2021年3月，国家“十四五”规划纲要明确提出要“探索建设数字孪生城市”，为数字孪生城市建设提供了国家战略指引。此后，国家陆续印发了不同领域的“十四五”规划，为各领域如何利用数字孪生技术促进经济社会高质量发展做出了战略部署。“孪生”的概念最早起源于美国国家航空航天局的“阿波罗计划”，2003年前后，关于数字孪生(DigitalTwin)的设想首次出现于美国密歇根大学的产品全生命周期管理课程上，直到2010年，“DigitalTwin”一词在NASA的技术报告中被正式提出。2012年，美国国家航空航天局与美国空军联合发表了关于数字孪生的论文，重点应用于未来飞行器发展。近年来,随着多学科建模与仿真技术的飞速发展,数字孪生技术研究成为热点，得益于物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展，数字孪生在虚拟样机、数字孪生车间、数字孪生工业 、数字孪生卫星、智慧能源、智慧工厂、交通、医疗健康等诸多领域得到成功运用。面向未来网络发展,伴随着云计算、大数据、人工智能等技术的不断发展,数字孪生技术也将更广泛地运用于人体活动监控与管理、家居生活和科学研究等领域,使得整个社会走向虚拟与现实结合的“数字孪生” 世界 。

 从全球CAE市场结构看，有限元分析是其中最为主要的组成部分，其次是流体力学分析、多体动力学分析和仿真优化。根据有关数据，有限元分析市场规模占比在2014、2015、2019年分别为56%、53%、56%，流体力学分析占比分别为23%、25%、26%。从趋势看，整体结构较为稳定。

      随着国内工业迅速发展与国际竞争环境越来越激烈，以及国外对高端工业软件的限制，工业软件国产化已成为一个热门话题，在航天、军工以及中国拥有市场领先优势的高铁、核电等行业，自主可控的国产化软件需求越来越强烈。工业软件国产化需求给国产CAE行业带来了前所未有的市场机遇，预计2022年中国CAE市场规模将达到22.7亿美元，到2025年全球CAE市场规模预计将达到128亿美元。

      中国CAE行业产业链上游是软件开发基础设施，如软件求解器、基础软件产品和硬件设备等;中游是软件开发及应用，如CAE软件开发、咨询等;下游是应用领域，包括汽车、工程机械等传统行业，也包括航天等新兴行业。

 CAE应用领域的拓展和巨大的市场空间，给CAE行业带来了前所未有的机遇，同时也对CAE技术发展提出了新的要求，未来，CAE发展将呈现以下趋势。

      从CAE工作流程的来看，仿真过程之前需要创建部件模型和有限元模型以进行前处理。这一过程中，一般的商业CAE软件都提供了CAD功能以供用户对几何模块进行创建、编辑、管理等，但功能较为简单。而复杂的工程问题，其几何模型往往非常复杂，计算工作者更愿意使用专业的几何建模软件(即CAD软件，如AutoCAD、CATIA、Inventor等)来生成此类几何。由此可见，CAD并不是CAE软件的重点，而是CAE软件前处理流程的专业化拓展。但CAE软件中的CAD模块能提高CAE仿真效率，实现对CAD数据的修补，避免外部CAD数据与CAE接口之间的损耗。

      从CAD工作流程来看，仿真是设计过程向下的自然延伸，不少CAD软件同样包含了CAE仿真功能。如PTC的CAD产品Creo能够实现对结构力学、流体力学、热力学等学科的仿真分析;达索的CAD产品Solidworks擅长结构力学中的断裂、耐久性、压力舱、流体力学中的流体膜、电磁学中的电传导等场景下的仿真分析。

      传统意义上设计与仿真界限分明，CAD软件往往通用性质与垂直性质兼具，而CAE软件则更强调行业与场景下的工程问题的解决，分工明确。但随着研发设计即将承担越来越多的职责，尤其是并行工程等概念从提出到落地，研发已经逐渐从最初的注重产品的外在性质到同时关注产品可生产性、物料可采购性、客户需求全面性、产品可维护性以及产品可盈利性等多样特性。

      伴随着多物理场耦合分析、CAE与CAD融合发展等，CAE仿真不断地延伸到工业设计的上、下游，CAE仿真与试验的相互结合也越来越多，CAE仿真全流程化将是未来发展的趋势。同时，用户对CAE的依赖度越来越高，大量的CAE仿真数据积累，使得CAE数据管理需求增多，CAE仿真流程平台化、数据管理系统化将是CAE发展的一个方向。