Инфраструктурный центр «Технет» СПбПУ: развитие рынка цифрового моделирования материалов

Инфраструктурный центр НТИ по направлению «Технет» (передовые производственные технологии) Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (ИЦ «Технет» СПбПУ) провел исследование рынка цифрового проектирования и моделирования материалов.

По прогнозу к 2030 году при среднегодовом темпе роста 7% объем мирового рынка программного обеспечения математического и компьютерного моделирования материалов, а также "информатики материалов" достигнет 1,1 млрд долларов, при этом этот сегмент рынка характеризует высокий уровень наукоёмкости. Программные решения и методы моделирования постепенно становятся надежным инструментом в материаловедении и инженерном деле, способствуя пониманию свойств материалов и базовой микроструктуры.

Подготовленный прогноз основан на оценках экспертов Goldbeck Consulting Ltd., по данным которых в 2022 году объем рынка был зафиксирован на уровне 692, 8 млн долл., что составило 4,5%–6,6% от общего объема рынка CAE-систем. Рассматриваемый рынок сегментирован на:

• программные системы и решения, обеспечивающие непосредственно процесс математического и компьютерного моделирования материалов и изделий из них, а также процессов изготовления, на основе законов физики и механики, и подразумевающие моделирование материала на разных уровнях (микро, мезо, макро) – дискретное моделирование (на микро- и мезо- уровнях, доля сегмента 24%) и моделирование материала как сплошной среды (на микро-, мезо- и макроуровне, доля сегмента 58%);
• информатика материалов, которая подразумевает анализ и хранение данных, обучение моделей машинного обучения с целью формирования свойств материалов и т.д. – доля сегмента 18%.

Сегменты рынка «информатика материалов» и «дискретное моделирование» развиваются весьма динамично по мере того, как научно-технические достижения и разработки, в том числе с применением искусственного интеллекта и машинного обучения, выходят на рынок. Вероятно, что сегменты дискретного моделирования и информатики материалов, находящиеся в стадии зарождения, продолжат расти, а разработанные в рамках данных сегментов решения будут активно применяться в медицине, биологии и химии.

В сегменте математического и компьютерного моделирования материалов как сплошной среды преобладают компании – лидеры рынка компьютерного моделирования (Siemens Digital Industries Software, Ansys, Hexagon и др.), которые разрабатывают собственные решения или интегрируют перспективные решения малых компаний в уже существующие программные продукты. В связи с чем можно ожидать, что зарождающийся рынок цифрового моделирования материалов в части моделирования сплошной среды будет развиваться как самостоятельно, так и в рамках рынка цифрового проектирования и моделирования высокотехнологичных изделий, продукты и услуги которого востребованы в промышленности.

В исследовании также выделены тренды, оказывающие влияние на развитие рынка, среди которых:

• разработка новых программных систем, объединяющих сильные стороны математического и компьютерного моделирования на основе данных и на основе законов физики и механики, расширяющих функциональные возможности инструментов моделирования;
• рост востребованности единых платформ с доступом к интегрированным решениям от разных разработчиков;
• разработка и применение цифровых двойников материалов;
• использование машинного обучения и искусственного интеллекта в материаловедении и моделировании материалов;
• применение квантовых вычислений в материаловедении для ускорения процесса открытия новых материалов с уникальными свойствами;
  и другие.

В отчете ИЦ «Технет» СПбПУ, помимо представленных трендов развития рынка, объемов и темпов роста рынка, также рассмотрены бизнес-модели и практики наиболее успешных рыночных игроков, их разработки, инвестиционные проекты и сделки слияния и поглощения. Кроме того, в отчет вошли результаты анализа нормативно-технического ландшафта, мер государственной поддержки рынка в различных странах, а также результаты библиометрического и патентного исследования. Уделено внимание применению цифровых технологий, в частности цифровых двойников, для разработки композиционных материалов и изделий из них.

Полный текст экспертно-аналитического доклада «Тренды и перспективы развития цифрового проектирования и моделирования (включая цифровые технологии моделирования изделий из композиционных материалов на основе инструментов разработки и применения цифровых двойников композиционных материалов)».