PTC：“軟件定義汽車”將重塑汽車行業(yè)數(shù)字化研發(fā)體系

　　2021年是全球汽車龍頭企業(yè)大眾汽車向軟件定義汽車全面邁進(jìn)的一年。大眾汽車在2020年的預(yù)測(cè):當(dāng)時(shí)一輛車上最多約集成了1億行代碼，而到了2025年一輛車上將集成多達(dá)10億行代碼。而1行代碼的開發(fā)費(fèi)用是多少？約是10美元。10億行代碼就意味著100億美元的開發(fā)成本！PTC資深技術(shù)專家周海濤認(rèn)為，未來，汽車工業(yè)將是不折不扣的軟件工業(yè)，汽車研發(fā)創(chuàng)新體系將發(fā)生巨變！

　　所謂“軟件定義汽車”，指的是當(dāng)汽車的硬件逐步標(biāo)準(zhǔn)化模塊化之后，軟件逐步成為汽車的核心，軟件價(jià)值和作用在汽車中的比重逐步提升，軟件主宰駕駛、娛樂等大部分功能，軟件將決定汽車配置、用車體驗(yàn)的差異，這就是未來汽車的形態(tài)。在2022年的“兩會(huì)”，新能源汽車、自動(dòng)駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)等再次成為熱點(diǎn)，而周海濤則呼吁中國(guó)汽車工業(yè)應(yīng)聚焦軟件這一載體，從“軟件定義汽車”倒推汽車研發(fā)創(chuàng)新面向未來的深刻變革。

　　10億行代碼重構(gòu)汽車

　　10億行代碼是什么概念？谷歌約有20億行代碼、Facebook約有6000萬行代碼、MS Office 2013約有4000萬行代碼、安卓系統(tǒng)約有不到2000萬行代碼。10億行代碼相當(dāng)于是谷歌與Facebook之間的軟件與互聯(lián)網(wǎng)公司量級(jí)。當(dāng)汽車的軟件代碼達(dá)到10億行量級(jí)時(shí)，汽車公司就成為了一家不折不扣的軟件公司。

　　未來一輛奔跑的汽車上將載有10億行代碼，汽車的研發(fā)重心將以軟件工程為主，而這正是大眾汽車通過巨額投資對(duì)自己進(jìn)行重構(gòu)的方向。2021年7月，大眾公司發(fā)布了2030戰(zhàn)略，對(duì)近幾年的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型舉措進(jìn)行了總結(jié)，同時(shí)展望了到2030的“新汽車”戰(zhàn)略——電氣架構(gòu)E3 2.0、全面電氣化、超級(jí)模塊化生產(chǎn)平臺(tái)SSP、成為軟件驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)出行服務(wù)提供商。

　　在大眾汽車的下一代研發(fā)體系中，E3 2.0和SSP是硬件標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化的“終結(jié)者”。從2025年起，E3 2.0將是所有大眾汽車的統(tǒng)一電子電氣架構(gòu)，在軟件上基于VW.OS大眾操作系統(tǒng)、VW.AC大眾汽車云，可以支持自動(dòng)駕駛L3、L4以及豐富的功能與應(yīng)用。E3 2.0也實(shí)現(xiàn)了汽車電子控制系統(tǒng)的全面集中化，將目前車內(nèi)近百個(gè)ECU電子控制器集中為三個(gè)智能控制域，可以理解為PC電腦的中央控制單元，汽車生產(chǎn)也可以像電腦一樣組裝，這背后依托的就是SSP超級(jí)模塊化平臺(tái)。SSP是之前大眾不同車型模塊化平臺(tái)MEB、PPE等的整合統(tǒng)一，基于該平臺(tái)可以將新車項(xiàng)目周期從54個(gè)月縮減到40個(gè)月、汽車生產(chǎn)時(shí)間縮短到10個(gè)小時(shí)。

　　周海濤強(qiáng)調(diào)，大眾汽車的新平臺(tái)戰(zhàn)略昭示了其未來的業(yè)務(wù)重心：機(jī)電一體化產(chǎn)品平臺(tái)SSP體現(xiàn)了大眾將進(jìn)一步促進(jìn)研發(fā)及制造的重用，推動(dòng)基于平臺(tái)高效的技術(shù)創(chuàng)新；軟件平臺(tái)則體現(xiàn)了大眾公司以軟件為中心組織整車開發(fā)模式的轉(zhuǎn)型決心，從開發(fā)模式、運(yùn)營(yíng)體系到數(shù)字化支撐都將帶來全新變化。2022年3月15日，大眾汽車發(fā)布2021年報(bào)，“新汽車”戰(zhàn)略取得了階段性進(jìn)展：第一輛基于SSP的新車型Trinity將在一個(gè)耗資20億歐元的新工廠生產(chǎn)，不僅將采用最新的生產(chǎn)方式，也將實(shí)現(xiàn)凈中和碳足跡；軟件部門CARIAD在過去一年已經(jīng)通過OTA推送了56次軟件更新，并將在2025年發(fā)布面向集團(tuán)所有品牌的統(tǒng)一軟件平臺(tái)2.0等。

　　圍繞“10億行代碼”，大眾汽車正在徹底重塑研發(fā)創(chuàng)新體系。

　　向龍頭企業(yè)學(xué)習(xí)什么

　　大眾汽車以“Software First”為核心理念進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新體系的重構(gòu)，相應(yīng)也將帶動(dòng)全球汽車工業(yè)進(jìn)一步積極擁抱“軟件定義汽車”。周海濤強(qiáng)調(diào)，“軟件定義汽車”趨勢(shì)將為全球汽車工業(yè)帶來三大變化：硬件平臺(tái)化與通用化；軟件與硬件解耦；軟件服務(wù)成為汽車的未來贏利點(diǎn)。

　　具體來看給汽車工業(yè)帶來的三大變化。

　　硬件平臺(tái)化與通用化。分布式的電子電氣架構(gòu)以及紛繁復(fù)雜的車型配置不利于OTA模式推廣，大幅增加了軟件適配的難度。伴隨技術(shù)的發(fā)展成熟以及電動(dòng)化的趨勢(shì)，硬件的技術(shù)壁壘將被逐漸拉平，同級(jí)別車型通過硬件體現(xiàn)的差異化將越來越少，很多車企新車型都近乎做到了同級(jí)頂配，通過EE架構(gòu)變革、硬件預(yù)埋、模塊整合等方式精簡(jiǎn)車型配置，提升硬件標(biāo)準(zhǔn)化水平。

　　軟件與硬件解耦。今天汽車內(nèi)有近百個(gè)ECU，每個(gè)ECU都是由獨(dú)立供應(yīng)商設(shè)計(jì)開發(fā)，軟件與硬件硬綁定，不同ECU間協(xié)同難、效率低且軟件更新周期慢。未來汽車將把近百個(gè)ECU進(jìn)一步壓縮到幾個(gè)智能控制域，加之硬件標(biāo)準(zhǔn)化程度的提升，軟件將與硬件解耦，可以按需組合調(diào)用不同硬件資源，軟件也可以快速迭代、快速更新，不斷為用戶提供新體驗(yàn)、新功能、新性能。例如特斯拉Model 3沒有任何硬件升級(jí)，僅通過軟件OTA即可將車輛百公里加速性能由4.6秒提升至4.1秒，這背后就是軟件解耦后，“Acceleration Boost”軟件包通過算法優(yōu)化調(diào)用硬件資源帶來的體驗(yàn)升級(jí)。

　　軟件服務(wù)成為汽車的未來贏利點(diǎn)。制造業(yè)的微笑曲線已經(jīng)在向2.0時(shí)代發(fā)展，即隨著更多數(shù)字化技術(shù)的引入，將加劇微笑曲線的上揚(yáng)，研發(fā)端尤其后端即后市場(chǎng)的附加值將大幅提升。軟件OTA使汽車產(chǎn)品在交付用戶后仍然能夠保持生命力，通過軟件OTA推送，車企可以升級(jí)功能、拓展新應(yīng)用、定制個(gè)性化的服務(wù)，拓寬自身的盈利模式。

　　面向三大變化趨勢(shì)，車企如何增加重用及降低成本、如何應(yīng)對(duì)軟件帶來的產(chǎn)品復(fù)雜性的激增、如何捕獲需求推動(dòng)模式轉(zhuǎn)型，就成為車企面臨的三大挑戰(zhàn)。

　　汽車行業(yè)重塑數(shù)字化研發(fā)體系

　　應(yīng)對(duì)汽車行業(yè)百年變革帶來的種種挑戰(zhàn)，車企及生態(tài)企業(yè)紛紛積極擁抱數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以期應(yīng)用數(shù)字化全新手段在新時(shí)代占得先機(jī)。數(shù)字化體系建設(shè)既是從0到1的革新，更是從1到100的漫長(zhǎng)之旅。

　　借鑒CMM成熟度模型，企業(yè)數(shù)字化成熟度分為以下5個(gè)層級(jí)：Level 1——初始級(jí)（Ad Hoc），即數(shù)字化舉措僅為響應(yīng)單點(diǎn)業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)，與企業(yè)戰(zhàn)略匹配性低，且不注重用戶體驗(yàn)；Level 2——機(jī)遇級(jí)（Opportunistic），即已認(rèn)識(shí)到數(shù)字化戰(zhàn)略應(yīng)融入業(yè)務(wù)戰(zhàn)略，但仍欠缺一體化的數(shù)字化體系規(guī)劃，數(shù)據(jù)、流程仍存在斷點(diǎn)；Level 3——重復(fù)級(jí)（Repeatable），即企業(yè)制定了數(shù)字化的藍(lán)圖及推廣路線，導(dǎo)入方法論循序構(gòu)建內(nèi)部運(yùn)營(yíng)的數(shù)字化體系，但并未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品及服務(wù)的創(chuàng)新；Level 4——管理級(jí)（Managed），即數(shù)字化藍(lán)圖與業(yè)務(wù)戰(zhàn)略緊密關(guān)聯(lián)，數(shù)字化技術(shù)賦能企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品及服務(wù)體驗(yàn)的變革；Level 5——優(yōu)化級(jí)（Optimized），即企業(yè)具有顛覆性特征，數(shù)字化技術(shù)持續(xù)驅(qū)動(dòng)企業(yè)商業(yè)模式創(chuàng)新，并能夠影響市場(chǎng)，帶動(dòng)生態(tài)環(huán)境的重塑。

　　縱觀國(guó)內(nèi)汽車整車及零部件供應(yīng)商行業(yè)，多數(shù)企業(yè)仍處于Level 2，少數(shù)頭部企業(yè)達(dá)到了Level3，但大眾已經(jīng)達(dá)到了Level 4，并向Level 5邁進(jìn)。大眾集團(tuán)下多個(gè)品牌均引入了PTC數(shù)字主線、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等技術(shù)，支撐其數(shù)字化戰(zhàn)略落地。此外，寶馬、沃爾沃集團(tuán)及部分國(guó)內(nèi)頭部乘用車、商用車企業(yè)也已經(jīng)注重在傳統(tǒng)IT建設(shè)的基礎(chǔ)上構(gòu)建創(chuàng)新的數(shù)字化能力，達(dá)到了Level 3、Level 4的水平。

　　聚焦在研發(fā)領(lǐng)域，作為全球工業(yè)研發(fā)領(lǐng)域的頂級(jí)技術(shù)供應(yīng)商，PTC公司的研發(fā)平臺(tái)廣泛服務(wù)于全球行業(yè)龍頭企業(yè)。當(dāng)前，中國(guó)正在經(jīng)歷汽車產(chǎn)品重新定義的新階段?；赑TC核心的PLM/ALM平臺(tái)，融入數(shù)字主線、數(shù)字孿生技術(shù)，周海濤向中國(guó)車企推薦三大PTC解決方案，以助力中國(guó)汽車企業(yè)重新定義產(chǎn)品，深刻變革研發(fā)體系，加速走向Level 4及Level 5。

　　產(chǎn)品全生命周期模塊化平臺(tái)解決方案。以大眾SSP為參考，汽車平臺(tái)要靈活可擴(kuò)展，通過標(biāo)準(zhǔn)化和通用化增加零部件的重用，進(jìn)而降低研發(fā)與制造成本。平臺(tái)在規(guī)劃階段，除了考慮傳統(tǒng)的硬件模塊外，還要考慮與軟件相關(guān)的電子電氣部分，要能適應(yīng)未來的電子電氣架構(gòu)，也就是在定義平臺(tái)時(shí)要考慮支撐軟硬件的解耦，從而支持軟件的快速迭代。PTC解決方案應(yīng)用了系統(tǒng)工程方法支撐平臺(tái)的規(guī)劃和定義，支持構(gòu)建與管理模塊化的車型平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)架構(gòu)、模塊、配置規(guī)則、BOM、3D模型及DMU的一體化管理，提供矩陣式產(chǎn)品家族圖譜，方便清晰了解平臺(tái)應(yīng)用狀態(tài)；而且平臺(tái)不僅服務(wù)于研發(fā)環(huán)節(jié)，通過BOM多視圖、配置規(guī)則傳遞等方式服務(wù)企業(yè)端到端的價(jià)值鏈，拉通研發(fā)、制造、服務(wù)、營(yíng)銷等所有環(huán)節(jié)。

　　OTA端到端軟件管理解決方案。汽車日益豐富多樣化的功能帶來軟件體量指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，同時(shí)伴隨OTA的普及，對(duì)軟件迭代效率、軟件版本管理、軟件質(zhì)量保障都帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。PTC方案可支持未來汽車的兩大軟件開發(fā)管理場(chǎng)景：支撐嵌入式軟件符合功能安全要求的瀑布開發(fā)流程；打通OTA場(chǎng)景下敏捷開發(fā)流程，支持需求驅(qū)動(dòng)的功能敏捷開發(fā)。支持ECU軟件開發(fā)方面，PTC解決方案覆蓋了軟件從需求定義、架構(gòu)設(shè)計(jì)、代碼管理、測(cè)試、到發(fā)布的全生命周期，使整個(gè)開發(fā)過程可管理、可跟蹤、可追溯，保障了軟件開發(fā)的嚴(yán)謹(jǐn)性。而在面向OTA敏捷開發(fā)中，PTC通過數(shù)字主線技術(shù)可以拉通功能需求、軟件代碼、測(cè)試腳本、測(cè)試資源、缺陷庫(kù)等業(yè)務(wù)對(duì)象，支持車企實(shí)現(xiàn)持續(xù)集成、持續(xù)發(fā)布。

　　需求管理解決方案。汽車軟件的快速變化源于需求的多樣化、多元化，車企需要首先聚合包括400熱線、車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、售后平臺(tái)反饋等多元需求，分析并融入到功能開發(fā)過程中。PTC解決方案支持車企實(shí)現(xiàn)需求驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品開發(fā)。從結(jié)合“數(shù)字主線”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多源頭需求匯聚，開發(fā)需求定義與分解，建立需求與設(shè)計(jì)、仿真及測(cè)試的數(shù)字化追溯性，再到建立需求庫(kù)、促進(jìn)需求重用，直至實(shí)現(xiàn)需求的分析與評(píng)價(jià)等，PTC產(chǎn)品需求管理解決方案覆蓋了需求收集、需求分析與評(píng)審、需求分發(fā)、需求實(shí)現(xiàn)以及需求驗(yàn)證等需求工程的各個(gè)環(huán)節(jié)，促進(jìn)“軟件定義汽車”背景下需求的精準(zhǔn)開發(fā)實(shí)現(xiàn)。

　　整體來說：某種程度來看，未來汽車將是移動(dòng)的大型智能手機(jī)，軟件將成為未來汽車的主體以及差異化競(jìng)爭(zhēng)力，汽車企業(yè)將成為下一代軟件企業(yè)。今天的車企，必須從未來汽車形態(tài)倒推研發(fā)體系的變革，盡早在研發(fā)體系中建立強(qiáng)大的軟件工程能力，這將是中國(guó)汽車工業(yè)在未來世界舞臺(tái)中生存與發(fā)展的前提和必要條件?！氨寂艿?0億行代碼”，將重塑今天的中國(guó)汽車工業(yè)研發(fā)創(chuàng)新體系！