進(jìn)入汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的下半場，大量復(fù)雜的軟件和電子系統(tǒng)幾乎布滿市場上所有車型，在提升其性能的同時，車企對于收益與風(fēng)險(xiǎn)的評估方式也隨之發(fā)生改變。舉例來說，自動駕駛技術(shù)的出現(xiàn)提高了汽車的安全標(biāo)準(zhǔn)，車企就必須打好“提前量”，承擔(dān)過去原本由司機(jī)所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)；同時，從機(jī)械系統(tǒng)向電動汽車（EV）的過渡也改變了人們對車輛耐用性的理解；而對電子設(shè)備的更多依賴也因?yàn)楣?yīng)商網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展引發(fā)出供應(yīng)鏈上的多種挑戰(zhàn)。

為了保持競爭力并適應(yīng)不斷變化的市場動態(tài)，一場從“機(jī)械定義汽車”向“軟件定義汽車”（SDV）的數(shù)字化革命勢在必行。這一轉(zhuǎn)型過程可以通過三大行業(yè)趨勢來進(jìn)一步解讀：電動汽車動力系統(tǒng)需求的增長，（半）自動駕駛功能的普及，以及制造數(shù)字化。

電動汽車的成功依賴于新的協(xié)作模式

電氣化無疑是車企跨越傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造方法的主要趨勢之一，要脫離“機(jī)械定義汽車”的“束縛”，車企必須重新判斷電動汽車背后的需求，也要重新思考車輛軟件和 E/E （電子/電氣）系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。

其中，電池電氣化的發(fā)展主要靠電池技術(shù)和充電基礎(chǔ)設(shè)施推動，它涉及到開發(fā)新的電池管理系統(tǒng)軟件，通過學(xué)習(xí)不同地區(qū)具體用戶的充電行為來盡可能延長電池組的使用壽命。無論具體如何實(shí)施，汽車制造商都需要在供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)中全面集成，以管理電動汽車所需的跨學(xué)科架構(gòu)。

圖2. 給汽車充電比加油耗時更長，因此需要盡可能簡化這一過程（圖片來源：西門子）。

數(shù)字主線允許汽車制造商在整個產(chǎn)品生命周期里建立結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)流，從而實(shí)現(xiàn)上述集成。每個設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域都可以訪問相關(guān)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。通過數(shù)字化開發(fā)，車企與供應(yīng)商之間可以進(jìn)行實(shí)時的雙向交流，既可以第一時間傳達(dá)車企的新需求，也能快速了解供應(yīng)商的零件可用性以及采購情況。從設(shè)計(jì)到制造的數(shù)字孿生將形成一種強(qiáng)連接，使得數(shù)據(jù)在這兩個領(lǐng)域之間得以快速且通暢地傳輸。此外，貫穿了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和運(yùn)營的可追溯能力還能確保車輛生命周期內(nèi)的軟件通過云端進(jìn)行實(shí)時更新，為車企和客戶帶來更多價(jià)值。

為自動駕駛更新開發(fā)工作流程

車道偏離警告和自適應(yīng)巡航控制已經(jīng)成為今天自動駕駛車輛的標(biāo)配，L3 級自動駕駛也即將迎來產(chǎn)業(yè)化。然而，要打造更高級別的自動駕駛能力，需要機(jī)械、電氣、電子和軟件系統(tǒng)之間更加緊密的互聯(lián)，而這在無形中增加了開發(fā)的復(fù)雜性和成本。此外，消費(fèi)級車輛要達(dá)到更高的自動駕駛水平，需要在實(shí)際的動態(tài)城市道路上進(jìn)行嚴(yán)苛的驗(yàn)證和確認(rèn)，而這一過程極具挑戰(zhàn)，道阻且長。

高級別自動駕駛的商業(yè)化需要在設(shè)計(jì)過程中簡化跨學(xué)科的協(xié)作，這意味著汽車制造商需要重新思考各工程學(xué)科之間的整合，并且避免過早進(jìn)行原型制造。在這一點(diǎn)上，數(shù)字孿生至關(guān)重要，它可以幫助工程師在早期仿真的過程中發(fā)現(xiàn)潛在問題，使汽車制造商能夠在整車的數(shù)字孿生環(huán)境中更容易地解決問題。此外，完整的數(shù)字化解決方案能夠提供更大的設(shè)計(jì)探索空間，在機(jī)械、電氣、電子和軟件領(lǐng)域找到平衡。

打破存在于這些不同領(lǐng)域之間的傳統(tǒng)隔閡，需要在汽車的整個過程中以數(shù)字化方式定義和傳達(dá)系統(tǒng)需求。基于文檔的傳統(tǒng)項(xiàng)目溝通方式不僅會帶來高昂的時間成本，并且容易發(fā)生錯誤，給一些關(guān)鍵的汽車指標(biāo)帶來風(fēng)險(xiǎn)。相比之下，數(shù)字化流程則能在設(shè)計(jì)的早期，更好地管理因電子和軟件的增多而帶來的復(fù)雜性和高成本。

此外，如果系統(tǒng)需求可以更早地傳遞給供應(yīng)商，就可以更輕松地與其他關(guān)聯(lián)系統(tǒng)一起驗(yàn)證子系統(tǒng)。例如，用于自動駕駛功能的傳感器，可以在早期針對控制板、機(jī)械接口甚至是軟件在環(huán)測試進(jìn)行驗(yàn)證。

圖3. 軟件開發(fā)對現(xiàn)代汽車至關(guān)重要，但需要經(jīng)過深思熟慮的規(guī)劃，才能使其充分發(fā)揮效應(yīng)。（圖片來源：西門子）

數(shù)字化框架的優(yōu)勢絕不僅僅局限于初始產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)階段?；跀?shù)字孿生的數(shù)字化工作流程能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的可追溯性和可訪問性，在全環(huán)境中理解需求，有效降低風(fēng)險(xiǎn)，并在保證開發(fā)速度的情況下建立更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髁鞒獭?

在車輛上路后，數(shù)字化同樣能夠帶來巨大價(jià)值。通過在工廠與車輛之間創(chuàng)建數(shù)字反饋機(jī)制，汽車制造商可以持續(xù)更新和改進(jìn)車輛的軟件功能。例如，當(dāng)行駛車輛遇到新的駕駛場景或其他系統(tǒng)錯誤時，汽車制造商可以使用車輛數(shù)據(jù)來改進(jìn)其數(shù)字孿生模型，在云端對其進(jìn)行更新，并將反饋數(shù)據(jù)反哺于正在開發(fā)的其他車輛。這種數(shù)據(jù)的連續(xù)性為車企提供了實(shí)施新自動駕駛技術(shù)所需的靈活性和可擴(kuò)展性，從而推動其創(chuàng)新，并提高車輛的安全性能。

通過智能制造更快交付產(chǎn)品

構(gòu)建自動駕駛功能以及為適應(yīng)電氣化改造動力系統(tǒng)，對車輛的制造方式也提出了更高要求。面對 “軟件定義汽車”架構(gòu)日益增長的復(fù)雜性，汽車制造商正在尋求更加智能的制造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)靈活、高效和可持續(xù)的運(yùn)營。而這種可以在工廠快速實(shí)施的能力，也意味著車企在面對全球供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)帶來的供應(yīng)鏈問題時，需要更快地調(diào)整相應(yīng)策略。

圖4. 通過智能制造等靈活敏捷的解決方案，汽車制造商可以在工廠環(huán)境中實(shí)現(xiàn)加速制造。（圖片來源：西門子）

通過生產(chǎn)的數(shù)字孿生，制造商能夠在虛擬世界中對生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，探索所有可能的配置，并以更快的速度來調(diào)試機(jī)器操作。如果能打通設(shè)計(jì)與制造，全面的數(shù)字孿生就能幫助汽車制造商節(jié)省大量時間，同時實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、可持續(xù)且快速推出產(chǎn)品的目標(biāo)。

通過培養(yǎng)跨職能合作的企業(yè)文化，以及基于全面數(shù)字孿生的智能制造，汽車制造商能夠?qū)崿F(xiàn)靈活運(yùn)營，打造更高級別的自動駕駛能力，并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的可持續(xù)性?，F(xiàn)實(shí)世界和數(shù)字世界的融合，有助于將新一代的移動出行解決方案成功推向市場，并在實(shí)際投產(chǎn)前及整個生產(chǎn)過程中提供可操作的洞察。這種“左移“的策略也推動了“軟件定義汽車”的高質(zhì)量發(fā)展。

設(shè)計(jì)和制造由 “軟件定義” 的汽車需要車企一方面在內(nèi)部進(jìn)行跨工程的團(tuán)隊(duì)協(xié)作，另一方面要在外部與全球供應(yīng)鏈的伙伴建立緊密聯(lián)系。汽車設(shè)計(jì)和制造的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是應(yīng)對軟件和電子技術(shù)給汽車行業(yè)帶來的成本增加、生產(chǎn)時間延長和風(fēng)險(xiǎn)提升的關(guān)鍵解決方案。針對“軟件定義汽車”而創(chuàng)建的全面數(shù)字孿生，以及在關(guān)鍵學(xué)科之間建立強(qiáng)大的數(shù)字主線，有助于確保整體系統(tǒng)需求得到滿足并驗(yàn)證，可以說，數(shù)字化為汽車行業(yè)的成功轉(zhuǎn)型提供了可依據(jù)的框架與可行性。