mentor 还陆续收购 Czech System(模拟电路仿真)、Exemplar Logic(FPGA综合)等公司,充实EDA前端工具组合。2005年 Mentor 收购了一系列硅测试和验证公司,包括LogicVision(2009年收购,用于BIST测试)、Valor Computerized Systems(2010年收购,以色列PCB制造解决方案)等。此外,Mentor 非常注重物理验证与制造领域的布局:其代表性产品 Calibre DRC/LVS 是90年代中期开发的高速版图设计规则检查和版图/原理图对比工具,在Foundry工艺验证中占据主导地位,成为Mentor的一大支柱产品。为保持这一优势,Mentor 于2008年收购英国热分析软件供应商 Flomerics,获取 FloTHERM 等电子散热仿真工具,将EDA版图延伸到热可靠性设计领域;2015年收购 Tanner EDA,加码MEMS及模拟/版图工具市场。通过有机研发和战略并购,至2010年代中期 Mentor 已拥有IC设计(全定制&数字)、验证(仿真、物理验证)、测试(DFT&BIST)、PCB 设计、线缆/线束设计、嵌入式软件等广泛产品线,稳居全球第三大EDA公司的地位[2]。跨界进入其他领域与当前定位: Mentor Graphics 在2010年代逐步探索EDA以外的新兴工业软件领域,尤其是面向系统级和嵌入式系统的设计与仿真。凭借其在 PCB、电气布线和线束设计工具(如 Xpedition 系列)上的积累,Mentor 介入汽车和航空航天线束设计软件市场,以应对汽车电子电气架构日益复杂的趋势。此外,Mentor 基于收购而来的 Nucleus RTOS 和 Mentor Embedded 工具套件,切入物联网和汽车软件领域(如 AUTOSAR 架构设计)。在CAE仿真方面,Mentor 通过 FloTHERM、FloEFD 等CFD工具服务电子系统的热管理,同时其 2016年收购的 Gear Design Solutions 和 Solido 等公司资源也用于开发机器学习辅助的EDA优化工具。2017年,Mentor Graphics 被德国西门子公司以约45亿美元现金收购,成为西门子工业软件业务的一部分[4]。被收购后,Mentor 更名为 “Siemens EDA”,与西门子旗下原有的 CAD/PLM 和CAE 仿真产品实现协同[5][4]。目前 Mentor(Siemens EDA)作为西门子 Xcelerator 工业软件平台的电子设计板块,定位于提供从芯片到系统的设计与验证解决方案:既包括其传统强项的IC/PCB设计工具,也结合西门子在系统仿真(Simcenter)和PLM(Teamcenter)方面的资源,实现跨电子、电气和机械领域的设计流程融合[5]。在全球EDA版图中,Mentor/Siemens EDA 以约13%的市场份额位居第三[2]。其当前技术战略聚焦于与PLM/CAE平台的集成、云计算与AI赋能EDA、以及作为西门子数字化工业软件组合的一环,为汽车、电力电子、半导体等行业客户提供更全面的数字化研发工具链[6][7]。主要里程碑:• 1981年:Mentor Graphics 在美国俄勒冈州成立,成为首批专注电子设计自动化的软件公司之一[3]。• 1984年:推出 Mentor Graphical Design System,实现工作站上的IC全定制设计和PCB设计集成,奠定公司在EDA市场的地位。• 1989年:Mentor 收购 Silicon Compiler Systems,将硬件描述语言编译技术引入旗下,丰富数字设计自动化工具。• 1999年:收购 Model Technology 公司,获得 ModelSim 仿真器,确立在硬件逻辑仿真领域的领先地位[3]。• 2005年:陆续收购 Valor(PCB制造解决方案)和 BridgePoint(嵌入式软件建模),扩展PCB制造及嵌入式设计工具链。• 2008年:收购 Flomerics 公司,获得 FloTHERM 等电子设备散热仿真软件,将EDA版图拓展至电子系统级热分析。• 2010年:推出 Calibre xRC、电迁移分析等工具,强化亚微米制程物理验证和可靠性分析能力,保持在Foundry验证领域的主导地位。• 2017年:西门子宣布以约45亿美元收购 Mentor Graphics,[4]Mentor 正式成为 Siemens PLM Software 旗下业务,更名为 Siemens EDA。CAD/PLM 领域四巨头Dassault Systèmes(达索系统)创立背景与早期定位: Dassault Systèmes(简称DS)成立于1981年,是法国达索航空公司将其内部CAD开发团队分拆而成的一家独立软件公司。创立之初,DS 致力于研制三维设计软件以满足航空航天工业对复杂产品设计的需求,其旗舰产品 CATIA(Computer-Aided Three-Dimensional Interactive Application)最早即用于达索自家战斗机的研制。1981年,DS 与IBM达成全球独家销售支持协议,由IBM负责CATIA的市场推广和客户支持[8]。这一合作使CATIA在创立之初便能借助IBM的全球渠道进入航空航天和汽车等领域的大型企业用户。CATIA V1 于1982年前后正式发布,率先将三维曲面造型和交互式图形设计引入飞机结构设计中。1980年代中期,DS 不断改进CATIA功能:1986年推出 CATIA V3,在 UNIX 工作站和大型机上实现三维 CAD 与有限元CAE一体化[9]。凭借达索航空背景和IBM渠道,DS 在80年代即占据高端CAD/CAM市场重要地位,CATIA 成为航空和汽车行业复杂产品三维设计的代名词。公司在这一阶段专注于高端3D CAD/CAM,以满足复杂曲面造型和装配设计需求为定位。产品线演化与并购整合: 进入90年代,Dassault Systèmes 开始拓展行业和产品边界,逐步从单一CAD软件供应商发展为覆盖PLM全过程的平台公司。1994年 DS 推出 CATIA V4,引入数字样机 (Digital Mock-Up, DMU) 理念,实现整机三维模型的数字化装配和干涉检查,帮助客户显著减少物理样机数量。同年 DS 开始将CATIA应用行业从航空扩展到消费品、电子、高科技、船舶、能源等领域。1996年公司在巴黎和纳斯达克同步上市,募集资金支持国际化扩张。1997年 DS 以现金3.1亿美元收购美国SolidWorks公司,将后者易用且价廉的三维实体建模软件纳入旗下。SolidWorks 主攻中小企业市场,与高端CATIA形成产品高低搭配,使 DS 获得大批主流制造业用户。1998年 DS 从IBM收购了一款PDM软件 Product Manager,将其更名为 ENOVIA,用于管理CATIA设计数据。这标志 DS 正式进入产品数据管理/协同设计 (PDM/PLM) 领域,为客户提供从设计到数据管理的完整解决方案。1999年 DS 提出“3D产品生命周期管理 (PLM)”战略,宣示将三维设计、仿真分析、数字化制造和产品数据管理整合为统一平台。2000年创建DELMIA品牌,整合机器人仿真和数字化制造解决方案,服务汽车、航空等行业的工艺规划与生产模拟需求。2005年 DS 以4.13亿美元收购美国 Abaqus 公司,成立 SIMULIA 品牌,将业界领先的有限元分析软件 Abaqus 及其非线性结构仿真能力纳入DS体系。这是 DS 首次通过并购进入专业CAE领域,使其PLM版图延伸到高端工程仿真。同年DS推出S MARTEAM(通过收购以色列公司S mart Solutions),作为面向中型企业的PDM解决方案。2010年,DS 收购IBM所持有的DS业务代理权,以6亿美元全面接管IBM PLM部门,从而直接掌控全球渠道并与客户建立统一界面。这一举措结束了长达25年的IBM代理销售模式,使DS能够更灵活地经营市场和服务。2010年前后,DS 还收购搜索引擎公司 Exalead,用于构建企业级搜索和大数据分析能力。2012年 DS 发布全新的 3DEXPERIENCE 平台,将旗下各品牌软件(CATIA, SolidWorks, ENOVIA, DELMIA, SIMULIA等)整合到统一技术架构和用户界面下,强调为企业提供覆盖产品全生命周期的协同创新环境。此后 DS 又陆续并购扩展至新领域:2012年收购地质勘探软件商 Gemcom,成立 GEOVIA 品牌,模拟矿产和城市等地质系统;2014年收购分子化学仿真软件商 Accelrys,组建 BIOVIA 品牌,将PLM理念延伸至材料和生命科学研发;2019年以58亿美元收购美国临床试验软件龙头 Medidata,创建全新生命科学品牌,将PLM拓展到医药研发与临床试验管理领域。通过这一系列并购和品牌扩充,Dassault Systèmes 从聚焦三维CAD的厂商演进为覆盖CAD(设计)、CAM(制造)、CAE(仿真)和PLM(流程管理)的综合工业软件集团。其产品线贯穿产品设计、工程分析、生产规划、运营管理乃至新材料研发和医学试验,形成业内少有的端到端数字化解决方案。跨界扩张与当前定位: Dassault Systèmes 在 40 年演进中,始终紧跟制造业数字化趋势,不断开拓新领域,使公司定位从“3D设计工具提供商”升华为“可持续创新的平台领导者”。2012年 DS 提出“3DEXPERIENCE”理念,即通过数字化手段融合产品、自然与生活三大维度,为不同行业提供体验式解决方案。基于该理念,DS 将自身平台应用范围扩展到自然资源、城市建设、生命科学等非传统制造业领域。例如 GEOVIA 支持矿产和城市数字孪生,BIOVIA 为制药和材料科学提供实验室信息管理和分子建模工具,Medidata 则服务医疗健康行业的临床数据与试验流程数字化。在工业领域,DS 顺应数字孪生和工业互联网趋势,利用虚拟模型与现实数据的融合来优化产品全生命周期。例如 DS 的解决方案可帮助汽车厂商构建车辆“虚拟双胞胎”,从概念设计、制造到售后运营进行仿真预测和反馈优化。此外,DS 作为欧洲工业软件龙头,积极参与可持续发展和绿色科技倡议,例如成为欧盟“绿色数字联盟”创始成员,承诺用虚拟技术帮助降低工业碳足迹。当前 Dassault Systèmes 已服务全球27个行业、超过37万家企业[10]。其核心竞争力在于统一的3DEXPERIENCE平台,将 CAD、CAE、PLM、仿真和数据智能无缝集成,为用户提供跨学科协同环境。DS 在全球CAD/PLM市场份额名列前茅,并与西门子、PTC、SAP 等共同引领工业数字化进程。作为集成平台型公司,达索系统的演进轨迹生动诠释了工业软件如何从单点工具发展为覆盖全生命周期、全产业链的数字化使能者。主要里程碑:• 1981年:Dassault Systèmes 由达索航空拆分成立,与IBM建立全球分销合作伙伴关系;推出 CATIA V1,实现三维CAD设计的商业应用[8]。• 1986年:发布 CATIA V3,在 UNIX/Mainframe 平台实现CAD与CAE功能集成,拓展CATIA功能范围[9]。• 1994年:发布 CATIA V4,引入数字样机(DMU)技术,将虚拟装配和干涉检查引入产品开发流程。• 1997年:收购美国 SolidWorks 公司,进军中端三维CAD市场;同年成立专业增值经销渠道,专注推广SolidWorks产品。• 1998年:收购IBM的 Product Manager 软件并更名 ENOVIA,进入产品数据管理(PDM)领域,初步构建PLM体系。• 2000年:创建 DELMIA 品牌,提供数字化制造和机器人仿真解决方案,覆盖生产制造环节。• 2005年:收购 Abaqus 公司并成立 SIMULIA 品牌,将高级有限元仿真纳入产品线,实现设计与仿真一体化平台。• 2012年:发布3DEXPERIENCE平台,提出将3D设计、分析、仿真和协同管理融为一体的新一代PLM解决方案。同年收购 Gemcom(创建 GEOVIA 品牌),开拓地学与采矿模拟新领域。• 2014年:收购Accelrys公司并成立BIOVIA品牌,拓展至分子化学、生物制药等科学研发过程的数字化管理。• 2019年:斥资58亿美元收购Medidata公司,推出MEDIDATA品牌,将PLM理念扩展至临床试验和生命科学数据领域。Siemens Digital Industries Software(西门子工业软件,原 Siemens PLM,含UGS)创立背景与早期演化: 西门子数字化工业软件部门源自美国 UGS (Unigraphics Solutions) 公司及其前身的累积发展。UGS 的历史最早可追溯到1960年代:1963年在加州成立的 United Computing 公司于1969年推出了全球最早的商用 CAM 软件 UNIAPT,1973年又开发出 Unigraphics CAD/CAM 软件。1976年 United Computing 被航空制造商麦道公司收购,更名为麦道Unigraphics部门,1980年正式发布 Unigraphics 系统用于麦道飞机3D设计。1991年通用汽车旗下的EDS公司收购了麦道的Unigraphics业务,将其与自身的 CAD 软件部门合并,成立 EDS Unigraphics[11]。此后Unigraphics经历多次收购与整合:1997年EDS将 Unigraphics 剥离成独立子公司 Unigraphics Solutions (UGS) 并公开上市;1999年 UGS 收购老牌CAD厂商 Applicon 扩大市场份额。2001年 EDS 又收购了当时另一CAD/CAE巨头 SDRC(Structural Dynamics Research Corporation),将其I-DEAS CAD软件与UGS合并,统一组成 EDS PLM Solutions 业务部门。2004年 EDS 将该 PLM Solutions 部门出售给私募财团并恢复使用 UGS 公司名称。在私募运营时期,UGS 于2005年收购以色列 Tecnomatix 公司,补充数字化制造解决方案。2007年1月,德国西门子公司宣布以35亿美元收购 UGS,将其并入西门子工业自动化部门。这标志着西门子正式进军 PLM 软件领域。收购完成后,UGS 更名为 Siemens PLM Software,成为西门子集团软件业务的重要组成部分。产品线演化与并购整合: 在被西门子收购前,UGS/EDS PLM 已拥有丰富的 CAD/CAM/CAE 和 PDM 产品组合:旗舰产品 NX(由 Unigraphics 和 SDRC I-DEAS 融合而来)覆盖高端三维CAD建模、CAM加工和CAE仿真;Teamcenter 提供企业级PDM/PLM协同管理;此外还有工厂仿真软件 Tecnomatix、有限元求解器 NX Nastran、几何内核 Parasolid 和可视化格式 JT 等核心技术。加入西门子后,Siemens PLM Software 继续通过收购扩张版图,与西门子传统工业自动化业务深度结合。2007-2011年间,西门子将原有工业软件(如工艺设计工具 COMOS、嵌入式软件工具)的业务划入 PLM 部门。2012年西门子收购比利时 LMS International 公司,获取其在CAE仿真和测试领域的强大产品,包括多体动力学与控制仿真软件 LMS Virtual.Lab、声学仿真 SYSNOISE 以及试验分析系统。该收购促成西门子Simcenter仿真平台的雏形,将Siemens PLM版图扩展到1D-3D多物理场仿真和试验验证领域。2013年,西门子收购工业质量管理软件 Camstar,将业务延伸至制造执行系统(MES)和质量追溯。2016年收购 Polarion 公司,引入 ALM(应用生命周期管理)软件,打通产品研发中的软件开发流程。2017年西门子以45亿美金收购EDA巨头 Mentor Graphics,将数字电路和PCB设计、芯片验证等EDA能力纳入其PLM版图[4]。Mentor的加入使西门子成为唯一同时横跨机械、电子和软件设计工具的工业软件公司,其PLM平台拓展为覆盖“机械CAD/CAE – 电气/电子EDA – 软件ALM”的全栈解决方案。2019年起,西门子将 PLM 软件部门更名为 Siemens Digital Industries Software(数字化工业软件),反映其产品早已超出传统PLM范畴,涵盖工业数字化各方面。此后西门子继续投资新领域软件:如2019年收购多物理场仿真软件 CFD STAR-CCM+ 的原开发商 CD-adapco,将世界领先的CFD技术融入Simcenter仿真平台;2021年收购开发云原生低代码平台的TimeSeries公司,增强在工业物联网和数据分析方面的软件能力。2023年,西门子宣布以106亿美元收购Altair Engineering公司[12](交易于2025年完成),进一步补强其在CAE仿真、数据分析和高性能计算领域的产品组合[12]。通过上述持续不断的并购整合,Siemens Digital Industries Software 现已构建起Xcelerator综合软件套件,覆盖**CAD设计(NX, Solid Edge)、PLM管理(Teamcenter)、生产制造(Tecnomatix, Opcenter)、EDA设计(Mentor Xpedition, Calibre 等)、CAE仿真(Simcenter 系列,包括 3D仿真和1D系统建模)**等模块,几乎囊括工业产品全生命周期所需的主要数字化工具。跨界扩张与当前定位: 西门子作为工业技术巨头,其工业软件业务的显著特点是与物理设备和工业过程的深度融合,以及在数字孪生理念下的跨学科交叉。Siemens Digital Industries Software 当前定位为端到端数字化工业解决方案提供商:通过 Xcelerator 平台,将产品设计、工程仿真、生产规划、自动化控制乃至运营维护连接起来,实现虚实结合的数字孪生闭环[5]。例如,在汽车制造领域,西门子的软件可提供从概念设计(NX CAD)、性能仿真(Simcenter 3D, Amesim)、生产规划(Tecnomatix数字工厂)、电气系统设计(Capital软件,Mentor系列)到工厂自动化(通过TIA博途平台集成)的完整解决方案,帮助客户构建产品和生产系统的数字孪生[7]。又如在半导体领域,西门子软件不仅涵盖芯片电路设计(Mentor EDA工具),还通过Simcenter仿真支持半导体制造设备和工艺优化,并以MindSphere工业物联网平台将设备运行数据反馈给设计阶段,形成闭环改进。可以说,Siemens Digital Industries Software 正将传统PLM与OT(Operational Technology, 操作技术)相结合,从而打通设计-仿真-制造-运维链条,这是其区别于纯软件公司的独特优势。同时,西门子大力推进工业软件的云端化与智能化,例如在Teamcenter和EDA工具中引入云架构和AI助手,以提升协同效率和设计智能[13][7]。经过多轮并购整合,西门子工业软件业务规模位居全球前三;其中在PLM/CAD领域与达索系统并驾齐驱,在EDA领域(Siemens EDA)位列第三,在CAE仿真领域(Simcenter系列)亦占有一席之地。总体而言,Siemens Digital Industries Software 已演变为一个覆盖机械、电气、电子、软件和工业物联的庞大软件矩阵,支撑着航空航天、汽车、重工装备、半导体等众多行业的数字化转型,其发展历程见证了工业软件从单一CAD工具走向跨领域数字化集成平台的宏大趋势。主要里程碑:• 1969年:UGS 前身 United Computing 发布 UNIAPT,为数控机床提供自动编程软件,是最早的商用 CAM 解决方案之一。• 1975年:基于收购的 ADAM 技术推出 Unigraphics CAD/CAM 软件,1970年代末在麦道公司投入使用,实现三维实体造型设计。• 1991年:EDS 收购麦道 Unigraphics 部门,组建 EDS Unigraphics;1997年 Unigraphics Solutions (UGS) 从 EDS 剥离上市,成为独立CAD软件企业。• 2001年:EDS 收购 SDRC 公司并将其与 UGS 合并,形成 EDS PLM Solutions 部门,将 Unigraphics 和 I-DEAS 两大CAD软件整合(奠定NX雏形)。• 2004年:UGS 从 EDS 剥离,由私募股权公司收购后恢复 UGS 名称;2005年收购 Tecnomatix,进入数字化制造解决方案领域。• 2007年:西门子以35亿美元收购 UGS,将其更名为 Siemens PLM Software,成为西门子工业部门软件业务核心。• 2012年:收购 LMS International,将多物理场CAE仿真与测试产品(声学、结构、1D系统建模等)纳入Simcenter仿真平台。• 2017年:以45亿美元收购 Mentor Graphics,将EDA(芯片和电路设计自动化)业务融入西门子数字化工业软件组合[4]。• 2019年:Siemens PLM Software 重塑品牌为 Siemens Digital Industries Software,体现业务范围扩展;同年收购CD-adapco,获得STAR-CCM+ CFD软件,强化CAE能力。• 2025年:西门子以约106亿美元收购Altair Engineering(2024年宣告交易,2025年完成),进一步拓展CAE仿真和数据分析平台实力[12]。PTC 公司(Parametric Technology Corporation)创立背景与早期定位: PTC 公司由 Sam Geis berg 博士于1985年在美国马萨诸塞州创立。创始人 Geis berg 此前曾任职于Prime Computer和Computervision等CAD业内公司,他敏锐地意识到参数化、特征基础的三维造型将是CAD技术的未来。1988年,PTC 推出 Pro/ENGINEER 软件,这是业界首款基于参数化特征建模的3D CAD系统。与当时主流的2D CAD制图和简单3D几何造型不同,Pro/ENGINEER 引入了参数化约束和特征(如孔、槽、凸台等)概念,允许设计修改自动传播,大幅提高了设计效率和变更管理能力。这一颠覆性技术使 PTC 在竞争中脱颖而出,迅速获得机械制造业客户的青睐。到1990年代中期,Pro/ENGINEER 成为汽车、工业设备等行业三维CAD的新标杆,PTC 公司也凭借该产品在1991年成功上市。PTC 的早期市场切入点正是通过参数化3D CAD对传统CAD范式的革命,实现从二维制图向三维设计的飞跃。产品线演化与并购整合: 在巩固CAD领先地位的同时,PTC 于90年代末开始扩展产品线至产品全生命周期管理(PLM)领域。1998年,PTC 推出基于Internet架构的PLM软件 Windchill。Windchill 是当时少见的纯Web架构 PLM系统,使异地协同设计和产品数据管理成为可能。通过Pro/E与Windchill的结合,PTC 为客户提供设计+数据管理的一体化方案。进入2000年代,PTC 通过多起并购加快产品线扩张:2005年以1.9亿美元收购 Arbortext 公司,获取动态出版和技术文档管理软件,扩充其服务生命周期管理(SLM)能力;2006年收购Mathsoft公司,将工程计算软件 Mathcad 纳入麾下,完善CAE/计算板块;2007年以2.5亿美元收购 CoCreate 公司,增加直接建模CAD产品(CoCreate OneSpace),满足一些用户对无历史特征建模的需求。2011年,PTC 收购 MKS公司,将其 Integrity ALM(应用生命周期管理)软件整合进来,打通产品研发中的软件工程流程。同年还收购分析服务软件Servigistics,加强售后服务管理解决方案。进入2010年代中期,PTC 把握物联网(IoT)兴起趋势,大举跨界:2013年以约1.12亿美元收购 ThingWorx 平台,切入工业物联网应用开发领域。此举使 PTC 从传统设计软件厂商向“设备互联”方向转型。紧接着 2014年收购 Axeda 公司(工业设备远程监控软件),与 ThingWorx 协同提供物联网完整方案。2015年收购冷光(ColdLight)公司,引入基于AI的工业大数据分析能力,为IoT平台增值。同年还以约6500万美元收购 Kepware 公司,获取工业控制协议连接软件,强化IoT平台与车间设备/传感器的通信能力。2015-2016年间,PTC 将其服务定位从传统PLM供应商转变为“工业物联网和增强现实的领军者”,并适时推出了ThingWorx Studio等AR开发工具。2018年,PTC 与Rockwell Automation达成战略合作并获其10亿美元投资,共同推进IT/OT融合。2019年,PTC 以4.7亿美元收购云原生CAD创业公司 Onshape。Onshape 提供完全基于云的CAD和数据管理平台,PTC 藉此补足自身在云端CAD的短板,迎合未来SaaS模式。2021年,PTC 又以12亿美元收购 Arena Solutions,将云端PLM解决方案纳入旗下,进一步丰富S MB市场产品。综观PTC的发展,其产品线已从核心的Creo CAD(Pro/E 更名)和Windchill PLM,扩展到**工业物联网 (ThingWorx)、工业AR (Vuforia)、服务生命周期管理 (Servigistics)、工程计算 (Mathcad)以及ALM软件开发管理 (Integrity)**等多个领域,形成覆盖产品设计、制造、运维和物联网应用的广泛组合。这种通过并购与整合实现的多元化,使PTC实现从CAD公司向融合IT与OT的软件公司的蜕变。跨界扩张与当前定位: PTC 当前的战略焦点在于数字化转型赋能,通过将CAD/PLM与IoT、AR、AI技术相结合,帮助制造企业构建端到端数字主线(digital thread)。其 ThingWorx 工业物联网平台与 Kepware 工业连接件,使工厂设备、传感器与信息系统无缝互联,采集实时数据;Vuforia 增强现实平台则将数字信息叠加于物理场景,用于指导装配、培训和远程支持。这些与 PTC 经典的 Creo/Windchill 设计数据相结合,即可形成产品的数字孪生,实现从设计、制造到现场使用的全生命周期数据闭环。例如,航空航天公司利用 PTC 平台可对飞机零件建立数字孪生,通过传感器数据监测实际性能并反馈设计优化。PTC 也积极与大公司合作推动工业4.0:与空客合作数字化工厂,与大众汽车合作物联网平台等等。通过多年转型,PTC 已经从90年代的CAD先锋转变为一家融合CAD、PLM与IoT/AR的综合工业软件供应商。在CAD/PLM传统领域,PTC 的Creo和Windchill仍具有强大的市场基础(特别在离散制造业),同时其在工业物联网和AR领域树立了新的品牌形象,IoT平台市场占有率名列前茅。总的来看,PTC 的演进路径代表了工业软件公司顺应新兴技术(IoT、云计算、AR)而成功转型的典型案例。当前PTC强调提供**“物理世界与数字世界融合”**的解决方案,助力企业实现互联产品、智能服务和数字化运营,在全球工业数字化版图中占据独特的位置。主要里程碑:• 1988年:PTC 发布 Pro/ENGINEER 1.0,首创参数化、特征造型的三维CAD软件,在机械设计领域引发革命。• 1998年:推出 Windchill PLM 系统,通过基于Web的架构实现分布式协同产品数据管理。• 2005年:收购 Arbortext(技术文档出版)和 Mathsoft(Mathcad 软件),扩展服务生命周期管理和工程计算产品线。• 2007年:收购 CoCreate,增加直接建模CAD产品,与原有Creo参数化建模形成互补。• 2011年:收购 MKS(Integrity ALM)和 Servigistics,进入软件生命周期管理和服务维修管理领域。• 2013年:收购 ThingWorx 物联网平台,战略转向工业物联网和智能互联产品。• 2015年:收购 ColdLight 和 Kepware,增强物联网大数据分析和OT设备连接能力;同年推出 Vuforia 增强现实开发工具包。• 2019年:收购 Onshape 云端CAD平台,迈出核心CAD业务SaaS转型的重要一步。• 2021年:收购 Arena Solutions,将云原生PLM解决方案纳入组合,进一步完善面向中小企业的数字化方案。Autodesk 公司(欧特克)创立背景与早期定位: Autodesk 公司成立于1982年,总部在美国加利福尼亚,由 John Walker 等12位计算机程序员创业创立。Autodesk 的诞生恰逢个人计算机兴起之时,公司抓住机遇开发面向IBM PC的CAD软件,以填补当时昂贵工作站CAD和手工绘图之间的市场空白。1982年底,Autodesk 推出首款产品 AutoCAD 1.0,在COMDEX展会上亮相,成为首批运行于微型电脑(DOS系统)上的CAD绘图软件之一。AutoCAD 提供了工程绘图所需的基本图形绘制和编辑功能,价格远低于Unix工作站CAD,因而受到中小企业和个人设计师的欢迎。1985年Autodesk成功上市,此时AutoCAD已更新至2.x版本并加入LISP脚本接口,允许第三方开发扩展工具。这一开放性加速了AutoCAD在不同行业的传播,催生了大量面向建筑、土木、机械等领域的插件,使AutoCAD成为通用性极强的平台[14]。到80年代末,Autodesk 年销售额已突破1亿美元,仅用四年即跻身主流软件公司行列。Autodesk 创立初期定位十分明确:提供大众化、可负担的PC平台CAD工具,其战略是以较低成本迅速占领广阔的2D制图市场。AutoCAD 也由此成为事实上的行业标准 2D CAD 软件。产品线演化与并购整合: 虽然 AutoCAD 在2D绘图领域取得成功,但Autodesk意识到3D设计的兴起以及客户对行业专用工具的需求。于是公司在90年代开始丰富产品线。一方面,通过内部开发:Autodesk 于1993年发布 AutoCAD Release 13,引入基本的三维实体建模功能,随后在1999年推出完全重新编写的三维机械设计软件 Inventor[15]。Inventor采用参数化特征建模理念,直面PTC Creo和SolidWorks的竞争,使Autodesk在机械3D CAD市场站稳脚跟[15]。另一方面,大量外部收购支撑起Autodesk的行业解决方案策略:1997年收购 Softdesk 公司,获得建筑和土木工程领域专用CAD应用(如AutoCAD Architecture前身),从而推出针对AEC(建筑/工程/施工)行业的AutoCAD Architecture和Civil系列。1999年收购 Discreet Logic,以5.3亿美元股票获取其3D动画和视频后期产品线(包括3ds Max等),切入媒体娱乐领域。2002年以1.33亿美元收购 Revit Technology公司,获得革命性的建筑信息模型(BIM)软件 Revit。Revit的引入使Autodesk在建筑设计从二维向三维协同设计的转型中保持领先[15]。2006年收购 Alias公司,拿下工业设计和高端动画市场的重要产品(Alias Studio及Maya软件)[16]。此外,Autodesk 还在 2000年代中期收购了一系列制造业和CAE软件:如2005年收购大规模产品数据管理软件供应商 Compass社(拓展PDM能力)[17];2007年收购仿真分析公司 PlassoTech,将有限元分析集成到Inventor环境;2008年收购 Moldflow 公司,引入注塑成型模拟专业CAE工具。2014年收购英国Delcam(CAM和数控加工软件领导厂商),增强数字化制造解决方案。2016年收购水处理仿真软件 Innovyze,布局市政基础设施数字化。在2010年代,Autodesk 积极推进云和订阅转型:2011年推出云端协同平台 Autodesk 360;2015年停止永久授权销售,全面转向SaaS订阅模式。2017年推出集成云平台 Fusion 360,将CAD、CAM、CAE和PCB设计融于一体,以应对来自云原生CAD(如Onshape)的竞争。这一系列产品演进与并购举措使Autodesk的业务范围从最初通用绘图,扩展到建筑BIM、土木GIS、机械3D设计、工业仿真、影视动画、数字制造等众多领域,形成了众多知名产品线(AutoCAD、Revit、Inventor、3ds Max/Maya、Fusion 360等)。Autodesk 通过行业套件的形式提供综合解决方案,巩固了其在建筑工程和制造业软件市场的领先地位[15]。跨界扩张与当前定位: Autodesk 的扩张更多围绕其核心设计软件生态进行,较少涉足实时控制或ERP等领域,但在建筑工程(AEC)和数字媒体方面形成了自身独特优势。特别在AEC行业,Autodesk凭借AutoCAD和Revit系列,主导了从绘图到BIM的技术演进。当前AEC领域数字化热点包括数字孪生和智慧城市,Autodesk 正通过云平台(Forge等)和物联网接口,将BIM与传感器数据结合,支持建筑运营和城市管理。制造业方面,Autodesk 定位于为中小型企业提供易用的一体化数字设计/制造平台。Fusion 360 即体现了这种理念:用户在一款云端软件中完成从三维建模、装配、CAM编程到有限元分析的全过程。这种轻量化、云协同的工具符合当今企业“轻IT”趋势,也为Autodesk 带来新的增长点。在媒体娱乐行业,Autodesk通过Maya、3ds Max和Flame等产品成为影视、游戏视觉特效的主要软件提供商。公司也涉足AR/VR内容创作和实时渲染等新领域,迎合元宇宙概念带来的商机。近年来Autodesk强调**“平台化”**战略,推出 Autodesk Forge 云平台,开放API供客户和开发者构建定制应用,将Autodesk软件融入更广泛的工业互联网生态。通过Forge和合作伙伴网络,Autodesk的CAD/BIM数据正与IoT、施工管理、设施运维等系统打通,形成端到端的数据流。此外,Autodesk积极探索可持续设计,例如开发建筑能源分析、制造减材优化等工具,帮助用户降低碳排放。总体而言,Autodesk 目前的技术与市场定位是:在设计内容创建和建模领域保持龙头地位,并通过云端服务和行业特定解决方案,延伸到产品制造和建筑施工的上下游环节。作为工业软件巨头之一,Autodesk 的演进轨迹说明了PC时代CAD先锋如何持续转型,在互联网和云时代依然保持生命力,在全球工程设计和创意领域拥有广泛影响。主要里程碑:• 1982年:Autodesk 公司成立,同年发布 AutoCAD 1.0,实现CAD软件在个人电脑(DOS)上的首次商用发布,开创大众化CAD先河。• 1985年:Autodesk 公司上市;推出 AutoCAD R2.1,引入 AutoLISP 脚本语言扩展接口,奠定开放生态策略。• 1997年:收购 Softdesk 公司,获得面向AEC行业的AutoCAD垂直解决方案(如建筑、土木模块),加强在建筑/工程领域的产品布局。• 1999年:推出 Inventor 1.0 三维机械CAD软件,进入参数化3D CAD主流市场;同年收购 Discreet Logic,拓展媒体娱乐和可视化仿真业务。• 2002年:收购 Revit Technology,以BIM技术切入建筑设计3D化和协同化的新兴市场。• 2006年:收购 Alias 和 SketchBook 等资产,获得工业设计和高端动画软件(Maya等),完善设计创意软件线[16]。• 2014年:收购 Delcam,公司产品线延伸至CAM和车间加工领域,为制造业客户提供从设计到加工的完整解决方案。• 2015年:启动全面订阅制转型,停止永久授权销售,向云服务模式过渡;推出 Forge 云平台,提供开发者云端API。• 2017年:发布 Fusion 360 平台,将CAD/CAE/CAM/PCB功能一体化云端实现,标志Autodesk向一站式云制造平台进军。CAE/仿真/多物理场平台领域巨头Ansys 公司创立背景与早期定位: Ansys 公司由美国工程师 John A. Swanson 博士于1970年创立,原名 Swanson Analysis Systems, Inc. (SASI)。Swanson 曾在 Westinghouse 核能实验室从事有限元分析工作,意识到当时工程师手工进行结构力学计算非常低效,萌生了开发通用有限元分析软件的想法。由于未获雇主支持,他毅然离职创业,开始在自家庭院的农舍里撰写程序。1970年 SASI 成立,随后推出了ANSYS 软件的首个版本,用于通用结构有限元分析。Westinghouse 公司成为Ansys的首批用户之一,也印证了这一通用仿真工具的工业价值。在1970-80年代计算机性能有限的情况下,ANSYS 软件采用模块化架构,通过打孔卡输入模型,能够处理线弹性结构分析,并逐步扩展到热传导等物理场。SASI 作为创业公司在早期规模不大,但凭借 Swanson 对有限元方法的深厚理解,其软件以精确可靠和通用性赢得了工程界尊重。到1990年代初,SASI 已在航空航天、能源等领域积累一批忠实用户,年收入近3000万美元,占有有限元CAE软件市场约10%。Ansys 的早期定位正是通用有限元力学仿真工具,服务于各种工程领域的力学性能分析需求,这与当时许多专用仿真程序形成差异化。产品线演化与并购整合: 1994年,创始人 Swanson 将公司多数股权出售给私募基金 TA Associates,公司更名为以旗舰产品命名的“Ansys, Inc.”并开始扩张之路。1996年 Ansys 在纳斯达克上市,募集资金支持收购和研发。1997年,Ansys 收购 Compuflo 公司,获得其计算流体动力学(CFD)软件产品,初步进入流体仿真领域。这揭开了Ansys通过并购拓展多物理场能力的序幕。2000年代,Ansys 先后进行了几次关键并购:2006年以5.65亿美元收购 Fluent 公司,获得全球领先的CFD软件 Fluent 和通用CFD平台。此举使 Ansys 一跃成为流体仿真市场的龙头,将流体、传热领域与其原有结构强项结合,强化了多物理场耦合能力。2008年又以约4亿美元收购 Ansoft 公司,纳入高频电磁场仿真软件 HFSS 及相关电子器件仿真工具。这使Ansys扩展到电磁场与电路仿真领域,能够为高速电子、射频通信等行业提供解决方案。2011年收购 Apache Design Solutions,获取芯片级功耗与可靠性仿真(如RedHawk电源完整性分析),进入EDA相关领域。2019年,Ansys 收购 LSTC 公司,将著名的LS-DYNA 显式动力学/碰撞仿真软件收入囊中,补足了结构仿真在高度非线性瞬态分析(如汽车碰撞、安全气囊)方面的能力。此后 Ansys 又收购了光学仿真公司 Optis、仿真云平台 Dynardo、以及化学过程仿真软件 Chemkin 等,不断丰富物理场种类。通过20多年一系列战略并购,Ansys 构建起业界最完善的多物理场仿真产品线,涵盖结构、热、流体、电磁、声学、光学、系统仿真等各主要领域,并开发了 Ansys Workbench 等集成环境以统一用户体验。这种集成不仅体现在软件层面,也通过公司内部技术整合,实现跨领域仿真的耦合,如在电磁-热-应力、多相流-应力等复杂问题上提供一体化解决方案。Ansys 产品还延伸至仿真流程管理、优化设计等方向,如其 DesignXplorer 优化模块、Twin Builder 数字孪生平台等。跨界扩张与当前定位: 作为CAE行业的领军者,Ansys 的发展体现了仿真技术从单一物理场向多物理耦合和从专家工具向设计流程前移的演进趋势。一方面,Ansys 通过多物理场组合,满足工程中同时涉及流固耦合、电热耦合等现象的仿真需求,在航空航天、能源装备、电子电器等领域提供统一仿真平台。另一方面,Ansys 积极响应数字孪生和工业物联网的发展:其 Twin Builder 产品允许基于高保真仿真模型构建实时数字孪生,用于产品运行状态的预测和控制。在自动驾驶、5G 等新兴产业,Ansys 提供从芯片天线(HFSS仿真)、雷达传感(EM仿真)、车辆动力学(VRXPERIENCE驾驶模拟)到系统可靠性分析的一揽子仿真方案。Ansys 也重视与CAD/PLM和EDA工具的集成,与西门子、PTC等PLM厂商及Cadence等EDA厂商建立接口,融入更广泛的设计生态。值得一提的是,2024年Synopsys公司宣布以约350亿美元收购Ansys,并于2025年完成交易[1]。这表明仿真和EDA正加速融合,Ansys 作为独立公司时代结束,但其仿真技术将与Synopsys的EDA/IP优势结合,形成更强大的电子系统设计与仿真平台[1]。在被收购前,Ansys 一直是公开市场运作最成功的CAE企业之一,2024财年营收达25.4亿美元。目前Ansys(并入Synopsys后)依然以**“从零件到系统”的仿真解决方案专家**为定位,致力于推动仿真在产品设计中的早期应用(Simulation-Driven Design)以及仿真与试验数据融合,帮助客户“在计算机上预测未来”。Ansys 的发展历程完美诠释了CAE行业从开创、整合到迈向更广阔工业数字化舞台的演进轨迹。主要里程碑:• 1970年:John Swanson 博士创立 SASI 公司,开发出通用有限元分析软件 ANSYS 的初版,开创商业CAE软件先河。• 1994年:公司更名 Ansys, Inc.,创始人将控制权出售,开始资本化运作;1996年 Ansys 公司上市。• 1997年:收购 Compuflo 公司,进入计算流体力学(CFD)领域,迈出多物理场扩张第一步。• 2006年:以5.6亿美元收购 Fluent Inc.,获得 Fluent/CFX 等顶尖CFD软件,奠定Ansys在流体仿真市场的领导地位。• 2008年:收购 Ansoft 公司,将HFSS电磁场仿真等电子设计仿真工具纳入产品线,实现电磁、电路领域布局。• 2019年:收购 LSTC 公司,获取LS-DYNA显式动力学仿真工具,加强在碰撞安全和材料非线性分析方面的能力。• 2020年:发布 Ansys Twin Builder 平台,支持构建基于仿真的数字孪生模型,拓展仿真在产品运营阶段的应用。• 2025年:Synopsys 完成对 Ansys 的收购,仿真CAE与EDA设计工具实现跨领域融合,为电子系统提供端到端解决方案[1]。BETA CAE Systems 公司创立背景与早期定位: BETA CAE Systems 成立于1990年代初,是发端于希腊的一家工程仿真软件公司。其起源可追溯到1980年代末希腊塞萨洛尼基亚里斯多德大学的一支CAE研究团队,由创始人 Dimitrios Kolovos 和一批工程师在导师指导下开发仿真前处理工具。1990年左右,该团队推出了称为 ANSA(Analysis Systems Animator)的有限元前处理软件原型,旨在自动化仿真模型准备过程。当时CAE模型建模大量依赖人工操作,BETA 团队率先引入几何清理、网格划分等流程的高度自动化,从而极大提高仿真准备效率。BETA CAE Systems 公司正式注册于1990年代中期,总部位于希腊,在欧洲汽车工业的支持下成长。早期 BETA 将 ANSA 锁定汽车碰撞和疲劳分析的前处理市场,为大众、宝马等整车厂服务。凭借卓越的网格划分质量和流程定制化能力,ANSA 很快成为欧洲汽车业事实标准的前处理工具。BETA CAE 此后又开发了 μETA 后处理软件,用于高效处理大型仿真结果和报告自动化,使仿真全流程实现贯通。可以说,BETA CAE 在早期以**“仿真前后处理自动化”**为技术定位,在汽车、摩托车等运输装备行业建立了稳固据点。产品线演化与并购整合: 不同于许多竞争对手通过并购扩张,BETA CAE 长期坚持自主研发路线,产品线围绕客户需求逐步拓展。ANSA 前处理器和 μETA 后处理器构成其旗舰“双子”产品,奠定声誉后,BETA 开始涉足求解器和数据管理等环节。2017年左右,BETA 推出了自研的有限元求解器 EPILYSIS,可用于结构静力、动力和热分析。这一举措使BETA在仿真求解领域实现零突破,减少对第三方求解器依赖,也为用户提供更紧密集成的一站式解决方案。同时期 BETA 开发了仿真流程和数据管理系统 SPDRM,帮助企业管理多用户、多项目的仿真流程,追踪模型和结果版本,提高协同效率。此外,BETA 针对行业趋势推出若干新模块,如复合材料仿真前处理模块,为航空航天和赛车行业处理铺层和分层分析;优化平台 μETA post-optimization 和任务自动化工具,以满足优化设计和批处理需求。BETA 的产品演进特点是紧密贴合客户工程流程痛点,并在各环节提供开放接口与主流CAE工具集成。例如ANSA能无缝对接Abaqus、Pam-Crash、LS-DYNA等求解器的前处理格式,μETA支持多种结果文件读取。通过参加行业协会和用户会议,BETA 与欧、美、日各汽车主机厂技术团队紧密互动,不断改进软件。得益于此,BETA 在几乎没有重大收购的情况下,实现了持续增长,在全球CAE软件市场占据一席之地。跨界扩张与当前定位: BETA CAE Systems 长期专注于CAE仿真过程本身,并未像Ansys等涉足更广泛IT领域。然而,公司在多物理场仿真集成和跨部门协同方面的努力,使其产品超越传统前后处理工具的范畴。例如,ANSA 最初专注结构/碰撞,但逐步扩展支持CFD前处理,包括清理发动力舱复杂几何、六面体网格生成等,服务汽车气动和冷却分析。BETA 工具现已覆盖结构、碰撞、安全、NVH、CFD、光学、热分析等多学科建模需求。这使其能够为整车级“虚拟样机”提供统一建模平台,顺应了汽车行业强调多域协同仿真的趋势。此外,BETA 的SPDRM产品迎合数字孪生和仿真数据管理需求,通过与PLM系统集成,帮助企业构建仿真知识库和自动流程,实现仿真在产品开发流程中的贯通。这种仿真流程化、平台化的发展思路,使BETA 从单点工具供应商升级为能提供企业级仿真平台方案的伙伴。2024年3月,EDA 巨头 Cadence 宣布以约12.4亿美元收购 BETA CAE Systems。Cadence 看重BETA在结构和机械系统仿真领域的领先技术与汽车行业渗透率,此次收购将Cadence的电子设计平台与BETA的多物理场仿真优势结合。对于BETA而言,加入Cadence意味着进入更广阔的电子-机械系统协同设计市场,产品有机会融入Cadence的智能系统设计战略。收购后 BETA 仍作为Cadence下属品牌运营,继续开发其核心产品,同时与Cadence已有的CFD、电磁等仿真工具形成互补。当前,BETA CAE Systems 被视为高端CAE前后处理及流程管理的代名词,特别在汽车、航空航天、防务等行业拥有深厚根基。其发展历程体现了小型专业软件公司通过深耕技术细分领域、坚持客户驱动创新而跻身国际舞台,并最终与EDA巨头融合以共拓工业数字化新版图的过程。主要里程碑:• 约1990年:BETA CAE Systems 在希腊成立,推出 ANSA 前处理软件原型,将仿真几何清理和网格划分流程首次实现高度自动化。• 1997年:BETA 在美国密歇根设立子公司,开始全球化拓展;ANSA 成为欧美主要汽车厂商标准前处理工具。• 2001年:发布 μETA 通用后处理软件,提供高度可定制的结果可视化与报告功能,实现与ANSA前处理的无缝衔接。• 2017年:推出自主研发的 EPILYSIS 求解器,实现结构、振动等有限元分析计算能力,标志BETA从纯前后处理向一体化仿真平台迈进。• 2019年:发布 SPDRM 仿真流程与数据管理系统,满足企业级仿真协同与知识管理需求,完善仿真全过程解决方案。• 2024年:Cadence 公司宣布收购 BETA CAE Systems,BETA 成为 Cadence 电子系统设计业务的重要一环,助力其进入结构与机械仿真市场。ESI Group 公司创立背景与早期定位: ESI Group 于1973年在法国创立,原名 Engineering Systems International,由 Alain de Rouvray 博士和另外三位伯克利大学博士联合创办。公司初期以咨询服务起家,帮助法国核能和军工行业进行有限元仿真分析。20世纪70年代末,欧洲尤其德国汽车业开始实施汽车碰撞安全法规,急需相应的仿真工具。ESI 把握机会,于1979年在德国设立子公司,贴近德系车厂需求。1970年代末至80年代初,ESI 与大众等车企合作,开创性地开发出车辆碰撞仿真技术,1985年完成全球首例整车碰撞有限元模拟,成功预测车身碰撞变形。这项成果催生了 ESI 后来著名的 PAM-CRASH 软件(PAM: Program in Applied Mechanics),确立了ESI在碰撞安全CAE领域的先驱地位。1991年,ESI 获得风投注资,正式从咨询转型为软件开发商,成立专门的软件子公司 PSI (PAM-Systems International),投入旗舰产品研发。可以说 ESI 早期专注于材料力学仿真,特别在高速动态(碰撞、冲击)和制造工艺仿真领域建立优势。其产品定位于解决制造业中那些需要高度非线性有限元技术的问题,如金属塑性成形、碰撞冲击等,是对当时通用有限元软件 (如NASTRAN) 在非线性瞬态分析上的重要补充。产品线演化与并购整合: 进入90年代后,ESI 开始通过自主开发与并购丰富产品线,以实现**“虚拟原型”(Virtual Prototyping)的全面解决方案。1997年,ESI 从法马通(Framatome)收购其软件子公司 Framasoft(后改名 Systus International),获得在核工程结构仿真方面的强项代码,扩充了静态结构和疲劳分析能力。1999年收购法国 Dynamic Software 公司,取得钣金冲压仿真软件 Optris,将金属成形工艺仿真纳入旗下。2000年 ESI 在巴黎证券交易所上市,融资约3000万欧元以支持后续扩张。2001-2003年,ESI 先后并购多家公司:2001年收购法企 Straco,切入振动和声学仿真市场;2002年收购美国 Vibro-Acoustic Sciences (VASci),加强噪声仿真,并购美国 ProCAST 及瑞士 Calcom,进入精密铸造工艺模拟;2003年购入美国 EASi 公司CAE软件资产,构建开放式协同仿真环境。这些举措使ESI在振动声学、铸造冶金等领域建立起产品。2004年 ESI 收购 CFD Research Corp. 的产品部门,首次涉足流体仿真,进军电子冷却、生物技术等新兴CAE市场。2011年 ESI 以5000万欧元收购德国 IC.IDO 公司,将沉浸式虚拟现实**(Immersive VR)技术融入其虚拟样机解决方案,使客户能在3D环境中交互评审CAD模型和仿真结果。同年还收购瑞典 Efield 公司,增补电磁仿真能力。2012年 ESI 收购 OpenCFD Ltd., 获得开源CFD软件 OpenFOAM 的商标和部分技术,加强在CFD领域的话语权。2015年 ESI 创下单年四起收购:收购法国 Civitec (ADAS嵌入式系统仿真)、美国 PicViz (大数据可视分析)、Presto软件资产 (电子封装热仿真)和 Ciespace (云CAE平台)。2016年收购德国 ITI GmbH,将其系统级多域建模软件 SimulationX 纳入麾下,拓展1D系统仿真和机电一体化仿真领域。同年还收购 Mineset Inc., 获取大数据可视分析与机器学习技术,预示着仿真数据挖掘的重要性。通过20余年的持续并购,ESI Group 已构建一套涵盖结构强度、碰撞安全、振动噪声、热管理、铸造锻造、复合材料、流体流动、电磁、系统仿真、虚拟现实等环节的软件组合。这些软件通过 ESI 独有的Virtual Performance Solution (VPS)、Virtual Manufacturing 等集成平台联结,使用户能够对产品从制造工艺到在役性能的各方面进行模拟,真正实现“虚拟原型”,以减少物理试验和样机依赖。跨界扩张与当前定位: 相较于Ansys等通用CAE巨头,ESI Group 一直强调特定行业和应用的纵深解决方案,并积极探索将仿真融入更广泛的企业流程。其核心理念是**“零实物试制”** (Zero Prototyping),帮助企业通过虚拟测试达到优化设计,从而减少物理试验,实现降本增效和创新提速。在这一指导下,ESI 深耕汽车领域的虚拟样机:为整车厂提供从冲压、焊装(Virtual Welding)、喷涂,到碰撞、安全(Virtual Crash)、噪声(Virtual Noise)、振动舒适性(Virtual Seat)等全面虚拟仿真方案,几乎涵盖汽车开发流程的各环节。此外,ESI 也服务航空航天(如复合材料成型与冲击仿真)、重型机械、能源核工业(如反应堆结构力学模拟)等领域,成为许多高端制造企业数字化研发的长期合作伙伴。近年来 ESI 顺应数字孪生潮流,提出混合仿真(Hybrid Twin)概念,将仿真模型与物联网数据相结合,实现产品在服役过程中的状态预估与运维优化。例如在风电和核电领域,ESI 的方案可根据传感器数据更新有限元模型,预测结构剩余寿命。ESI 还与高校和行业联盟合作,推动仿真在可持续发展(轻量化、节能)方面的应用。2023年11月,美国电子测量巨头 Keysight Technologies 完成对 ESI Group 的控股收购,斥资近9.14亿欧元收购其50.6%股权。Keysight 将 ESI 的虚拟原型技术与自身测试测量业务结合,旨在打通“仿真-测试”闭环,加速产品创新。对于ESI,这意味着获得更强的资金和市场支持,以进一步融入电子行业和北美市场。当前ESI Group 作为 Keysight 旗下公司,定位于提供精准可信的CAE仿真和沉浸式虚拟原型解决方案,其特色在于跨越产品生命周期的多物理场综合模拟,帮助工业客户大胆创新同时降低风险。ESI 的发展轨迹显示了欧洲CAE企业通过聚焦专业应用并不断扩充技术边界,最终在工业数字化大潮中找到自身独特价值并与更大生态结合的发展模式。主要里程碑:• 1973年:ESI 公司在法国创立,创始团队包含 Alain de Rouvray 等4位博士,以工程咨询业务起步。• 1985年:成功完成全球首例整车碰撞仿真,与大众汽车合作开发出 PAM-CRASH 碰撞模拟软件原型,奠定公司旗舰产品基础。• 1991年:获得风险投资,成立专职软件部门 PAM-Systems Intl.,开始将咨询积累的软件化、产品化。• 1997年:收购 Framasoft(核工程仿真)、Dynamic Software(冲压成形),拓展核能和冲压工艺仿真产品线。• 2000年:在巴黎证券交易所上市,募集资金支持全球扩张和研发投入。• 2002年:收购 Vibro-Acoustic Sciences (美国) 和 ProCAST/Calcom,公司进入声学仿真和铸造冶金仿真领域。• 2011年:收购 IC.IDO(德国),将沉浸式虚拟现实应用于产品3D评审决策;同年收购 Efield,增强电磁仿真能力。• 2015年:一年内完成4项收购,涉及ADAS仿真(Civitec)、电子系统热分析(Presto)、大数据可视分析(PicViz)、云CAE平台(Ciespace),体现公司向智能驾驶和云平台转型的尝试。• 2016年:收购 ITI GmbH,获得 SimulationX 一维多域系统仿真软件;同年收购 Mineset,进军仿真数据分析与机器学习领域。• 2023年:Keysight 公司收购 ESI Group 控股权,ESI 成为 Keysight 设计与仿真软件业务的重要组成,仿真与测试测量领域加速融合。MathWorks 公司创立背景与早期定位: MathWorks 公司成立于1984年,由 Cleve Moler、Jack Little 和 Steve Bangert 在美国加州共同创办。Moler 是新墨西哥大学计算机系主任,他在1970年代编写了一个用于矩阵计算教学的 Fortran 程序集并取名 MATLAB(Matrix Laboratory)。Jack Little 在斯坦福大学读研期间接触到MATLAB,意识到其商业潜力。1984年,三位创始人联手将MATLAB用C语言重写,MathWorks公司由此诞生,最初办公地点就在 Little 租住的小木屋中[18]。1984年12月,在IEEE控制与决策会议上,MathWorks发布了首个PC版 MATLAB。与同时代数值计算工具相比,MATLAB 提供了交互式环境和丰富的线性代数函数库,使工程师和科学家无需深厚编程功力即可进行矩阵运算和算法原型开发。这极大提高了计算效率和易用性,MATLAB 很快通过学术界传播开来,成为大学教学和科研的标准工具之一。1985-1990年代,MathWorks 不断丰富MATLAB功能,增添信号处理、控制系统等专用工具箱(toolbox),满足各领域专业需求。1988年,MathWorks 推出 Simulink(最初名为 SIMULAB)软件,这是一个基于图形模块的动态系统建模与仿真环境,使用户能像搭建方框图一样构建微分方程模型并运行仿真。Simulink 的出现将 MathWorks 平台从数值计算扩展到系统仿真,为控制工程和信号处理等领域带来了强大工具。MathWorks 早期的市场定位聚焦于技术计算和系统仿真软件,为工程和科学工作者提供易用、高效的计算环境。这与传统编译型编程语言形成互补,极大降低了算法开发和仿真实现的门槛,因此在工业界和学术界均获得广泛采用。产品线演化与技术扩展: MathWorks 的产品线围绕 MATLAB 和 Simulink 两大核心持续扩展。1990年代,MathWorks 针对各学科推出了众多 MATLAB 工具箱:如控制系统、信号处理、图像处理、优化、小波分析等,大大丰富了MATLAB的应用场景。同时Simulink生态也壮大起来,引入状态流(Stateflow)模块(用于有限状态机建模)、汽车专用块集等,确立了Simulink在控制系统仿真和硬件在环测试中的事实标准地位。1993年,MathWorks 推出Real-Time Workshop(后更名Simulink Coder),能够将Simulink模型自动生成C代码,使模型直接部署到实时系统中,开创了模型自动代码生成的先河。这在汽车电子、航天等嵌入式系统开发领域产生深远影响,因为控制算法可以从Simulink模型快速转化为嵌入式可执行代码。进入2000年代,MathWorks继续完善模型开发流程:引入xPC Target(后为Simulink Real-Time),支持基于PC的硬件在环仿真;推出Embedded Coder加强对微控制器优化代码的支持;并开发Polyspace静态代码验证工具(MathWorks于2007年收购法国 Polyspace 公司)以保障自动生成代码的可靠性。此外,MathWorks 逐步涉足FPGA与HDL领域,推出 HDL Coder 实现Simulink到硬件描述语言的代码生成,满足通信和FPGA算法设计需求。随着人工智能和大数据兴起,MathWorks 适时增加了机器学习、深度学习工具箱,以及并行计算能力,方便用户在MATLAB中使用GPU加速和大数据集训练AI模型。MathWorks 还紧跟行业趋势开发了ADAS/自动驾驶工具箱、机器人工具箱等新产品,以覆盖自动驾驶汽车、机器人等前沿应用。通过内部开发和小型技术收购(例如2006年收购 MathCore Engineering,将 Modelica 支持融入Simulink),MathWorks 建立了包含100多个工具箱/模块的庞大产品体系,覆盖从数学计算、控制设计、信号/图像处理到AI、物联网、验证测试等众多领域[19]。这些工具与核心MATLAB/Simulink深度集成,保持一致的用户体验和脚本接口,使MathWorks的平台具有极高的黏性和拓展性。跨界扩张与当前定位: MathWorks 的发展一直专注于工程与科学计算领域,未直接进入PLM、CAD等其他工业软件市场,但其影响已遍及几乎所有技术学科,在跨界应用中更多扮演“基础设施”角色。例如,在汽车工业数字化转型中,MATLAB/Simulink 被广泛用于自动驾驶算法开发、动力系统建模、整车控制系统设计,并通过与AUTOSAR标准对接支持生产级软件部署。在航空航天,MathWorks 工具用于航电系统仿真验证和飞行控制系统设计,甚至参与NASA火星探测器软件的开发调试。随着AI和数据科学的重要性上升,MATLAB 也定位为数据科学平台,与Python/R竞争共存。MathWorks 开发了MATLAB Online和MATLAB Drive支持云端协作,并推出基于MATLAB的深度学习框架(如Deep Learning Toolbox)以简化AI模型设计。MathWorks 还积极服务学术界,与全球数千所大学合作,使MATLAB/Simulink成为工程教学标准工具之一,从而持续培养未来用户群。MathWorks 公司至今保持私人持有(未上市),每年将约30%的收入投入研发,注重长远技术演进而非短期利润[19]。当前 MathWorks 的市场定位仍然是工程师和科学家的高效研发环境提供商。其竞争优势在于统一的编程/仿真环境和丰富的算法库,大量工程难题可以在MATLAB/Simulink中“一站式”解决。这种定位随着AI和HPC的发展仍具活力,例如MATLAB近年加强了和TensorFlow等开源AI框架的互操作,以及对云计算的支持,使用户能利用MathWorks工具无缝调用外部资源。在全球工业软件版图中,MathWorks 算是一个独特案例:它未通过并购构筑商业帝国,而是凭借口碑和技术持续扩张自己的生态,在各行业的研发、试验和教学环节扮演不可或缺的角色。其演进轨迹体现了技术驱动型公司通过不断创新、紧贴用户需求而长期繁荣的发展之道。主要里程碑:• 1984年:MathWorks 公司成立,推出首版 PC MATLAB,将矩阵计算软件从学术原型转化为商业产品[18]。• 1988年:发布 Simulink 图形建模与仿真环境(最初名为Simulab),开辟控制系统和信号仿真新领域。• 1993年:推出 MATLAB 4,引入面向对象编程概念和图形界面工具箱;同年发布 Real-Time Workshop,实现Simulink模型自动生成C代码,初步实现模型到实现的自动衔接。• 1999年:MATLAB 5/6 时期增加大量专用工具箱(如优化、信号处理、ID识别等),Simulink引入Stateflow,用于状态机逻辑建模。• 2006年:收购法国 Polyspace,公司进军静态代码分析领域,为嵌入式代码自动验证提供工具。• 2012年:发布 MATLAB Parallel Computing Toolbox,加强多核和GPU并行能力;推出Simulink PLC Coder支持可编程逻辑控制器代码生成。• 2017年:推出基于MATLAB的深度学习工具箱和自动驾驶系统工具箱,扩展人工智能与自动驾驶应用。• 2020年:发布 MATLAB Online 和 MATLAB Live Editor等云服务功能,支持在线协作和实时脚本交互;同年MATLAB年营收首次突破10亿美元规模。COMSOL 公司创立背景与早期定位: COMSOL 公司成立于1986年,总部位于瑞典斯德哥尔摩,由 Svante Littmarck 和 Farhad Saeidi 等人创办。创业初期公司名称为“COMSOL AB”,专注于有限元分析软件的开发。1980年代中期,工程界对多物理场耦合仿真需求日益增长,但当时主流CAE工具多局限于单一物理场。COMSOL 创始团队意识到,将不同物理场统一在一个仿真平台中将极大地方便研究人员和工程师。公司于90年代初推出了最早的产品 FEMLAB,作为 MATLAB 环境下的有限元分析工具箱,能够求解偏微分方程(PDE)问题。FEMLAB 巧妙地将有限元方法与MATLAB的矩阵计算和脚本语言相结合,使用户可以在MATLAB中组装和求解多种物理场的PDE模型。这种开放灵活的方式迅速得到科研群体认可。2000年代初,COMSOL 将 FEMLAB 独立为完整的软件,并逐步增加图形界面和预设的物理场接口。2005年,公司将产品更名为 COMSOL Multiphysics,正式确立其在多物理场仿真平台的品牌形象。COMSOL Multiphysics 提供了统一的GUI,可通过附加模块求解电学、结构、声学、流体、化学等不同物理场,并允许用户方便地耦合这些物理场。这一时期COMSOL的市场主要在学术和高端研发部门,定位于灵活多功能的多物理场建模工具,与Ansys等偏重工业应用的大型仿真软件形成差异。COMSOL 强调模型定义的方程透明性和用户可扩展性,吸引了需要自定义物理和求解器的科研用户,也开始逐渐被一些高科技行业公司采用。产品线演化与技术特色: COMSOL 的产品体系以 COMSOL Multiphysics 核心为基础,加上一系列垂直物理场模块和功能扩展组成。其显著特点是模块化架构:用户根据需要加载电磁场、结构力学、微波射频、化学反应工程、地球科学等特定模块,这些模块提供预定义的物理场方程、材料库和后处理模板,但底层仍通过统一的有限元求解器和弱形式PDE引擎实现。这种设计令COMSOL易于扩展。公司在2005年后陆续发布了AC/DC模块、RF模块、CFD模块、声学模块、化学反应工程模块、MEMS模块等,涵盖绝大多数工程物理领域。每个模块既可独立求解对应场,也能与其他模块耦合。例如用户可以耦合结构和声学模块进行压电声学仿真,或耦合电磁和热模块进行电热设计。2008年,COMSOL 引入CAD Import Module和与SolidWorks等CAD软件的实时接口,方便导入几何模型,增强了工程适用性。2014年推出 COMSOL Server 和 COMSOL Compiler,允许用户将仿真应用部署为web应用或独立可执行程序,使仿真工具走出专业工程师的小圈子,提供给更广泛的终端用户使用。这种仿真App理念在工业中反响积极,许多企业利用COMSOL为内部设计人员定制简化界面工具。COMSOL 在公司发展中几乎没有通过大型并购来扩张,而是依靠内部研发拓宽物理模块范围。例如,2011年发布粒子追踪模块,2016年增加多体动力学模块,2018年推出用于波导光子学的波束包络法 功能等。COMSOL 还与学术界联系紧密,定期举办用户年会,发布同行评审的会议论文集,确保其技术前沿性。总的来说,COMSOL通过统一的仿真框架 + 丰富的物理库的发展策略,巩固了其在多物理场建模平台市场的独特地位。跨界扩张与当前定位: COMSOL 尽管规模不及Ansys等巨头,但凭借其模块化和灵活性,在一些新兴交叉领域得到应用,例如微机电系统(MEMS)、生物医学工程、新能源等。COMSOL 的用户可以方便地建立自定义的方程,比如编写偏微分方程来模拟非常规物理现象,这使其在科研和产品创新阶段深受欢迎。COMSOL 的跨界更多体现在软件集成和用户群扩展上:通过与 MATLAB 强大的脚本能力结合,COMSOL 被嵌入许多自动化仿真流程;通过 COMSOL Server 部署,仿真结果融入企业IT系统,实现与数据库和云服务的连接。COMSOL 也积极支持教学,许多高校将其用于多物理场课程设计。行业方面,COMSOL 当前定位为高精度多物理场仿真平台领导者,与Ansys等相比,更专注仿真本身而非提供整个PLM流程解决方案。这一聚焦令COMSOL在其擅长的领域享有良好声誉,并以稳定的姿态运营——公司仍由创始团队领导,未被并购,依靠每年订阅收入投入研发滚动发展。近年来,COMSOL 开始关注**高性能计算(HPC)**支持,改进并行求解和内存管理,以应对工业级大规模问题,并添加对云计算的支持,使用户可在AWS等云端运行COMSOL实例。COMSOL 还没有直接涉足AI,但一些用户已利用MATLAB与COMSOL耦合进行AI辅助仿真。总的来说,COMSOL 公司走的是“专业、小而精”路线:以自身独特的PDE建模环境服务高端仿真需求,成为大型CAE厂商之外的重要补充。其演进历程说明,在工业软件领域,通过深耕技术和服务特定用户群,也能建立稳固的市场地位并实现长期可持续的发展。主要里程碑:• 1986年:COMSOL 公司在瑞典成立,启动通用有限元软件研发,由Svante Littmarck和Farhad Saeidi共同创办。• 1994年:发布 FEMLAB 1.0 (作为 MATLAB 工具箱),实现交互式多物理场PDE建模与有限元求解的结合,受到学术界欢迎。• 2005年:FEMLAB 正式更名为 COMSOL Multiphysics 3.0,推出独立的统一仿真环境和图形用户界面,并引入多种物理场模块库。• 2008年:发布 COMSOL Multiphysics 4,显著改进用户界面和求解器性能;新增CAD Import和LiveLink模块,与主流CAD软件实现双向关联。• 2014年:推出 COMSOL Server 和 Application Builder,允许用户将仿真模型封装为定制应用,通过局域网或云端提供给非CAE专家使用。• 2016年:发布 COMSOL Multiphysics 5.2a,引入多体动力学模块和形状优化模块,拓展机械系统和优化设计能力。• 2023年:发布 COMSOL Multiphysics 6.1,增强多核/多GPU并行求解性能;大会交流显示COMSOL在量子器件、核聚变等尖端领域得到应用。Altair Engineering 公司创立背景与早期业务: Altair Engineering 公司成立于1985年,由 James R. Scapa、George Christ 和 Mark Kistner 在美国密歇根州创办。最初 Altair 是一家工程咨询公司,为汽车工业提供结构分析和优化服务。创始团队具有有限元分析和优化算法背景,立志开发更高效的仿真工具。1990年,Altair 推出了首款自主软件产品—优化设计软件 OptiStruct 1.0,用于结构拓扑优化。OptiStruct 能在给定体积约束下自动寻找结构的最佳材料分布,被汽车厂商用于减重设计,展现出巨大价值[20][21]。随后 Altair 又开发出前处理软件 HyperMesh,以高性能网格划分和模型整备功能著称,解决了大型有限元模型建立耗时的问题[20]。1994年,Altair 发布集成仿真软件套件 HyperWorks,将OptiStruct、HyperMesh和结果后处理工具集成起来,为客户提供统一界面。这标志着 Altair 从咨询服务成功转型为CAE软件提供商。到90年代末,Altair 工程师团队已在底特律三大汽车公司内驻场服务,HyperWorks 软件也被广泛应用于汽车设计,从概念优化到详细强度分析[21]。Altair 的早期业务特点是软硬结合:既销售软件,又提供嵌入式工程顾问支持,帮助客户使用工具解决实际问题。这种模式一方面扩大了软件知名度,另一方面也带来现金流支持持续开发。Altair 创业初期专注于结构优化和前处理细分市场,利用汽车轻量化和CAE应用扩大的契机站稳了脚跟。产品线演化与并购整合: 进入2000年代,Altair 将业务版图扩张到更广阔的CAE领域,同时开始国际化布局。2003年,Altair 从NASA获得PBS (Portable Batch System) 软件的商业授权,并开发出 PBS Professional 调度系统。PBS 是高性能计算作业管理软件,其引入使Altair 得以为客户提供CAE仿真的HPC解决方案。2006年,Altair 收购法国 Mecalog 公司及其 Radioss 显式动力学仿真软件。Radioss 专长碰撞和冲击仿真,与OptiStruct形成互补。这次并购大幅提升了Altair在汽车碰撞安全CAE市场的地位。2008年,Altair 收购意大利 solidThinking 公司,引入工业设计造型和概念设计优化工具,从而进入概念设计软件领域。2010-2011年,Altair 连续并购 SimLab (有限元建模自动化)、Acusim (CFD软件Acusolve)[22]等公司,扩展到计算流体动力学领域。同时收购 Panopticon (2011) 进入数据可视化分析领域。2014年收购南非EM Software & Systems公司,将FEKO 电磁仿真软件和WinProp无线传播工具纳入旗下。2017年,Altair 继续拓展电子设计自动化(EDA)领域,收购法国 Modeliis 公司,获取其模拟电路快速仿真技术。2018年,Altair 进行多笔重要收购:包括 SimSolid (瞬态结构仿真,不需网格的快速求解技术)、Datawatch (数据分析和可视化软件),以及FluiDyna (GPU加速CFD)、Carriots (物联网平台)等。通过这些并购,Altair 的业务范围延伸到数据分析、人工智能 (通过Datawatch平台) 和物联网领域,将CAE与AI、IoT融合的雏形初现。2019年,Altair 完成累计30家企业的收购。此后仍有扩张:2020年收购 Univa (调度软件)加强HPC,2021年收购 RapidMiner (数据科学平台)、2022年收购 Powersim (电力电子仿真)等,不断丰富仿真和AI的交叉产品线。至2020年代中期,Altair 已构建出以 HyperWorks(CAE/仿真套件)和 Altair One(融合HPC云计算和AI分析平台)为核心的产品体系,覆盖结构/动力学仿真、流体仿真、电磁仿真、系统建模、优化设计、高性能计算、数据分析、物联网等众多领域。Altair 的并购策略注重将新技术快速融合进统一框架,并采用灵活的基于许可单位(Token)的商业模式,方便客户使用其广泛的工具组合。跨界扩张与当前定位: Altair 经过近40年发展,已从一家有限元软件公司转型为提供智能仿真、AI 和云计算融合方案的综合供应商。其愿景被概括为“Convergence of AI, Data Analytics & HPC with Simulation”,即通过将人工智能、数据分析、高性能计算与仿真技术融合,释放工程创新潜能。具体表现有:Altair 将 Datawatch数据分析软件与其仿真产品集成,帮助用户从CAE仿真结果和试验数据中挖掘洞见,实现仿真驱动的AI应用;通过收购Carriots IoT平台,Altair 打通了物联网设备数据接入,使仿真与实时传感数据结合,在数字孪生实现上提供支持;Altair 推出 Altair One 云平台,将HyperWorks仿真工具、PBS HPC管理、中立的数据分析工作流集中在统一界面,方便企业在云上开展大规模仿真和数据计算。Altair 也积极拥抱开源和民主化趋势,推动开放架构、支持Python编程接口等,以吸引年轻开发者。2024年10月,西门子宣布以106亿美元收购Altair Engineering,Altair 将并入西门子数字化工业软件业务[23][12]。此举将西门子原有Simcenter仿真和MindSphere数据平台与Altair的HyperWorks和数据分析能力整合,打造更完整的工业数字化工具链[12]。对于Altair而言,被收购前公司已在2025财年实现6.65亿美元收入并连续盈利。加入西门子后,Altair 产品预计融入Xcelerator平台,继续发挥在仿真和AI融合方面的技术领先性[7]。当前Altair作为西门子子品牌,定位于下一代仿真和AI平台的提供者,强调通过高度集成的仿真、优化和机器学习工具,帮助企业探索更优产品设计、加速创新周期[7]。Altair 的演变轨迹充分体现了工业软件公司紧随IT技术浪潮(如HPC、AI、IoT)拓展边界、并通过不断收购实现技术组合更新,从而在竞争中保持活力并最终与更大生态合流的发展历程。主要里程碑:• 1985年:Altair Engineering 在美国成立,起初以CAE咨询服务为主营;1990年推出OptiStruct 1.0结构优化软件,开启自主软件业务。• 1994年:发布HyperMesh前处理和HyperWorks集成CAE工具套件,Altair开始以软件供应商身份拓展汽车与航天市场[20][21]。• 2003年:获得PBS调度软件授权并推出PBS Professional,将业务扩展到高性能计算资源管理领域。• 2006年:收购Mecalog公司(Radioss碰撞仿真软件),大幅提升在汽车碰撞安全仿真市场地位。• 2008年:收购solidThinking公司,进入工业设计和概念建模软件领域。• 2011年:收购Acusim(AcuSolve CFD软件)和HiQube商业智能软件,拓展计算流体力学及数据分析能力[22]。• 2014年:收购EMSS公司(FEKO电磁仿真),补强电磁场及天线设计板块。• 2017年:Altair 在纳斯达克上市(代码ALTR),筹资1.56亿美元,用于加速产品研发和并购[24]。同年收购Modeliis(EDA仿真)和Carriots(物联网云),向EDA和IoT领域迈进。• 2018年:密集收购SimSolid(无需网格快速仿真)、Datawatch(数据分析)等十余家公司,实现仿真、HPC、AI大融合的产品版图。• 2025年:西门子完成对Altair的收购[23],Altair作为Siemens Xcelerator的一部分,继续推进仿真驱动设计与人工智能的融合创新[12]。参考文献:【18】 Paul McLellan. Synopsys, the first 25 years. SemiWiki, 2012.【34】 Wikipedia. Ansys.【35】 Synopsys to acquire Ansys[1] (via Wikipedia/Reuters).【39】 Paul McLellan. A Brief History of Cadence: The Solomon-Costello Era. Cadence Community Blog, 2016.【41】 Cadence Press Release. Cadence to Acquire BETA CAE, Expanding into Structural Analysis, 2024.【1】 BETA CAE Systems. Company Profile - We are BETA.【43】 SemiWiki (Siemens EDA Wiki). Mentor Graphics/Siemens EDA[3][4][2][12][7].【22】 Dassault Systèmes. Company History.【20】 Dassault Systèmes. Company History.【24】 Dassault Systèmes. Company History.【12】 ESI Group. History - The story begins.【13】 ESI Group. History (1999-2003 & 2011-2012).【14】 ESI Group. History (2016 & about ESI).【15】 Keysight Technologies. Keysight Completes Acquisition of Shares of ESI Group, Press Release, 2023.【37】 Wikipedia. The MathWorks[18][19].【36】 Cleve Moler. History of MATLAB and MathWorks.【8】 Wikipedia. Altair Engineering[23].【9】 Wikipedia. Altair Engineering – History.【10】 Wikipedia. Altair Engineering – Acquisitions[22].[1] Ansys - Wikipediahttps://en.wikipe dia.org/wiki/Ansys[2][3][4][5][6][7][12][13] Siemens EDA Wiki - Learn about Mentor on SemiWikihttps://semiwiki.com/wikis/company-wikis/mentor-graphics-wiki/[8][9][10] History | About - Dassault Systèmeshttps://www.3ds.com/about/company/history[11] UGS Corp. - Wikipediahttps://en.wikipe dia.org/wiki/UGS_Corp.[14][15][16][17] Autodesk - Wikipediahttps://en.wikip edia.org/wiki/Autodesk[18][19] MathWorks - Wikipediahttps://en.wiki pedia.org/wiki/MathWorks[20][21][22][23][24] Altair Engineering - Wikipediahttps://en.wikip edia.org/wiki/Altair_Engineering 来源:全球工业软件产业发展资讯