西門子：軟件工廠和現代軟件定義汽車推動現代汽車設計和制造集成方法的趨勢白皮書（15頁）.pdf

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1、 INDUSTRIES SOFTWARE軟件工廠和現代軟件定義汽車(SDV)推動現代汽車設計和制造集成方法的趨勢目錄序言3現代電動汽車：裝著輪子的智能手機？4垂直整合：優勢和負面影響5變革方興未艾6實現新的收入增長方式7實現與汽車以太網的連接9軟件定義汽車架構繼續發展9什么是軟件工廠？11軟件工廠的優勢11標準化而獨具特色：AUTOSAR和OEM 操作系統在軟件工廠中的作用12軟件工廠變得簡單13使用正確的工具和技術為軟件工廠助力14Siemens Digital Industries Software2白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車汽車行業在過去幾十年中經歷了轉型，傳統的汽車設 計和制造

2、方法已捉襟見肘。當今的現代汽車越來越多 地由軟件定義，具有軟件密集型功能，并且能夠在車 輛的整個生命周期內更新這些功能，這推動了異構軟 件平臺的趨勢。汽車制造商必須能夠快速創新，并且 足夠敏捷，以快速響應新趨勢和市場變化。為了應對 這些趨勢，OEM 正在創建軟件工廠，以支持利用橫向 協作增加垂直整合。這種新范式在各種標準的支持下 得以實現，它可以支持互操作性、新的網絡技術并增 強與服務企業和技術供應商的合作關系。在本白皮書中，我們將研究采用軟件工廠背后的幾個 市場趨勢，包括向集中式和區域架構的轉變、汽車以 太網的采用以及軟件密集型功能方面的投資，以了解 為什么軟件工廠在汽車 OEM 和一級供應

3、商中越來越受 歡迎。相關內容：汽車設計和開發中的架構趨勢和對垂直整合的渴望 汽車軟件開發流程如何適應更加集成和自主的方法 需求 為什么 OEM 能通過 OTA 更新、功能即服務和訂閱實 現軟件周期盈利。汽車以太網在車輛連接方面的機會 軟件工廠如何幫助汽車制造商跟上技術進步和消費 者需求的步伐序言Siemens Digital Industries Software3白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車現代電動汽車(EV)通常被稱為“裝著輪子的智能手 機”，因為它具有先進的技術特性和連接能力，與智能 手機非常相似在某些方面，這是一個非常準確的 類比。就像智能手機一樣，現代電動汽車提供先進的連接功

4、能。它們可以連接到互聯網，實現一系列功能，例如 實時交通更新、遠程車輛監控和無線(OTA)軟件更新。這些車輛可以與智能手機、智能家居設備甚至城市的 基礎設施進行交互?，F代電動汽車具有觸摸屏、語音命令和可定制的界面，就像智能手機一樣。用戶體驗通常以易用性和個性化 為目標，其界面可以隨著時間的推移而更新和改進，類似于智能手機應用程序。更重要的是，電動汽車的 功能越來越多地由軟件定義，不僅包括信息娛樂系統，還包括電池管理、里程估計和駕駛員輔助技術等關鍵 功能。無線(OTA)軟件更新可以添加新功能或改進現 有功能，而無需對物理車輛進行任何更改。而且，正 如智能手機擁有應用程序生態系統一樣，現代汽車也

5、開始支持各種應用程序和服務，以及導航應用程序、流媒體服務或定位充電站和處理支付的應用程序。智能手機的類比強調了軟件對現代汽車的功能和市場 成功日益增長的重要性。隨著軟件成為汽車設計中越 來越關鍵的一個方面，垂直整合正在重塑傳統的制造 和開發范式。讓我們仔細看看垂直整合對 SDV 發展的影響，包括其 優勢和潛在后果?，F代電動汽車：裝著輪子的智能手機？什么是軟件定義汽車軟件定義汽車(SDV)是一種汽車設計方法，其 中軟件而不是硬件主要決定車輛的功能和特性。在 SDV 中，傳動系統、信息娛樂和駕駛員輔助 等基本系統由軟件控制，從而實現靈活的配置和 豐富的功能。此外，通過將功能整合到更少的 ECU 上

6、，為擴展功能留出了空間。SDV 的標志性 特征之一是能夠接收 OTA 更新，使車輛能夠在 購買后不斷改進并獲得新功能。這種以軟件為中心的架構有助于廣泛的定制和個 性化、增強的連接性和數據的高效使用，從而提 高性能和安全性。它還為高級自動駕駛功能奠定 了基礎。對于 SDV，重點從受硬件限制的軟件轉 移到支持頻繁軟件增強的硬件架構，從而有可能 延長車輛的生命周期并使其與最新的技術進步保 持同步。這一概念代表了汽車設計的重大發展，朝著更加智能、互聯和自動駕駛的汽車方向發展。Siemens Digital Industries Software4白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車當汽車公司提高其垂直整

7、合水平時，他們會將控制權 擴展到更多的價值鏈中，這是目前電子和軟件領域的 一種趨勢。過去，垂直整合的深度在 OEM 業務的各個 領域各不相同，從設計和生產組件到組裝車輛和提供 售后服務。通過內部化以前外包的流程，這些公司制 定了與其總體業務戰略無縫吻合的定制解決方案，以 速度和效率在對其品牌至關重要的領域進行創新。戰略收購進一步說明了這種實現自給自足的動力，老 牌汽車巨頭整合了創新初創公司和專業技術公司。這 種擴張不僅拓寬了他們的能力，還確保了對電動汽車 動力總成、自動駕駛系統和互聯汽車技術方面前沿技 術的專有使用權。對端到端控制的追求激發了對統一 和集成產品生態系統的渴望，從信息娛樂系統到高

8、級 駕駛輔助系統(ADAS)，每個元素都以連貫的愿景發展。然而，汽車行業的垂直整合之旅帶來了復雜的挑戰和 影響。這種自主的方法加劇了競爭，尤其是對于傳統 供應商和小型制造商而言，他們現在與更愿意內部創 新而不是外部采購的巨頭競爭。進入這個緊密聯系的 行業格局的門檻變得更加嚴峻，對新進入者在產品供 應和技術自給自足方面的競爭提出了挑戰。盡管存在障礙，但汽車行業垂直整合的優勢引人注目。隨著企業努力改進和推進其專有技術，以便在競爭激 烈的市場中保持領先地位，它可以加速創新。然而，這種對內的關注伴隨著過度依賴內部能力的風險，如 果這些技術無法跟上快速發展的汽車格局，可能會導 致停滯不前。垂直整合：優勢

9、和負面影響Siemens Digital Industries Software5白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車更重要的是，與垂直整合相關的財務支出數額巨大。雖然通過消除對外部供應商的依賴可以提高效率，但 對產品開發、基礎設施和人才招聘的初始投資數額巨 大。汽車公司需要將這些成本與垂直整合帶來的加快 為了應對垂直整合的趨勢，汽車軟件開發流程必須適 應更加集成和自主的車輛設計和制造方法需求。這種 轉變的特點體現在幾項關鍵發展中：內部軟件團隊：汽車公司越來越多地建立或擴大內 部軟件開發團隊。此舉旨在根據其車輛的獨特需求 創建專有軟件解決方案，從信息娛樂系統到自動駕 駛功能。通過在內部開發軟件，

10、企業可以確保與車 輛硬件更緊密地集成，并更好地與其整體產品戰略 保持一致。敏捷和DevOps采用：在汽車行業的軟件開發流程 中，敏捷和 DevOps 類型的流程越來越多地被采用。這些方法促進了更快的開發周期、持續集成/持續 交付(CI/CD)，賦能企業更快地響應市場需求和技 術進步。在產品差異化和競爭優勢日益由軟件定義 的行業中，這種轉變至關重要。與新技術合作伙伴的合作：雖然汽車公司正在進行 更多的內部軟件開發，但他們也在尋求與技術公司 建立戰略合作伙伴關系，無論是初創公司還是西門 子等大型公司。這些合作使他們能夠利用人工智能、上市時間、增強控制、定制和市場差異化的潛力進行 權衡。網絡安全和數

11、據分析等領域的外部專業知識，將前 沿技術集成到他們的車輛中，而無需完全內部化開 發過程。關注軟件架構：隨著車輛越來越以軟件為中心，人 們越來越關注穩健、可擴展和安全的軟件架構。汽 車公司正在投資先進的軟件平臺，以支持現代汽車 的復雜功能，從電動和混合動力系統到高級駕駛輔 助系統(ADAS)和完全自動駕駛功能。網絡安全：隨著互聯汽車技術的發展，網絡安全已 成為汽車軟件開發中最重要的問題。企業正在將網 絡安全措施嵌入到整個軟件開發生命周期中，從初 始設計到售后更新，以防范潛在的威脅和漏洞。OTA更新：遠程更新車輛軟件的功能正在成為標準，使汽車公司無需親自上門服務即可推出新功能、性 能增強和安全補丁

12、。這不僅提高了客戶滿意度，還 延長了車輛在市場上的生命周期和相關性。變革方興未艾Siemens Digital Industries Software6白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車 用戶體驗(UX)設計：汽車軟件開發越來越強調用 戶體驗，企業投資于直觀的界面、個性化功能以及 與移動設備和其他數字平臺的無縫集成。在消費者 越來越期望獲得互聯、數字優先的駕駛體驗的時代，這種以用戶為中心的方法至關重要。隨著汽車公司走向垂直整合，他們的軟件開發流程正 在發展，變得更加敏捷和創新，并與提供先進、安全 和用戶友好的汽車這一更廣泛的目標緊密結合。這種 演變反映了汽車行業從傳統的以制造為中心的模式向 更

13、加軟件驅動型未來的過渡。實現新的收入增長方式與此同時，隨著功能即服務(FaaS)、訂閱模式和軟件 盈利策略的出現，汽車行業也在發生轉型。這些趨勢 代表了從傳統的一次性汽車銷售向與客戶保持創收關 系的轉變，從根本上改變了制造商、消費者和服務提 供商在汽車生態系統中的互動方式。功能即服務：功能即服務允許汽車制造商提供基于 軟件的功能和升級，這些功能和升級可以遠程激活 或升級，通常通過 OTA 更新。這種方法使消費者能 夠在購買后定制他們的車輛，根據需要選擇和支付 高級功能，如自動駕駛功能、增強的導航系統或性 Siemens Digital Industries Software7白皮書 軟件工廠和

14、現代軟件定義汽車能升級。這不僅可以通過允許個性化來增強用戶體 驗，而且還為汽車制造商開辟了初始車輛銷售之外 的新收入來源。訂閱：汽車行業的訂閱模式進一步擴展了這一概念，允許客戶僅為某一系列服務或功能支付經常性費用。這可以包括從信息娛樂服務和衛星導航到維護包的 所有內容，甚至在基于訂閱的車輛訪問模式的情況 下，還包括汽車本身。訂閱為消費者提供了靈活性 和便利性，他們可以根據不斷變化的需求調整其服 務包，同時為制造商提供穩定的收入來源，并更深 入地了解客戶偏好和使用模式。軟件貨幣化：汽車行業的軟件貨幣化利用了這些趨 勢，將軟件和數字服務轉變為關鍵的價值主張。汽 車制造商越來越注重開發專有軟件平臺和

15、生態系統，以支持從安全到娛樂和車輛管理的廣泛服務和功能。通過直銷、訂閱或 FaaS 將這些軟件產品貨幣化，制造商可以不斷創新和更新其產品，從而跟上技術 進步和消費者期望的步伐。這些新的收入模式鼓勵采用更可持續的車輛使用和所 有權方法，有可能通過持續的軟件更新和功能增強來 減少浪費并增加車輛的使用壽命和實用性。FaaS、訂閱和貨幣化對汽車行業的影響深遠；它 需要硬件和軟件之間更緊密的集成，因此需要將 技能和能力轉向軟件開發和數字服務。它還促進 了一種更加以客戶為中心的方法，專注于在車輛 的整個生命周期中提供持續的價值并增強客戶 體驗。Siemens Digital Industries Soft

16、ware8白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車隨著車輛越來越依賴軟件來處理從基本功能到高級功 能（如自動駕駛和個性化車內體驗）的方方面面，對 強大的網絡解決方案的需求變得至關重要。汽車以太 網提供可擴展、靈活且經濟高效的解決方案，提供添 加更多功能、更多數據、節省質量和保持性能所需的 帶寬。使用這項技術可以將多個系統整合到數量更少、計算能力更高的 ECU 上，從而降低復雜性和重量，同 時提高效率和性能。通過促進更快的數據傳輸速率和支持更高的數據傳輸 量，汽車以太網對于 SDV 至關重要，因為實時處理和 為了滿足軟件定義汽車的新要求，從傳統架構轉向更 加集中和區域化的方法至關重要。我們來看看它們的

17、 區別，以及是什么讓集中式和區域架構更適合現代 SDV。傳統架構過去，汽車系統依賴于分布式架構，其中單個電子控 制單元(ECU)專用于特定功能，例如發動機控制、變 速箱、制動和信息娛樂。每個 ECU 都相對獨立地運行，直接連接到其傳感器和執行器。這種方法導致整個車 決策對于安全性和功能性至關重要。它允許無縫集成 新技術和更新，確保車輛能夠適應最新的軟件進步和 網絡安全要求。此外，汽車以太網支持集中計算的趨勢，并最終支持 車輛中的區域計算架構，其中能夠托管廣泛功能的通 用計算 ECU 取代了功能優化的域控制器。這種轉變對 SDV 至關重要，它支持更復雜的軟件應用程序和服務，并使完全自主和持續連通

18、的汽車愿景越來越可行。輛中有大量的 ECU，每個 ECU 都有自己的布線，從而 導致復雜性、重量增加和成本增加。雖然傳統架構幾十年來一直為汽車行業提供良好的服 務，但由于功能數量的增加以及 ECU 需要更緊密地通 信和協作，它們正變得不可持續。集中式汽車架構集中式架構旨在將功能整合到數量更少、功能更強大 的 ECU 中，通常稱為“域控制器”。域控制器處理多 實現與汽車以太網的連接軟件定義汽車架構繼續發展Siemens Digital Industries Software9白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車個相關功能，例如將所有駕駛輔助系統分組到一個控 制器中。這種轉變減少了物理 ECU 的數

19、量，簡化了布 線，并促進了更好的數據集成和處理。集中式架構特別有利于支持自動駕駛和復雜車輛系統 管理所需的高級計算任務，提供更高的性能、可擴展 性以及更輕松的軟件更新和維護。區域汽車架構區域架構代表了一種將車輛劃分為多個區域（前、后、左、右等）的方法，每個區域都有自己的 ECU 負責該 區域內的功能。區域內的傳感器和執行器連接到本地 區域 ECU，然后 ECU 與中央計算平臺通信。這種結構 通過最大限度地減少組件與其相關 ECU 之間的距離來 降低布線復雜性和重量。區域架構在集中式系統的可擴展性和集成優勢與分布 式系統的模塊化和冗余性之間實現了平衡。向集中式和區域架構的轉變反映了汽車行業需要應

20、對日 益增長的車輛復雜性，增強先進技術的集成，并滿足 SDV 的需求。這些架構有助于更高效的數據處理、更高 的可擴展性和更大的靈活性，以整合新技術，為下一代 智能互聯自動駕駛汽車奠定基礎。Siemens Digital Industries Software10白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車什么是軟件工廠？軟件工廠的優勢軟件工廠體現了一種生產軟件的結構化方法，其中自 動化、標準化實踐和可重用組件簡化了開發過程。它 的功能很像制造流水線，但用于創建軟件，確保輸出 的效率、一致性和質量。這種設置允許可擴展和系統 地生成軟件產品，從而有助于快速適應不斷變化的需求。軟件工廠通過提供高度自動化和可重

21、復的系統軟件開 發方法，支持向更加集中式和區域化架構的轉變。它 們賦能汽車制造商在車隊中快速開發、測試和部署軟 件更新和新功能，從而確保軟件組件的一致性、可靠 性和安全性。這在區域或集中式架構中尤為重要，因 軟件工廠為汽車制造商提供了許多優勢，包括：提高效率和速度：在軟件工廠中實現軟件開發流程 許多方面的自動化，從編碼和測試到部署。這種自 動化減少了手動工作，加快了開發周期，并使汽車 制造商能夠更快地將新功能和更新推向市場。一致性和質量控制：通過標準化開發流程和工具，軟件工廠確保所有軟件組件都符合一致的質量標準。為單個軟件缺陷可能會對多個車輛系統產生廣泛的 影響。此外，隨著車輛的互聯性和軟件定

22、義性越來越強，在 車輛的生命周期內不斷更新和改進軟件的能力變得至 關重要。軟件工廠促進了這種持續集成和持續部署 (CI/CD)流水線，使汽車制造商能夠高效可靠地推出 OTA 更新。這增強了車輛的功能和用戶體驗，同時也 使汽車制造商能夠及時滿足關鍵的安全要求。通過提供必要的基礎設施來應對汽車軟件日益增加的 復雜性和關鍵性，軟件工廠使汽車制造商能夠跟上快 速的技術進步和不斷變化的消費者期望。這種標準化有助于減少錯誤并提高不同車型軟件的 可靠性?？蓴U展性：隨著汽車制造商擴大其互聯和日益自動 化的汽車產品組合，對可擴展軟件解決方案的需求 變得至關重要。軟件工廠能夠有效地擴展軟件開發 工作，以滿足不斷增

23、長的需求，而不會按比例增加 資源或成本。Siemens Digital Industries Software11白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車 推動創新：通過簡化軟件開發的基礎方面，汽車制 造商可以將更多資源集中在創新和新功能的開發上。軟件工廠提供了一個支持快速原型設計、測試和迭 代的平臺，從而培養了持續改進和創新的文化。降低成本：自動執行重復性任務和標準化開發流程 可顯著節省成本。此外，在不同車輛平臺之間重用 軟件組件的能力進一步降低了開發成本。提高安全性：軟件工廠在整個開發生命周期中整合 安全最佳實踐和自動化測試，從而增強汽車軟件的 整體安全態勢。鑒于針對互聯汽車的網絡威脅數量 不斷

24、增加，這一點尤為重要。更快地響應市場變化：軟件工廠提供的敏捷性使汽 車制造商能夠快速適應新的市場趨勢、監管要求和 消費者偏好，確保汽車制造商在快速發展的行業中 保持競爭力。生命周期管理：軟件工廠有助于管理和部署 OTA 更 新，以解決錯誤、提高性能和添加新功能，從而增 強客戶體驗并延長車輛的使用壽命。協同和集成：軟件工廠促進不同團隊之間的協作，并且可以與外部系統和服務（包括供應商和合作伙 伴）集成。數據利用：通過更系統的軟件開發方法，汽車制造 商可以更好地利用車輛生成的數據來改進功能、增 強用戶體驗并開發新服務。軟件工廠不僅幫助汽車制造商改進軟件開發，而且更 緊密地與不斷變化的消費者期望以及更

25、廣泛的行業趨 勢保持一致。標準化而獨具特色：AUTOSAR 和 OEM 操作系統 在軟件工廠中的作用將 AUTOSAR Classic 和 Adaptive 平臺集成到“OEM.OS”類型的異構軟件是汽車行業的一項重大發展。AUTOSAR 的標準化框架有助于創建可互操作和可重用 的軟件組件，這對于應對現代車輛中軟件的復雜性至 關重要。這種標準化與軟件工廠模型完全一致，后者 強調軟件開發中的效率和可重用性。AUTOSAR 的模塊 化方法可幫助汽車制造商開發可擴展且靈活的軟件解 決方案，這對于滿足各種車輛和技術的需求至關重要。Siemens Digital Industries Software1

26、2白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車同時，OEM.OS 是由各個汽車制造商開發的專有操作系 統，允許集成獨特的、特定于品牌的功能這是創 造差異化和競爭優勢的關鍵能力。OEM 操作系統體現 了軟件工廠的自動化和定制原則，簡化了開發流程以 快速部署新功能和更新。AUTOSAR 等標準簡化了軟件 平臺的非差異化元素的開發，從而可以將更多資源用 于差異化元素。這可確保汽車制造商能夠保持其獨特 西門子汽車解決方案（包括 Siemens Capital 軟件套 件）提供了一個強大的框架，使汽車制造商能夠充分 利用軟件工廠的概念。Capital 是一款先進的電氣系 統和線束設計軟件，可無縫集成到更廣泛的 S

27、iemens Xcelerator 產品組合中，為產品生命周期管理(PLM)、電子設計自動化(EDA)等提供一整套工具。這種集成 使汽車制造商能夠應對現代車輛系統的復雜性，從初 始設計到制造和服務。通過在軟件工廠的框架內利用 Capital，汽車制造 商可以自動化和優化設計和開發過程的各個方面。Capital 在系統、網絡和嵌入式軟件設計方面的能力，結合西門子更廣泛的軟件產品，促進了“數字孿生”的創建，在構建物理原型之前很久就能夠實現設計仿 真、驗證和優化。這種方法通過在設計階段的早期識 別和解決潛在問題來加速開發過程、降低成本并提高 質量。的品牌形象，同時受益于標準化開發流程的效率。汽 車制

28、造商可以不斷更新和改進車輛軟件，從而延長車 輛的使用壽命和價值。此外，軟件工廠模式可以培養一種強大的生態系統，以 協同的方式工作，從而利用外部專業知識和創新來增 強他們的產品。此外，西門子解決方案提供的數據連續性和互操作性 支持跨開發不同階段和不同團隊之間的無縫信息流，從而促進協作和創新。因此，汽車制造商可以更有效 地實施軟件工廠原則，提高效率，縮短上市時間，并 確保車輛滿足當今消費者所需的安全和網絡安全高標 準的功能、性能和連接性。軟件工廠變得簡單Siemens Digital Industries Software13白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車軟件工廠是向 SDV 轉型的核心，它提

29、供必要的基礎設 施，使汽車制造商能夠大規模創新、增強車輛功能并 滿足消費者不斷變化的需求。通過采用軟件工廠方法，制造商可以利用自動化、標準化和敏捷方法來加快開 發周期，確保高質量輸出，并動態響應市場趨勢和技 術進步。為了利用這一趨勢，汽車制造商需要投資于合適的工 具和平臺，例如 Siemens Capital，以促進設計、開 發和部署階段的無縫集成。培養一種重視持續學習、協作和創新的文化對于充分利用軟件工廠的潛力同樣 重要。了解貴公司如何利用軟件工廠的強大功能，在快速 發展的汽車行業中保持領先地位。探索 Siemens Capital 提供的戰略優勢，從簡化電氣系統設計到與 高級軟件開發流程無

30、縫集成。使用正確的工具和技術 為軟件工廠助力Siemens Digital Industries Software14白皮書 軟件工廠和現代軟件定義汽車西門子數字化工業軟件通過 Siemens Xcelerator 數字商業平臺的 軟件、硬件和服務，幫助各規模企業實現數字化轉型。西門子全棧 式工業軟件和全面的數字孿生可助力企業優化設計、工程與制造流 程，將創新想法變為可持續的產品，從芯片到系統，從產品到制 造，跨 越 所 有 行 業，創 造 數 字 價 值。Siemens Digital Industries Software Accelerating transformation。如需了解有關 Capital 解決方案的更多信息，敬請訪問： 2024 Siemens?？稍诖颂幉榭聪嚓P西門子商標列表。其他商標 屬于其各自持有方。85937-D2-ZH 9/24 LOCSiemens Digital Industries Software美洲：1 800 498 5351歐洲、中東及非洲地區：00 800 70002222亞太地區：001 800 03061910如需其他地區電話號碼，請單擊此處。