仿真軟體的鯊魚時代:改變歷史的併購

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引子：火種起於航天

1961年，急於扭轉太空領域落後於蘇聯的局面，大膽地選擇登月計劃的甘迺迪總統，獨排眾議，永遠地改變了美國的航天面貌。這是人類最危險、最複雜的一次探索任務，美國航空航天局NASA擔當重任。為了解決宇航工業對於結構分析的迫切需求，NASA在1966年提出了發展世界上第一套泛用型的有限元分析軟體Nastran的計劃，像天界盜火一般，從此點亮了人類探索數字世界的徵程。可以說，仿真一開始，就是伴隨著人類最偉大的製造工程而生。

從此，顛覆性重生，破壞性併購，伴隨了50多年的仿真軟體CAE的發展史。

第一個嗜血鯊魚：MSC

MSC.Software創建於1963年，它是NASA的寵兒。MSC參與了NASA整個Nastran程序的開發過程。1969年NASA推出了其第一個版本，之後MSC繼續改良並在1971年推出MSC.Nastran。

吃著皇糧，直接商業化的結果，MSC一路發展迅速，迅速奠定行業先鋒的位置。然而MSC的長大，卻是靠著一路血口大開的併購之路。從1989年開始到2016年的20多年中，MSC軟體一共兼併和重組了10餘家公司。

1989年MSC通過兼併荷蘭PISCES而進入高度非線性分析市場；1998年MSC又兼併2D和3D運動學仿真軟體的開發者Knowledge Revolution公司。

對MSC而言，最具有裡程碑意義的時間是1999年。本來在NASA的支持下，還有另外兩個小公司（UAI和CSAR）分別在NASA的版本上，擴展出自己的商業軟體。統一江湖，是每一個領頭羊會想的事情吧。堅定的MSC在1999年收購了這兩家小而美的公司，同時還一口氣吃掉了第一個商業非線性有限元程序MARC。從此，MSC成為市場上惟一一家提供Nastran商業代碼的供應商。一時驕奢無邊，執有限元分析牛耳。

2002年，MSC以1.2億美元收購世界著名虛擬樣機仿真軟體MDI公司。其中最大的寶貝，就是大名鼎鼎的機械系統運動學、動力學仿真分析軟體ADAMS被收入囊中，這成為MSC分析體系中一個重要的組成部分。

工業軟體離不開工業巨頭的撫養。誕生于波音公司的Easy5，最早本來是為軍方開發使用，隨後由波音公司完成了 商業化。這簡直是一個飛機工程師的知識寶庫。它由各學科領域富有經驗的工程師和數值計算專家，從飛機設計過程中實戰而來的資料庫。經過近30年的不斷積累和大量工程問題的檢驗，已經成為獨一無二的控制與多學科動態系統仿真分析工具，可謂波音公司工程仿真經驗的結晶。就在2002年， MSC公司收購Easy5，並在隨後升級為Windows版本。

甲方和乙方的角色，可以如此輕鬆地切換。真是令人羨慕的知識流動機制。

這是MSC最風光的黃金年代。

好花不長，受全球金融風暴的持續影響，MSC軟體的業績開始下滑，2009年被一家投資集團看重並收購後變為私人公司退出股票市場。這在美國，也是常常發生的事情，軟體公司會被投資者併購然後坐地等著沽價而售。從2010年開始，MSC進行艱難轉型，計劃從產品到策略都進行調整。雖然換了主人，但併購卻並未停止。2011年和2012年，MSC分別收購了比利時著名的聲學軟體公司FFT（自由聲場技術）公司和高端材料仿真領域廠商e-Xstream，2016年MSC軟體公司收購焊接與成型仿真領軍企業Simufact。

然而在純資本的東家手裡，MSC似乎迷失了方向。或者這本來就是投資家的策略。因此，它的再次更換東家，是遲早的事情。

圖1 MSC經歷的鯊魚吃鯊魚

果然，2017年，這條嗜血的鯊魚，被一個做計量的瑞典硬體大漢以區區8億美元，一口吃掉。作為世界十大原創軟體公司之一，MSC軟體是全球多學科仿真模擬領域的領導者，技術也好，口碑不差。而命數，卻出乎意料。

老大哥也要補血

作為老牌的仿真企業ANSYS，現在依然是仿真領域最為成功的巨頭之一。仿真公司的源頭，往往都有一個執著的工程師科學家。ANSYS的故事，也是從天才工程師開始。John Swanson博士早年在西屋工作的時候，就創立了一套有限元分析程序。1969年，Swanson創立ANSYS的前身。又見美國創業精神，這也是一家車庫創業的公司；又見美國軌跡，軟體背後都有用戶的「深情支持」。這次支持Swanson一個私營企業發展的，是美國西屋核電公司。這種深情支持，是國內用戶對國產工業軟體之間，最為缺乏的一種關懷。出於複雜的原因，中國的用戶與軟體供應商的關係，從來就是一個大戶地主挑媳婦的狀態。這種單純的「甲方乙方」合同關係，而非戰略共生的邏輯，正是中國工業軟體發展的始終不能癒合的內傷。

不同於MSC、UGS的仿真源於NASA，ANSYS是從服務於西屋核電出發而形成一個仿真流派。而到了1994年，為了讓仿真軟體企業做大，Swanson做出了最不可思議的舉動，他讓出CEO位置和股票，公司也轉成為當下的ANSYS公司。

自2000年開始，ANSYS進行了一系列收購，包括：ICEM CFD Engineering、法國的CADOE。這為仿真軟體的快速發展，打下了良好的基礎。

2003年，ANSYS公司出資2100萬美元收購AEA公司的CFX軟體業務。後者絕非等閒之輩，這可是全球第一個通過ISO9001質量認證的大型商業CFD軟體，一開始就是誕生在工業應用背景中。是英國工程科技諮詢公司為解決工業實際問題而開發。它在1995年吃掉了一家做旋轉機械設計與分析的加拿大ASC公司。

2006年，ANSYS公司已成功完成對Fluent的收購活動，共花費六百萬股普通股和將近2.99億美元的現金。這些被收購公司的嘴巴其實也從來沒閒著，都是一路吃吃吃地走過來。1995年，Fluent收購最大對手FDI公司；1997年則收購polyflow公司。

同一年， ANSYS收購了Century Dynamics公司，將高速瞬態動力分析軟體納入到ANSYS的分析體系中。

這幾次收購，讓ANSYS在計算流體力學裡聲威大震，收購時機也非常好。當時Fluent、CFX、STAR-CD是計算流體力學CFD領域的三駕馬車，ANSYS收購了其中兩家，加強了ANSYS在計算流體力學CFD領域的地位。稀缺的CFD資源，就剩下STAR-CD。被鯊魚吃掉，就變成了遲早的事情。但意外的是，這個併購，還是拖延了至少十年，達索和西門子才開始為了競購這塊肥肉，大打出手。最後，更加迫切地進行戰略布局、強化汽車領域優勢的，當然也是更加財大氣粗的西門子，在 2016年以近10億美元購買CD-adapco。它的擁有者正是STAR-CD公司。

如果說是失算，那就是ANSYS錯過了多體動力學軟體Adams。這樣軟體的空檔期不會等太久，後者被MSC一口吃下。

到了2008年，ANSYS再次進入一個全新領域電子設計軟體EDA領域，收購了Ansoft公司。此次收購總價約8億多美元。這次天量的收購，使得EDA領域的獨立軟體商只剩下三個巨頭，而其中一個則在2016年年底被西門子以37億美元宣布併購。

併購電子設計軟體Ansoft的落子，在ANSYS戰略版圖上仍然在繼續迴響。後者隨後再次以3.1億美元現金收購模擬軟體提供商Apache Design Solutions。填補了它在集成電路仿真的布局。

圖2 ANSYS的併購史

2014年收購SpaceClaim，徹底解決了ANSYS再幾何造型的短板問題，收購價格也只只有8500萬美元。在2015年之前，ANSYS的前處理還比較難用，併購後一躍成為最好用的前處理軟體之一。其實SpaceClaim已經跟ANSYS早有合作。SpaceClaim早就為ANSYS開發3D建模的前端應用。這次併購，更像是合法化地成全了一樁早已存在的婚姻。

未來製造會是怎麼樣，是個並不能確定的問題。但能確認的是，各種製造分支無論是萌芽還是閃閃發光的時候，軟體都會相伴其中。既然增材製造，是未來製造亮閃閃的明珠，所以ANSYS在2017年11月會去收購增材製造仿真技術軟體3DSIM，就一點也不奇怪了。同樣，ANSYS今年4月，收購了光學仿真領域小有名氣的軟體OPTIS，用於人類視覺和物理可視化科學的仿真分析。OPTIS可是一家三十年歷史的光學仿真公司，跟達索、西門子等都有很好的合作。算是虎口奪食，ANSYS這招也夠狠的。

聞聲趕來的鯊魚套娃：從UGS到西門子

前面提到，一時獨佔NASA原始碼的MSC Nastran得意無邊。軟體價格不斷上漲，而其功能和服務卻沒有得到相應的提升，從而引發大量客戶的抱怨，為此NASA則向美國聯邦貿易委員會(FTC)提出了申訴。

MSC居然打輸了官司。

美國FTC判「MSC Nastran壟斷」，MSC Nastran原始碼須公開。這是一個撕裂見血的舉動，這股血迅速引來了另外一個鯊魚：UGS公司。它加入到Nastran的商業化市場的隊伍。而後，UGS根據MSC所提供的原始碼、測試案例、開發工具和其他技術資源開發出了NX Nastran。至此，源於NASA的Nastran一分為二，齊頭並進，為用戶帶來了更多的新技術與服務。

UGS的命運似乎也不在自己手中，被賣來賣去。後來的一個東家在2001年時併購了一家神一樣存在的小公司SDRC，這個東家將其與UGS合併重組。SDRC的有限元分析程序演變成了UGS的NX Simulation，與NX Nastran一起成為了UGS家族中的仿真分析中的重要組成部分。

這個動蕩的故事，不曾為人注意。它最閃亮的點，是在工業4.0之後，人們往後看才發現。西門子在2006年以35億美元決定購買UGS公司。這筆買賣，在工業史上，充滿了裡程碑的意義。現在看起來，這筆交易簡直就是德國人白撿的。

擁有了UGS的西門子，同時在CAD和CAE領域，都有了建樹。儘管UGS在高端CAD三分天下有其一，但在仿真領域仍欠不足。對於一個大型工業公司而言，仿真還有很多欠缺的地方。

這引出另外一個小鯊魚的故事，同樣嗜血成性來自比利時的LMS仿真公司。

LMS成立於1979年，主要提供包括虛擬仿真軟體、試驗系統和工程諮詢服務等獨特的組合方案。2007年，LMS國際公司成功收購法國Imagine公司，擴展了現有的功能品質仿真以及物理樣機測試業務，建立了一套完整的對機械和機電系統進行建模、仿真、實物測試的解決方案。

2010年，LMS國際公司宣布全資收購Emmeskay，完善了LMS對於多物理系統仿真，為模型驅動的產品開發提供全新的應用模塊。這鞏固了LMS作為世界工程創新者的領導地位，其擁有一系列獨特的試驗和仿真軟體及相關的工程諮詢服務。

2011年，LMS公司正式宣布收購SAMTECH公司(全球CAE和結構分析軟體供應商)60%的股權，成為最大的控股股東。SAMTECH的加入將深化LMS的測試與機電液仿真技術優勢，幫助客戶更好運用新興的基於模型的系統工程方法，提高產品競爭力，獲得更多的市場份額。

又是仿真，又是工程諮詢，又是測試，又是機電液仿真，聽起來就是絕好的嫁妝。是的，這是工業巨頭西門子的最愛。2013年，西門子6.8億歐元一口吃下LMS。再次很便宜的交易。

坐擁UGS和LMS兩塊優質仿真資產。兩股暖流匯總在一起，成就了傳統工業設備商西門子的軟體仿真的大格局。

圖3 西門子的CAE併購史

再後來的併購都是輕車熟路了。2016年西門子再次出手，9.8億美元購買了計算流體力學(CFD)仿真領域的領先企業CD-adapco。很便宜，不是嗎？另外一個大手筆，就是西門子以45億美元收購了EDA軟體的三大巨頭之一Mentor。而Mentor裡面也有仿真模塊， 其中的flowmaster在電子行業頗有一席之地。仿真布局，隱藏在設計布局之下。

這個故事沒辦法講完，因為它一直在繼續。2017年西門子收購了荷蘭的TASS軟體，又是面向汽車領域，專注於自動駕駛和安全方面的仿真。

後發制人的達索

法國軟體巨頭達索系統，在CAE應該算是大器晚成的。早期，它似乎一直致力於CAD的發展。

在2014年，達索系統正式確立了它的產品線戰略，四大核心品牌包括CATIA、ENOVIA、DELMIA和SIMULIA。其中SIMULIA是達索在仿真領域的布局。然而，達索的仿真雄心，並不早。在高端和中端CAD設計領域都馳騁多年的達索而言，在仿真的市場看上去像是一個遲到者。

遲到者自有趕路的決心，而最快的道路，莫過於併購。

被MSC購買的MARC公司，其創始人有一個博士生，在1978年建立公司推出了Abaqus軟體。該軟體是能夠引導研究人員增加用戶單元和材料模型的早期有限元程序之一，因此在多物理場仿真分析的行業中影響巨大。2005年，ABAQUS被達索公司收購，並創建SIMULIA品牌，建立了功能仿真的核心平臺。這正式開始了達索的仿真雄心。

2006，達索系統收購瑞典的工程仿真環境開發商Dynasim AB，其創始人是最為知名的建模語言Modelica的開山祖師。這是對大師的致敬。

2008年，達索系統收購Engineous公司，獲得了集成設計和多學科優化軟體Isight，這大大增強了達索在仿真生命周期（SLM）對數據、過程、工具和智慧財產權集成優化的能力。

隨後的日子不必說了。達索仿真系統恨不得每年都會發現全新的獵物。越多越好，而且必須拿下。包括塑料注塑仿真技術Simpoe、多體仿真SimPACK、、高度動態流體場仿真領域Next Limit Dynamics等。而汽車建模仿真領域提供模型庫的Modelon在德國合資公司，也被收購，從而形成面向物聯網的布局。

圖4 達索在CAE的併購史

2017年9月，達索再次出手，併購產品工程仿真軟體全球創新企業Exa公司。在整個設計流程中，Exa用來評估高動態流體流動，包括仿真氣動流、空氣聲學和熱管理。來自汽車與交通運輸、航空航天與國防等都在運用此軟體。包括寶馬、特斯拉、豐田、美國國家航空航天局NASA、巴西航空工業公司Embraer等。四億美元現金，達索系統，就收購了這家位於麻薩諸塞州仿真公司。重要的是，它整合了熟悉格子波爾茲曼(Lattice Boltzmann)流體仿真技術將近350名極富經驗的仿真專業人士。

十多年的功夫，僅僅憑著野蠻的吞併，達索就從CAD領域，完全擴展成為仿真新貴。從設計，到仿真，這是一個完全打通物理世界奧秘的閉環之路。

都是嗜血家族

仿真軟體的發展，就是併購清單一次一次地被刷新的歷史。國際軟體巨頭，無一例外。

看一個出身純正的CAE公司澳汰爾（Altair），這是由三個工程師早在1985年成立。能如此長壽地保持獨立仿真軟體商的地位，澳汰爾也自有過人之處。而自從2006年的首次併購開始嘗到甜頭之後，在過去的12年中，它不緊不慢地，基本平均是每年完成一次併購，從而從一開始單一的結構CAE玩家，發展到今天既有流體，更有電磁仿真的更為全面的CAE供應商。然而，為了在充斥著重磅級的鯊魚的市場，或許是為了更好的擴張，Altair去年9月也在納斯卡達克成功上市。另外值得一提的是Altair在試圖改變遊戲規則，Altair首創的Token License（記點數）的賣法已經改變了以前傳統CAD按照模塊計費的方法，現在Altair更推出合作夥伴計劃，希望CAE小玩家能夠搭載Altair順風車走向全球，從而保持相對的獨立性，頗有戰國時期的「合縱連橫」的味道。

圖5 Altair併購史

法國仿真巨頭ESI，也不例外。ESI集團最初是為歐洲的防務、航空航天和核工業部門提供工程諮詢服務，開發了基於有限元法的精密仿真技術，並獲得了對工業流程和需求的廣泛理解。1985年，ESI和德國大眾汽車旗下的團隊合併，成為開發汽車碰撞變形仿真軟體的第一家公司。

後來，ESI公司將美國底特律的板成形模擬的專用軟體Dynaform程序，成功地進行了商業化，命名為PAM-CRASH，現已成為了鈑金衝壓領域的明星產品。除此之外，ESI公司還有多個被人熟知的軟體，如鑄造軟體ProCAST，鈑金軟體PAM-STAMP，焊接軟體SYSWELD，振動噪聲軟體VA One，空氣動力學軟體CFD-FASTRAN，多物理場軟體CFD-ACE+等等。不必說，這些都是不斷張開牙齒反覆吞噬的本能動作了。而在2017年，ESI收購了開源數值計算軟體Scilab的原廠商，這是公認的最有可能替代開放源碼軟體MATLAB®的分析計算解決方案的工程軟體。這意味著，藉助於併購，ESI將在開源和數值基礎計算上面，深耕土地。

2009年，國內曾經最為熟悉的2D設計入門級產品的擁有者，歐特克公司(Autodesk )宣布以3400萬美元收購了鼎鼎有名的大型通用的有限元分析ALGOR公司。Algor這個創立二十五年的公司曾經緊隨Windows95的上市，推出了在Windows95環境下運行版本的ALGOR95。這讓它一舉成名。而在此前和此後，歐特克也都是絲毫不動搖地進入CAE領域。一口一口，吃掉了很多CAE公司。

圖6 歐特克的CAE布局

誰都有軟肋。但短板，卻都是一塊一塊補出來的。

小記

計算機輔助工程軟體CAE，是一個挑戰人類工程極限的軟體體系，它是人類史上工程師知識結晶濃度最大的地方。CAE開發的難度，是由工業多學科、多運行機理、多尺度的複雜局面造成的。沒有任何一家CAE軟體可以整合各種不同學科的仿真分析能力。而軟體大鱷在不斷併購，是一條整合學科能力的快速通道。由於仿真本身是物理學近似求解的行為，隨著計算能力的提升，求解能力的加強，新的仿真程序也會不斷湧現。因此，這個池子的小魚會有很多，可以等待被吞食。

因此，CAE廠商才會如此頻繁的併購，來擴展自己的仿真能力。尤其在最近的十年，CAE的併購，成為最為頻繁的商業活動，就像是籃球計分板上的比分，不斷地跳動著增加新的記錄。

圖7 深海狂鯊：CAE的併購狂歡史

（鳴謝南山工業書院的趙翰林繪製此圖）

這種併購，也造成了人類工程知識的大碰撞、大融合。整個CAE軟體的當前體系，是全世界數萬名工程師，用了兩代人將近60年的功夫，集體構建了人類工程知識的最高堡壘。這個投入是以上萬億美元計算。

通過軟體這種方式所沉澱的人類知識結晶，越來越厚實，但卻越來越隱蔽，無形不可見。對山寨之路而言，它是一扇毫無破綻的封閉之門。任何心懷捷徑的速成思路，任何蜻蜓點水的資金投入，任何想在一個任期內就打通任督二脈的想法，都是無視人類知識積累的輕浮之舉。而邁過這個坎，至少需要一代人信念的堅守。

然而，工業在哪裡，工業軟體就會在那裡。工業軟體，是一扇必須打開的門。

發展工業軟體的事業，是一個足以跟登月計劃阿波羅相媲美的工程。

讓我們回顧一下1962年的航天計劃演講中，甘迺迪總統是怎麼說的？ 

「但是，有些人問，為什麼是月球？ 

我們決定登月，不是因為它們簡單，而是因為它們困難，因為這個目標將有益於組織和分配我們的優勢能力和技能。

因為，它就在哪兒，太空就在那兒，而我們將要登上它，月球和其他行星在那兒，獲得知識與和平的新希望在那兒。」

作者簡介

林雪萍：南山工業書院發起人，北京聯訊動力諮詢公司

審校：黃迪生，航空製造業與信息化專家高工

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