PTC：“軟件定義汽車”將重塑汽車行業數字化研發體系

　　2021年是全球汽車龍頭企業大眾汽車向軟件定義汽車全面邁進的一年。大眾汽車在2020年的預測:當時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10億行代碼。而1行代碼的開發費用是多少？約是10美元。10億行代碼就意味著100億美元的開發成本！PTC資深技術專家周海濤認為，未來，汽車工業將是不折不扣的軟件工業，汽車研發創新體系將發生巨變！

　　所謂“軟件定義汽車”，指的是當汽車的硬件逐步標準化模塊化之后，軟件逐步成為汽車的核心，軟件價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、用車體驗的差異，這就是未來汽車的形態。在2022年的“兩會”，新能源汽車、自動駕駛、智能網聯等再次成為熱點，而周海濤則呼吁中國汽車工業應聚焦軟件這一載體，從“軟件定義汽車”倒推汽車研發創新面向未來的深刻變革。

　　10億行代碼重構汽車

　　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、安卓系統約有不到2000萬行代碼。10億行代碼相當于是谷歌與Facebook之間的軟件與互聯網公司量級。當汽車的軟件代碼達到10億行量級時，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自己進行重構的方向。2021年7月，大眾公司發布了2030戰略，對近幾年的業務轉型舉措進行了總結，同時展望了到2030的“新汽車”戰略——電氣架構E3 2.0、全面電氣化、超級模塊化生產平臺SSP、成為軟件驅動的移動出行服務提供商。

　　在大眾汽車的下一代研發體系中，E3 2.0和SSP是硬件標準化與模塊化的“終結者”。從2025年起，E3 2.0將是所有大眾汽車的統一電子電氣架構，在軟件上基于VW.OS大眾操作系統、VW.AC大眾汽車云，可以支持自動駕駛L3、L4以及豐富的功能與應用。E3 2.0也實現了汽車電子控制系統的全面集中化，將目前車內近百個ECU電子控制器集中為三個智能控制域，可以理解為PC電腦的中央控制單元，汽車生產也可以像電腦一樣組裝，這背后依托的就是SSP超級模塊化平臺。SSP是之前大眾不同車型模塊化平臺MEB、PPE等的整合統一，基于該平臺可以將新車項目周期從54個月縮減到40個月、汽車生產時間縮短到10個小時。

　　周海濤強調，大眾汽車的新平臺戰略昭示了其未來的業務重心：機電一體化產品平臺SSP體現了大眾將進一步促進研發及制造的重用，推動基于平臺高效的技術創新；軟件平臺則體現了大眾公司以軟件為中心組織整車開發模式的轉型決心，從開發模式、運營體系到數字化支撐都將帶來全新變化。2022年3月15日，大眾汽車發布2021年報，“新汽車”戰略取得了階段性進展：第一輛基于SSP的新車型Trinity將在一個耗資20億歐元的新工廠生產，不僅將采用最新的生產方式，也將實現凈中和碳足跡；軟件部門CARIAD在過去一年已經通過OTA推送了56次軟件更新，并將在2025年發布面向集團所有品牌的統一軟件平臺2.0等。

　　圍繞“10億行代碼”，大眾汽車正在徹底重塑研發創新體系。

　　向龍頭企業學習什么

　　大眾汽車以“Software First”為核心理念進行研發創新體系的重構，相應也將帶動全球汽車工業進一步積極擁抱“軟件定義汽車”。周海濤強調，“軟件定義汽車”趨勢將為全球汽車工業帶來三大變化：硬件平臺化與通用化；軟件與硬件解耦；軟件服務成為汽車的未來贏利點。

　　具體來看給汽車工業帶來的三大變化。

　　硬件平臺化與通用化。分布式的電子電氣架構以及紛繁復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。伴隨技術的發展成熟以及電動化的趨勢，硬件的技術壁壘將被逐漸拉平，同級別車型通過硬件體現的差異化將越來越少，很多車企新車型都近乎做到了同級頂配，通過EE架構變革、硬件預埋、模塊整合等方式精簡車型配置，提升硬件標準化水平。

　　軟件與硬件解耦。今天汽車內有近百個ECU，每個ECU都是由獨立供應商設計開發，軟件與硬件硬綁定，不同ECU間協同難、效率低且軟件更新周期慢。未來汽車將把近百個ECU進一步壓縮到幾個智能控制域，加之硬件標準化程度的提升，軟件將與硬件解耦，可以按需組合調用不同硬件資源，軟件也可以快速迭代、快速更新，不斷為用戶提供新體驗、新功能、新性能。例如特斯拉Model 3沒有任何硬件升級，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”軟件包通過算法優化調用硬件資源帶來的體驗升級。

　　軟件服務成為汽車的未來贏利點。制造業的微笑曲線已經在向2.0時代發展，即隨著更多數字化技術的引入，將加劇微笑曲線的上揚，研發端尤其后端即后市場的附加值將大幅提升。軟件OTA使汽車產品在交付用戶后仍然能夠保持生命力，通過軟件OTA推送，車企可以升級功能、拓展新應用、定制個性化的服務，拓寬自身的盈利模式。

　　面向三大變化趨勢，車企如何增加重用及降低成本、如何應對軟件帶來的產品復雜性的激增、如何捕獲需求推動模式轉型，就成為車企面臨的三大挑戰。

　　汽車行業重塑數字化研發體系

　　應對汽車行業百年變革帶來的種種挑戰，車企及生態企業紛紛積極擁抱數字化轉型，以期應用數字化全新手段在新時代占得先機。數字化體系建設既是從0到1的革新，更是從1到100的漫長之旅。

　　借鑒CMM成熟度模型，企業數字化成熟度分為以下5個層級：Level 1——初始級（Ad Hoc），即數字化舉措僅為響應單點業務挑戰，與企業戰略匹配性低，且不注重用戶體驗；Level 2——機遇級（Opportunistic），即已認識到數字化戰略應融入業務戰略，但仍欠缺一體化的數字化體系規劃，數據、流程仍存在斷點；Level 3——重復級（Repeatable），即企業制定了數字化的藍圖及推廣路線，導入方法論循序構建內部運營的數字化體系，但并未實現產品及服務的創新；Level 4——管理級（Managed），即數字化藍圖與業務戰略緊密關聯，數字化技術賦能企業進行產品及服務體驗的變革；Level 5——優化級（Optimized），即企業具有顛覆性特征，數字化技術持續驅動企業商業模式創新，并能夠影響市場，帶動生態環境的重塑。

　　縱觀國內汽車整車及零部件供應商行業，多數企業仍處于Level 2，少數頭部企業達到了Level3，但大眾已經達到了Level 4，并向Level 5邁進。大眾集團下多個品牌均引入了PTC數字主線、增強現實（AR）等技術，支撐其數字化戰略落地。此外，寶馬、沃爾沃集團及部分國內頭部乘用車、商用車企業也已經注重在傳統IT建設的基礎上構建創新的數字化能力，達到了Level 3、Level 4的水平。

　　聚焦在研發領域，作為全球工業研發領域的頂級技術供應商，PTC公司的研發平臺廣泛服務于全球行業龍頭企業。當前，中國正在經歷汽車產品重新定義的新階段。基于PTC核心的PLM/ALM平臺，融入數字主線、數字孿生技術，周海濤向中國車企推薦三大PTC解決方案，以助力中國汽車企業重新定義產品，深刻變革研發體系，加速走向Level 4及Level 5。

　　產品全生命周期模塊化平臺解決方案。以大眾SSP為參考，汽車平臺要靈活可擴展，通過標準化和通用化增加零部件的重用，進而降低研發與制造成本。平臺在規劃階段，除了考慮傳統的硬件模塊外，還要考慮與軟件相關的電子電氣部分，要能適應未來的電子電氣架構，也就是在定義平臺時要考慮支撐軟硬件的解耦，從而支持軟件的快速迭代。PTC解決方案應用了系統工程方法支撐平臺的規劃和定義，支持構建與管理模塊化的車型平臺，實現平臺架構、模塊、配置規則、BOM、3D模型及DMU的一體化管理，提供矩陣式產品家族圖譜，方便清晰了解平臺應用狀態；而且平臺不僅服務于研發環節，通過BOM多視圖、配置規則傳遞等方式服務企業端到端的價值鏈，拉通研發、制造、服務、營銷等所有環節。

　　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級增長，同時伴隨OTA的普及，對軟件迭代效率、軟件版本管理、軟件質量保障都帶來了嚴峻挑戰。PTC方案可支持未來汽車的兩大軟件開發管理場景：支撐嵌入式軟件符合功能安全要求的瀑布開發流程；打通OTA場景下敏捷開發流程，支持需求驅動的功能敏捷開發。支持ECU軟件開發方面，PTC解決方案覆蓋了軟件從需求定義、架構設計、代碼管理、測試、到發布的全生命周期，使整個開發過程可管理、可跟蹤、可追溯，保障了軟件開發的嚴謹性。而在面向OTA敏捷開發中，PTC通過數字主線技術可以拉通功能需求、軟件代碼、測試腳本、測試資源、缺陷庫等業務對象，支持車企實現持續集成、持續發布。

　　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、車聯網數據、售后平臺反饋等多元需求，分析并融入到功能開發過程中。PTC解決方案支持車企實現需求驅動的產品開發。從結合“數字主線”技術，實現多源頭需求匯聚，開發需求定義與分解，建立需求與設計、仿真及測試的數字化追溯性，再到建立需求庫、促進需求重用，直至實現需求的分析與評價等，PTC產品需求管理解決方案覆蓋了需求收集、需求分析與評審、需求分發、需求實現以及需求驗證等需求工程的各個環節，促進“軟件定義汽車”背景下需求的精準開發實現。

　　整體來說：某種程度來看，未來汽車將是移動的大型智能手機，軟件將成為未來汽車的主體以及差異化競爭力，汽車企業將成為下一代軟件企業。今天的車企，必須從未來汽車形態倒推研發體系的變革，盡早在研發體系中建立強大的軟件工程能力，這將是中國汽車工業在未來世界舞臺中生存與發展的前提和必要條件。“奔跑的10億行代碼”，將重塑今天的中國汽車工業研發創新體系！