洞见 | 汽车软件大时代，如何提升软件工程创新力？

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。

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。

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。

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：