汽車軟件大時代，如何提升軟件工程創(chuàng)新力？

（環(huán)球數(shù)字化導(dǎo)報）

當(dāng)前，傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)正加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，“軟件定義汽車”不斷深化。在電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化趨勢下，汽車軟件已經(jīng)成為汽車技術(shù)革新和發(fā)展的核心驅(qū)動力之一。根據(jù)億歐智庫發(fā)布的《2023中國智能電動汽車車載軟件市場分析報告》，2022年中國汽車軟件達(dá)到264億元的市場規(guī)模，預(yù)計到2025年將達(dá)373億元。

在智能化趨勢下，傳統(tǒng)分布式電子電氣架構(gòu)開始向域集中式架構(gòu)轉(zhuǎn)變，軟件開發(fā)人員將能夠完全獨立于底層硬件，進(jìn)行上層軟件的開發(fā)，汽車軟硬件解耦范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。在汽車軟硬件解耦大趨勢下，汽車計算平臺正從“信號導(dǎo)向”向“服務(wù)導(dǎo)向（SOA）”轉(zhuǎn)變，汽車底層軟件與上層應(yīng)用開始標(biāo)準(zhǔn)化、相互獨立、松耦合，汽車軟件開始進(jìn)入工業(yè)化開發(fā)階段。

PTC公司《卓越的汽車軟件工程》白皮書指出，成功適應(yīng)由軟件驅(qū)動的市場，是汽車整車制造商在未來幾年和幾十年建立競爭優(yōu)勢的決定性因素。汽車整車制造商要成為軟件驅(qū)動型公司，需要從根本上改變思考和管理軟件開發(fā)的方式，而采用集成的端到端應(yīng)用程序生命周期管理（ALM）平臺是大幅提高汽車軟件工程能力和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵。

傳統(tǒng)軟件開發(fā)面臨挑戰(zhàn)

現(xiàn)代汽車的幾乎所有功能都涉及到軟件——從發(fā)動機(jī)控制到加熱和冷卻、動力轉(zhuǎn)向、變速器、停車輔助、車鎖、照明、導(dǎo)航，甚至智能乘客座椅。如今一輛高端汽車上路需要1億行代碼，而波音787只需要1500萬行代碼，F(xiàn)acebook只需要6200萬行代碼。據(jù)估計，全自動駕駛汽車需要3-5億行代碼，這意味著我們將在短短幾年內(nèi)看到更為復(fù)雜的汽車軟件系統(tǒng)。

過去，一輛汽車的軟件主要由外部開發(fā)，并由ECU供應(yīng)商交付給汽車整車制造商，在整個開發(fā)過程中通過軟件和特定硬件的密切協(xié)作，確保了二者的良好配合。隨著“軟件定義汽車”的進(jìn)一步深化，大量相同功能的ECU進(jìn)行整合，由域控制器進(jìn)行統(tǒng)一的管理調(diào)度，這樣就能讓開發(fā)人員可以在完全獨立于底層硬件的情況下，進(jìn)行上層軟件的開發(fā)。

現(xiàn)在，越來越多的整車制造商開始基于面向控制域的車輛參考架構(gòu)或平臺，自行開發(fā)大部分軟件。除了縮短開發(fā)時間外，這還能讓汽車品牌商通過OTA方式不斷將新軟件安裝到車輛中，在更新汽車功能的同時，建立新的收入來源。現(xiàn)代汽車軟件的交付方式越來越趨向于智能手機(jī)，這意味著移動產(chǎn)品開發(fā)的功能和架構(gòu)級別的復(fù)雜性，急劇上升。

新的軟件開發(fā)模式

為了應(yīng)對挑戰(zhàn)，汽車軟件的開發(fā)人員需要找到新的模式，在降低復(fù)雜性的同時，提高軟件開發(fā)的效率。麥肯錫研究和專家分析認(rèn)為，這一新模式應(yīng)該在以下幾個方面進(jìn)行協(xié)作，包括：軟件產(chǎn)品的設(shè)計與架構(gòu)、管理軟件需求、數(shù)字汽車產(chǎn)品的開發(fā)（包括優(yōu)化和高效軟件開發(fā)的方法）以及促進(jìn)創(chuàng)新的組織能力。

首先，模塊化和軟硬件解耦與系統(tǒng)工程方法相結(jié)合，有助于加速成體系化系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)。通過硬件和軟件分離，以及采用模塊化的硬件和軟件架構(gòu)，汽車制造商可以加速創(chuàng)新。有了模塊化系統(tǒng)架構(gòu)，軟件復(fù)雜性變得更容易管理，也極大提高了汽車產(chǎn)品開發(fā)項目管理的透明度和流程可見性，模塊化還有助于應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化的操作系統(tǒng)。實施系統(tǒng)工程可以為模塊化提供有力支持，系統(tǒng)工程提供了一個全面的框架，以解決產(chǎn)品生命周期中的信息孤島、斷裂的工具鏈、產(chǎn)品復(fù)雜性以及并行開發(fā)流不一致等挑戰(zhàn)。

其次是掌握軟件需求管理。處理復(fù)雜的以用戶為中心的軟件需求管理，正成為汽車制造商的新競爭優(yōu)勢。在這方面，汽車制造商應(yīng)向數(shù)字原生公司學(xué)習(xí)和借鑒。但與數(shù)字原生軟件不同的是，汽車軟件開發(fā)需要端到端的可追溯性，以及符合行業(yè)監(jiān)管規(guī)范。因此，建立一個能夠連接從需求定義到最終驗收的、跨生命周期所有階段的數(shù)字主線，就至關(guān)重要。

第三是采用新的產(chǎn)品開發(fā)方法。對于正在建立軟件創(chuàng)新能力的汽車整車制造商來說，實現(xiàn)模塊化產(chǎn)品設(shè)計、以用戶為中心的軟件需求管理和敏捷開發(fā)是一環(huán)扣一環(huán)的創(chuàng)新策略。敏捷開發(fā)可將用戶反饋持續(xù)集成到軟件開發(fā)全過程，從而極大支撐以用戶為中心的價值創(chuàng)造。隨著OTA更新成為市場主流，頻繁的汽車軟件更新和持續(xù)改進(jìn)將成為常態(tài)，而敏捷迭代開發(fā)環(huán)境就能實現(xiàn)這一目標(biāo)。只要有合適的開發(fā)工具，敏捷開發(fā)與嚴(yán)格的行業(yè)管控也能并存。

第四是為開發(fā)團(tuán)隊提供經(jīng)得起未來考驗的工具。現(xiàn)代軟件開發(fā)工具是實現(xiàn)以用戶為中心和軟件驅(qū)動策略的賦能科技，也是汽車系統(tǒng)高效創(chuàng)新的關(guān)鍵。集成套件（如先進(jìn)的ALM應(yīng)用生命周期管理平臺）可提供軟件開發(fā)的整體視圖，讓相關(guān)人員能夠訪問數(shù)據(jù)并提供涵蓋生命周期所有階段的工具，使用集成套件讓團(tuán)隊能夠自動執(zhí)行支持開發(fā)、測試和合規(guī)驗證的工作流。根據(jù)麥肯錫的研究，引入標(biāo)準(zhǔn)化工具鏈可以提升30-40%的組織生產(chǎn)力。

大規(guī)模敏捷軟件工程ALM工具

使用集成的端到端應(yīng)用生命周期管理（ALM）平臺是大幅提高汽車軟件工程能力的關(guān)鍵，ALM可幫助汽車整車制造商確保產(chǎn)品質(zhì)量、安全性和合規(guī)性。使用現(xiàn)代ALM工具，還可以全面促進(jìn)跨產(chǎn)品生命周期的無縫協(xié)作和流程改進(jìn)。2022年，PTC公司收購了下一代ALM軟件Codebeamer并集成到數(shù)字主線平臺中，PTCCodebeamer成為全球汽車軟件創(chuàng)新的重要ALM平臺。

首先在系統(tǒng)工程方面，作為基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）解決方案主要提供商之一，PTC公司于2022年底實現(xiàn)了Codebeamer與PTC Windchill數(shù)字主線平臺之間的無縫集成。基于ALM和PLM軟件產(chǎn)業(yè)的OSLC開放連接標(biāo)準(zhǔn)，PTC將Codebeamer與建模工具PTCModeler、系統(tǒng)和軟件工程平臺WindchillRV&S等集成起來，從而在Codebeamer軟件開發(fā)流程與Windchill PLM產(chǎn)品部件和PTC Modeler模型之間建立了緊密關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)了涵蓋硬件和軟件的完整系統(tǒng)工程支持。

其次在需求管理方面，Codebeamer擁有強大需求管理、風(fēng)險管理、軟件開發(fā)、測試和持續(xù)集成管理功能。在全球領(lǐng)先的商業(yè)軟件評測機(jī)構(gòu)G2發(fā)布的2023冬季ALM軟件套件和需求管理軟件Grid評估報告中，Codebeamer均被評為市場領(lǐng)導(dǎo)者。Codebeamer帶有獨特配置以及產(chǎn)品線配置能力，而Codebeamer X則是一個集成的工程生命周期ELM平臺，專門面向需要監(jiān)控流程和合規(guī)遵從的醫(yī)療和生命科學(xué)行業(yè)。在最新版本中，Codebeamer和Codebeamer X融合到了一個軟件平臺中，為客戶帶來更全面的現(xiàn)代化的需求管理解決方案。

第三，PTC Codebeamer提供了大量敏捷功能，無論選擇哪種軟件開發(fā)方法，例如瀑布、Scrum、精益、敏捷-瀑布混合、SAFE、LESS、DAD等，都將幫助客戶創(chuàng)造價值。PTC Codebeamer還實現(xiàn)了與IBM Rational DOORS、JIRA、Simulink、Jenkins、VectorCast等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工具、REST和Swagger等API，以及Tasktop等集成即服務(wù)支持的原生集成，從而實現(xiàn)供應(yīng)商、合作伙伴、業(yè)務(wù)和工程團(tuán)隊之間的協(xié)作，以及在產(chǎn)品開發(fā)生命周期的所有階段的無縫可追溯性。

在大規(guī)模敏捷軟件工程支持方面，開箱即用的PTC Codebeamer靈活支持多個敏捷擴(kuò)展框架，具有強大的系統(tǒng)性能，支持多達(dá)上千萬個工作項以及千余并發(fā)用戶，可以在單個文檔中管理35,000 多個需求以及無限數(shù)量的項目。而對于受監(jiān)管的醫(yī)療技術(shù)、汽車、航空電子系統(tǒng)或制藥等行業(yè)，PTCCodebeamer提供預(yù)配置的模板和廣泛的功能，以降低審計準(zhǔn)備和合規(guī)性的成本。

正如PTC全球資深副總裁兼大中華區(qū)總裁劉強先生所總結(jié)的那樣：“PTC Codebeamer將幫助汽車整車制造商在軟件定義汽車時代，全面提升軟件工程創(chuàng)新力，建立新的競爭優(yōu)勢。基于PTC Codebeamer和PTC數(shù)字主線平臺，汽車軟件開發(fā)人員可以構(gòu)建出先進(jìn)的軟件與系統(tǒng)功能。而汽車整車制造商可以基于PTC的工具進(jìn)行現(xiàn)代化改造，借此向以用戶為中心的數(shù)字移動創(chuàng)新者轉(zhuǎn)型，進(jìn)而擴(kuò)大市場份額，開辟新的市場機(jī)會和收入來源。”