质量效应3修改器(动力电池竞争的下一维度，仿真寻找电池研发的摩尔定律｜深度研究)
质量效应3修改器文章列表:
- 1、动力电池竞争的下一维度，仿真寻找电池研发的摩尔定律｜深度研究
- 2、促进证券公司主动归位尽责——资本市场看门人有了高标准
- 3、透视第三季度全国最缺工职业排行
- 4、省质量标杆！经开区这些企业入选……
- 5、抢单力度大 拿单底气足——外贸开启年底冲刺模式
动力电池竞争的下一维度，仿真寻找电池研发的摩尔定律｜深度研究
文 |张丞
编辑 |石亚琼
封面来源｜视觉中国
前言
本文是智能制造系列研究的第三篇，前面《智能制造走向深水区》提出装备和工艺智能化和仿真促进正向设计是智能制造发展的两个重点，《锂电装备二十年进化史》以锂电产业中锂电设备的行业发展为例，梳理总结了装备制造业自身的发展规律以及对下游行业的支撑作用。本文我们仍将以锂电池行业为例，阐述仿真技术在锂电池行业的发展现状和发展趋势、仿真将如何促进正向设计等方面，并希望和读者朋友们探讨国内锂电池CAE软件未来发展的突破口。
当企业进行原创性的研发设计时，特别是整个产品体系需要从头创新或有很大变革时，就需要根据需求目标进行正向产品设计，通常会需要耗费大量的物料和人力进行制样测试，仿真的意义和作用就在于帮助企业尽可能减少制样测试的次数，避免盲目试错，获得更优的设计方案。仿真软件的发展是以人为核心，围绕着帮助仿真工程师以及非专业相关人员更好、更快地正向设计出最佳的产品工艺方案这个核心。
工业仿真软件的涌现依赖于制造业的发展，一个新兴制造业的发展必将带动相关设计仿真技术的进步，从而孕育出新兴工业软件，而设计仿真的进步又将反过来推进行业整体的发展。目前锂电池发展已经出现了多条技术路线，对能量密度、功率密度、寿命及安全性的要求越来越高，而耗时长、成本高的实验试错研发方法越来越难以适应下游市场的需求，因此需要在设计仿真方面实现较大的突破。同时，我们注意到电化学理论仍在不断发展，一些相对新兴的数值模拟算法也逐渐应用到锂电池仿真领域，这些条件为国内锂电池CAE仿真软件的发展提供了较为有利的条件。
下文中我们将先从锂电池仿真技术现状和前沿发展趋势展开，接着分析开发CAE软件所需具备的功能特点以及CAE软件当前的发展趋势，并结合以上两方面详细阐述国内锂电池CAE软件未来发展的突破口。文章结构要点如下：
现有锂电池仿真技术现状及相关商业软件
锂电池仿真技术前沿发展趋势
多尺度仿真
数值模拟算法
CAE仿真软件发展趋势
功能和架构
多物理场耦合、多尺度仿真
全流程协同
云仿真及SaaS
国内锂电池CAE仿真软件的突破口
建模及数值模拟
工程经验积累
开源是否适用于国内CAE仿真软件发展
锂电池CAE仿真软件市场分析
展望
一、锂电池仿真技术现状及相关商业软件
目前锂电池仿真模型主要为以Newman伪二维（P2D）模型为主的电化学模型、等效电路模型和热电耦合模型这三大类，此外还包括电化学-力学耦合模型等。
其中以Newman伪二维（P2D）模型为代表的电化学模型主要用于电极与单体电芯的设计和性能仿真，通过一系列偏微分方程组来描述锂离子电池内部发生的电化学反应，包括锂离子固液两相扩散、电解质中锂离子的迁移、固液界面的电荷转移等过程。P2D模型包括以下6个方程：
基于Fick第二定理的固相扩散方程
液相扩散方程
固相电势方程
液相电势方程
电荷守恒方程
Bulter-Volmer动力学方程
等效电路模型是将电池简化为电路网络来描述电池，结构简单，参数辨识复杂度和计算量小，是目前电池管理系统开发和电池在线状态估计领域应用最为广泛的模型。
热电耦合模型，是充分考虑了电池产热温度对电化学过程的影响，可以对电池电化学过程和性能进行更精准的模拟，可以用于电池单体、电池模组的热管理仿真。
目前市场上的锂电池仿真软件内置的机理模型大都包括以上三种仿真模型。主流的仿真软件包括COMSOL、Autolion、西门子的BDS和star-CCM 、达索的Abaqus以及ANSYS Fluent。下面将简要介绍这些软件。
COMSOL
COMSOL是一款可以实现多物理场耦合仿真的软件，电化学建模方式包括基于均质多孔电极结构的模型和基于非均质的模型，可以建立从零维到三维的电化学模型（或者称之为准三维模型），可以建立从极片级别到电芯级别到模组级别甚至到系统级别的仿真，并且可以和温度场、流场耦合，同时软件也包括了等效电路模型。
值得一提的是，COMSOL软件具有自定义控制方程的功能，这对于做锂电池的仿真是很有必要的，比如容量衰减机理目前可能还没有一些定论，没有非常标准的经验模型或者方程模型去描述这个过程，这时仿真人员可以根据自身的经验或者查阅文献自定义添加修改控制方程进行仿真求解[1]。
COMSOL软件建模方法
Autolion
该软件原先属于EC Power公司，后被Gamma Technologies公司收购。EC Power创始人王朝阳博士是宾夕法尼亚州立大学终身讲座教授，目前正在研究锂电池驱动的飞行汽车。AutoLion建模方式包括了经典的电化学模型、等效电路模型，同时还提供一个电化学-力耦合的膨胀模型，该模型能够预测电池因活性颗粒材料在锂化过程中产生膨胀导致内部应力变化的情况。AutoLion还配置了电化学材料数据库，以此减轻实验室测试电化学性能的负担。
BDS及STAR-CCM
BDS软件功能
Battery Design Studio简称BDS，BDS是一款电芯设计软件。BDS的特点是，在电极层面支持输入基于SEM扫描重构几何模型和随机构建的虚拟几何建模，
同时BDS还可以与STAR-CCM 中的BSM模块联合实现电化学和流/固体传热的双向强耦合分析，可以用于涂布辊压工艺仿真和热管理仿真。STAR-CCM 的流体仿真功能也支持模组和系统级别的设计需求。
与COMSOL不同的是，BDS不支持用户自定义修改控制方程，模型是固定好的，所以对于锂电池这个机理模型还在不断发展的领域来说，用户使用的友好度和适用性就相对弱了一些。
达索
达索电池相关仿真软件
达索由于过往收购的工业仿真软件很多，因此能拿出来很多不同软件形成一套从电芯到模组到系统级别的仿真解决方案。电芯设计方面是由Abaqus支持，Abaqus最新版本中的电化学模型是基于扩展的三维多孔电极理论 Porous Electrode Theory（PET） Newman本构模型。Abaqus本身在结构物理场上优势也在锂电池仿真中加以应用，可以通过热-电化学-结构多物理场耦合来对电芯3D模型的热电化学结构特性提供定量的仿真模拟，预测电芯的温度、电流、变形之间的耦合效应，避免电芯变形过大造成内部短路，还可以对电池模组、电池包的振动和冲击、跌落进行分析。PowerFLOW可以对动力电池的热管理问题进行瞬态精确模拟。
ANSYS
ANSYS电池仿真软件
ANSYS强项在结构力学和热管理的流体仿真，对于电芯本身的电化学反应仿真能力相对而言较为薄弱，没有提供独立的电芯仿真软件。在流体仿真用于热管理方面，ANSYS可以提供ROM降阶模型以缩短仿真计算时间，精度与经典的三维CFD方法接近，对于设计控制策略和开发BMS系统有较大帮助。
小结：总体上看，现有电池仿真软件仿真覆盖的尺度多集中在电芯及模组系统方面，对于电化学过程的仿真能力上存在一定的瓶颈，在业界部分设计实践过程中很难提供有效的指导，而突破这些瓶颈需要结合锂电池电化学模型的理论创新来实现。下面我们就会介绍锂电池仿真技术前沿发展趋势。
二、锂电池仿真技术前沿发展趋势
多尺度仿真
现有的电池研发方式是以实验为主导的，通常需要耗费大量的人力、物料、测试机器等成本，测试和验证的周期很长。同时，现有的实验试错方法很难完全控制某个单一变量,也很难考虑到多个因素共同作用下的影响机制。而锂离子电池本身是一个复杂的电化学系统，电池性能受到多个尺度、多个物理场内不同因素的影响，而且这些因素往往是互相耦合的。
因此，提高锂离子电池的性能、合理优化电池材料和结构上的设计，就需要系统地研究电池内部各物理场的耦合作用机理，从多尺度范围上深入理解电池运行机理，建立数学物理模型，并通过数值模拟仿真技术，在电池材料本征特性（微观原子、分子层面）、活性材料颗粒、极片、电芯以及电池模组、电池包多个尺度上进行仿真模拟和设计优化。
下图展示了从材料探索到系统设计的多尺度设计和模拟[2]。
图 锂离子电池多尺度设计和模拟概况[2]
宏观尺度上电池模组、电池包及系统的仿真模拟发展相对成熟，下文中我们重点探讨微观尺度和介观颗粒尺度以及电芯尺度上的前沿进展。
微观尺度上，原子、分子层面主要采用的理论方法包括基于密度泛函理论的第一性原理计算（DFT）、分子动力学（MD）、蒙特卡洛模拟、相场模拟等。
其中，DFT常用于计算电极材料的结构稳定性、嵌锂电位、迁移路径及锂离子传输动力学和脱嵌锂相变等性质[3]。但是目前可以模拟的原子数量较少，和实际情况的匹配度还不够高。
分子动力学可以获得原子的位置和运动速度等信息，可以揭示材料中离子的扩散机制，特别是在探测电解液溶剂化结构方面具有天然优势，而离子电导率和介电常数也与电解液结构相关[4]。因此目前业界会使用分子动力学等方法来进行新型电解液开发时的初次筛选，即先确定一个大致的范围，之后再通过实验等方法进行精细的筛选，一定程度上缩短了电解液的研发设计流程和周期，可以节省一定的研发成本。但目前仍然要解决计算模拟成本较高、界面反应机理模拟仍很有限等问题。
在原子分子层面的计算材料模拟，国内不少高校课题组开展了很多工作，有的也开发出相应的仿真模拟软件，比如北大深研院潘锋教授团队自主开发了基于 GPU 高通量计算集群的第一性原理计算程序 PWmat，相比于VASP软件，计算速度更快[5]；华东理工大学团队开发的软件可以介入电极电解液界面反应的尺度，帮助筛选电解液[6]。
从颗粒尺度上看，在材料开发和改性的基础上，材料组分已经确定的情况下，优化电极的介观结构成为提高电极及电池性能的方法途径之一。因为即便是同一种类的正负极材料, 如果材料的微观结构不同，宏观上表现出来的电池性能也会不同。
如果想要深入研究电极结构对性能的影响，凭借现有的P2D模型无法做到。因为Newman的P2D模型的假设基于体积平均法，这种方法对电极复杂微观结构进行了简化，将锂离子电池多孔电极固液两相看做一种均匀介质，这使得模型忽略了电极内部反应速率不均匀性等问题，仿真的范围受到限制，因此无法进一步探究多孔电极介观微结构对电池性能的影响。
目前许多介观的电极结构模型和表征成像技术陆续被开发出来[7]。模型构建方法一般分为两类，一类是把电极颗粒采用随机堆叠方式构建出虚拟电极结构，逐步逼近电极真实结构，一般被称为颗粒堆叠模型，随机堆叠方法包括蒙特卡洛法等。FANG利用非均相的电极结构来计算等效参数，提出了扩展均相多孔电极模型，可以建立负极区域颗粒粒径分布与电池倍率性能之间的关系，并且因为没有直接基于非均相结构进行仿真，节省了计算周期和成本[8]。类似的，还有研究建立了二维的团聚体颗粒堆叠半电池模型[9]。
另一类是基于高精度层析成像技术如nano-CT、SEM等，获取真实的电极二维形貌图像后再重构出电极材料的三维微观结构，一般被称为几何重构模型。三维几何重构模型可以考察电极孔隙率和曲折系数的关系，探究不同的孔隙率对锂离子传输过程的影响[10]。
此外，还可以借助相场模型在电极颗粒尺度研究锂离子嵌入和脱出过程中的传输行为、应力变化规律，这对设计优化电极微结构来提升电极的倍率性能，即快充性能具有重要指导意义[11]。
通过材料颗粒尺度的三维重构结合锂离子电池电化学模型，可以更直观的研究锂离子的浓度分布、电势分布与电极介观微结构间的关系，相较于P2D模型其仿真结果更加贴近实际。比如构建包含颗粒尺度的三维异构电化学-机械模型，该模型能够同时考察颗粒尺度以及电极尺度中的电化学-机械耦合过程，可以辅助不同材料体系下活性颗粒和电极层结构设计[12]。同时由于考虑到颗粒尺度，这种基于颗粒尺度的电化学模型可以更好地和制程工艺相结合。
已有研究系统梳理了电极结构的孔隙率、迂曲度以及导电剂、粘结剂分布会如何影响电极和电池的电化学性能，总结了微结构-工艺-性能的关联关系，以及用哪些方法来优化电极介观微结构[13,14]。
图 锂离子电池电极制造工艺-微结构-性能关系[14]
但更为关键的是，需要建立电池性能与电极微结构以及工艺参数之间模型化的表达，比如正负极材料特征参数（颗粒结构、D10/D50/D90粒径指标、石墨负极的焦原材料等）、极片结构参数（极片孔隙率、孔隙分布、曲折度）与电池倍率性能、能量密度、循环次数之间的关联，能否建立相应的数学物理模型，并以此为基础开发一套仿真软件系统或者叫平台，来系统地指导材料选型与电极设计。
这方面欧洲的Alejandro A. Franco团队做了一系列的工作，建立了一个模拟锂离子电池制造过程并预测其电化学性能的多尺度仿真平台。该仿真平台涵盖了电极介观结构生成、网格划分、有限元或有限体积以及格子玻尔兹曼（LBM）和离散元（DEM）的数值模拟仿真应用[15]。
该平台采用粗粒化分子动力学（CGMD，coarse grained molecular dynamics）模型用于浆料制备和电极干燥过程介观结构的生成，从电极制备工艺追溯模拟电极介观的生成，而不是通过前述的两类模型构建方法，因为成像技术或者模拟产生的介观结构并不是电极的全貌，一般都是根据电极样品的平均特性来表征电极特征。而且CGMD模型考虑了活性颗粒（AM）和碳胶相颗粒（CBD），可以评估CBD的空间位置及其对锂离子传输效果这两点对于整体电化学性能的影响[16]。
图 多尺度仿真平台
干燥后的电极介观结构会再通过离散元法（DEM）来模拟辊压工艺过程、LBM（Lattice Boltzmann Model）来模拟注液过程，分析辊压和注液对电极介观结构的影响，包括孔径分布、迂曲度和颗粒排列等。最后，利用有限元或有限体积法进行单体电芯尺度上的电化学仿真。如此基于3D电极介观结构建立电化学模型，可以分析电极辊压程度和注液过程对宏观电化学行为的影响，可以建立辊压和注液工艺、电极介观结构及电池整体性能之间的联系。从而帮助设计优化材料选型、电极结构和工艺过程[17,18]。
Alejandro A. Franco团队还开发了电池数值模拟前处理中的网格划分工具，该工具内置了基于MATLAB开发的体素化网格划分算法，可以将输入的三维电极介观结构（无论是扫描还是重构得到的）离散成若干个四面体网格，之后网格可以输入到COMSOL中进行宏观尺度上的有限元仿真模拟。INNOV划分网格时可以充分考虑孔隙以及活性材料颗粒（AM）和碳胶相颗粒（CBD）的状态，而不是简单的把AM和CBD简化为一个相。INNOV还可以用来生成全固态电池的结构模型[19,20]。
图 INNOV网格划分算法工作流程
此外，该团队还综合利用DoE试验设计（Design of Experiement）、仿真模型和机器学习算法的混合建模方法，来预测材料、电极制造和电池性能之间的最佳组合。即将DoE试验和仿真模型得到的结果，经过一个数据驱动的随机电极介观结构生成器扩大样本，再将这些样本用于训练机器学习算法，以求得到制造工艺参数与电极性能之间的关系。有效评估辊压压力、电极组分和初始孔隙率对极片孔隙曲折度、离子/电子电导率等电极微结构特征的影响，进而发现其对电池电化学性能的作用规律[21]。
单体电芯尺度上，可以结合前述颗粒尺度模型进行全极片的仿真分析，分析极片层级的不均匀性对电池热分布、寿命及安全性的影响。针对电池热管理，建立更高保真度的电化学-热耦合仿真模型，以此进行电池结构优化设计及其热管理系统设计。此外，为了深入了解电池老化机制，学界也在持续构建新的电化学-力学耦合模型和析锂模型等。
小结：
提升锂电池正向设计能力需要从材料-结构-工艺-性能这个四面体关系出发。材料基因组、DFT、MD等方法更多是从材料本征特性出发，筛选出新型正负极、电解液以及粘结剂等材料，开发新的化学材料体系，满足新型电池能量密度、功率或者安全性上的要求。颗粒尺度则更多是从电极微观结构出发提高电池整体性能，并且可以与加工工艺结合，优化工艺参数，实现设计与制造两端协同优化。
之前所提到的COMSOL等多个商业仿真软件都是在单体电芯及模组和电池包这些宏观尺度上运用有限元FEM、有限体积FVM等方法进行仿真模拟。而锂电池仿真模拟的前沿方向是要向更微观的层面探索，基于从微观、介观上发现的电化学机理来构建更为精准的数学物理模型，进而开发仿真模拟软件。这一点是国内锂电池CAE软件发展最重要的突破口之一，我们将在下文中继续探讨。
数值模拟
数值模拟是求解理论模型的方法手段，目前一些相对新兴的数值模拟技术被用来探究介观尺度上的电化学反应过程机理[22]，同时一些模型降阶、时间离散等计算加速方法也被应用进来，以达到兼顾模型精度和计算效率的目的[23]。
数值模拟算法方面，LBM可以用来研究电极介观微结构对于电池电化学性能的影响。比如利用LBM模拟锂离子和电子的传输过程，研究极片颗粒粒径和孔隙率对锂离子浓度分布和放电深度的影响[24]，以及模拟电解液在一个3D锂离子电极模型中的浸渍过程，考察电极结构对电解质润湿速度的影响[25,26]。相较于FEM/FVM，LBM网格生成效率更高，支持解决复杂的几何形状、边界条件和多孔介质，其在多相流多组分仿真的优势可以在电极介观尺度上发挥出来。
而且LBM这种算法本身就具有极强的并行计算能力，支持并行数据分析，非常适合于现有的并行计算集群，可以将LBM和并行计算硬件资源结合起来，进一步加快模型求解速度。
计算加速方法方面，有学者提出一种准显式非线性多尺度电池模型GH-MSMD，以提高先前开发的MSMD的计算速度，在时间离散的方法下，无需传统计算方法中的嵌套迭代，该模型可以在颗粒、电极、电池以及电池模组的尺度上进行仿真[27]。
还有学者使用降阶的多尺度多维模型（MSMD），采用基于伽辽金投影法的模型降阶方法，降低了计算的复杂性，并通过实验数据验证该模型的高保真度，结果表明，该MSMD模型的计算复杂度显著降低，并且提供了高精度的电化学和热性质分布情况[28]。
三、CAE仿真软件发展趋势
CAE仿真软件一直在不断发展，一些重要的发展趋势值得国内CAE软件公司参考。如果在锂电池领域开发国产自主的CAE仿真软件，除了具备前文中所提到的需要将前沿电化学理论参数化表达，如果进一步形成系统的代码以及开发相应的仿真软件，依然需要符合CAE软件开发的一般规律，开发出来的软件产品需要具备比肩甚至超越国外CAE软件的性能。下面先就CAE软件的产品模块和功能特点进行分析。
功能和架构：
从大的方面来说，CAE软件通常是综合了数学、物理、电化学等多学科理论基础、计算机科学、工程应用实践三方面的知识。对于现实客观世界的建模通常依靠物理、电化学等基础学科理论，深入理解描述物理、电化学等过程的原理理论。原理理论的开拓通常需要无数数学家、物理学家、化学家以及科研工作者持续的探索和归纳，不断提出对客观规律更为精准的描述方法。电化学过程目前普遍采用Newman提出的伪二维模型来描述，遵循电荷守恒和物料守恒。流体仿真中描述流动的底层物理规律是动量、质量守恒，其中N-S方程被用来描述动量守恒过程，连续性方程描述质量守恒。每一种物理场都可以用若干模型和方程来描述，当涉及到多个物理场时，还要建立耦合模型，构成偏微分方程组再进行求解。
这些现实客观世界的建模所设立的方程通常为偏微分方程，从这一点来说，偏微分方程是人类用来描述客观世界的工具，而CAE仿真软件就是要通过计算机科学技术来实现对客观世界的建模、求解、结果展示以及优化设计。
CAE软件从产品角度来看有三个重要的组成部分，分别是前处理器、求解器和后处理器。后处理器用于展示CAE求解结果，这里通常运用计算机图形学技术来开发。CAE软件的核心在于对现实现象的精准建模以及实现高保真度的数值模拟求解。CAE软件的仿真质量和数值模拟的质量直接相关。
数值模拟计算一般分为三个环节：网格离散（网格划分）、边界条件设定和求解过程本身。数值模拟求解的核心在于网格离散和数值算法，因此前处理器中的网格划分模块和求解器是CAE软件中最为关键的两个部分。
首先，数值计算需要输入高质量的网格数据，否则就会是“garbage in, garbage out”，网格剖分的好坏直接决定了仿真质量的高低，因此网格生成的算法技术非常重要。而且网格生成的密度还要结合实际工程应用场景，平衡计算精度和计算效率。目前实际仿真场景中前处理仍主要依靠人工处理，处理时间较长，往往40%左右的时间都花在网格处理上面。目前业界主要通过自适应网格加密划分技术和AI来提高前处理中网格划分的效率。
求解器的开发实际上是运用C /Fortran等语言将数值计算方法编写成软件程序，求解过程就是求解程序在硬件上运行，求解的对象是基于网格数据生成的大规模线性方程组。求解器的鲁棒性和收敛性至关重要，计算求解如果很容易发散，得不到收敛的结果，那么开发出来的仿真软件市场反响就不会很好。目前很多数值计算方法已经相对成熟，比如有限元法、有限体积法等，这些也都是现有商业软件广泛应用的数值方法。而面对电池领域尚未得到很好解答的一些问题，比如涉及到介观尺度方面的仿真模拟问题，就可以运用一些相对新兴的数值解法如LBM、SPH等，这在前文中已详细介绍过。
另一方面，实际仿真过程的计算时间有可能长达几天甚至几个月，仿真工程师都希望仿真的速度能够进一步提升。目前业界在通过降阶模型（ROM）和高性能计算等技术来缓解“仿真计算速度焦虑”。
简要总结一下，自主开发的CAE软件需要具备的功能特点：
前处理器：支持生成多种网格类型（四面体、六面体等等），易用性好，划分速度快；图形界面操作方便，交互页面简单易懂、方便工程师快速设置求解模型的多种边界条件。
求解器：收敛性和稳定性，不容易发散；计算速度快、计算精度高，误差小
后处理器：图形引擎稳定性高，可生成各种后处理图形和动画，可视化效果好
除了软件产品需要具备上述功能特点，技术支持团队要能提供高质量的仿真应用支持服务，要保证仿真软件应用效果和用户应用体验，以此保障交付和订单的可持续性，特别是在工业仿真软件也在向SaaS转变的趋势下。要搭建完善的客户交付体系，在用户培训、软件试用以及技术支持的各个环节都要能快速响应、解决问题。
多物理场耦合、多尺度仿真
仿真已经从单一物理场仿真演进为多物理场耦合仿真，考虑两种或多种物理场的交叉作用和相互耦合，多物理场耦合仿真会涉及到模型交互、几何网格匹配、求解等多种挑战。以电池为例，就涉及到物理、电化学、流体、机械结构、电磁兼容等诸多物理场。
未来仿真不仅仅是多物理场耦合，也将会是从材料到系统层次覆盖多尺度的，和前述我们分析电池仿真类似的还有半导体仿真，半导体器件仿真也在将器件性能与材料特性联系起来，系统研究材料、几何形状以及工艺的变化将如何影响器件的电学性能，以此优化器件设计。应用材料公司在2021年提出Materials to Systems Co-Optimization，希望实现从材料到系统的多尺度协同优化，以此确定最佳工艺路线和参数（覆盖前道、中道及后道中多个工艺环节）。
国外工业软件大厂也在多尺度仿真上早有动作，2014年达索收购acclrys，现更名为BIOVIA，BIOVIA主要侧重生物科学。2020年西门子收购了计算化学公司Culgi，Culgi软件可以提供量子化学和分子模拟功能。
全流程协同
仿真与测试协同
仿真是企业研发的重要一环，除了提供高效的仿真分析，仿真软件还要提供仿真流程与数据管理平台，有效管理海量的、不同类型的仿真文档和数据，建立分析文档与产品模型的对应关系，帮助企业建立专有的仿真知识库和流程规范，提高对仿真知识、流程的可复用程度。
研发不仅仅是仿真。研发过程中仿真-测试共同产生的海量数据蕴藏着重要价值，因此工业仿真软件不仅仅要沉淀工艺经验知识的仿真数据，还需要沉淀研发管理、设计仿真的数据管理经验，将设计-仿真-测试全流程标准化。
仿真软件除了要提供杰出的仿真技术为设计提供指导依据外，还可以深入研发测试环节，提供仿真-测试的综合服务。比如西门子2012年收购的比利时LMS公司，就是一家可以为汽车企业客户提供NVH方面综合的仿真-测试解决方案。LMS提供了测试所需要的软硬件产品，其中就包括测试数据管理系统，可以最大限度地减少客户处理测试数据和创建报告所花费的时间，帮助客户提高整个组织的协作效率。
研发数据管理问题对于电池企业愈发凸显，由于电池研发本身是一个复杂工程，研发过程中会产生的TB级以上的数据量，如何有效地管理这些研发测试数据，为数据分析和引入AI算法做好基础工作，是目前电池及电池材料企业研发管理需要解决的一个重要问题。
目前多数电池及电池材料企业仍然主要以纸质或者借助简单的Excel表格存储管理研发数据。少数头部企业通过上线研发试验管理系统来提高研发数据管理水平，保证测试数据的可追溯性和可重用性。在部分电池企业，这类管理系统会覆盖电池常规测试、电池表征测试、电池失效分析等方面。少数材料企业希望以此实现材料包覆、预锂预镁等工艺的研发测试管理数字化。电池及材料企业都希望借此提高研发效率、降低研发运营成本[29]。
仿真软件还可以增加与测试数据的对比以获得更好的工程洞察力。比如西门子的Teamcenter就包括创建虚拟传感器的技术，客户可以在难以放置真实传感器的区域获取数据，Teamcenter内置的数据管理软件可以汇聚企业测试得到的真实数据和仿真数据。通过将设计、仿真和测试数据汇集在一起，在软件中创建验证序列，企业客户可以快速定位问题、更好地评估设计方案。
材料数据库
仿真不可避免会涉及到各种材料，所以部分仿真软件配置相关的材料数据库，比如COMSOL和ANSYS，以ANSYS为例，ANSYS于2019年收购了Granta Design公司，并将它重组为ANSYS的材料事业部门。Granta Materials同时融合了多种标准材料数据库，能够为产品设计提供丰富的材料数据信息。这些数据库涵盖了通用材料、航空航天、塑料、医疗器械等多个领域。同时支撑企业自有数据录入。
总结一下，仿真软件公司介入研发测试数据管理具有很强的重要性：研发数据很重要富有研发价值；仿真-测试综合服务有利于为客户提出更多有价值的研发建议，提高客户粘性；未来引入AI和计算材料学方法需要良好的数据基础。此外，仿真软件会配置相关材料数据库来减轻企业仿真负担、提升仿真精度。
对于国内锂电池领域的仿真软件公司来说，可以在提供电池测试数据管理功能模块的基础上，通过建立电池表征管理和电化学参数库，实现电池测试数据和材料数据的结构化存储，为之后将测试数据和仿真所需参数结合起来打好基础。统一的研发数据管理分析平台，为用户提供自动化、标准的测试和仿真分析报告，帮助电池企业实现电池研发数据的全过程追溯，以及跨部门、跨组织的研发协同。
而且电池研发也会涉及到种类繁多的金属和非金属材料，不同供应商提供的同种材料、不同工艺制备出来的同类型材料都可能在材料属性特征上存在差异，加上掺杂、包覆等多种工艺，使得电池材料的管理也非常复杂。电池仿真软件如果能够帮助企业有效管理研发所用到的材料数据，综合企业内部的试验、设计、历史积累数据和企业外部材料信息数据资源，最终形成一个覆盖范围广泛的企业级电池材料信息管理系统，帮助企业更加方便地获取准确的材料数据，将有效提升企业电池研发仿真精度与效率。
设计仿真与制造工艺、产品运行等环节的协同
整体上看各行业仿真与制造工艺的协同趋势已然显现，其中以半导体的DTCO为代表，这种协同不单单是一个企业内部跨部门、跨组织的协同，甚至有可能是跨上下游的协同，因此需要第三方的工业软件公司来承担起作用。锂电池领域设计仿真与制造工艺协同也有所发展，但是需求主体和强烈度、发展节奏和成熟度与半导体行业DFM和DTCO的有所不同。
一个好的设计必须要考虑制造环节的工艺过程，而设计与工艺的协同就需要导入仿真技术，特别是对于工艺变化很快的领域。以动力电池为例，工艺变化速度较快。目前实验验证的试错法又无法全局考虑问题，会导致制造现场不断调整参数。而且新方案测试耗时也很长。一个新的材料新配方去做验证可能需要12个月左右，导致新产品开发和产业化节奏较慢。因此，必须导入仿真技术，实现设计仿真和制造工艺的协同，加速推动产品的正向设计。
目前面向制造工艺的仿真技术有下图中所列的五大类[30]：
面向制造工艺的仿真模型
同时，仿真要实现与设计、制造、运行的全流程协同，在产品设计、生产工艺、质量测试、实际运行乃至产品回收等各环节都要进行相关仿真。这就意味着，不仅仅是在设计仿真过程要建立数字化的模型，而是要形成一个全生命周期的数字化模型，不断逼近物理实体状态，辅助实际决策。以电池为例，除了单体电芯级别的仿真模型之外，还需要将从电池到PACK到电池管理的仿真融合起来。这对仿真的实时性、精度和效率都提出了非常高的要求。
仿真要融入产品实际运行的环节过程中，就要与实际业务的应用场景紧密结合，比如通过工业物联网技术采集实时数据，再通过仿真技术实时提供仿真预测，辅助实际业务的决策。例如在电池领域，就可以考虑将电池实际运行的工况数据纳入仿真体系中来，除了用于实时的寿命预测和健康管理之外，还可以将老化数据与仿真模型进行对照，结合机器学习进一步优化仿真精度，还可以反馈优化设计和工艺。
随着上下游协同性的增强，仿真软件的使用者将从单纯的仿真工程师拓展到工艺人员等其他部门乃至上下游企业。以电池行业为例，可能电池厂的电芯工程师、工艺工程师要和上游的材料工程师、下游汽车主机厂的工程师和设计人员一起在仿真软件上探讨如何优化电芯的设计方案。
仿真反馈设计优化
仿真的目的在于优化产品设计方案，当前仿真、设计与优化三者结合的趋势越来越紧密。仿真软件目前会通过提供多种方案的评估对比，提供仿真结果辅助设计参数的优化，未来将会有更多和业务场景深度结合的优化应用出现。
小结：
无论是多物理场还是多尺度仿真，还是和测试、制造工艺等全流程结合协同优化，目的都是为了增强仿真置信度、加强仿真在研发设计中的指导作用，即让仿真辅助设计优化甚至决定材料的选取、工艺参数的设定、器件乃至系统的设计，这是当前非常重要的发展趋势。
以长安汽车为例，长安汽车对标福特汽车、通用公司建立CAE仿真置信度5级评价体系，第一级为由试验验证设计，不做仿真，第二级为运用仿真预测变化趋势，第三级为仿真筛选优化方案、减少试验次数，第四级为仿真筛选试验，试验只做一次，第五级则是由仿真直接验证设计，无需试验。对照这五级标准，如前所述锂电池行业目前普遍仍以实验试错法为主导[31]。
云仿真和SaaS
当前仿真软件也在逐步走向云端，相较于本地仿真，在云端仿真对于企业用户有以下几方面优势：
对于超大规模模型的仿真，提交到云端仿真可以进行多核并行计算，计算效率提升会非常明显。借助弹性的云计算功能，用户可以根据需要同时运行尽可能多的模拟。此外，用户可以随时按需扩展计算资源。
计算资源来自云端，可以为企业用户节省大量的硬件成本
通过“用户-角色-权限”的授权方式，即为用户分配角色来分配相应权限，可以简化常规的赋予和取消等权限管理，减少系统开销的同时有效保障企业的数据安全
项目所有相关人员都可以在云端软件内实时查看相同的仿真模型数据，有效增强用户之间的协作。
便于企业用户进行分布式存储备份和版本管理
用户可以在任何地点参与仿真操作，提高了办公灵活性
节省软件安装、更新成本
对于仿真软件开发公司来说，选择交付云端SaaS版仿真软件也是一个不小的挑战，会带来以下转变：
SaaS交付的销售价格将会更低，企业短期内收入会承受一定压力。
如果产品体验不佳，用户很可能取消订阅，企业需要拿出比“销售永久license时代”更好的客户交付服务，确保客户使用体验长期维持在高水平。因为这不再是一锤子买卖。
云端页面的交互显示十分重要，这对仿真软件企业在图形渲染、软件架构技术方面提出更高的要求。
近年来越来越多的工程师开始采用云端仿真，根据ANSYS的报告数据，52%的受访工程师表示在设计仿真过程中所面临的最大业务挑战是如何缩短设计周期，为了加速完成一些规模较大的仿真任务，工程师必须要获取大量的计算资源。在2014年的报告中，只有10％的工程师使用超过32个以上的内核，而2021年有44％的用户使用了12个以上的内核并行处理其最大的仿真应用程序，18％的用户使用的内核数量超过36个。中大型公司对多核计算资源的需求表现更为明显。同时工业仿真计算场景已经从单个工作站的单机模式逐渐演变为包含工作站、笔记本、集群和云端的复杂混合环境[32]。
在解决仿真效率问题方面，云技术和HPC（高性能计算）是紧密结合的，HPC硬件部分包括CPU、GPU、NPU等，软件部分主要解决集群资源调度问题。目前云厂商如阿里云，腾讯云等会提供开放式的云端硬件计算平台，将商业CAE仿真软件安装在云端HPC服务器上，按照资源使用时间收费。也有第三方公司如国内的速石科技和国外的Rescale等，比如速石科技就是综合多家云厂商资源和多种仿真软件，为企业用户提供集群运行仿真服务，解决企业资源峰值需求，避免过度投资或者预估资源不足的情况。
国外云端CAE软件公司有Simscale、Onscale、Designworld、Caeplex、Ceetron等，以Simscale为例，其采用SaaS模式进行交付。Simscale希望通过SaaS交付来为用户进一步节省下IT资源的部署投入，为工程师提供另一条更低成本的选择，而不是只能高价购买仿真软件的license。Simscale可以进行多物理场仿真，覆盖结构、热、流体等领域。但是，Simscale的求解器模块采用开源的OpenFOAM和CalculiX，OpenFOAM用于流体仿真，而CalculiX用于结构力学仿真，这意味着Simscale的仿真求解功能有限，只能解决一些基本问题，无法向高端市场跃进[33]。下图为Simscale与其他部署类型仿真软件之间的对比。
Simscale软件特点
国外大型仿真软件公司近年也一直在云端仿真方面持续推进，达索将自身不同仿真领域的软件集成到3D EXPERIENCE平台上，支持4-16核的本地计算机并行计算和云端计算，对于超大规模模型，如果用户想提升计算速度，可以将模型提交到云端计算。
ANSYS在今年4月收购云仿真供应商Onscale，意图将Onscale的云技术与自身先进的仿真求解功能结合起来为客户提供服务，用户通过web就可以访问。ANSYS今年5月还宣布和AWS合作开发基于云端的Ansys Gateway 仿真解决方案，发展云端高性能计算，推出EDA、CAE和CAD云端解决方案。种种动作表明ANSYS似乎想要搭建统一的云平台，把自身各条业务线产品都放到云平台上，客户可以在这个平台上进行设计仿真的所有操作，这一步可以说要比达索的3D EXPERIENCE平台更加贴近云原生。
实现更为高效的云仿真还需要面对很多挑战：仿真协同方面，如何有效应对大规模复杂模型仿真，不同领域仿真模型实现高效耦合；易用性方面，如何集成多种仿真平台工具的并提供简单易用的使用方式；作业运行方面，如何采取有效的仿真应用资源调度方法来提高仿真应用运行效率；网络化方面，未来云端仿真如何更好地和物联网实际数据融合起来等[34]。
面向电池领域的仿真软件也需要考虑利用云和HPC技术来增强用户项目组内部以及和上下游之间的仿真协作、提升用户仿真效率，特别是注重利用云端仿真技术实现电池数据的全生命周期管理。对于仿真软件来说，上云和SaaS是成为行业头部企业的必要非充分条件，技术上的突破才是根本，即要在理论模型和数值模拟算法上立住脚。
四、国内锂电池CAE仿真软件的突破口
一方面电化学建模逐步深入到电极介观尺度，另一方面一些相对新兴的数值模拟技术被用来探究介观尺度上的电化学反应过程机理。国内锂电池CAE软件应当聚焦这两个方面进行突破。同时要使用恰当的模型降阶、时间离散等计算加速方法，兼顾模型的精度和计算效率。
一是不断优化仿真模型及其控制方程，及时跟踪电池仿真在微观、介观尺度上的前沿进展，将精度更好的理论模型内置在软件之中，并开发出适配电池领域的网格划分工具。其次是可以向COMSOL学习，保持软件的开放性，这一点是指在建模阶段仿真工程师可以自定义修改设立控制方程组（偏微分方程组）及其假设条件，而不是只能采用软件内置的方程组。软件不断跟进业界的先进实践经验，通过加强与业界人员的合作来优化迭代自身软件求解器的性能。相较于其他成熟的仿真领域，这一点对于电池领域的仿真软件更为凸显。
求解方法方面注重运用新的求解方法，并将多种数值算法结合起来，比如LBM、DEM、FEM和FVM 结合起来，并注重数值计算方法和工程实际业务场景深度结合。同时工业仿真软件需要权衡精度和效率，这就需要恰当地使用降阶模型、伽辽金投影法、时间离散方法如龙格－库塔法（Runge-Kutta methods）等计算方法，尽可能确保在不损失仿真精度的情况下提高计算效率。
除了理论模型和数值算法，仿真软件还需要注重工程经验的积累，特别是对于电池这一非线性的复杂系统来说。因此，国内锂电池CAE软件公司一方面需要在产品功能上加强与实验测试数据的结合，为设计和仿真人员提供更便捷的仿真服务。这里具体来说，电池仿真通常需要大量参数输入，部分参数需要标定和实验以及文献参考得来，如果积累了大量的测试数据，就可以提供一个丰富的数据库，更加方便快捷提供模拟仿真所需参数，避免因为仿真人员标定出现问题带来较大的偏差，进一步缩短设计验证周期。
另一方面，国内锂电池CAE软件公司需要注重加强与电池企业的合作，更好地积累测试和实际制造的数据，以此优化仿真软件性能，更好地实现设计仿真与制造工艺协同。总之，要充分利用好我国掌握锂电全产业链这一庞大制造规模的优势，因为海量测试和制造数据中蕴藏着巨大的数据优势，利用好这些数据资产，有利于国内锂电池CAE软件公司加速发展起来。
综合本文前述内容，锂电池仿真软件的突破，要实现多尺度、多物理场、全生命周期的仿真服务，同时要利用好工业物联网和云计算技术，将电池的设计、仿真、制造以及使用过程中产生的海量工艺技术、工况数据形成数字化资产。
锂电池仿真软件不仅仅担负着仿真驱动正向设计的功能，也是推动整体锂电池领域研发数字化进程的重要力量。由独立于上下游企业主体的第三方软件公司驱动行业研发数字化、通过标准的流程、功能完善的仿真平台带动，实现上下游研发的网络化协同。
目前国内已经出现一些锂电池仿真软件公司，如易来科得、屹艮科技、鸿阳智能、海仿科技等。
实现电池领域的多尺度多物理场耦合仿真道阻且长，需要多学科人才、知识积累乃至多个细分软件工具的融合，参照COMSOL的发展历程[35]（COMSOL产品发布历程 (comsol.com)），这将会是一个长达20-30年的过程。
开源问题
CAE仿真领域有不少开源软件，锂电池仿真领域就有TauFactor、OpenPNM等开源软件。关于开源是否能够加速国产CAE仿真软件的发展，也曾被多次讨论过，这里简要表达我们对工业仿真软件领域开源的看法：
软件开源能否提高国产工业软件迭代升级、向欧美成熟工业软件追赶的速度？
我们目前认为是不能。一般基础软件通过开源获取技术迭代助力的逻辑并不适用于工业软件。首先，工业软件的底层核心在于基础理论和数值算法，这两方面的理论突破和算法创新才能从根本上实现工业软件的技术突破，很难通过无数软件开发人员的使用、贡献代码来提高CAE软件的性能，比如仿真计算速度更快、收敛更好、精度更高。
其次，仿真软件并不是一个互联网研发编写程序时需要用到的基础软件，而是一个受众面相对较小的专用软件，并且仿真软件代码编写的门槛很高，通过开源无法像互联网开源基础软件获得很多程序员的开发助力。
此外，互联网基础软件通过源代码开源吸引广大的开发者，这些开发者多数也会转变为客户，意味着基础软件的开源本身就是一种营销手段，开源基础软件无需付出高昂的销售成本就可以获得大量的用户。但是对于工业软件来说，代码开源并不意味着工程师就会使用这款软件甚至成为付费用户。由于制造业的行业属性，工程师需要选择稳定性更好、仿真质量更佳的软件，免费并不能构成一个富有竞争力的因素。
使用开源软件（组件）可能存在的弊端：
从技术研发角度看，如果前处理和求解器部分采用开源软件，相当于将技术核心命脉交在了别人手中，技术体系的更新完全依赖于开源软件的迭代升级。
从产品功能角度看，工业软件需要具备高可靠性和优异性能，并能与实际工程应用场景深度结合。开源软件通常自身性能和稳定性较低，一旦面对整体非常复杂的大型模型仿真，使用开源软件很可能出现计算不容易收敛或者求解速度过慢等问题。此外，开源软件通常缺乏大量的实际应用案例和帮助文档，可能无法回应仿真工程师的实际需求[36]。
从软件架构角度看，如果在某些功能模块采用开源软件（组件），也可能会出现架构耦合上的问题，软件升级后也会涉及和其他功能模块协同的问题，甚至会需要调整开源软件的架构，如此一来需要投入很多研发资源，结果可能得不偿失，还不如一开始就选择自主研发。
自主开发才是正途。这是一条少有人走的路。或有企业在开源软件基础上二次开发，套上一层壳就宣称自己是国产替代。这种做法只是看上去在走捷径，实际上是选择依附在其他公司的技术体系内，企业并未形成基于自身实际经验的产品原始研发能力。只有当企业以自主研发理念创新、性能先进的商业产品为目标时，企业才可能产生更强的创新动力和学习能力，才能在自主开发产品中突破技术瓶颈、逐渐掌握工业软件的研发能力。
自主开发也不意味着完完全全从头做起，除底层技术需要自身突破外，部分非核心软件模块可以考虑采用已经非常成熟的商业开发工具，比如GUI组件和图形渲染方面。在软件生态上也要加强合作，开放仿真上下游的第三方软件API接口，做好数据兼容，进一步增强软件的易用性和包容性，融入现有的设计仿真工具链中，降低工程师的软件使用成本。
五、锂电池CAE仿真软件市场分析
前文我们从理论、技术、产品三个方面进行了详细阐述，下面从市场侧进行简要的分析。
软件的需求问题：通常电池企业的制样测试周期长达8-36个月，包括物料、测试通道设备、人工等在内的耗费成本甚至可能要上亿元。而仿真软件减少几次制样测试的成本基本可以就完全覆盖掉软件的采购价格，为企业带来的经济效益和投入产出比是非常高的。但是要注意用户对于仿真软件的精度、稳定性要求很高，工业仿真软件不存在所谓明显意义上的中低端市场。
锂电池CAE仿真软件国内总体市场规模可以通过国内锂电池企业数量、软件购买数量和软件单价（单机版）或订阅费用（按年计算）估算获得，如果假定以SaaS形式交付，具体软件购买量可以通过现有锂电池企业仿真人员数量、使用频次及时长估算得到。
从市场用户拓展来看，多尺度以及和制造工艺协同的仿真，可以使仿真软件串联起锂电产业上下游，未来有希望可以覆盖整车企业、电芯企业及电池材料企业。
展望
我国已经建立起了锂电池行业材料-电芯-模组-新能源汽车的完整产业链，中国制造的电池产品远销欧美发达国家市场以及印度等新兴市场，部分电池企业也和国外的主机厂展开合作，将电池制造技术带到欧美，由此可见中国锂电行业已经实现了产品输出和制造技术输出甚至是资本输出。
但是从产业竞争的视角来看，锂电池的设计仿真这一核心技术仍未掌握，现有成熟的商业仿真软件仍属海外公司，国外科研人员和公司也都在加紧开发更加前沿的锂电池仿真技术，希望从源头的设计端突破，重新掌握锂电产业的主导权。所以，掌握设计仿真技术将是我国锂电产业未来发展的一个重要目标。占据正向设计仿真技术这一产业发展的制高点，将有利于推动我国锂电产业从依靠制造优势转变为依靠技术创新优势的发展方式。
锂电池仿真技术无论是在理论上还是数值模拟方法上都存在拓展的空间，这就为国内锂电池仿真软件发展提供了技术研发上的条件和空间，而国内锂电全产业链的庞大制造规模优势，潜在的测试数据规模优势，也为国内锂电池CAE仿真软件的发展提供了丰厚的土壤。新兴制造业发展引发新产品和新工艺开发，进而产生新的设计和仿真需求，为促进仿真软件的发展提供了市场条件。从这个角度上说，锂电池仿真是国内CAE仿真软件的一个突破口。
工业仿真软件发展周期长、开发难度很高，以多物理场仿真软件COMSOL为例，公司成立于1998年，发展到今天也已经走过近30年。开发工业仿真软件需要数学、物理、化学、流体力学、材料科学、计算机技术等众多基础科学和工程科学的科技人才。而且工业软件只有迈向高端这华山一条路可以走，工业仿真软件企业需要从创立之初就秉承着研发高端技术产品的信念，才有可能从小到大、从弱到强发展起来。
唯有技术持续创新发展，才能使产业不断走向繁荣。从原理出发，站在基础科学的前沿上实现理论工程化的实际突破，才有可能真正实现创新驱动的发展。工业仿真软件恰是会承担起这样的作用。
由于笔者时间、视野、认知有限，本文难免出现错误、疏漏等问题，期待各位读者朋友、业界专家指正交流。
文中部分业界观点获得六度智囊支持，在此表示感谢
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促进证券公司主动归位尽责——资本市场看门人有了高标准
首次券商投行业务质量评价结果出炉。近日，中证协发布2022年证券公司投行业务质量评价结果的公告，其中，12家券商被评为A类，50家券商被评为B类，15家券商则被评为C类。
专家表示，对券商投行业务质量进行公开评价，有助于完善证券行业激励约束机制，促进证券公司主动归位尽责，进一步建立健全与注册制相匹配的理念、组织和能力，切实提升投行业务执业质量，更好服务实体经济发展。
从“比数量”转向“比质量”
12月2日，中证协发布《证券公司投行业务质量评价办法（试行）》，明确对投行业务执业质量、内部控制、业务管理等内容的评价方法与程序，建立投行业务执业质量评价体系，并表示评价结果将向社会公开作为执业机构专业声誉积累和监管部门实施差异化措施的参考依据。
一周后的12月9日，中证协发布2022年证券公司投行业务质量评价结果。据中证协介绍，本次评价期间为2021年1月1日至12月31日，评价对象是期间内完成项目的77家保荐机构，评价项目覆盖期间审结的全部主板、创业板、科创板首发和再融资项目，共计1349个。
最终评价结果显示，12家公司被评为A类，50家公司被评为B类，15家公司被评为C类。其中，12家A类券商分别为申万宏源承销保荐、国元证券、中信证券、华泰联合、中金公司、兴业证券、中原证券、长江证券承销保荐、中泰证券、安信证券、五矿证券和国金证券。
A类证券公司以头部券商居多。以申万宏源为代表，申万宏源表示，公司持续强化投行业务战略布局，加强内外部业务协同，不断完善主板、创业板、科创板、北交所、新三板业务服务机制，形成了覆盖挂牌、督导、发行、研究、投资及做市的企业全生命周期服务体系。
部分“体瘦质优”的中小券商也加入其中。例如，国元证券表示，多年来，公司始终将投行项目质量放在首位，尽职履行保荐职责，从源头把关，真正做到对项目的“保”和“荐”相结合。中泰证券表示，公司立足服务实体经济的功能定位，不断提升专业化水平，投行、研究等领域跻身行业前列，财富管理转型迈出坚实步伐，资管、基金、期货等业务增长迅速，为企业高质量发展持续注入新动能。
值得一提的是，包括招商证券、中信建投、国泰君安、银河证券、广发证券等在内的一批龙头券商，并未获评A类，仅获得了B类评级，表明评价重点在于“拼质量”而非“比数量”。
“对比此前中证协发布的债券评级结果，可以看出，评级与资产规模和项目数量均无太大关系。”中航证券非银金融行业分析师薄晓旭分析，一方面，国元证券、中原证券、长江证券、中泰证券、安信证券等中小型券商在公司债券业务执业能力评价中评级为B，但此次评级中荣获A类；另一方面，从券商投行业务数量来看，2021年中信建投共计完成IPO 46件，远超除中信证券以外的其他券商，但此次评级仅评为B类。
广发证券非银金融行业首席分析师陈福表示，此次投行业务质量评估从执业质量、内控评价、业务管理三方面评估券商投行业务质量，在全面注册制预期落地前的关键时点，公布评估结果，能够促进券商进一步建立健全与注册制相匹配的业务能力，形成专业、高效、合规的业务生态，推动券商自律、自觉，归位尽责。
提升投行业务执业水平
对于开展本次评价，中证协表示，主要是为促使证券公司进一步建立健全与注册制相匹配的理念、组织和能力，形成专业为本、信誉为重、责任至上、质量制胜的执业生态，勤勉尽责把好资本市场的入口关，促进提高上市公司质量。
就在前不久，证监会发布《推动提高上市公司质量三年行动方案（2022—2025）》，提出力争到2025年，上市公司结构更加优化，市场生态显著改善，监管体系成熟定型，上市公司整体质量迈上新的台阶。
这对以券商为代表的中介机构资本市场“看门人”提出更高要求。为更好履行资本市场融资中介的职能使命，今年以来，证券行业回归投行本源，不断提升业务执业能力和执业质量，借助多层次资本市场满足不同类型、不同发展阶段企业的差异化发展需求，畅通科技、资本和实体经济的高水平循环。
根据同花顺iFinD统计数据显示，券商年内已服务400家企业实现A股首发上市，募集资金达5695亿元，目前A股上市公司已突破5000家。同时，A股承销费率逐步降低，与国际市场逐渐接轨，今年以来，沪、深证券交易所IPO承销及保荐费率平均值为7%左右。
受益于A股上市公司数量不断攀升，券商投行业务出现逆势增长。今年前三季度，证券承销与保荐业务净收入446.03亿元，占比由去年的11.36%提升至14.66%；财务顾问业务净收入46.22亿元，占比由去年的1.29%提升至1.52%。同时，投行业务集中度进一步加强。从IPO募资规模来看，今年以来，IPO募资规模排前十的券商分走了行业三分之二的蛋糕；从主承销商承销数量来看，头部效应也持续强化，承销家数排前五的券商包揽了七成以上首发IPO承销数量。
以中信证券为例，公司投行业务优势显著。今年前三季度，完成境内股权承销金额2609亿元，市场份额达20.4%；完成境内债券承销金额11701亿元，市场份额5.96%；完成境内通道类并购交易金额729亿元，市场份额达31.3%。
“近年来投行业务集中度持续提升，呈现强者恒强态势，随着监管对合规执业的关注度不断加强，未来合规风控和专业服务能力强的头部券商将更为受益。”平安证券非银金融行业首席分析师王维逸表示。
南开大学金融发展研究院院长田利辉表示，通过评价结果形成市场化的专业声誉约束机制，将有效引导券商投行业务从数量竞争转向质量竞争，督促券商更加重视投行业务专业化水平，更加关注内部控制和治理体系建设。未来随着投行业务执业质量评价体系的进一步完善，预计券商投行竞争格局将会呈现“百花齐放”的局面，头部券商继续领跑，中小“黑马”不断亮相突围，共同为实体经济提供高质量金融服务。
切实发挥“看门人”作用
专家认为，随着宏观经济持续稳定恢复、注册制改革稳步推进，券商投行业务将迎来良好发展机遇，未来发展空间值得期待。
“投行业务有望成为券商最具成长性的业务板块。”田利辉表示，未来在深入实施创新驱动发展战略中，在全市场推行注册制的大方向下，在科创板、创业板、北交所相互补充、快速发展过程中，投行有望迎来更多政策红利。并且，随着A股IPO数量不断提升，券商投行业务收入将出现明显增势，基于专业实力和资源禀赋开展业务的券商优势突出。
“防疫政策优化、美国加息趋缓、资产质量改善等因素共振，2023年资本市场有望底部回升。”陈福表示，在全面注册制实施的预期下，投行承销保荐业务和一级市场投资业务有望迎来增量，且市场回暖有助于将2022年一级市场投资的浮亏回正。同时，注册制下，一级私募股权子公司的项目退出路径更加畅通，有助于券商完善对企业的全生命周期融资服务，利好优质资产获取和投资定价能力强的券商进一步增厚收益。
在信达证券非银首席分析师王舫朝看来，随着投行业务质量评价体系等监管制度的不断优化，券商投行业务质量有望得到有效提升，预计未来业务专业化水平更高、内控制度更完善、流量基础更扎实的优质券商将会有更强的竞争力。
与此同时，券商专业化水平和合规风控能力也需得到足够重视。11月25日，证监会通报对8家证券公司投行业务内部控制及廉洁从业专项检查情况，检查发现部分证券公司存在内控制度和保障机制不健全、内控把关不严格等问题，个别证券公司存在内控组织架构不合理、岗位职责利益冲突、投行团队“承包制”管理等较为严重的问题。多家券商因此被点名。
如何督促券商投行业务归位尽责，切实发挥“看门人”作用？“发现一个好公司，是考验投行核心能力的关键。”国信证券副总裁、投资银行事业部总裁谌传立表示，券商要苦练内功，具备一双发现优秀企业的眼睛，具备更高的资产定价能力、投研能力，以及更高的道德水准和社会责任感，把真正优秀的企业推荐给投资者。同时，要把主动防范风险放在更加重要的位置，科学防范，早识别、早预防、早发现、早处置重点风险，着力完善注册制风险安全防线，筑牢底线，不碰红线。
“券商要进一步加强投行业务研究，重视专业人才培养，规范IPO投价报告的形成过程，提升投价报告专业性，充分发挥投价报告在发行定价中‘锚’的作用。”田利辉认为，在投行业务重点发力方向上，券商要守住风险底线，立足实体经济需要，引导社会资本更多流向“专精特新”企业、前沿科技企业、战略性新兴产业等，着力支持科技创新，不断提升服务实体经济的质与效。（记者 李华林）
来源：经济日报
透视第三季度全国最缺工职业排行
新华社北京11月3日电 题：透视第三季度全国“最缺工”职业排行
新华社记者姜琳
就业，关系着千家万户。人力资源和社会保障部近日发布2022年第三季度全国“最缺工”的100个职业排行，引发广泛关注。
目前我国就业形势保持总体稳定。但作为人口大国和发展中的大国，我国面临着很现实的就业总量压力。同时，人民群众对就业质量的要求也越来越高，一些领域又面临招不到人的烦恼，结构性就业矛盾不小。
党的二十大报告中明确提出，推动解决结构性就业矛盾。目前，各方面正在朝着这个方向积极努力。
缺的主要是劳动密集型行业一线员工和部分专业技术人员
缺工，在就业市场意味相应岗位的劳动者需求大于供给。
从2022年第三季度全国“最缺工”的100个职业排行看，其中有39个属于生产制造及有关人员，如车工、焊工、缝纫工、汽车生产线操作工，有37个属于社会生产服务和生活服务人员，如营销员、餐厅服务员、保洁员、快递员、保安员、商品营业员、家政服务员，有19个属于专业技术人员。
2022年5月10日，在济南一家餐饮店内，服务员为顾客上菜。新华社记者朱峥 摄
与二季度相比，部分制造业岗位缺工状况持续，技术工种岗位缺工较为突出。
“根据我们多年服务求职者和企业的体会，排行中大部分缺工岗位都没变，这些岗位招人一直难。受新冠肺炎疫情影响，人们外出的流动性减少，部分岗位的从业者不足也就更加明显。”吉林省白城市洮北区公共就业服务实训指导中心主任于砚华说。
一方面，一些岗位长期缺人；但另一方面，部分大龄劳动者、高校毕业生等依然面临就业难题。
在中国劳动和社会保障科学研究院院长莫荣看来，我国就业形势保持总体稳定，在14亿多人口的大国实现了比较充分的就业。从缺工岗位看，主要缺的是劳动密集型行业低技能一线员工和部分专业技术人员。这类岗位或是收入报酬、劳动条件、劳动强度对高校毕业生不具有吸引力，或是大龄劳动者、高校毕业生的工作及能力不满足企业要求，因而出现了供求错位。
“高校毕业生不会自动填补企业一线岗位，企业对人才的要求又越来越高，最终出现高校毕业生‘就业难’和企业‘招工难’长期并存的现象。”莫荣分析说。
党的二十大报告提出，促进高质量充分就业。“我们要按照这一要求，进一步提高促进就业能力，努力满足群众在就业方面的期待。”于砚华说。
加快产业升级，创造更多高质量就业岗位
莫荣认为，破解结构性就业矛盾，需加快推进产业结构升级和高质量发展，大力发展新兴产业、数字经济，培育壮大先进制造业、现代农业、现代服务业，加快对传统低端制造业提质升级，提供更多符合劳动者需求的高质量就业岗位。
“缺工的服务业、制造业岗位大多收入都不高。劳动力无限供给的时代已经过去，但有些企业靠低廉劳动力盈利的模式没有发生根本改变。”于砚华告诉记者，外卖、直播等新业态快速发展，也对传统制造业、服务业产生了“虹吸效应”，分流了大量新生代农民工，部分大学生也加入其中。
2022年8月31日，在山东省单县园艺街道黄楼社区“暖新驿站”门口，外卖配送员休息后准备出发工作。新华社记者徐速绘摄
“在劳动年龄人口下降、劳动力供给趋紧、人工成本上升的背景下，用机器替代流水线上的简单重复劳动是一大趋势，必须创造更多适合大学生的就业岗位。”中国人民大学中国就业研究所所长曾湘泉说。
党的二十大报告部署，实施产业基础再造工程和重大技术装备攻关工程，支持专精特新企业发展，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展；构建优质高效的服务业新体系。
“报告明确的这些措施将大力提升岗位的供给质量。”曾湘泉表示，一方面将提升制造业盈利能力，提高从业人员收入水平，增强就业吸引力；另一方面构建优质高效、结构优化、竞争力强的服务产业新体系，可为劳动者就业提供更大空间和更多选择。
提升劳动者技能素质，增强就业竞争力
党的二十大报告明确提出，健全终身职业技能培训制度，推动解决结构性就业矛盾。
专家普遍认为，不仅企业要做出调整，劳动者也要大力提升技能水平，在增强就业竞争力的同时，也更加匹配产业转型升级和高质量发展的需要。
“企业最缺的是智能时代的产业工人，即既懂计算机又懂操作的。但现在学校出来的大多与企业需求脱节。我们自己想招来大学生培养，但愿意留下的不多。”重庆一家大型制造企业负责人表示。
“我国技能人才总量超过2亿人，高技能人才总量已超过6000万人。技能人才占劳动力人口总量的比例还不到30%，与德国、日本等制造业强国能达到70%到80%相比，差距还比较大。”国家发展改革委副秘书长高杲说。
不久前，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于加强新时代高技能人才队伍建设的意见》。国务院此前印发的《“十四五”就业促进规划》，把技术技能人才培养培训放在了更加突出的位置，强化人才培养的就业导向。
规划提出，重点加强高校毕业生和城镇青年、退役军人、农村转移就业劳动者、脱贫人口、失业人员、个体工商户、就业困难人员（含残疾人）等技能培训，积极发展养老、托育、家政等生活服务业从业人员技能培训，确保“十四五”期间开展补贴性职业技能培训7500万人次。
2022年10月28日，在四川省凉山州越西县越城镇城北感恩社区附近的居家灵活就业示范基地，易地扶贫搬迁到此的居民接受缝制服装的技能培训，培训合格后，他们将在此正式上岗工作。新华社记者沈伯韩摄
技能人才的“钱袋子”问题，也被纳入国家宏观发展规划。“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，以高校和职业院校毕业生、技能型劳动者、农民工等为重点，不断提高中等收入群体比重。
专家表示，一系列举措面向缺工行业、岗位的实际需求加强劳动者技能培训，同时为劳动者创造更好的就业环境、更高的收入，将推动实现高质量充分就业。
来源： 新华网
省质量标杆！经开区这些企业入选……
日前，陕西省工业和信息化厅发布第九批陕西省质量标杆认定名单，西安经开区的西部超导材料科技股份有限公司、西安中车永电捷力风能有限公司、西部宝德科技股份有限公司等3家企业获批第九批陕西省质量标杆，中节能西安启源机电装备有限公司、西安天力金属复合材料股份有限公司、西安西材三川智能制造有限公司、西安赛特思迈钛业有限公司等4家公司的6项新产品获批2022年陕西省重点新产品。
质量标杆是指企业在系统提升产品和服务质量的实践过程中，形成的具有示范效应、可借鉴和推广的质量管理方法。
陕西省重点新产品的评选是深入实施创新驱动发展战略、强化企业技术创新、加快新产品研发、推动结构调整和转型升级、促进工业经济高质量发展的重要举措。
西部超导材料科技股份有限公司
西部超导材料科技股份有限公司主要从事高端钛合金材料、高性能高温合金材料、超导材料的研发、生产和销售。作为我国航空用钛合金棒材的主要研发生产基地，西部超导创造了两个“唯一”：国内唯一超导线材商业化生产企业，全球唯一铌钛铸锭、棒材、超导线材生产及超导磁体制造全流程企业。公司产品以“国际先进、国内空白、解决急需”为定位，实现了多种钛合金国产化，填补了多个关键领域的国内空白。
西安中车永电捷力风能有限公司
西安中车永电捷力风能有限公司是由中国中车股份有限公司下属中车永济电机有限公司出资设立的全资子公司，全面负责风电产品研发、生产制造、产品销售、服务提供业务，具备国内全系列风力发电机产品的研制及配套能力，主营风力发电机产品多次填补国内外技术空白，引领国内技术发展。
西部宝德科技股份有限公司
西部宝德科技股份有限公司位于西安市经开区泾渭新城，专业从事过滤分离系统及设备、稀有金属粉末、金属多孔材料设计、研发与制造。公司拥有发明专利8件，实用新型专利15件，制定国家标准9项，行业标准4项，成功研制出“大通量流体输送设备”、“金属/陶瓷复合滤芯”、“浓缩过滤设备”、“微细球型钛粉”、“钛汽车连杆”等高端产品，形成了以过滤分离元件及装备为主的高科技产业格局，是国内最早从事金属多孔材料及其装备的国家高新技术企业。
企业获得认定，不仅是对企业质量管理工作开展的认同与鼓励，也是对经开区在质量管理方面工作的肯定。作为先进制造业强市示范区，经开区一直关注企业发展，持续推进质量变革创新，加快提升区域经济质量效益和竞争力，强化企业质量管理水平，培育和建设产品优越、品牌卓越、创新领先、治理现代、具有核心竞争力的优质企业，打造了一批具有引领作用的质量标杆企业，为区域经济高质量发展添翼赋能。
近年来，在“四新战略”的引领和优质政策不断加码下，经开区主导产业从“量的积累”向“质的飞跃”转变。2021年，全区规模以上工业企业252家，工业产值超过百亿企业2家，实现总产值1967亿元，同比增长18.7%，总量占西安市近1/3。截至今年11月，经开区2022年新增市场主体23075户。市场主体共计155594户，聚集各类创新平台和称号487个，高新技术企业588家，小巨人企业169家，国家级、省级“专精特新”企业57家，成为西安市创新驱动和先进制造业发展的中坚力量。
（中国日报陕西记者站）
抢单力度大 拿单底气足——外贸开启年底冲刺模式
临近年底，不少外贸企业铆足劲儿开启“抢单”模式，争分夺秒地联系老客户寻找新买家。《经济参考报》记者走访多地发现，很多外贸企业在苦修内功，新产品、新技术、新工艺是他们拿单的底气。
——奋力开拓国际市场
12月4日清晨5时30分，一支由商务厅等浙江省级部门相关负责人及企业代表组成的队伍驱车前往浦东机场，开启为期6天的德国、法国之行。
本次欧洲行是浙江“千团万企拓市场抢订单行动”首站。后续浙江各地还将通过“包机/包舱 参展 商务洽谈”模式，组织超1万家企业赴境外参加经贸活动，为浙江企业打开出海商机。
而奔赴沙特参展的宁波康立特电子有限公司总经理助理林程娜告诉记者，这是疫情以来公司第一次出境参展，也是新的起点。林程娜说，公司主营太阳能板等新能源产品，中东国家正是重要市场。这次走出去的第一站，便是参加阔别三年的第八届中国品牌商品沙特智造展。
不仅浙江，广东、江苏、四川、福建等地的外贸企业也都纷纷出动，不少已经满载而归。
刚参加完11月中下旬亚太区美容展新加坡特别展，碧誉化妆品配件（深圳）有限公司董事长武江目前正忙着组织员工打样，接洽品牌，赶工春节前交货。
武江介绍，这次国外参展，除了拜访老客户，还见了来自菲律宾、泰国、印尼的新客户。他带去了八成新品，带回了八个意向订单，有客户还当场付了定金。
“海外参展给我们提供了新平台，打开了新渠道。”武江说，“不仅能展示新材料、新工艺、新技术，还能和同行交流，更好把握市场流行趋势。”
外贸企业信心更足了。他们说，接下来就是铆足劲儿，全力开拓市场。
——企业拿单底气足
在拓展国际市场的同时，中国外贸企业还在苦修内功。
江苏三木集团有限公司主要从事合成树脂、溶剂等相关产品的研发、生产与销售等，其环氧树脂等产品出口至海外约100个国家和地区，广泛应用于涂料、电子等行业，今年出口额有望达到4亿美元。
对于公司的出口业绩，江苏三木集团出口部负责人周根良给出的答案是，“不打无准备之战！”他对记者说，这几年，公司开拓海外市场的步伐不但没有放慢，反而多管齐下，做足了准备。
“持续完善主导产品全产业链条，拥有2000多个品种牌号；打造‘涂料用原料超市’，海外客户可一站式购齐所需；立足环保标准，大力开展企业车间智能化改造升级，年产环氧树脂能力可达40万吨；积极打通日本及东南亚市场，公司今年申领了多份RCEP原产地证书……”谈起业务发展，周根良滔滔不绝，底气十足。
像三木集团一样的民营企业正发挥灵活性和适应性强的优势，推动外贸主体活力进一步增强。记者在多地采访了解到，这几年尽管压力重重，但是外贸企业并没退缩，反而坚持在产品研发、技术升级上下功夫。
在扬州江淮轻型汽车有限公司的生产车间内，一辆辆高端皮卡正从流水线上下线。公司负责人介绍，目前公司产能已基本达到满产要求。他说这几年公司一直在加大研发力度，持续提升产品质量，不断推陈出新，丰富产品线，提升品牌国际影响力。
企业的活力汇聚成我国外贸逆势增长的动力。海关总署数据显示，今年前11个月，我国进出口总值38.34万亿元人民币，比去年同期（下同）增长8.6%，实现稳步增长。
——明年更有盼头
展望明年，外贸企业纷纷表示，虽然形势依然严峻，挑战时刻都在，但是更多的是盼头儿。
“接起单子来没有后顾之忧，对未来也就更有信心了。”林程娜说，还有“百团千企万人”行动支持，可以放心大胆地安排明年的参展计划。
“我们公司手头海外订单多得很，订单已经排到春节后，还有15000多吨货准备发出呢！”临近年底，周根良忙得不可开交。他说，今年的业绩肯定没问题，明年也有望实现稳步增长。
周根良分析，受益于国际市场对公司产品的大量需求和RCEP利好逐步释放，以及通关流程简化等一系列便利化举措，“这些因素助推下，公司业务持续外拓，不断做大海外市场‘蛋糕’。”
“明年，我们计划进一步开拓德国、意大利等海外高端市场。”扬州江淮负责人说。
商务部新闻发言人束珏婷在近日举行的新闻发布会上表示，我国外贸发展仍然具备有力支撑，外贸产业基础良好，企业履约、创新能力不断增强，稳外贸政策效应持续释放，国际航班班次明显增加，四季度外贸运行将继续保持在合理区间。
中国国际经济交流中心副理事长魏建国认为，由省级商务厅组织外贸企业走出去参展的办法，有效打破了当前稳外贸的堵点，将为明年外贸打下良好基础。（记者 王文博 屈凌燕 何磊静）
来源：经济参考报