2025 年全球生成式设计市场规模为 42.8 亿美元,预计从 2026 年的 48.6 亿美元增长到 2034 年的 135.3 亿美元,在 2026-2034 年预测期内的复合年增长率为 13.64%。
设计探索方法被称为生成式设计。设计师或工程师将设计目标以及性能或空间要求、材料、生产工艺和成本限制等特性输入生成式设计软件。该软件通过探索解决方案的所有可能变体,快速生成设计方案。它在每次迭代中测试并学习哪些有效,哪些无效。
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各行各业的公司都在寻求提升生产效率的方法,以期在最大限度提高产量的同时,最大限度地降低成本。为了实现这一目标,公司正迅速利用新技术推动产品创新和生产效率的提升。先进技术能够最大限度地减少行业碎片化,提高效率,并降低因互操作性不足而造成的高昂成本。大数据、物联网、人工智能和机器学习等领域的进步,推动了这一发展进程。
建筑信息模型(BIM)BIM正迅速成为建筑和施工行业的标准。BIM是一种虚拟设计工具,用于开发一套相互关联的政策、流程和技术,也是一种以数字格式管理重要建筑设计和项目数据的技术,与传统的计算机辅助设计(CAD)相比具有显著优势。
增材制造技术正在推动市场增长,它为独特建筑造型、建筑系统和材料的生产、设计和性能提供了诸多机遇。这是一种更具创新性、更快捷、更灵活的产品开发和制造方法。
规划和设计阶段会消耗预算的很大一部分。因此,该过程中的任何延误都会导致经济损失和产品质量下降。为了克服这些障碍,扎实的设计和规划至关重要,这有助于按时按预算完成生产。人工智能正在帮助建筑公司更好地可视化和规划复杂的管道、机械和电气工程,这些工程可以轻松地在三维建模设计中进行概念化。即使在规划阶段,物流问题也可以得到解决,从而在施工阶段节省时间和金钱。
技术进步要求要么为现有员工配备相应技术,要么用专业且经验丰富的员工取代他们。这主要是因为软件和其他技术工具的使用难度较高。
目前技能缺口阻碍了各行业优化生产流程。由于合格且技能娴熟的求职者短缺,各行业的制造商在操作和部署生成式设计软件及其他技术方面都面临困难。
自动化设计与规划流程的使用、生成式设计工具的操作以及工作规划是目前人才匮乏的核心知识领域。此外,学生和用人单位对设计能力、问题解决技巧以及上述领域专业知识的重要性认知也存在显著差异。由于软件使用的复杂性,这凸显了人才缺口是市场增长的主要障碍。
此外,即使在发展中国家,中小企业的软件采纳率也很低,因为培训现有设计师或用专业合格的设计师取代他们都会提高制造成本。这使得中小企业无法承担相关费用,从而阻碍了此类软件的使用。因此,这一因素限制了市场扩张。
制造业的技能需求已从以体力劳动为主转向越来越注重技能的编程和复杂机械设备的控制。另一方面,技能较低的员工除非能够接受再培训,否则面临着被取代的巨大风险。
生成式设计着重于一种以往在数字环境中无法实现的增强型工程方法。该流程与进化式设计方法极为相似,充分考虑了所有必要的特征。此外,高性能计算与云计算的结合,为业界带来了前所未有的强大能力。
像安德玛、空客、百得等众多公司以及其他许多领域的企业都在迅速拥抱生成式设计,将其视为一种正在逐步改变工程行业未来的趋势。生成式设计使工程师能够将寻找一系列限制条件下最佳解决方案的任务委托给软件,从而极大地提升了工程师的创造力。
此外,生成式设计在许多行业的应用日益广泛,工程师们也越来越多地将这种工具融入到他们的工作流程中。这些创造未来的软件不断改进着产品的制造和工程方式。产品设计和制造的最终形态正在迅速演变。
现代技术正在取代传统方法。数字仿真和分析软件已经发展到可以在几秒钟甚至更短的时间内完成设计审查的程度。无需人工干预,复杂的算法即可在仿真之间自动改变零件的几何形状。这些新型生成式设计工具还能探索更广阔的解决方案空间,通过比较数百万次仿真的结果,借助人工智能技术,最终筛选出能够实现特定功能最佳组合的设计方案。
按部署方式,生成式设计市场可分为本地部署和云端部署。全球生成式设计市场中的本地部署部分指的是将生成式设计软件和解决方案安装并运行在公司自身的IT基础设施中,而不是通过云平台。这种本地部署方式能够让企业对设计、数据安全和定制选项拥有更大的控制权。大型企业或对数据隐私要求较高的行业尤其青睐这种方式,例如航空航天、汽车和制造业。本地部署解决方案将生成式设计工具与现有系统和基础设施集成,从而提供更加个性化的体验,并可能带来更佳的性能,因为用户可以直接访问本地资源。然而,这也意味着更高的硬件和软件前期成本,以及持续的维护责任。
由于云解决方案提供的灵活性和可扩展性,云领域的重要性日益凸显。云部署允许动态分配资源,使用户无需大量本地基础设施即可利用先进的计算能力。基于云的生成式设计平台提供高性能计算资源和海量数据存储容量,而无需承担运行复杂设计算法和处理海量数据集所需的高昂前期成本。随着企业和设计专业人士不断寻求敏捷高效的解决方案,预计在云技术日益普及和各行业对创新设计解决方案的需求不断增长的推动下,云部署领域将实现快速增长。
按应用领域划分,生成式设计市场可分为产品设计与开发和成本优化两大板块。产品设计与开发是全球生成式设计市场中最具活力和影响力的板块。生成式设计以先进的算法和人工智能为核心,能够根据预先设定的参数和约束条件,创建优化的设计方案。正因如此,随着各行业寻求高效且经济的创新解决方案,该板块实现了高速增长。生成式设计工具使工程师/设计师能够评估更多产品设计方案,从而有助于解决材料使用和性能优化方面的问题。这为汽车、航空航天等行业创造了巨大的价值。消费电子产品以及工业机械,所有这些目前都需要最先进的、轻便的、高性能的产品。
该领域的成本优化旨在借助算法减少生产废料,从而实现材料的有效利用和制造成本的降低。通过生成式设计,企业可以快速经济地评估各种设计方案,确保交付的产品不仅满足性能要求,而且符合预算。这在汽车、航空航天和制造业等行业尤为重要,因为这些行业的成本效益和材料利用率至关重要。另一方面,随着企业不断努力通过简化运营来提高成本效益,对旨在优化成本的生成式设计解决方案的需求可能会增加。
按终端用户垂直领域划分,该行业可分为汽车、航空航天与国防、建筑与施工、工业制造以及其他领域。汽车行业一直是全球生成式设计市场的主要终端用户垂直领域之一。生成式设计利用复杂的算法和人工智能技术,生成针对汽车行业需求量身定制的优化原创设计方案。通过这种方式,汽车制造商可以探索大量的设计可能性,从而在不违反严格的行业法规和安全标准的前提下,优化零部件的重量、强度和性能。这将使汽车公司能够加快开发流程、降低材料成本,并最终提高车辆的性能和效率。这种能力对于结构件、内饰件或具有复杂几何形状的模型尤为重要,因为传统设计方法在这些方面往往力不从心。
在航空航天和国防领域,技术扮演着至关重要的角色,生成式设计运用高度先进的算法和强大的计算能力,生成优化的设计方案。在航空航天领域,这有助于开发轻量化、高强度的零部件,从而减少原材料消耗和相关制造成本,同时满足严格的性能和安全标准。在国防领域,生成式设计用于开发军用装备和车辆的复杂、高功能性部件,以提高效率和耐久性。仿真技术能够模拟各种设计场景和结果,从而使航空航天和国防企业能够更快地进行创新,并确保卓越的设计性能。
在建筑和施工领域,生成式设计工具正在改变建筑和建造空间,它使建筑师和建造者能够深入探索建筑设计的各种可能性,同时优化建筑性能。专业人士借助计算算法,现在能够设计出不仅提升美观性和功能性,而且有助于可持续发展的建筑结构。它能够探索复杂的几何形状并高效利用材料资源,从而建造出更节能、更环保的建筑。此外,生成式设计支持快速原型制作和迭代,有助于简化设计流程并降低建造成本。
工业制造领域已经开始从这项技术提供的各种功能中获益匪浅。工业制造领域的生成式设计理念专注于通过先进的计算算法优化产品设计和生产流程。借助生成式设计,制造商可以制造出高效、轻便、耐用的组件,这些组件不仅满足特定的性能标准,还能最大限度地减少生产过程中的材料浪费。得益于这项技术,可以快速探索和迭代多种设计方案,从而提出创新性的解决方案,在提升产品功能的同时降低生产成本。
北美地区在全球生成式设计市场中占据主导地位,预计到2030年,其收入将以15%的复合年增长率增长至30亿美元。北美地区,包括美国和加拿大,很可能引领生成式设计市场的发展。对存储解决方案的需求不断增长,以及工业自动化更加注重降低基础设施成本、对商业洞察力和实时数据可用性的需求不断增长,这些因素都在推动市场发展。
通用汽车是北美首家采用Autodesk生成式设计软件的大型汽车制造商,其在减重方面超越了传统的优化设计方法。到2023年,通用汽车希望至少有20款电动或燃料电池汽车上市,生成式设计将通过减轻车辆重量和缩短供应链来帮助解决各种问题。
欧洲地区在全球生成式设计市场中占据第二大份额,预计到2030年将以17%的复合年增长率实现20亿美元的销售额。欧洲汽车行业在全球汽车产业中已占据举足轻重的地位。得益于各大跨国汽车制造商的推动,欧洲汽车行业正在广泛采用3D打印技术进行设计方案制定和研发应用。
梅赛德斯-奔驰、奥迪、宝马、捷豹、路虎、大众等顶级汽车制造商在欧洲创造了3D打印技术的潜在市场。过去25年来,宝马集团一直利用3D打印技术设计各种汽车零部件。2018年,宝马打印了近20万个3D打印部件,比上一年增长了42%。
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Research Analyst
Pavan Warade is a Research Analyst with over 4 years of expertise in Technology and Aerospace & Defense markets. He delivers detailed market assessments, technology adoption studies, and strategic forecasts. Pavan’s work enables stakeholders to capitalize on innovation and stay competitive in high-tech and defense-related industries.
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