西門子數(shù)字化工業(yè)軟件汽車與交通行業(yè)副總裁 Nand Kochhar

（圖片來源：西門子）

軟件定義汽車（SDV）在今天似乎已經(jīng)成為行業(yè)常態(tài)，原始設備制造商（OEM）及其價值鏈開始重新思考車輛的開發(fā)方式，將機械、電子、電氣系統(tǒng)與軟件等多層級子系統(tǒng)及領域整合為一套成功的車輛設計，而這其中的復雜度在不斷提升，這反過來推動了數(shù)字化的持續(xù)普及。

具體而言，要在軟硬件開發(fā)的交叉領域取得成功，汽車制造商需優(yōu)化架構、采用敏捷的軟件開發(fā)模式，以彌合傳統(tǒng)汽車開發(fā)流程與軟件開發(fā)流程之間的鴻溝。而這一變革的核心技術力量其實來自全面數(shù)字孿生 —— 它可以為車輛提供“單一事實來源”，不僅能促進 OEM 內(nèi)部團隊協(xié)作，也能支持供應商網(wǎng)絡間的協(xié)同。

SDV 開發(fā)面臨的挑戰(zhàn)

成功開發(fā) SDV 的最大的挑戰(zhàn)在于：軟硬件相互依賴，卻未實現(xiàn)完全整合。在 SDV 中，車輛的實際操控需通過不同軟件層級實現(xiàn)，而這些軟件層級具有高度獨特性，無法通過通用的計算平臺滿足需求。軟件負載會影響硬件設計，反之硬件設計也會作用于軟件架構 —— 因此，軟件與計算平臺必須同步開發(fā)，以確保軟件負載能得到安全支持，這一點至關重要。

要在緊迫的開發(fā)周期內(nèi)推進 SDV 項目，企業(yè)需在“解耦軟硬件開發(fā)”的同時，保持二者之間明確且緊密的需求關聯(lián)。硬件層面，目前存在將電子控制單元（ECU）整合為更少芯片的趨勢，這些芯片可搭載 16 核、32 核甚至 128 核 CPU，并共享多個 GPU 核心；軟件層面，虛擬機監(jiān)控程序（hypervisor）需運行不同操作系統(tǒng)，且這些系統(tǒng)在安全性與保密性上的重要等級各不相同。但在某些環(huán)節(jié)，軟硬件必須共享資源 —— 核心目標是盡早解決二者在關鍵裕量需求上的沖突，并清晰評估這些設計需求對軟硬件雙方產(chǎn)生的影響。

軟硬件協(xié)同開發(fā)是高效識別并解決上述問題的唯一途徑。其核心在于“持續(xù)集成、持續(xù)部署、持續(xù)調(diào)試”：通過這種模式，OEM 既能初步完成“軟件與硬件的映射開發(fā)”，又能在車輛全生命周期內(nèi)持續(xù)對軟件進行運維升級。

全面數(shù)字孿生：成功的關鍵

要順利過渡到“軟件定義”環(huán)境，全面數(shù)字孿生技術是不可或缺的。它整合電子、軟件與機械系統(tǒng)，提供必要的跨域視角，能在物理原型制造前就構建出車輛的虛擬模型。從早期概念規(guī)劃階段開始，OEM 便可借助數(shù)字孿生明確系統(tǒng)需求，并在內(nèi)部團隊與供應商之間高效傳遞這些需求。同時，數(shù)字孿生還能建立“需求一致性”，并作為“先進流程知識庫”，為 SDV 的成功開發(fā)提供支撐。

更關鍵的是，數(shù)字孿生支持整個價值鏈的透明化與可追溯性：它能讓開發(fā)周期內(nèi)的需求得到持續(xù)完善，且隨著下一代 SDV 平臺的成熟，數(shù)字孿生在所有工程開發(fā)環(huán)節(jié)的保真度也會同步提升，進而實現(xiàn)硬件建模與軟件負載的協(xié)同成熟。此外，數(shù)字孿生還能管理供應商及內(nèi)部工程團隊的需求與更新。

在虛擬環(huán)境中，軟件團隊可在硅基硬件就緒前，提前運行并驗證軟件工作。數(shù)字孿生提供的虛擬模型會隨系統(tǒng)開發(fā)不斷演進、精度持續(xù)提升，這意味著：即使車輛仍處于“仿真狀態(tài)”，軟件開發(fā)也能在物理原型制造前啟動。軟件可在虛擬環(huán)境中測試功能，在諸如西門子 PAVE 360 這樣的硬件仿真設備上運行 —— 這種“在硬件定型前提前測試軟件”的能力，能幫助 OEM 滿足更緊迫的產(chǎn)品開發(fā)周期要求。

隨著設計推進，軟硬件協(xié)同測試與仿真驗證假設同樣重要（圖片來源：西門子）

設計周期的透明化

由于多套互聯(lián)系統(tǒng)間存在大量連接節(jié)點，車輛設計周期的透明化具有極高價值。數(shù)字孿生能幫助 OEM 以“全維度”的方式，整合車輛的所有信息。與其他行業(yè)相比，汽車的預期使用壽命極長 —— OEM 需在停產(chǎn)后數(shù)年仍提供備件，這一要求同樣適用于軟件（尤其是自動駕駛安全相關軟件）。OEM 不僅要具備軟件更新能力，還需清楚了解“一次更新會對不同版本車輛產(chǎn)生何種影響”。

數(shù)字孿生為這種透明化提供了核心支撐。許多 OEM 已找到通過“透明化”創(chuàng)造更多價值的方法：尤其在自動駕駛領域，車輛在公共道路上累積的行駛里程極具價值 —— 這些數(shù)據(jù)有助于發(fā)現(xiàn)“虛擬環(huán)境中未測試到的邊緣場景”，而這些場景可進一步納入數(shù)字孿生，為未來產(chǎn)品開發(fā)提供支持。隨著汽車制造商不斷提升信息透明化程度，并將其融入開發(fā)流程，SDV 的開發(fā)效率也將顯著提升。

從早期概念到實際使用，開發(fā)的每個階段都應通過全面數(shù)字孿生實現(xiàn)互聯(lián)，以持續(xù)優(yōu)化設計與軟件（圖片來源：西門子）

當越來越多車輛的核心賣點從“機械參數(shù)”轉向軟件體驗，無論是電動汽車還是自動駕駛汽車，都要求 OEM 及其價值鏈重新構建軟件能力，而所采用的流程與工具也需順應這一轉變。

成功 SDV 的基礎始于全面數(shù)字孿生，所有后續(xù)開發(fā)都圍繞這一“單一事實來源”展開。仿真不僅需要理解系統(tǒng)需求，還需考量“系統(tǒng)級層面的廣泛影響”；需求與車輛開發(fā)過程的透明化，有助于加速復雜產(chǎn)品的整合。如今，有“軟件定義”的汽車已行駛在道路上，而確保其開發(fā)流程的長期可持續(xù)性，已成為行業(yè)當下的關鍵任務。