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汽车软件大时代,如何提升软件工程创新力?

作者: PTC   责任编辑:刘沙 2023-11-21 15:36:11
来源:PTC关键字:汽车,软件,PTC

当前,传统汽车产业正加速数字化转型,"软件定义汽车"不断深化。在电动化、智能化和网联化趋势下,汽车软件已经成为汽车技术革新和发展的核心驱动力之一。根据亿欧智库发布的《2023中国智能电动汽车车载软件市场分析报告》,2022年中国汽车软件达到264亿元的市场规模,预计到2025年将达373亿元。

在智能化趋势下,传统分布式电子电气架构开始向域集中式架构转变,软件开发人员将能够完全独立于底层硬件,进行上层软件的开发,汽车软硬件解耦范围进一步扩大。在汽车软硬件解耦大趋势下,汽车计算平台正从"信号导向"向"服务导向(SOA)"转变,汽车底层软件与上层应用开始标准化、相互独立、松耦合,汽车软件开始进入工业化开发阶段。

PTC公司《卓越的汽车软件工程》白皮书指出,成功适应由软件驱动的市场,是汽车整车制造商在未来几年和几十年建立竞争优势的决定性因素。汽车整车制造商要成为软件驱动型公司,需要从根本上改变思考和管理软件开发的方式,而采用集成的端到端应用程序生命周期管理(ALM)平台是大幅提高汽车软件工程能力和创新能力的关键。

传统软件开发面临挑战

现代汽车的几乎所有功能都涉及到软件--从发动机控制到加热和冷却、动力转向、变速器、停车辅助、车锁、照明、导航,甚至智能乘客座椅。如今一辆高端汽车上路需要1亿行代码,而波音787只需要1500万行代码,Facebook只需要6200万行代码。据估计,全自动驾驶汽车需要3-5亿行代码,这意味着我们将在短短几年内看到更为复杂的汽车软件系统。

过去,一辆汽车的软件主要由外部开发,并由ECU供应商交付给汽车整车制造商,在整个开发过程中通过软件和特定硬件的密切协作,确保了二者的良好配合。随着"软件定义汽车"的进一步深化,大量相同功能的ECU进行整合,由域控制器进行统一的管理调度,这样就能让开发人员可以在完全独立于底层硬件的情况下,进行上层软件的开发。

现在,越来越多的整车制造商开始基于面向控制域的车辆参考架构或平台,自行开发大部分软件。除了缩短开发时间外,这还能让汽车品牌商通过OTA方式不断将新软件安装到车辆中,在更新汽车功能的同时,建立新的收入来源。现代汽车软件的交付方式越来越趋向于智能手机,这意味着移动产品开发的功能和架构级别的复杂性,急剧上升。

新的软件开发模式

为了应对挑战,汽车软件的开发人员需要找到新的模式,在降低复杂性的同时,提高软件开发的效率。麦肯锡研究和专家分析认为,这一新模式应该在以下几个方面进行协作,包括:软件产品的设计与架构、管理软件需求、数字汽车产品的开发(包括优化和高效软件开发的方法)以及促进创新的组织能力。

首先,模块化和软硬件解耦与系统工程方法相结合,有助于加速成体系化系统产品的开发。通过硬件和软件分离,以及采用模块化的硬件和软件架构,汽车制造商可以加速创新。有了模块化系统架构,软件复杂性变得更容易管理,也极大提高了汽车产品开发项目管理的透明度和流程可见性,模块化还有助于应用标准化的操作系统。实施系统工程可以为模块化提供有力支持,系统工程提供了一个全面的框架,以解决产品生命周期中的信息孤岛、断裂的工具链、产品复杂性以及并行开发流不一致等挑战。

其次是掌握软件需求管理。处理复杂的以用户为中心的软件需求管理,正成为汽车制造商的新竞争优势。在这方面,汽车制造商应向数字原生公司学习和借鉴。但与数字原生软件不同的是,汽车软件开发需要端到端的可追溯性,以及符合行业监管规范。因此,建立一个能够连接从需求定义到最终验收的、跨生命周期所有阶段的数字主线,就至关重要。

第三是采用新的产品开发方法。对于正在建立软件创新能力的汽车整车制造商来说,实现模块化产品设计、以用户为中心的软件需求管理和敏捷开发是一环扣一环的创新策略。敏捷开发可将用户反馈持续集成到软件开发全过程,从而极大支撑以用户为中心的价值创造。随着OTA更新成为市场主流,频繁的汽车软件更新和持续改进将成为常态,而敏捷迭代开发环境就能实现这一目标。只要有合适的开发工具,敏捷开发与严格的行业管控也能并存。

第四是为开发团队提供经得起未来考验的工具。现代软件开发工具是实现以用户为中心和软件驱动策略的赋能科技,也是汽车系统高效创新的关键。集成套件(如先进的ALM应用生命周期管理平台)可提供软件开发的整体视图,让相关人员能够访问数据并提供涵盖生命周期所有阶段的工具,使用集成套件让团队能够自动执行支持开发、测试和合规验证的工作流。根据麦肯锡的研究,引入标准化工具链可以提升30-40%的组织生产力。

大规模敏捷软件工程ALM工具

使用集成的端到端应用生命周期管理(ALM)平台是大幅提高汽车软件工程能力的关键,ALM可帮助汽车整车制造商确保产品质量、安全性和合规性。使用现代ALM工具,还可以全面促进跨产品生命周期的无缝协作和流程改进。2022年,PTC公司收购了下一代ALM软件Codebeamer并集成到数字主线平台中,PTC Codebeamer成为全球汽车软件创新的重要ALM平台。

首先在系统工程方面,作为基于模型的系统工程(MBSE)解决方案主要提供商之一,PTC公司于2022年底实现了Codebeamer与PTC Windchill数字主线平台之间的无缝集成。基于ALM和PLM软件产业的OSLC开放连接标准,PTC将Codebeamer与建模工具PTC Modeler、系统和软件工程平台Windchill RV&S等集成起来,从而在Codebeamer软件开发流程与Windchill PLM产品部件和PTC Modeler模型之间建立了紧密关联,实现了涵盖硬件和软件的完整系统工程支持。

其次在需求管理方面,Codebeamer拥有强大需求管理、风险管理、软件开发、测试和持续集成管理功能。在全球领先的商业软件评测机构G2发布的2023冬季ALM软件套件和需求管理软件Grid评估报告中,Codebeamer均被评为市场领导者。Codebeamer带有独特配置以及产品线配置能力,而Codebeamer X则是一个集成的工程生命周期ELM平台,专门面向需要监控流程和合规遵从的医疗和生命科学行业。在最新版本中,Codebeamer和Codebeamer X融合到了一个软件平台中,为客户带来更全面的现代化的需求管理解决方案。

第三,PTC Codebeamer提供了大量敏捷功能,无论选择哪种软件开发方法,例如瀑布、Scrum、精益、敏捷-瀑布混合、SAFE、LESS、DAD等,都将帮助客户创造价值。PTC Codebeamer还实现了与IBM Rational DOORS、JIRA、Simulink、Jenkins、VectorCast等行业标准工具、REST和Swagger等API,以及Tasktop等集成即服务支持的原生集成,从而实现供应商、合作伙伴、业务和工程团队之间的协作,以及在产品开发生命周期的所有阶段的无缝可追溯性。

在大规模敏捷软件工程支持方面,开箱即用的PTC Codebeamer灵活支持多个敏捷扩展框架,具有强大的系统性能,支持多达上千万个工作项以及千余并发用户,可以在单个文档中管理35,000 多个需求以及无限数量的项目。而对于受监管的医疗技术、汽车、航空电子系统或制药等行业,PTC Codebeamer提供预配置的模板和广泛的功能,以降低审计准备和合规性的成本。

正如PTC全球资深副总裁兼大中华区总裁刘强先生所总结的那样:"PTC Codebeamer将帮助汽车整车制造商在软件定义汽车时代,全面提升软件工程创新力,建立新的竞争优势。基于PTC Codebeamer和PTC数字主线平台,汽车软件开发人员可以构建出先进的软件与系统功能。而汽车整车制造商可以基于PTC的工具进行现代化改造,借此向以用户为中心的数字移动创新者转型,进而扩大市场份额,开辟新的市场机会和收入来源。"

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