軟件定義汽車，汽車工業(yè)軟件不可或缺

文 / 本刊記者 黎沖森

軟件在汽車價(jià)值結(jié)構(gòu)中占比快速提升，并重新定義汽車產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。而汽車工業(yè)軟件已成為汽車產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一環(huán)，為汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動化提供重要支持。

“共啟汽車工業(yè)軟件新征程”主題論壇現(xiàn)場

11 月3 日，以“聚軟件之力，創(chuàng)數(shù)智未來”為主題的2023 中國汽車軟件大會在上海嘉定成功舉辦。本次大會由中國汽車工業(yè)協(xié)會（下稱“中汽協(xié)”）主辦，中汽協(xié)旗下中德智能網(wǎng)聯(lián)汽車推廣應(yīng)用中心、上海智能汽車軟件園共同承辦，中汽協(xié)軟件分會、中汽協(xié)智能網(wǎng)聯(lián)汽車分會和中國汽車工程學(xué)會汽車基礎(chǔ)軟件分會協(xié)辦。作為汽車軟件領(lǐng)域開放、高端、權(quán)威的交流與溝通平臺，本次會議設(shè)置了“1 場大會論壇+4 個(gè)主題論壇”。

下午，舉辦了“共啟汽車工業(yè)軟件新征程”主題論壇。本場主題論壇由中汽協(xié)軟件分會執(zhí)行副秘書長尤強(qiáng)主持。會上，中汽協(xié)秘書長助理、技術(shù)部部長王耀發(fā)表致辭，山東山大華天軟件有限公司副總裁李建勛、上海適途科技軟件有限公司技術(shù)副總方文華、武漢天喻軟件有限公司汽車行業(yè)資深顧問專家黃河、湖南邁曦軟件有限責(zé)任公司創(chuàng)始人崔向陽、北京科思誠科技有限公司技術(shù)總監(jiān)敬偉峰、新迪數(shù)字技術(shù)有限公司CTO 陳志楊、大捷智能科技（廣東）有限公司副總經(jīng)理易建業(yè)、倍睿軟件（上海）有限公司功能安全產(chǎn)品總監(jiān)戴兵和上海同星智能科技有限公司CMO 羅偉光等分別做了精彩的主旨發(fā)言。

“汽車工業(yè)軟件是汽車產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一環(huán)，為汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化、電動化提供重要支持?！蓖跻珡?qiáng)調(diào)說，“汽車工業(yè)軟件發(fā)展離不開政策的引導(dǎo)和支持。我們要加大對汽車工業(yè)軟件的投入，推動產(chǎn)業(yè)政策落地實(shí)施。同時(shí)，要加強(qiáng)對汽車工業(yè)軟件人才的培養(yǎng)和引進(jìn)，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供源源不斷的人才支持?！?/p>

四種應(yīng)用工具助力汽車工業(yè)軟件發(fā)展

在汽車工業(yè)軟件發(fā)展過程中，CAD、CAE、MBSE 和BOM 四大應(yīng)用軟件系統(tǒng)對促進(jìn)汽車工業(yè)軟件發(fā)展發(fā)揮著重要作用。

三維CAD 是非常復(fù)雜的應(yīng)用軟件?！拔覀円浴哞F模式’打造國產(chǎn)高端三維CAD。高鐵從買進(jìn)、消化吸收到自主創(chuàng)新，三維CAD 也是這樣的發(fā)展路徑?！标愔緱钫f，“我們以前給國外做CAD、CAE 軟件開發(fā)，擁有大型復(fù)雜工業(yè)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)能力。對三維CAD 來說，我們從底層算法到上層應(yīng)用都有非常好的實(shí)踐。用戶關(guān)心軟件能不能用、符不符合需求。其實(shí)，國產(chǎn)軟件的優(yōu)勢就是建立在用戶能用、好用的基礎(chǔ)上，更好地為客戶服務(wù)?！?/p>

陳志楊坦言，產(chǎn)品真正面向客戶時(shí)會遇到各種各樣的“攔路虎”式問題。為此，新迪采取了積極舉措：一是解決各種不同格式CAD 文件的讀入編輯問題，二是成套數(shù)據(jù)遷移，三是保持裝配模型中異構(gòu)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性?！皣@如何把國產(chǎn)CAD 軟件更好地讓用戶用起來，我們的產(chǎn)品支持用戶在便捷地協(xié)同分享場景，真正實(shí)時(shí)三維模型在線評審，可以直接通過會議方式進(jìn)行操作?！?/p>

隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展，過去幾十年，CAE 在整個(gè)汽車研發(fā)體系中成為不可或缺的工具，尤其2000年后，汽車產(chǎn)業(yè)得益于CAE 技術(shù)發(fā)展，研發(fā)周期越來越短，現(xiàn)在一輛整車研發(fā)周期最快是8 個(gè)月。崔向陽表示，目前汽車CAE 研發(fā)工具完全依賴于國外。“目前在整車研發(fā)中需要40 余款CAE 軟件工具，但全部來自于國外軟件公司。到目前為止，國內(nèi)還沒有提供一款真正在汽車行業(yè)中規(guī)模使用的CAE 軟件。”

目前汽車CAE 仿真模型越來越精細(xì)。這對軟件和算力的要求越來越高。如何針對大規(guī)模汽車模型快速計(jì)算出結(jié)果，是行業(yè)發(fā)展對CAE 軟件的需求。崔向陽說：“目前CAE 軟件國產(chǎn)化還處于起步階段。將這些軟件有效用在未來新車型設(shè)計(jì)中，不能只靠軟件公司琢磨，還需要主機(jī)廠把場景開放出來，讓CAE 軟件公司有機(jī)會在實(shí)際場景中迭代。如果能真正堅(jiān)持這樣做，實(shí)現(xiàn)CAE 軟件自主化路就不遠(yuǎn)?！?/p>

隨著汽車業(yè)態(tài)發(fā)生變化，汽車系統(tǒng)朝著越來越復(fù)雜的趨勢變化。而MBSE 就是為解決復(fù)雜問題而存在。整個(gè)汽車研發(fā)演進(jìn)遵循著一定規(guī)律：從單個(gè)機(jī)電產(chǎn)品，到封閉系統(tǒng)，再到連接系統(tǒng)，最后是移動系統(tǒng)、移動服務(wù)過程。這就是為什么現(xiàn)在需要MBSE。

新一代汽車進(jìn)入研發(fā)深水區(qū)，在汽車業(yè)態(tài)變革階段，對整個(gè)汽車系統(tǒng)的研發(fā)能力提出了新要求。方文華說：“MBSE 銜接了四個(gè)維度的事：需求維度、技術(shù)維度、管理維度和經(jīng)濟(jì)維度。以前，汽車研發(fā)時(shí)這四個(gè)維度都是割裂的，但現(xiàn)在如果沒有MBSE方式和方法，就只能低效率地進(jìn)行這四個(gè)維度的工作。它背后的機(jī)制就是所有系統(tǒng)研發(fā)演進(jìn)的發(fā)展方向。”

不管新能源車還是傳統(tǒng)燃油車，BOM 系統(tǒng)都是非常重要且核心的系統(tǒng)。黃河表示，根據(jù)BOM 演變過程，將BOM 分為概念BOM、設(shè)計(jì)BOM、制造BOM、訂單BOM 和服務(wù)BOM 等。據(jù)他介紹，其公司與華為合作共建的新一代平臺采用前后端分離架構(gòu)，可以支撐研發(fā)管理全業(yè)務(wù)過程，具備以下特點(diǎn)：一是架構(gòu)先進(jìn)，全面支持國產(chǎn)化應(yīng)用環(huán)境；二是采用OMG 國際數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的業(yè)務(wù)適應(yīng)性和全面兼容性，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遷移；三是低代碼開發(fā)平臺，用戶可自定義建模，方便用戶后期做業(yè)務(wù)擴(kuò)展；四是具有三維協(xié)同設(shè)計(jì)能力；五是具有先進(jìn)的三維輕量化技術(shù)和Web 可視化技術(shù)；六是具有結(jié)構(gòu)化工藝管理能力；七是具有基于三維模型進(jìn)行可視化裝配的工藝子系統(tǒng)，可以直接讀取三維模型，直觀地指導(dǎo)車間生產(chǎn)。

聯(lián)合仿真技術(shù)有助降低研發(fā)成本和數(shù)字化

在軟件開發(fā)應(yīng)用方面，敬偉峰和羅偉光都談到聯(lián)合仿真技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用問題。

針對自主多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件及聯(lián)合仿真技術(shù)助力汽車數(shù)字化研發(fā)問題，敬偉峰表示：“國產(chǎn)自主研發(fā)的MBSE 和CAD、CAE 都在趕上來。CAE模型本質(zhì)是一個(gè)數(shù)值模型，解決性能仿真。汽車產(chǎn)品要滿足功能和性能，才能獲得更好的汽車產(chǎn)品。所以，我們基于多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)貫通系統(tǒng)模型和領(lǐng)域模型?！?/p>

從大架構(gòu)上看，燃油車和電動車只是發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的差別，但由于電動機(jī)驅(qū)動方式改變，導(dǎo)致電動車架構(gòu)完全不一樣。同時(shí)，從汽車研發(fā)周期看，傳統(tǒng)燃油車已由原來五六年逐漸壓縮到三年，電動車更為激進(jìn)，由三年壓縮到十二個(gè)月甚至九個(gè)月。隨著新能源汽車發(fā)展，車企逐步引進(jìn)MBSE 的方法和手段，但未來面臨系統(tǒng)模型和領(lǐng)域模型貫通問題。這些都是車企面臨的巨大挑戰(zhàn)。

這就需要采取多學(xué)科聯(lián)合仿真與優(yōu)化實(shí)現(xiàn)性能驗(yàn)證。敬偉峰說：“目前在國際上把系統(tǒng)模型和領(lǐng)域模型打通的只有美國的軟件，而我們是國內(nèi)目前所知的唯一一款把系統(tǒng)模型和專業(yè)模型打通的。我們的這款多學(xué)科綜合設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件，除了傳統(tǒng)多學(xué)科優(yōu)化功能外，還可以和前端MBSE SysML 工具進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)階段汽車總體、子系統(tǒng)、零部件方案的多學(xué)科權(quán)衡、優(yōu)化以及穩(wěn)健性設(shè)計(jì)，同時(shí)支持在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的參數(shù)優(yōu)化、模型標(biāo)定、敏度分析等，具有仿真流程標(biāo)準(zhǔn)化和自動化，并能集成主流的CAD、CAE 軟件等?！?/p>

軟件定義汽車，重新定義汽車產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。現(xiàn)在硬件配置趨同，成本和功能改善空間有限，而軟件成為打造差異化的核心。羅偉光說：“軟件在汽車價(jià)值結(jié)構(gòu)中占比快速提升，且軟件升級將伴隨著整車全生命周期。在此大背景下，汽車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)亟需高性能產(chǎn)品、高性價(jià)比平臺化解決方案來提升核心競爭力，而汽車電子軟件助力產(chǎn)業(yè)鏈升級。”

但現(xiàn)在汽車行業(yè)常用的工業(yè)軟件幾乎都是國外品牌，各軟件之間都是獨(dú)立的，數(shù)據(jù)都不互通，沒法互相調(diào)用。羅偉光表示，聯(lián)合仿真將來自不同學(xué)科領(lǐng)域的仿真模型集成到共同的仿真環(huán)境中,進(jìn)行協(xié)同仿真，以對汽車系統(tǒng)進(jìn)行全面評估，或?qū)ο到y(tǒng)中單個(gè)部件進(jìn)行充分測試。聯(lián)合仿真在汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，涉及電氣系統(tǒng)仿真、控制系統(tǒng)仿真、熱管理仿真等。聯(lián)合仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)低成本軟件開發(fā)測試。目前，同星軟件90%的功能都免費(fèi)開放，實(shí)現(xiàn)用戶快速增長，并通過用戶反饋又不斷快速提升軟件綜合性能。

汽車模具引入智能化設(shè)計(jì)技術(shù)效果突出

目前AI 技術(shù)正火。那么，在汽車裝備領(lǐng)域，AI 技術(shù)能做什么？

現(xiàn)在裝備設(shè)計(jì)過程中，還是依賴于設(shè)計(jì)工程師，需要工程師先在自己的腦海里完成結(jié)構(gòu)構(gòu)思后，再借助CAD 軟件進(jìn)行三維建模。但建模過程非常耗時(shí)。汽車模型裝備從點(diǎn)、線、面體建模要花八到十個(gè)工作日。復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程有沒有可能實(shí)現(xiàn)自動化、智能化，讓軟件自動完成設(shè)計(jì)工作？易建業(yè)表示，這正是大捷公司正在干的事情。

據(jù)易建業(yè)介紹，大捷公司將AI 技術(shù)與工業(yè)軟件結(jié)合，切入汽車制造裝備行業(yè)，推出了系列專業(yè)型智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以此對汽車模具進(jìn)行智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用。這里面涉及幾個(gè)核心問題：一是設(shè)計(jì)過程中用到多源異構(gòu)知識，包括標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)支撐、算法驅(qū)動的數(shù)據(jù)模型等；二是做AI 面臨數(shù)據(jù)問題，面向車輛專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)怎么積累、怎么轉(zhuǎn)化是非常困難的過程；三是設(shè)計(jì)特征的主動識別與提取、智能方案的推理以及算法驅(qū)動如何實(shí)現(xiàn)自動化建模等。

為此，大捷公司從以下幾個(gè)方面著力：首先，知識建模。以沖壓工藝為例。沖壓過程涉及非常多基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上做大量知識提取、知識建模，可以用算法驅(qū)動統(tǒng)一化數(shù)據(jù)模型。其次，智能化設(shè)計(jì)。這要求對大量特征進(jìn)行識別，并在特征提取基礎(chǔ)上做后期的算法驅(qū)動。再次，智能決策。通過專業(yè)化AI 模型，包括行業(yè)機(jī)率模型、優(yōu)化模型、成熟設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等輸出對應(yīng)方案，在算法模型驅(qū)動下自動完成。另外，涉及機(jī)械非標(biāo)結(jié)構(gòu)。這要求軟件底層設(shè)計(jì)能力非常強(qiáng)。易建業(yè)說：“我們把這一系列技術(shù)封裝形成一整套智能化設(shè)計(jì)方案?！?/p>

易建業(yè)表示，汽車制造應(yīng)用到的模具、檢具、夾具存在非常突出的單件定制化開發(fā)特性。每個(gè)車型要重復(fù)開發(fā)，數(shù)量特別大。這類裝備涉及大量的重復(fù)性設(shè)計(jì)工作，因此引入智能化技術(shù)效果非常明顯。

汽車企業(yè)迫切需要數(shù)字化轉(zhuǎn)型

目前，汽車產(chǎn)業(yè)鏈變革及精細(xì)化分工、價(jià)值鏈重構(gòu)、生態(tài)鏈跨界融合及優(yōu)化等都在加劇市場競爭和大融合。從發(fā)展趨勢來看，汽車企業(yè)正面臨相關(guān)挑戰(zhàn)：一是研發(fā)決策鏈挑戰(zhàn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)研發(fā)采用串形模式，鏈條長。二是用戶定制化需求的挑戰(zhàn)。從賣方市場變成買方市場，客戶定制化且批量定制需求越來越明顯。三是滿足用戶體驗(yàn)的挑戰(zhàn)，因?yàn)槭袌鰧τ脩趔w驗(yàn)要求越來越高。而運(yùn)營鏈條越來越長和廣，幾乎涵蓋產(chǎn)品線全生命周期過程，現(xiàn)在的平臺架構(gòu)難以支撐大鏈條、全流程數(shù)據(jù)驅(qū)動和數(shù)據(jù)分析。因此，李建勛說：“汽車企業(yè)要保持高速增長并得到用戶信賴，必須做數(shù)字化轉(zhuǎn)型，包括創(chuàng)新研發(fā)、智能工廠、數(shù)字營銷等工具/系統(tǒng)/平臺都迫切需要數(shù)字化轉(zhuǎn)型?！?/p>

上文談到，汽車系統(tǒng)工程對汽車研發(fā)的必要性體現(xiàn)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型等方面。聯(lián)合仿真技術(shù)也有助于汽車數(shù)字化研發(fā)。其實(shí)，整個(gè)汽車開發(fā)過程中的每個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)點(diǎn)都需要數(shù)字化轉(zhuǎn)型。那么，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的管控要點(diǎn)有哪些？李建勛介紹，可以從兩條線來看：一是圍繞產(chǎn)品業(yè)務(wù)主線，包括產(chǎn)品需求、產(chǎn)品定義、總體設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、試制試驗(yàn)、產(chǎn)品制造等業(yè)務(wù)要素及管控要點(diǎn)；二是圍繞產(chǎn)品BOM 主線，涉及早期BOM、設(shè)計(jì)EBOM、工藝PBOM、制造MBOM、SBOM 到整個(gè)BOM 演變需求等。

從數(shù)字化轉(zhuǎn)型尤其汽車行業(yè)數(shù)字化戰(zhàn)略來看，需要將研發(fā)、制造、供應(yīng)鏈、營銷、服務(wù)全鏈路打通。據(jù)李建勛介紹，華天軟件產(chǎn)品組合以BOM 為核心、MBD 模型為表達(dá)，基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型、單一數(shù)據(jù)源，打通從CAx-PLM-MOM-SLM 的數(shù)字鏈路，以IPD/IATF16949 先進(jìn)管理理念為指引，貫穿項(xiàng)目管理全研發(fā)過程，拉通管理線，構(gòu)建汽車企業(yè)全數(shù)字化一體化創(chuàng)新平臺，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的全數(shù)字、全互聯(lián)、全智能，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管控，全數(shù)字協(xié)同。

圍繞汽車行業(yè)業(yè)務(wù)，李建勛介紹了三個(gè)著力方向：首先，在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，基于模塊化思路，產(chǎn)品正向設(shè)計(jì)管理，多專業(yè)協(xié)同，供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)管理，CAD 集成等。其核心理念是采取標(biāo)準(zhǔn)化、平臺化、系列化和模塊化的數(shù)據(jù)治理模式。其次，在工藝規(guī)劃與仿真設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提供三維智能搜索，在PLM模型庫快速檢測相關(guān)零件，快速調(diào)出，快速復(fù)用，支持AI 基于知識圖譜的工藝自動推演，以提高設(shè)計(jì)效率。最后，在試制試驗(yàn)管理系統(tǒng)環(huán)節(jié)，對內(nèi)容統(tǒng)一管理，打造綠色智能工廠，以數(shù)據(jù)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造可視化、運(yùn)營智能化。

隨著“新四化”發(fā)展，汽車工業(yè)軟件越來越多，而且軟件研發(fā)過程變得越來越重要。為保障汽車功能安全，軟件產(chǎn)品驗(yàn)證就成為必然的程序?；谙嚓P(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，戴兵在會上介紹了符合汽車功能安全的白盒測試解決方案，包括采取靜態(tài)分析、動態(tài)測試等方式方法來解決關(guān)聯(lián)需求的軟件產(chǎn)品驗(yàn)證過程。

我們相信，中國的汽車工業(yè)軟件發(fā)展會越來越好，但需要汽車產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)以共贏、共享的切實(shí)行動來共創(chuàng)新未來。