汽車軟件大時代，如何提升軟件工程創新力？

（環球數字化導報）

當前，傳統汽車產業正加速數字化轉型，“軟件定義汽車”不斷深化。在電動化、智能化和網聯化趨勢下，汽車軟件已經成為汽車技術革新和發展的核心驅動力之一。根據億歐智庫發布的《2023中國智能電動汽車車載軟件市場分析報告》，2022年中國汽車軟件達到264億元的市場規模，預計到2025年將達373億元。

在智能化趨勢下，傳統分布式電子電氣架構開始向域集中式架構轉變，軟件開發人員將能夠完全獨立于底層硬件，進行上層軟件的開發，汽車軟硬件解耦范圍進一步擴大。在汽車軟硬件解耦大趨勢下，汽車計算平臺正從“信號導向”向“服務導向（SOA）”轉變，汽車底層軟件與上層應用開始標準化、相互獨立、松耦合，汽車軟件開始進入工業化開發階段。

PTC公司《卓越的汽車軟件工程》白皮書指出，成功適應由軟件驅動的市場，是汽車整車制造商在未來幾年和幾十年建立競爭優勢的決定性因素。汽車整車制造商要成為軟件驅動型公司，需要從根本上改變思考和管理軟件開發的方式，而采用集成的端到端應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新能力的關鍵。

傳統軟件開發面臨挑戰

現代汽車的幾乎所有功能都涉及到軟件——從發動機控制到加熱和冷卻、動力轉向、變速器、停車輔助、車鎖、照明、導航，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，Facebook只需要6200萬行代碼。據估計，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看到更為復雜的汽車軟件系統。

過去，一輛汽車的軟件主要由外部開發，并由ECU供應商交付給汽車整車制造商，在整個開發過程中通過軟件和特定硬件的密切協作，確保了二者的良好配合。隨著“軟件定義汽車”的進一步深化，大量相同功能的ECU進行整合，由域控制器進行統一的管理調度，這樣就能讓開發人員可以在完全獨立于底層硬件的情況下，進行上層軟件的開發。

現在，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或平臺，自行開發大部分軟件。除了縮短開發時間外，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。現代汽車軟件的交付方式越來越趨向于智能手機，這意味著移動產品開發的功能和架構級別的復雜性，急劇上升。

新的軟件開發模式

為了應對挑戰，汽車軟件的開發人員需要找到新的模式，在降低復雜性的同時，提高軟件開發的效率。麥肯錫研究和專家分析認為，這一新模式應該在以下幾個方面進行協作，包括：軟件產品的設計與架構、管理軟件需求、數字汽車產品的開發（包括優化和高效軟件開發的方法）以及促進創新的組織能力。

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

其次是掌握軟件需求管理。處理復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勢。在這方面，汽車制造商應向數字原生公司學習和借鑒。但與數字原生軟件不同的是，汽車軟件開發需要端到端的可追溯性，以及符合行業監管規范。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字主線，就至關重要。

第三是采用新的產品開發方法。對于正在建立軟件創新能力的汽車整車制造商來說，實現模塊化產品設計、以用戶為中心的軟件需求管理和敏捷開發是一環扣一環的創新策略。敏捷開發可將用戶反饋持續集成到軟件開發全過程，從而極大支撐以用戶為中心的價值創造。隨著OTA更新成為市場主流，頻繁的汽車軟件更新和持續改進將成為常態，而敏捷迭代開發環境就能實現這一目標。只要有合適的開發工具，敏捷開發與嚴格的行業管控也能并存。

第四是為開發團隊提供經得起未來考驗的工具。現代軟件開發工具是實現以用戶為中心和軟件驅動策略的賦能科技，也是汽車系統高效創新的關鍵。集成套件（如先進的ALM應用生命周期管理平臺）可提供軟件開發的整體視圖，讓相關人員能夠訪問數據并提供涵蓋生命周期所有階段的工具，使用集成套件讓團隊能夠自動執行支持開發、測試和合規驗證的工作流。根據麥肯錫的研究，引入標準化工具鏈可以提升30-40%的組織生產力。

大規模敏捷軟件工程ALM工具

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

首先在系統工程方面，作為基于模型的系統工程（MBSE）解決方案主要提供商之一，PTC公司于2022年底實現了Codebeamer與PTC Windchill數字主線平臺之間的無縫集成。基于ALM和PLM軟件產業的OSLC開放連接標準，PTC將Codebeamer與建模工具PTCModeler、系統和軟件工程平臺WindchillRV&S等集成起來，從而在Codebeamer軟件開發流程與Windchill PLM產品部件和PTC Modeler模型之間建立了緊密關聯，實現了涵蓋硬件和軟件的完整系統工程支持。

其次在需求管理方面，Codebeamer擁有強大需求管理、風險管理、軟件開發、測試和持續集成管理功能。在全球領先的商業軟件評測機構G2發布的2023冬季ALM軟件套件和需求管理軟件Grid評估報告中，Codebeamer均被評為市場領導者。Codebeamer帶有獨特配置以及產品線配置能力，而Codebeamer X則是一個集成的工程生命周期ELM平臺，專門面向需要監控流程和合規遵從的醫療和生命科學行業。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，都將幫助客戶創造價值。PTC Codebeamer還實現了與IBM Rational DOORS、JIRA、Simulink、Jenkins、VectorCast等行業標準工具、REST和Swagger等API，以及Tasktop等集成即服務支持的原生集成，從而實現供應商、合作伙伴、業務和工程團隊之間的協作，以及在產品開發生命周期的所有階段的無縫可追溯性。

在大規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展框架，具有強大的系統性能，支持多達上千萬個工作項以及千余并發用戶，可以在單個文檔中管理35,000 多個需求以及無限數量的項目。而對于受監管的醫療技術、汽車、航空電子系統或制藥等行業，PTCCodebeamer提供預配置的模板和廣泛的功能，以降低審計準備和合規性的成本。

正如PTC全球資深副總裁兼大中華區總裁劉強先生所總結的那樣：“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新力，建立新的競爭優勢。基于PTC Codebeamer和PTC數字主線平臺，汽車軟件開發人員可以構建出先進的軟件與系統功能。而汽車整車制造商可以基于PTC的工具進行現代化改造，借此向以用戶為中心的數字移動創新者轉型，進而擴大市場份額，開辟新的市場機會和收入來源。”