西門子數字化工業軟件汽車與交通行業副總裁 Nand Kochhar
（圖片來源：西門子） 軟件定義汽車（SDV）在今天似乎已經成為行業常態，原始設備制造商（OEM）及其價值鏈開始重新思考車輛的開發方式，將機械、電子、電氣系統與軟件等多層級子系統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，這反過來推動了數字化的持續普及。 具體而言，要在軟硬件開發的交叉領域取得成功，汽車制造商需優化架構、采用敏捷的軟件開發模式，以彌合傳統汽車開發流程與軟件開發流程之間的鴻溝。而這一變革的核心技術力量其實來自全面數字孿生 —— 它可以為車輛提供“單一事實來源”，不僅能促進 OEM 內部團隊協作，也能支持供應商網絡間的協同。 SDV 開發面臨的挑戰 成功開發 SDV 的最大的挑戰在于：軟硬件相互依賴，卻未實現完全整合。在 SDV 中，車輛的實際操控需通過不同軟件層級實現，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，以確保軟件負載能得到安全支持，這一點至關重要。 要在緊迫的開發周期內推進 SDV 項目，企業需在“解耦軟硬件開發”的同時，保持二者之間明確且緊密的需求關聯。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，虛擬機監控程序（hypervisor）需運行不同操作系統，且這些系統在安全性與保密性上的重要等級各不相同。但在某些環節，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生的影響。 軟硬件協同開發是高效識別并解決上述問題的唯一途徑。其核心在于“持續集成、持續部署、持續調試”：通過這種模式，OEM 既能初步完成“軟件與硬件的映射開發”，又能在車輛全生命周期內持續對軟件進行運維升級。 全面數字孿生：成功的關鍵 要順利過渡到“軟件定義”環境，全面數字孿生技術是不可或缺的。它整合電子、軟件與機械系統，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。從早期概念規劃階段開始，OEM 便可借助數字孿生明確系統需求，并在內部團隊與供應商之間高效傳遞這些需求。同時，數字孿生還能建立“需求一致性”，并作為“先進流程知識庫”，為 SDV 的成功開發提供支撐。 更關鍵的是，數字孿生支持整個價值鏈的透明化與可追溯性：它能讓開發周期內的需求得到持續完善，且隨著下一代 SDV 平臺的成熟，數字孿生在所有工程開發環節的保真度也會同步提升，進而實現硬件建模與軟件負載的協同成熟。此外，數字孿生還能管理供應商及內部工程團隊的需求與更新。 在虛擬環境中，軟件團隊可在硅基硬件就緒前，提前運行并驗證軟件工作。數字孿生提供的虛擬模型會隨系統開發不斷演進、精度持續提升，這意味著：即使車輛仍處于“仿真狀態”，軟件開發也能在物理原型制造前啟動。軟件可在虛擬環境中測試功能，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 滿足更緊迫的產品開發周期要求。
隨著設計推進，軟硬件協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 由于多套互聯系統間存在大量連接節點，車輛設計周期的透明化具有極高價值。數字孿生能幫助 OEM 以“全維度”的方式，整合車輛的所有信息。與其他行業相比，汽車的預期使用壽命極長 —— OEM 需在停產后數年仍提供備件，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生何種影響”。 數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 —— 這些數據有助于發現“虛擬環境中未測試到的邊緣場景”，而這些場景可進一步納入數字孿生，為未來產品開發提供支持。隨著汽車制造商不斷提升信息透明化程度，并將其融入開發流程，SDV 的開發效率也將顯著提升。
從早期概念到實際使用，開發的每個階段都應通過全面數字孿生實現互聯，以持續優化設計與軟件（圖片來源：西門子） 當越來越多車輛的核心賣點從“機械參數”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 的基礎始于全面數字孿生，所有后續開發都圍繞這一“單一事實來源”展開。仿真不僅需要理解系統需求，還需考量“系統級層面的廣泛影響”；需求與車輛開發過程的透明化，有助于加速復雜產品的整合。如今，有“軟件定義”的汽車已行駛在道路上，而確保其開發流程的長期可持續性，已成為行業當下的關鍵任務。 |
