汽車產(chǎn)業(yè)工業(yè)軟件洞察：從輔助到支配

唐湘民，張祥鶴，劉建文

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司，廣東廣州 510623）

0 引言

數(shù)字化大潮正席卷全球，引發(fā)各行各業(yè)朝著數(shù)字化智能化方向發(fā)展，而工業(yè)軟件是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能化的關(guān)鍵要素。工業(yè)軟件貫穿企業(yè)價(jià)值鏈：從研發(fā)、工藝、制造、物流到服務(wù)，打通從設(shè)備、產(chǎn)線、車間到企業(yè)運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外部整個(gè)生態(tài)的協(xié)同。

汽車產(chǎn)業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，工業(yè)軟件在汽車產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，無處不在。全面探索汽車產(chǎn)業(yè)與工業(yè)軟件相互促進(jìn)、融合發(fā)展的深層次規(guī)律，深入研究工業(yè)軟件在汽車企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造中的價(jià)值創(chuàng)造，無論是對(duì)推動(dòng)國產(chǎn)自主可控工業(yè)軟件發(fā)展，還是對(duì)汽車企業(yè)在數(shù)字化時(shí)代贏得核心競爭力，都有重要的現(xiàn)實(shí)和戰(zhàn)略意義［1］。

1 新一代信息技術(shù)推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

1.1 信息技術(shù)發(fā)展與新一代信息技術(shù)

首先簡要回顧信息技術(shù)的發(fā)展歷程。早期的計(jì)算機(jī)主要是大型主機(jī)，服務(wù)于大學(xué)和科研單位的科學(xué)研究，用戶人數(shù)非常少。從1985 年開始，個(gè)人計(jì)算機(jī)得到廣泛應(yīng)用，隨之而來的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)了BS（Browser-Server）架構(gòu)和CS（Client-Server）架構(gòu)的各種應(yīng)用系統(tǒng)的快速發(fā)展，即企業(yè)信息化建設(shè)中開發(fā)和建設(shè)的一系列業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)（例如ERP、MES、PDM 等），在企業(yè)業(yè)務(wù)工作中應(yīng)用電腦和信息系統(tǒng)也越來越普遍，用戶人數(shù)極大增加。

大約從2005 年開始，以云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、社交平臺(tái)為特征的新一代信息技術(shù)推動(dòng)了計(jì)算機(jī)和智能產(chǎn)品在普通大眾中的廣泛應(yīng)用。隨著移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，手機(jī)得到快速普及。普通民眾都用上了手機(jī)，用戶從企業(yè)單位的計(jì)算機(jī)用戶變成了社會(huì)用戶。社會(huì)用戶逐漸增多，移動(dòng)應(yīng)用也相應(yīng)增多，各種移動(dòng)應(yīng)用蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)量呈爆炸式增長。信息的獲取、使用、控制以及共享變得快速和廉價(jià)，從而產(chǎn)生真正的大數(shù)據(jù)，進(jìn)而形成大數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)科學(xué)。同時(shí)，企業(yè)的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)無法容納和處理這么多數(shù)據(jù)，于是就有了云計(jì)算技術(shù)和云數(shù)據(jù)中心。

云數(shù)據(jù)中心具有海量存儲(chǔ)和計(jì)算能力，使越來越多的產(chǎn)品和設(shè)備可以互聯(lián)，從而推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)催生了新產(chǎn)品、新模式、新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn)［2］，使萬物感知、萬物互聯(lián)、萬物智能成為可能［1］。

人們進(jìn)入了移動(dòng)化、物聯(lián)化、智能化、服務(wù)化的數(shù)字化時(shí)代。

1.2 汽車產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)及汽車企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

汽車是不斷集成最新科技成果的產(chǎn)物，新一代信息技術(shù)是當(dāng)今最具影響力的科技成果。

汽車一百多年的發(fā)展史就是不斷集成最新科技成果的歷史。最早的汽車屬于機(jī)械產(chǎn)品，伴隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展演變成機(jī)械電子產(chǎn)品。今天的汽車，通過不斷集成最新信息通信技術(shù)，正演變成為數(shù)字化智能產(chǎn)品。汽車產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)是“電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化”，即汽車的“新四化”。

汽車企業(yè)過去是“以產(chǎn)品為中心”，通過精工極致工程、JIT（Just-in-Time）等技術(shù)和管理手段打造高品質(zhì)的汽車。數(shù)字化推動(dòng)了汽車企業(yè)向“以用戶為中心”轉(zhuǎn)變，如圖1 所示。新一代信息技術(shù)是數(shù)據(jù)、連接、智能的使能技術(shù)，也是智能駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、智能座艙等汽車智能化的底層技術(shù)。因?yàn)橛辛塑嚶?lián)網(wǎng)，汽車企業(yè)隨時(shí)連接著汽車產(chǎn)品；而通過移動(dòng)應(yīng)用（車主App）隨時(shí)連接著用戶。車聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)應(yīng)用、社交媒體等為汽車企業(yè)提供了汽車運(yùn)行狀況和駕駛員駕駛行為、購車意愿和傾向、對(duì)服務(wù)的個(gè)性化需求等大數(shù)據(jù)，汽車企業(yè)可以在產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈協(xié)同、營銷服務(wù)等價(jià)值鏈各環(huán)節(jié)用數(shù)據(jù)開展工作，從而開發(fā)出用戶真正喜愛的產(chǎn)品，并提供不斷超出用戶期待的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)“以用戶為中心”的新的經(jīng)營理念。

Fig.1 Digitalization promotes the transformation of traditional automobile enterprises from"product-centered"to"user-centered"Hi-tech enterprises圖1 數(shù)字化推動(dòng)傳統(tǒng)汽車企業(yè)從”以產(chǎn)品為中心”向“以用戶為中心”的科技型企業(yè)轉(zhuǎn)型

隨著汽車“新四化”的逐步實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)形態(tài)的汽車將不再有競爭力。大眾CEO 斷言：傳統(tǒng)汽車制造商的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束。數(shù)字化進(jìn)程正推動(dòng)著產(chǎn)品形態(tài)、生產(chǎn)方式、消費(fèi)習(xí)慣、商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)組織和生態(tài)格局的深刻變革［3］。以數(shù)字化為基礎(chǔ)的智能產(chǎn)品、個(gè)性化定制、精準(zhǔn)營銷、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)汽車企業(yè)必將通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為科技型企業(yè)。

2 工業(yè)軟件在汽車產(chǎn)業(yè)中從輔助走向支配

當(dāng)今的汽車產(chǎn)業(yè)工業(yè)軟件無處不在。這是在過去十幾年信息化和工業(yè)化的兩化融合過程中，中國汽車企業(yè)推進(jìn)信息技術(shù)與產(chǎn)品、業(yè)務(wù)、技術(shù)等融合的結(jié)果［4-5］。廣州汽車集團(tuán)、長安汽車集團(tuán)、中國第一汽車集團(tuán)、吉利汽車集團(tuán)、小鵬汽車等汽車企業(yè)大力開展信息化建設(shè)，各類工業(yè)軟件，包括研發(fā)設(shè)計(jì)類（CAD、PLM 等軟件）、生產(chǎn)控制類（MES、DCS 等軟件）、業(yè)務(wù)營運(yùn)類（ERP、CRM 等軟件）、嵌入式軟件（工業(yè)通信、汽車電子等軟件）等得到廣泛應(yīng)用，基本上覆蓋了業(yè)務(wù)價(jià)值鏈各環(huán)節(jié)。

基于在重慶長安汽車公司建設(shè)支撐“五國九地”研發(fā)網(wǎng)的長安汽車數(shù)字化研發(fā)平臺(tái)和廣州汽車集團(tuán)汽車工程研究院的“全球研發(fā)辦公一張桌”等汽車企業(yè)工業(yè)軟件開發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐，通過對(duì)信息技術(shù)的發(fā)展歷程及在汽車企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和業(yè)務(wù)營運(yùn)兩方面的典型案例分析與研究，本文提煉出其發(fā)展規(guī)律和數(shù)字化時(shí)代新的定位，提出信息技術(shù)與產(chǎn)品和業(yè)務(wù)融合三階段的論斷，即信息技術(shù)與產(chǎn)品和業(yè)務(wù)的融合可以分為輔助、支撐、支配3 個(gè)階段。在支配階段，產(chǎn)品由軟件定義，業(yè)務(wù)由數(shù)字化平臺(tái)支配［1］。

2.1 信息技術(shù)與產(chǎn)品融合的三階段：輔助、支撐、支配

早在30 多年前，信息技術(shù)便開始應(yīng)用于汽車產(chǎn)品研發(fā)，在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最具代表性的應(yīng)用是利用軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和仿真。不過，那時(shí)的設(shè)計(jì)仿真軟件主要起到輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的作用，因而叫計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computeraided Design，CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer-aided Engineering，CAE）。汽車產(chǎn)品是硬件，軟件相對(duì)于汽車產(chǎn)品則是完全獨(dú)立的（見圖2）。一款汽車不包含軟件代碼，也基本上沒有數(shù)據(jù)，這時(shí)候的硬件和軟件是分離的。這是信息技術(shù)“輔助”產(chǎn)品開發(fā)階段。

Fig.2 Three stages of the integration of information technology and products：assistance，support and domination圖2 信息技術(shù)與產(chǎn)品融合的三階段：輔助、支撐、支配

軟件融入汽車產(chǎn)品是從嵌入式系統(tǒng)開始。嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，是軟件驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品智能化的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著微處理器的性能以“摩爾定律”迅速提升，芯片的體積越來越小，存儲(chǔ)能力越來越大，計(jì)算速度越來越快，因此在各種產(chǎn)品中迅速得到廣泛應(yīng)用。汽車產(chǎn)品中的各種功能采用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化，因而汽車產(chǎn)品中有了越來越多的軟件和軟件代碼。硬件和軟件有了一定程度的融合，軟件支撐硬件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能。這是信息技術(shù)“支撐”產(chǎn)品階段。

今天的智能化產(chǎn)品中有了大量的軟件代碼，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算能力。產(chǎn)品通過軟件定義實(shí)現(xiàn)其新的功能和功能的智能化，軟件開始支配硬件。這是信息技術(shù)“支配”產(chǎn)品階段。

從最早的軟件輔助硬件，到今天軟件支配硬件，軟件或者信息技術(shù)越來越重要。

在信息技術(shù)支配階段，軟件支配硬件。過去只能通過硬件實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品功能，現(xiàn)在通過軟件即可實(shí)現(xiàn)。

例如，早期的智能手機(jī)并沒有手電筒的功能，但后來突然就有了。這一新的功能并不是通過硬件實(shí)現(xiàn)，而是手機(jī)的軟件版本自動(dòng)更新后通過軟件產(chǎn)生。手機(jī)帶有照相用的閃光燈，閃光燈是硬件，手機(jī)中的軟件通過定義閃光燈的不同行為就可以產(chǎn)生不同的功能。照相時(shí)手機(jī)的軟件通過一個(gè)脈沖信號(hào)控制閃光燈短暫地亮一下。閃光燈和手電筒的不同在于閃光燈只短暫地閃亮一下，而手電筒需要一直亮著。因此，要讓手機(jī)具備手電筒的功能，只需要軟件產(chǎn)生一個(gè)階梯信號(hào)即可控制閃光燈一直亮著。硬件完全一樣，只是控制它的軟件不同，這就是軟件定義硬件，產(chǎn)品功能通過軟件實(shí)現(xiàn)。

通過軟件實(shí)現(xiàn)過去只能通過硬件才能實(shí)現(xiàn)的功能可以有很多應(yīng)用場景。例如，會(huì)議中演講者常用的話筒和激光筆此類電子設(shè)備就可以被軟件所取代，即通過軟件在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)它們的功能。因?yàn)椋謾C(jī)本來是用來通話的，演講者可以用手機(jī)做話筒。要實(shí)現(xiàn)這一功能，只需要為手機(jī)開發(fā)高質(zhì)量語音接收和連接音箱的軟件。當(dāng)一個(gè)人演講時(shí)，手機(jī)就能接收到演講者的語音信號(hào)，又由于萬物互聯(lián)，手機(jī)接收到的語音信號(hào)就可以傳遞給音箱。這樣，手機(jī)通過新的軟件就增加了話筒的功能。同理，既然手機(jī)有手電筒的功能，就再為手機(jī)開發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序（手機(jī)APP），手機(jī)就有了激光筆的功能。手機(jī)有了這樣兩個(gè)小的應(yīng)用軟件，今后任何人走上講臺(tái)拿著手機(jī)就可以講話了。

通過軟件實(shí)現(xiàn)話筒和激光筆這些硬件的功能就是軟件定義產(chǎn)品。今天的工業(yè)軟件在產(chǎn)品中開始處于“支配”地位。信息技術(shù)與產(chǎn)品的融合進(jìn)入了“支配”階段。

2.2 信息技術(shù)與業(yè)務(wù)融合的三階段：輔助、支撐、支配

信息技術(shù)與業(yè)務(wù)的融合也可以分成輔助、支撐、支配3個(gè)階段。

20 多年前，對(duì)于企業(yè)中的一項(xiàng)業(yè)務(wù)工作而言，信息技術(shù)也只是起輔助作用。以4S 店汽車銷售這一業(yè)務(wù)活動(dòng)為例，當(dāng)時(shí)的銷售業(yè)務(wù)主要靠銷售人員向來客介紹產(chǎn)品，因此，業(yè)務(wù)的開展要求銷售人員對(duì)車型及其性能等信息非常熟悉。一旦有來客愿意購買，銷售人員就會(huì)將來客帶到展廳后面的辦公室，利用經(jīng)銷商管理系統(tǒng)（Dealer Management System，DMS）將客戶信息、購車信息等錄入并產(chǎn)生訂單。銷售活動(dòng)應(yīng)用信息系統(tǒng)，就是信息技術(shù)在“輔助”業(yè)務(wù)的開展，但銷售人員是業(yè)務(wù)活動(dòng)的主體。

平板電腦和VR（Virtual Reality）技術(shù)的出現(xiàn)為汽車銷售業(yè)務(wù)提供了有力的技術(shù)支撐。盡管大多數(shù)4S 店建得寬敞舒適，而汽車產(chǎn)品在款式、配置、顏色等方面有很多選擇，4S 店卻只能展示非常有限的車型。平板電腦和VR 技術(shù)正好為4S 店彌補(bǔ)這一局限。銷售人員向來客介紹車型時(shí)就可以用平板電腦展示各種車的性能、配置等。這是信技術(shù)與業(yè)務(wù)融合的第二個(gè)階段，即信息技術(shù)“支撐”業(yè)務(wù)工作的開展。

第三階段即在數(shù)字化時(shí)代，汽車企業(yè)提供數(shù)字化營銷平臺(tái)，銷售業(yè)務(wù)在數(shù)字化平臺(tái)中開展。在數(shù)字化營銷平臺(tái)上，客戶基本上都能找到想要的各種信息，也可以在線訂購。數(shù)字化平臺(tái)是工業(yè)軟件的一種形式，在銷售業(yè)務(wù)中處于“支配”地位。銷售人員的作用已經(jīng)大為降低，從過去的支配地位轉(zhuǎn)換成輔助角色。

廣州汽車集團(tuán)建設(shè)的數(shù)字化營銷平臺(tái)，構(gòu)建了客戶、銷售店、汽車企業(yè)這樣一個(gè)黃金“金三角”。數(shù)字化平臺(tái)“支配”營銷和服務(wù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了新的營銷模式。

信息技術(shù)與業(yè)務(wù)的融合也是從原來的“輔助”到“支撐”，再到“支配”。

3 汽車智能化是工業(yè)軟件新的主戰(zhàn)場

汽車經(jīng)過100 多年的發(fā)展和變遷，按照產(chǎn)品主要特征，可以分為3 個(gè)階段，即“機(jī)械產(chǎn)品”階段、“機(jī)電產(chǎn)品”階段以及今天的“智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)品”階段。軟件真正開始出現(xiàn)在汽車產(chǎn)品中，是為了實(shí)現(xiàn)汽車特定功能的智能化，在其“機(jī)電產(chǎn)品”階段。

“智能”涉及3 個(gè)基本步驟，即感知、決策、執(zhí)行。例如，汽車進(jìn)入隧道，大燈會(huì)自動(dòng)亮起；下雨時(shí)汽車的雨刮會(huì)自動(dòng)開啟，雨停了則會(huì)自動(dòng)停下。在這一過程中，汽車首先感知到在隧道中日光變暗，下雨時(shí)擋風(fēng)玻璃有雨點(diǎn)，汽車中的電子控制單元ECU（Electronic Control Unit）對(duì)感知的情況進(jìn)行分析決策，從而驅(qū)動(dòng)大燈亮起、雨刮開啟去執(zhí)行。整個(gè)過程涉及“感知—決策—執(zhí)行”3 個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)汽車特定功能的智能化。

汽車的功能智能核心是電子控制單元。每個(gè)控制單元都可看作一臺(tái)簡化了的小型計(jì)算機(jī)，用來接受輸入信息，然后對(duì)各種信息進(jìn)行處理、分析，再將處理結(jié)果作為執(zhí)行指令輸出。電子控制單元是軟件和硬件的結(jié)合體，而其中的“嵌入式”軟件決定功能的智能化。

汽車的電子控制單元既可以用于為用戶提供智能化功能（如大燈自動(dòng)亮起），也可以用于對(duì)汽車產(chǎn)品本身提供復(fù)雜工況下的智能化控制。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元會(huì)接受來自進(jìn)氣壓力傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器、油門踏板位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器等信息，在經(jīng)過分析和處理后會(huì)發(fā)送相應(yīng)的指令以控制噴油嘴的噴油量、點(diǎn)火提前角等。

為豐富汽車的智能化功能，汽車企業(yè)不斷搭載各種電子控制單元。從防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電控自動(dòng)變速器、主動(dòng)懸架系統(tǒng)，到現(xiàn)在逐漸延伸到車身各類安全、網(wǎng)絡(luò)、娛樂控制等領(lǐng)域。

20 世紀(jì)90 年代初，一輛汽車上的平均電子控制單元（ECU）個(gè)數(shù)不到10 個(gè)，而現(xiàn)在一輛車的ECU 已超過100個(gè)，高端汽車的ECU 甚至達(dá)300 個(gè)以上。例如，從1993 年到2010 年，奧迪A8 車型上使用的ECU 數(shù)量從5 個(gè)驟增至100余個(gè)。

ECU 數(shù)量迅速增長帶來很多問題。首先，隨著ECU 數(shù)量的增加，連接ECU 的線束也越來越多（特斯拉Model S 的線束總長度達(dá)3km），而各種ECU 的功能出現(xiàn)協(xié)同困難，系統(tǒng)互相排斥。盡管汽車上的軟件代碼越來越多，汽車的智能化卻受到ECU 的計(jì)算能力、數(shù)據(jù)處理能力等各種限制。

真正實(shí)現(xiàn)汽車智能化，打造智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)品，首先要進(jìn)行軟硬件分離，以軟件控制硬件，實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車。軟件要控制硬件，就需要車載操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件運(yùn)行在車載操作系統(tǒng)上，后臺(tái)是強(qiáng)大的云平臺(tái)。因此，智能網(wǎng)聯(lián)汽車是基于全新電子電氣架構(gòu)，主要由硬件層、軟件層、云服務(wù)平臺(tái)構(gòu)成［6］。汽車產(chǎn)品從“機(jī)械產(chǎn)品”到“機(jī)電產(chǎn)品”是進(jìn)化，而從“機(jī)電產(chǎn)品”到“智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)品”（見圖3）則是一種躍升，從而實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車。

Fig.3 Automotive evolution from mechanical products to softwaredefined intelligent，connected products，software defined vehicle圖3 汽車從機(jī)械產(chǎn)品演進(jìn)到軟件定義的智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)品，軟件定義汽車

智能化汽車的自動(dòng)駕駛通過環(huán)境感知、分析決策、控制執(zhí)行3個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。

在單車智能中，傳統(tǒng)意義上的汽車已淪為智能化3 個(gè)步驟中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。事實(shí)上，智能網(wǎng)聯(lián)汽車還需要車路協(xié)同、大數(shù)據(jù)技術(shù)和云平臺(tái)的支撐。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是一個(gè)數(shù)字化產(chǎn)品，是一個(gè)包括智能駕駛平臺(tái)、智能座艙平臺(tái)、云服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)以及移動(dòng)APP 等完整的數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)［7］。

軟件定義汽車的本質(zhì)是基于軟件打造系統(tǒng)、平臺(tái)及數(shù)據(jù)處理能力，包括：①車載操作系統(tǒng)：軟件對(duì)硬件的支配能力；②云服務(wù)平臺(tái)：強(qiáng)大的應(yīng)用、計(jì)算、生態(tài)服務(wù)能力；③OTA：通過軟件遠(yuǎn)程更新，實(shí)現(xiàn)功能不斷增加和體驗(yàn)不斷提升；④數(shù)據(jù)的上傳下載：所有車的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)都會(huì)傳到云端，圍繞這些信息數(shù)據(jù)的是海量的應(yīng)用場景；云服務(wù)平臺(tái)可以下載各種數(shù)據(jù)如交通信息、氣象信息、影音娛樂信息等；⑤大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用：基于大數(shù)據(jù)對(duì)車和車主提供各種服務(wù)；通過機(jī)器學(xué)習(xí)，使汽車越來越智能。

Fig.4 Cars in traditional form will become the executing body of intelligent vehicles in the digital ecology圖4 汽車智能化數(shù)字化生態(tài)，傳統(tǒng)汽車將成為智能化汽車的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

汽車智能化不僅是傳統(tǒng)汽車企業(yè)的主攻方向，也是科技型企業(yè)進(jìn)入汽車產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域。不管是傳統(tǒng)汽車企業(yè)，還是造車新勢(shì)力，還是ICT（Information Communication Technology）企業(yè)（如華為、百度、阿里等）都在全面或多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)上發(fā)力［8］。

廣汽集團(tuán)提出在智駕、智聯(lián)、智享三大領(lǐng)域建設(shè)五大平臺(tái)：電子電氣架構(gòu)平臺(tái)、智能駕駛平臺(tái)、數(shù)字座艙平臺(tái)、智聯(lián)終端平臺(tái)、云服務(wù)生態(tài)平臺(tái)［9-10］，為用戶提供先人一步的科技享受，力爭成為汽車智能化的行業(yè)引領(lǐng)者。

華為的汽車戰(zhàn)略是：華為不造車，華為幫助車企造好車，用戶用好車。具體措施包括5 個(gè)部分：智能駕駛、智能座艙、智能能源、智能網(wǎng)聯(lián)、智能車云［11］。華為的汽車戰(zhàn)略五部分，其實(shí)質(zhì)是打造智能網(wǎng)聯(lián)電動(dòng)汽車的一體化體系，而軟件是其核心。

汽車從過去通過ECU 提供的功能智能到今天由軟件定義的整車智能（不管是單車智能還是車路協(xié)同的智能化），都是通過軟件加以實(shí)現(xiàn)。嵌入式軟件屬于工業(yè)軟件的一種類型，在工業(yè)企業(yè)通常是指智能裝備中的軟件。汽車中的嵌入式軟件是工業(yè)軟件，今天智能化汽車的軟件，包括車控軟件平臺(tái)、車載應(yīng)用軟件等，是嵌入式軟件的延伸。因此，汽車智能化軟件也應(yīng)屬于工業(yè)軟件。

汽車產(chǎn)業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，是體現(xiàn)國家競爭力的標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)，其數(shù)字化轉(zhuǎn)型對(duì)于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，推動(dòng)我國智能制造高質(zhì)量發(fā)展都有十分重要的意義。汽車企業(yè)要構(gòu)建數(shù)字化產(chǎn)品戰(zhàn)略和生態(tài)戰(zhàn)略思維，需要與下游供應(yīng)商、互聯(lián)網(wǎng)等企業(yè)共同打造智能化產(chǎn)品和智能化生態(tài)服務(wù)等。因此，汽車智能化是工業(yè)軟件新的主戰(zhàn)場。

4 工業(yè)軟件開發(fā)與應(yīng)用是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵

工業(yè)軟件作為信息技術(shù)的主體，是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新變革的核心，是產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵［12］。工業(yè)軟件應(yīng)用廣泛，貫穿企業(yè)全價(jià)值鏈：從研發(fā)、工藝、制造、物流到服務(wù)，打通從設(shè)備、產(chǎn)線、車間到企業(yè)運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)外部整個(gè)生態(tài)的協(xié)同，為汽車產(chǎn)業(yè)的業(yè)務(wù)和產(chǎn)品創(chuàng)造價(jià)值。

4.1 工業(yè)軟件在汽車產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)中的價(jià)值創(chuàng)造

汽車產(chǎn)業(yè)的工業(yè)軟件應(yīng)用在各個(gè)層級(jí)，從特定場景應(yīng)用到復(fù)雜的智能化生產(chǎn)。

工業(yè)軟件是工業(yè)知識(shí)和技術(shù)的軟件化。特定場景的工業(yè)知識(shí)軟件化的典型應(yīng)用是工業(yè)APP［13］。

工業(yè)軟件包括通用軟件和基于知識(shí)的專業(yè)軟件。通用軟件只是幫助設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)，真正設(shè)計(jì)的主角是人的知識(shí)通過工具軟件去實(shí)現(xiàn)。例如，設(shè)計(jì)一款汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)，通用軟件只是在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)人的設(shè)計(jì)創(chuàng)意，軟件并不會(huì)自動(dòng)告訴設(shè)計(jì)者如何設(shè)計(jì)好汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)人員需要開發(fā)專業(yè)軟件，這才是真正涵蓋工業(yè)知識(shí)的軟件，由企業(yè)內(nèi)部自己開發(fā)而來。

工業(yè)企業(yè)的工程師們利用通用的軟件工具研發(fā)設(shè)計(jì)各種產(chǎn)品。常用的通用軟件包括達(dá)索公司的Catia 和Autodesk 公司的Inventor 等三維設(shè)計(jì)軟件、MSC 公司的NASTRAN 和十灃科技公司的QFlux 等結(jié)構(gòu)仿真和流體仿真軟件［14］。一個(gè)單位或研發(fā)團(tuán)隊(duì)既有經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，也有缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的年輕工程師?？梢栽O(shè)想，有經(jīng)驗(yàn)的工程師利用這些通用軟件就能高效設(shè)計(jì)出好的產(chǎn)品；而對(duì)于年輕的工程師，即使向他們提供這些工具軟件，他們也不容易完成設(shè)計(jì)任務(wù)，因?yàn)樗麄儧]有設(shè)計(jì)產(chǎn)品的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

為提升團(tuán)隊(duì)的整體能力和提高整體效率，通常這些經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師需要手把手地向年輕的工程師傳授知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)?；蛘?，能力更強(qiáng)、知識(shí)更豐富的專家可以寫一本專業(yè)著作供年輕工程師們學(xué)習(xí)；有一定經(jīng)驗(yàn)的工程師也可以寫專題文章、規(guī)范指南、技術(shù)文獻(xiàn)，甚至錄制一些短視頻供大家參考。企業(yè)的知識(shí)工程目前大多是以這種方式傳授和復(fù)用知識(shí)［15］。

在數(shù)字化時(shí)代，一切皆可數(shù)字化。知識(shí)和技術(shù)也可以數(shù)字化，即知識(shí)和技術(shù)可以封裝成工業(yè)應(yīng)用軟件（工業(yè)APP），以軟件的方式得以傳播和復(fù)用。

工業(yè)APP讓有經(jīng)驗(yàn)的工程師將他們的知識(shí)、技術(shù)、流程、方法等通過低代碼或零代碼實(shí)現(xiàn)模型化、軟件化，從而封裝成一個(gè)個(gè)的軟件包，年輕的工程師通過應(yīng)用工業(yè)APP就能夠擁有通常只有資深工程師才具備的技能，如見圖5所示。

Fig.5 Industrial technology/knowledge is packaged to be an industrial APP，along with others forms an APP library，and are used as software for research and development圖5 工業(yè)技術(shù)/知識(shí)封裝成為工業(yè)APP并形成APP庫，為研發(fā)工作通過軟件方式開展工作

知識(shí)封裝成為工業(yè)APP 的價(jià)值可以這樣理解：設(shè)想一套新房子待裝修，是裝修成中式風(fēng)格還是歐式風(fēng)格？這兩種風(fēng)格的家具、燈飾、窗簾、廚房布局等都大不一樣。一套好的方案，不管是中式風(fēng)格還是歐式風(fēng)格，都需要具有豐富家居經(jīng)驗(yàn)和藝術(shù)涵養(yǎng)的專業(yè)人員才能設(shè)計(jì)出來。但是，只要將需求告訴裝修公司，他們很快就能拿出兩套方案。每套方案通常都是以三維渲染的方式呈現(xiàn)，每個(gè)房間看起來都精美而真實(shí)。為什么這么復(fù)雜的設(shè)計(jì)能夠如此高效地完成？因?yàn)椋@些需要專業(yè)知識(shí)才能設(shè)計(jì)出來的家具、燈飾、廚房布局等都已經(jīng)存在，他們是一個(gè)個(gè)三維數(shù)模或模型，而且這些三維數(shù)模的尺寸、材料、顏色、材質(zhì)等等都是可以調(diào)整的。每一件家具都是由經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員之前就已經(jīng)設(shè)計(jì)好了的，這就是一個(gè)個(gè)APP。裝修公司有著非常豐富的模型庫，針對(duì)你家房子的布局和需要的裝修風(fēng)格，設(shè)計(jì)人員只要調(diào)用這些數(shù)?；蛘呓心０?，就能夠很快設(shè)計(jì)出一套令人滿意的方案。這樣的理念，用到汽車的研發(fā)、制造、服務(wù)各方面，就是要將汽車產(chǎn)業(yè)中各項(xiàng)工作的知識(shí)/技術(shù)封裝成一個(gè)應(yīng)用程序，即工業(yè)APP，建立汽車企業(yè)自己的工業(yè)APP 平臺(tái)和開發(fā)一系列工業(yè)APP，就能有效復(fù)用各種知識(shí)，從而極大提高團(tuán)隊(duì)整體效能和工作效率［16］。

因此，在企業(yè)建立工業(yè)APP 的工業(yè)應(yīng)用軟件庫，年輕的工程師就能像經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師一樣通過應(yīng)用這些APP 做出有成效的工作，這就是知識(shí)的傳承和復(fù)用。過去人們總結(jié)和傳授知識(shí)，主要靠寫書，寫文檔、寫規(guī)范，現(xiàn)在將知識(shí)變成軟件，變成工業(yè)APP。工業(yè)APP 與傳統(tǒng)方式相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。首先是“在線”，工業(yè)APP 可以隨時(shí)得到應(yīng)用；其次是“交互”，用戶通過工業(yè)APP 的界面可以與封裝的知識(shí)進(jìn)行多層次的交互，從而為不同場景下各種工況的問題提供正確的解決方案。這是傳統(tǒng)的文檔、著作、視頻等所不具備的功能。以工業(yè)APP 的方式傳承和復(fù)用知識(shí)是最有效的方式，也是數(shù)字化賦能業(yè)務(wù)的一種新的形式。國家工業(yè)和信息化部近年來在全國范圍推動(dòng)開發(fā)百萬工業(yè)APP 工程，企業(yè)應(yīng)該積極參與其中，讓各企業(yè)的知識(shí)和技能通過軟件得到更有效的應(yīng)用。

工業(yè)APP 是針對(duì)特定功能，相對(duì)簡單的知識(shí)封裝，更復(fù)雜的知識(shí)、流程、技術(shù)、管理經(jīng)驗(yàn)的封裝是工業(yè)集成平臺(tái)。工業(yè)集成平臺(tái)可以凝聚最先進(jìn)的制造、工藝、管理理念，從而實(shí)現(xiàn)高效的智能制造［17］。過去最先進(jìn)工廠的運(yùn)營需要各種技術(shù)專家和管理專家，例如，廣汽本田、廣汽豐田在廣州的汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)工廠，在當(dāng)初建設(shè)時(shí)都是世界上最先進(jìn)的，當(dāng)時(shí)來了很多日本、德國及其他國家的專家。一個(gè)先進(jìn)的工廠，其生產(chǎn)線、設(shè)備、信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及工廠的管理和運(yùn)營，都需要很有經(jīng)驗(yàn)的專家，靠他們的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來建設(shè)和運(yùn)營，才能達(dá)到世界先進(jìn)水平。而今這些專家們的管理知識(shí)、設(shè)備和產(chǎn)線技術(shù)、工藝管控理念都可以封裝到工業(yè)集成平臺(tái)中去。工業(yè)軟件的集成平臺(tái)成為企業(yè)運(yùn)營和管理的“大腦”［18-19］。

黑燈工廠、無人工廠、燈塔工廠是數(shù)字化時(shí)代智能制造最先進(jìn)的代表，是建立在設(shè)備控制、生產(chǎn)管控、流程管理、人工智能等各種工業(yè)軟件基礎(chǔ)之上的。黑燈工廠既沒有工人，也沒有專家。而今天沒有專家的工廠比過去有專家的工廠還要先進(jìn)?；诟黝惞I(yè)軟件的集成平臺(tái)才是其先進(jìn)性的核心因素。

工業(yè)集成平臺(tái)是企業(yè)發(fā)展理念、發(fā)展戰(zhàn)略、管理體系、組織流程、商業(yè)模式與新型生產(chǎn)工具的總集成，是信息技術(shù)和制造技術(shù)融合的典型代表，也是工業(yè)軟件“支配”業(yè)務(wù)的生動(dòng)體現(xiàn)。

4.2 工業(yè)軟件在汽車產(chǎn)品中的價(jià)值創(chuàng)造

根據(jù)麥肯錫的預(yù)測，未來汽車品牌差異化要素主要體現(xiàn)在信息娛樂功能、自動(dòng)駕駛能力的功能安全方面。因此，軟件將是未來差異化競爭的核心。智能化汽車關(guān)注的焦點(diǎn)將集中在自動(dòng)駕駛、智能座艙、手機(jī)APP、車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、云平臺(tái)生態(tài)服務(wù)等軟件方面。

此外，由于OTA（Over the Air）軟件遠(yuǎn)程更新技術(shù)為車輛不斷提供軟件的迭代和更新，軟件可以為汽車企業(yè)持續(xù)創(chuàng)造價(jià)值。例如，特斯拉通過預(yù)制硬件、軟件激活更新的方式，在車輛售后持續(xù)獲得收入［20］。汽車企業(yè)可以通過軟件的升級(jí)更新進(jìn)行收費(fèi)，是將汽車銷售從價(jià)值變現(xiàn)的終點(diǎn)變成起點(diǎn)。

對(duì)公開發(fā)布的傳統(tǒng)汽車企業(yè)（如奔馳、豐田、大眾）和科技型企業(yè)（如谷歌、微軟、蘋果）營業(yè)利潤率進(jìn)行比較分析（見圖6），可以看出，盡管這些企業(yè)都是行業(yè)最成功的企業(yè)，傳統(tǒng)汽車企業(yè)的營業(yè)利潤率一般是3%～5%，而科技型企業(yè)的營業(yè)利潤率可以高達(dá)20%～30%。特斯拉經(jīng)過幾年的發(fā)展，營業(yè)利潤率持續(xù)提升，2022 年?duì)I業(yè)利潤率已經(jīng)達(dá)到20%左右，接近科技型企業(yè)的利潤水平。特斯拉Model 3 在美國的售價(jià)是4 萬美元左右，而它的一套自動(dòng)駕駛軟件平臺(tái)價(jià)格就是1萬美元，占到了整個(gè)車的25%，因此特斯拉主要是靠軟件盈利。越來越多的案例表明，工業(yè)企業(yè)對(duì)軟件的開發(fā)能力、應(yīng)用水平、集成能力和應(yīng)用成效決定企業(yè)競爭力，為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)揮關(guān)鍵作用。

Fig.6 Industrial software is vital to the digital transformation and upgrading of automobile enterprises into Hi-tech enterprises圖6 汽車企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)成為科技型企業(yè)，工業(yè)軟件是關(guān)鍵

5 結(jié)語

本文以汽車產(chǎn)業(yè)中工業(yè)軟件的發(fā)展和應(yīng)用為主線，分析了信息技術(shù)與汽車產(chǎn)品和業(yè)務(wù)融合3 個(gè)階段的特征，提出了工業(yè)軟件在汽車產(chǎn)業(yè)中正在從輔助走向支配這一論斷，進(jìn)而提出了汽車的智能化是工業(yè)軟件新的主戰(zhàn)場這一全新觀點(diǎn)。

汽車產(chǎn)業(yè)的工業(yè)軟件應(yīng)用在各個(gè)層級(jí)，是汽車產(chǎn)業(yè)各種知識(shí)和技術(shù)的軟件化。通過工業(yè)APP 傳承和復(fù)用知識(shí)是最有效的方式，封裝復(fù)雜知識(shí)、流程、技術(shù)、管理經(jīng)驗(yàn)的工業(yè)集成平臺(tái)是智慧工廠的大腦。汽車企業(yè)對(duì)軟件的開發(fā)能力、集成能力、應(yīng)用水平?jīng)Q定企業(yè)在數(shù)字化時(shí)代的核心競爭力。工業(yè)軟件是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵，也是推動(dòng)我國智能制造高質(zhì)量發(fā)展的核心要素［21］。