戲法、鐵銹與軟件

　　世界層出不窮的花樣翻新，正是軟件最擅長(zhǎng)的戲法。

　　新年伊始，工業(yè)最大的嵌入式操作系統(tǒng)風(fēng)河公司，這兩天居然被安波福 Aptiv收購(gòu)了。而安波福的祖宗，則是通用汽車。演變至今，是一個(gè)令人眼花繚亂的戲法。

　　1999年，通用汽車的零部件從母體分拆出來(lái)。這是一個(gè)沉重的包袱，它的新名稱就是德爾福汽車零部件廠。它的分拆，被認(rèn)為是美國(guó)汽車界的一個(gè)花招，是華爾街資本家和通用高管的一次陽(yáng)謀，他們聯(lián)手來(lái)對(duì)付難纏的美國(guó)汽車聯(lián)合工會(huì)UAW。通用將無(wú)數(shù)壞資產(chǎn)，塞給了德爾福。而這步棋的陰陽(yáng)術(shù)，要等六年之后，才能看清楚。2004年德爾福銷售額將近300億美元。這是它的巔峰時(shí)刻。而轉(zhuǎn)過(guò)年，作為全球最大的汽車零部件廠商，德爾福首次被德國(guó)博世超越。最重要的是 ，它破產(chǎn)了。盡管通用汽車也承擔(dān)了將近20億美元的債務(wù)，但最大的輸家是德爾福的美國(guó)工人，和美國(guó)基地。作為德爾福生產(chǎn)基地，俄亥俄州的揚(yáng)斯敦這個(gè)城市的就業(yè)，被橫掃一片。強(qiáng)勢(shì)的工會(huì)的金鐘罩被擊碎，工業(yè)階層被出賣了。德爾福，就是一艘與巨艦分離的大船，然后被分解、被下沉，最終拋棄了它上面的工人。揚(yáng)斯頓早就失去了昔日榮光的鋼鐵產(chǎn)業(yè)，然后又丟失了汽車零部件，最后化為鐵銹地帶。銹與鐵的貌合神離，就是美國(guó)社會(huì)撕裂性的一部分，也是美國(guó)制造業(yè)解體的信號(hào)。

　　然而破產(chǎn)，只是美國(guó)公司重生的一種形式而已。

　　德爾福很快重組——丟掉了那些沉重的工人和包袱，重新回到歡快的跑道上。而在2017年內(nèi)它將動(dòng)力總成業(yè)務(wù)，分拆出去成為現(xiàn)在的Aptiv安波福，提供主動(dòng)安全及用戶體驗(yàn)，以及信號(hào)與動(dòng)力分配。德爾福依舊存在，但安波福則更像是被上帝吻過(guò)的翅膀，越飛越高。作為新型的零部件供應(yīng)商，軟件是它的強(qiáng)項(xiàng)?，F(xiàn)在則收購(gòu)了風(fēng)河，意味著零部件廠商，對(duì)于汽車的未來(lái)有著全新的開發(fā)。

　　風(fēng)河旗下的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks，被國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域廣泛依賴，很難離開。還有一個(gè)則是來(lái)自加拿大的QNX(這個(gè)名字是最早Quick Unix，一聽就知道當(dāng)年它的出身與Unix操作系統(tǒng)有關(guān))，在汽車領(lǐng)域的嵌入式操作系統(tǒng)的統(tǒng)治度很高，以前也是德爾福的供應(yīng)商。而這次德爾福(現(xiàn)在的安波福)，則自己一口親自吃掉了風(fēng)河，算是與老朋友QNX決裂了。

　　汽車的邏輯，正在發(fā)生巨大的變化。軟件，就是顛覆劑。

　　汽車，也不再以鋼鐵的肌肉而自豪，軟件才是新寵。最近，武漢光庭信息登陸深圳創(chuàng)業(yè)板，再次為工業(yè)軟件點(diǎn)燃資本烈火。這家從事汽車電子軟件的企業(yè)，深耕日本汽車零部件企業(yè)，在電控軟件方面有著多年的積累。而市場(chǎng)也給予了積極的呼應(yīng)，銷售額3億，而市值則達(dá)到了近百億。

　　這就是汽車，一個(gè)百年歷久彌新的產(chǎn)業(yè)，從來(lái)不曾寂寞過(guò)。汽車行業(yè)是人類規(guī)模最大、工業(yè)化程度最高的制造業(yè)代表，工業(yè)軟件自然也在這里枝繁葉茂，深扎根系。最早在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD與制造萌芽的時(shí)候，航空和汽車行業(yè)是兩張最舒適的溫床。

　　汽車產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的軟件和仿真，起初與其他機(jī)械產(chǎn)品并無(wú)不同。20世紀(jì)90年代起，模擬仿真和數(shù)字虛擬化技術(shù)，已經(jīng)成為汽車研發(fā)過(guò)程的主流手段。事實(shí)上，汽車產(chǎn)品的復(fù)雜設(shè)計(jì)，大幅促進(jìn)了三維CAD軟件和仿真軟件的發(fā)展。

　　汽車作為一個(gè)與人身安全密切相關(guān)而且高速移動(dòng)的商品，注定了它要比任何機(jī)械更強(qiáng)調(diào)安全性、可靠性等。為了獲得足夠的安全驗(yàn)證，一輛車必須積累足夠的行駛里程。這個(gè)安全驗(yàn)證的過(guò)程，在汽車誕生后的100多年中，是靠一輛一輛車、一千米一千米路在全球各地用輪胎真實(shí)地跑出來(lái)的，整個(gè)過(guò)程消耗了大量的橡膠。

　　汽車越來(lái)越人性化和智能化，也給汽車研發(fā)帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。智能網(wǎng)聯(lián)，是汽車設(shè)計(jì)面臨的最新挑戰(zhàn)之一。用輪胎去測(cè)量安全的時(shí)代，已經(jīng)永遠(yuǎn)過(guò)去。在汽車越來(lái)越向電氣化、電子化發(fā)展的過(guò)程中，芯片行業(yè)所獨(dú)有的摩爾定律，也加快了汽車自身演變的速度。面對(duì)十億級(jí)甚至上百億千米測(cè)試的要求，模擬仿真成為所有造車企業(yè)的唯一選擇。

　　這種現(xiàn)象背后，是大量的軟件和硬件構(gòu)成了一個(gè)龐大的數(shù)字空間帝國(guó)。無(wú)論是車輛動(dòng)力學(xué)仿真、傳感器仿真、圖形處理，還是交通流、道路建模等技術(shù)，都是為了解決兩大問(wèn)題：一個(gè)是車輛控制，一個(gè)是環(huán)境感知。基于模型的系統(tǒng)工程，在這里展開了完整的系統(tǒng)工程V字形之旅。

　　圖1 簡(jiǎn)化的V形

　　在汽車的設(shè)計(jì)研發(fā)領(lǐng)域，通用的CAD軟件、CAE軟件已經(jīng)廣泛得到應(yīng)用。但更有許多隱藏的工業(yè)軟件獨(dú)狼不為外界所知曉。了解這些獨(dú)狼的出沒，需要下潛到工業(yè)的深海之處。

　　速度與激情之源

　　先來(lái)看最重要的動(dòng)力裝置。作為汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)開發(fā)和測(cè)試設(shè)備及仿真軟件供應(yīng)商，奧地利的李斯特公司(AVL)擠身世界四大權(quán)威內(nèi)燃機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)之中。所有的發(fā)動(dòng)機(jī)制造商應(yīng)該都在AVL的客戶名單里。

　　中國(guó)無(wú)疑是跟AVL淵源最深的國(guó)家之一。它的創(chuàng)始人曾經(jīng)在同濟(jì)大學(xué)任教，回國(guó)之后在1948年建立了AVL公司。這種與中國(guó)良好的淵源，也使得它隨著中國(guó)成為汽車制造大國(guó)而受益匪淺。在國(guó)內(nèi)的許多汽車制造商的研發(fā)中心，都可以看到AVL的各種設(shè)備。它的排放檢測(cè)設(shè)備，一套動(dòng)輒價(jià)值幾千萬(wàn)元。AVL旗下有很多軟件，如AVL FIRE作為專業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)流動(dòng)力學(xué)軟件，能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)、噴霧、燃燒和排放物的形成進(jìn)行詳細(xì)的模擬分析。它還配備尾氣后處理模塊，能用于各類催化轉(zhuǎn)化器的研究。這些軟件，都得到了大量用戶經(jīng)驗(yàn)的哺育，因此也使得它們?cè)絹?lái)越好用，用戶對(duì)它們的依賴度極高。

　　面對(duì)愈加普及的電氣化和日益嚴(yán)苛的環(huán)保法規(guī)的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，新能源汽車正在快速發(fā)展。那么，這些內(nèi)燃機(jī)軟件公司，是不是就坐以待斃了?答案正好相反。這些源自一線工程領(lǐng)域的軟件公司，恰好在這里體現(xiàn)出它們獨(dú)到的敏感性。用戶在轉(zhuǎn)向，這些公司也隨之轉(zhuǎn)向。AVL的電驅(qū)軟件eSuite，可以實(shí)現(xiàn)從電池、燃料電池、逆變器、電機(jī)、齒輪箱等部件級(jí)仿真到電驅(qū)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等子系統(tǒng)級(jí)仿真，再到整車系統(tǒng)級(jí)仿真的全覆蓋。實(shí)際上，這些軟件的功能，不再僅限于ICE(完全靈活的內(nèi)燃機(jī))，而是覆蓋在整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)(完全靈活的動(dòng)力系統(tǒng))。通過(guò)軟件應(yīng)用可以平衡電氣化和內(nèi)燃機(jī)的互補(bǔ)特性，并且在減少污染物和二氧化碳排放方面產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)?？梢哉f(shuō)，在電氣化和電子控制的時(shí)代，軟件的應(yīng)用更加得心應(yīng)手。AVL公司當(dāng)前的發(fā)展方向，已經(jīng)轉(zhuǎn)向自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等新領(lǐng)域。就是這樣一家軟件公司，2019年全球營(yíng)業(yè)額將近20億歐元，大概可以排在中國(guó)機(jī)械制造500強(qiáng)公司的前400強(qiáng)以內(nèi)。

　　面向汽車行業(yè)這么大的市場(chǎng)，很難有任何一家企業(yè)能壟斷。除了奧地利的AVL之外，世界上還有三大發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)咨詢公司，分別是德國(guó)的FEV、英國(guó)的Ricardo、美國(guó)西南研究院，這四家設(shè)計(jì)咨詢公司都有著軟硬一體的工程優(yōu)勢(shì)。由于這些機(jī)構(gòu)往往有著非常深厚的工程咨詢背景，因此他們也成為汽車制造商的顧問(wèn)，而非簡(jiǎn)單的軟件提供商。

　　流體的旋渦

　　各種氣體、液體等澎湃流體的背后，都暗藏著物理和數(shù)學(xué)的天書。美國(guó)CSI公司開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)流體仿真軟件CONVERGE，也被諸多主機(jī)廠使用。網(wǎng)格劃分是把模型分成很多小的單元，相比于經(jīng)典的STAR-CD和AVL Fire等軟件復(fù)雜的網(wǎng)格劃分，CONVERGE在網(wǎng)格劃分上獨(dú)具亮點(diǎn)，如自適應(yīng)加密網(wǎng)格、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)燃燒模型等。這樣的優(yōu)秀軟件，得到大學(xué)和燃燒實(shí)驗(yàn)室的厚愛也就不足為奇。CSI公司在創(chuàng)立的初期是一個(gè)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)咨詢公司，后來(lái)將工程經(jīng)驗(yàn)知識(shí)固化成軟件，2008年順勢(shì)進(jìn)入流體分析軟件領(lǐng)域，并一舉獲得成功。

　　車輛動(dòng)力學(xué)分析是汽車開發(fā)的重要工作之一，需要面對(duì)的是多鉸鏈、多彈性的多體連動(dòng)系統(tǒng)。汽車行業(yè)常用的MSC公司的ADAMS/Car軟件的鍛造，源自市場(chǎng)的需求。它最早是多體軟件分析公司MDI與奧迪、寶馬、沃爾沃等公司合作而開發(fā)的整車設(shè)計(jì)軟件包，后來(lái)在2002年被MSC公司收購(gòu)。ADAMS/Driver則是在德國(guó)的IPG-Driver軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)的成熟產(chǎn)品，這對(duì)于帶有負(fù)反饋系統(tǒng)的零部件，如制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS)、四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(4WS)等的研發(fā)來(lái)說(shuō)價(jià)值重大。盡管機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件ADMAS的求解器并不算是最先進(jìn)的，但它按照汽車工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，增加了支持一些特定運(yùn)動(dòng)測(cè)試的子程序。這給汽車用戶帶來(lái)很大的方便，因?yàn)橛脩魺o(wú)需再自己編寫程序。由于ADMAS軟件的用戶多，可以適配多種硬件。它在汽車行業(yè)得到青睞，軟件功能不斷完善。就求解器的性能而言，其他軟件除非優(yōu)勢(shì)巨大，否則只靠些許的改變根本無(wú)法得到市場(chǎng)翻盤的機(jī)會(huì)。更重要的是，ADMAS軟件在界面上提供了非常友好的模板，可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)汽車建模。具有諷刺意味的是，ADMAS軟件曾經(jīng)在很長(zhǎng)一段時(shí)間中，界面并不友好。許多汽車公司不得不去設(shè)計(jì)自己的界面，解決虛擬樣機(jī)的問(wèn)颙，例如福特的ADMAS/Pre，鈴木的Admas/Isuzu等。汽車制造公司在既有的通用軟件基礎(chǔ)上重新開發(fā)，建立自己的虛擬樣機(jī)系統(tǒng)，這也是行業(yè)慣例。市場(chǎng)上的幾十個(gè)主流汽車制造商，都會(huì)進(jìn)行自身的二次軟件開發(fā)，只是開發(fā)程度的深淺有所不同。

　　然而，企業(yè)維持自研軟件并不是一件容易的事情，于是需要與軟件公司緊密合作。為福特汽車公司開發(fā)專用軟件ADAMAS/Pre的公司，后來(lái)被MDI公司收購(gòu)。ADMAS再次跟福特緊密綁定。這款軟件為福特所專門使用。ADMAS則通過(guò)這種方式，大幅提升了它的界面能力?？梢哉f(shuō)，ADAMAS/Car軟件就是一個(gè)界面的勝利，通過(guò)用戶界面模塊ADAMAS/View和求解器的聯(lián)合，使得用戶因長(zhǎng)時(shí)間使用而形成一種鎖定依賴。

　　這就是工業(yè)軟件成為賺錢機(jī)器的奧秘，它把一切流程設(shè)計(jì)、建模都預(yù)制完畢，最后成為行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，從軟件商追趕者的發(fā)展策略來(lái)看，面對(duì)龐大的工業(yè)軟件巨頭，單點(diǎn)突破往往是一種更加有效的戰(zhàn)術(shù)。培養(yǎng)用戶的使用習(xí)慣是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，絕非是短時(shí)間內(nèi)能用投資彌補(bǔ)的差距。

　　表1 常見仿真分析CAE軟件

　　縫隙里的軟件

　　汽車是一個(gè)移動(dòng)的小城堡，它的完美需要依靠軟件的貢獻(xiàn)。各種裝置的設(shè)計(jì)背后都有軟件的支撐，比如，為了讓乘客感到舒適，相關(guān)汽車空調(diào)的各種工程優(yōu)化必不可少，如壓力損失、噪聲最小化、化工反應(yīng)器混合效率最大化等。美國(guó)Optimal Solutions軟件公司提供的Sculptor軟件，提供基于任意形狀變形的實(shí)時(shí)變形技術(shù)，幫助設(shè)計(jì)師解決空調(diào)管道的外形優(yōu)化問(wèn)題，可以大幅節(jié)省工程師在需要改變物體外形時(shí)重新構(gòu)建CAD幾何體和重新劃分網(wǎng)格所需要的時(shí)間。德國(guó)P+Z工程公司開發(fā)的THESEUS-FE，則是一款面向航天航空、汽車座艙的空調(diào)系統(tǒng)軟件，專門用于熱舒適性分析。一個(gè)戰(zhàn)斗機(jī)座艙，有著復(fù)雜的工程考量，需要從人體工程學(xué)考慮駕駛員的舒適性。P+Z公司的母公司，則是一個(gè)比較奇特的歐洲集團(tuán)，既有工程軟件業(yè)務(wù)，也有工裝系統(tǒng)業(yè)務(wù)。它在2018年被日本三菱化學(xué)所收購(gòu)。

　　再來(lái)看看動(dòng)力電池。僅僅是電池電化學(xué)模擬至少就有10種以上的軟件。如美國(guó)Gamma公司的性能解析軟件GT-AutoLion，基于開源的MATLAB應(yīng)用程序Taufactor、電池性能和成本模型BatPaC軟件等。

　　某種軟件驗(yàn)證過(guò)的結(jié)果會(huì)是一種信譽(yù)的保障。例如MSC公司的Nastran軟件作為美國(guó)聯(lián)邦航空管理局FAA認(rèn)證的產(chǎn)品，成為領(lǐng)取飛行器適航證的唯一驗(yàn)證軟件。在學(xué)術(shù)領(lǐng)域，有些期刊或者課題要求，只有研究結(jié)果得到MATLAB程序驗(yàn)證，才能得到發(fā)表或驗(yàn)收。使用軟件本身，構(gòu)成了二種資格。這是工業(yè)軟件形成的壁壘，也是新軟件在發(fā)展中難以跨越之處。

　　其實(shí)，工業(yè)軟件是一個(gè)全球供應(yīng)商相互嵌入合作的結(jié)果。追求全面自主似乎是一個(gè)不可想象的事情。以汽車行業(yè)為例，軟件方面需要建模仿真與代碼生成軟件系統(tǒng)，包括美國(guó)的系統(tǒng)建模軟件MATLAB、美國(guó)NI的LabVIEW、法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)的機(jī)電液多學(xué)科建模工具Dymola、德國(guó)工程公司ITI的SimulationX、AVL的動(dòng)力總成仿真分析軟件Cruse等;硬件方面則需要實(shí)時(shí)計(jì)算設(shè)備，如德國(guó)dSPACE、美國(guó)的NI、加拿大的RT-LAB等。這些國(guó)外相關(guān)軟件與硬件廠商已形成類似Wintel的聯(lián)盟，幾乎掌控了復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)品的高端開發(fā)技術(shù)體系和方法。以汽車電控領(lǐng)域?yàn)槔?，AVL公司的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)分析軟件，再加上德國(guó)實(shí)時(shí)計(jì)算設(shè)備dSpace，一軟一硬，幾乎主導(dǎo)了當(dāng)今中國(guó)汽車電控正向設(shè)計(jì)研發(fā)技術(shù)體系。

　　自動(dòng)駕駛風(fēng)云

　　在21世紀(jì)進(jìn)入第三個(gè)十年之際，汽車自動(dòng)駕駛正在走向?qū)嵱秒A段。自動(dòng)駕駛仿真也成為汽車制造商的逐鹿之地。為了獲得足夠的安全驗(yàn)證，往往需要十億級(jí)甚至上百億千米的模擬測(cè)試。由于真實(shí)道路測(cè)試效率較慢，目前很多車企對(duì)于自動(dòng)駕駛都傾向于選擇仿真測(cè)試。據(jù)稱，自動(dòng)駕駛測(cè)試的90%將通過(guò)仿真完成，9%通過(guò)測(cè)試場(chǎng)完成，只有1%在實(shí)際道路上進(jìn)行。既然智能網(wǎng)聯(lián)是未來(lái)汽車的重點(diǎn)，這里自然駐扎了仿真界的重兵，包括仿真平臺(tái)(如VI-Grade軟件)、場(chǎng)景仿真(如ESI公司的Pro-SiViC軟件)、動(dòng)力學(xué)仿真(如SimPack軟件)、車聯(lián)網(wǎng)仿真軟件(如德國(guó)戴姆勒汽車信息技術(shù)創(chuàng)新研究所開發(fā)的VSimRTI軟件)、硬件在環(huán)(如NI公司的軟件和硬件)等，有三四十種軟件產(chǎn)品聚集在這個(gè)尚未建設(shè)完全的新處女地，日以繼夜地進(jìn)行密集計(jì)算轟炸。成立于2005年的德國(guó)VI-grade公司，憑借著德國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)界的優(yōu)勢(shì)，在系統(tǒng)級(jí)仿真領(lǐng)域提供高級(jí)應(yīng)用軟、硬件產(chǎn)品和服務(wù)。該公司提供的汽車駕駛模擬系統(tǒng)，可以大幅度減少對(duì)物理樣車的需要。

　　自動(dòng)駕駛的仿真，可分為兩大類。

　　第一類是關(guān)于自動(dòng)駕駛的環(huán)境交互問(wèn)題，基本可以依靠仿真解決約90%。開發(fā)一個(gè)自動(dòng)駕駛的系統(tǒng)，要經(jīng)歷軟件仿真、硬件在環(huán)仿真、車輛在環(huán)仿真、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，再到室外受控場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)這些驗(yàn)證合格之后，它終于可以到完全真實(shí)的公共道路上進(jìn)行大規(guī)模的路測(cè)。谷歌很早就為自己的無(wú)人駕駛車輛Waymo建了模擬場(chǎng)景軟件Carcraft，并建立了真實(shí)的測(cè)試廠Castle。實(shí)際馬路、真實(shí)測(cè)試廠的路線被重新組合后，形成了復(fù)雜多樣的虛擬城市。谷歌Waymo車隊(duì)，天天在虛擬城市里穿梭不停，從而快速掌握了自動(dòng)駕駛的本領(lǐng)。場(chǎng)景庫(kù)是高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)軟件中很重要的一個(gè)概念，也是中國(guó)廠商比較拿手的地方。它需要提供基于地圖的場(chǎng)景和法規(guī)之間的邏輯，積累起來(lái)較快，例如騰訊TAD Sim場(chǎng)景庫(kù)、百度Apollo場(chǎng)景庫(kù)等。

　　而為了應(yīng)對(duì)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)對(duì)交互環(huán)境的需要，仿真軟件會(huì)加強(qiáng)構(gòu)建各種場(chǎng)景的能力，將實(shí)際路線重新組合成多種不同的路線。許多自動(dòng)駕駛仿真方案會(huì)采用跟谷歌Waymo車隊(duì)虛擬城市Carcraft一樣的思路：一個(gè)1000千米的路測(cè)場(chǎng)地，可以變換成數(shù)十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)千米的道路。與此同時(shí)，這些企業(yè)也在進(jìn)化，通過(guò)并購(gòu)人工智能軟件加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理。

　　把自動(dòng)駕駛仿真看成是一個(gè)游戲場(chǎng)景的延續(xù)，也并無(wú)不恰當(dāng)之處。從本質(zhì)來(lái)講，自動(dòng)駕駛軟件其實(shí)是一套非常復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)。

　　第二類仿真，針對(duì)的則是整車的動(dòng)力性能、安全性等。把一輛汽車的模型參數(shù)化，涉及車體、輪胎、制動(dòng)等諸多因素，需要處理大量的機(jī)械動(dòng)力學(xué)、電磁場(chǎng)、聲光電等物理問(wèn)題，其中許多仍然是傳統(tǒng)的仿真問(wèn)題。這與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)面向以場(chǎng)景為主的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)測(cè)試有所不同。早期的仿真軟件主要關(guān)注車輛的動(dòng)力、穩(wěn)定性、制動(dòng)等方面。例如創(chuàng)立于1996年的車輛動(dòng)力學(xué)仿真軟件CarSim，脫胎于美國(guó)密歇根大學(xué)交通運(yùn)輸研究所，其主要?jiǎng)?chuàng)始人是國(guó)際知名的車輛動(dòng)力學(xué)專家。同門的TruckSim軟件則主要用于仿真中型到重型卡車以及客車的動(dòng)力學(xué)特性。

　　一輛汽車的安全性、舒適度、操控性能、燃油效率、電池散熱以及排放等，分別是由各自的子系統(tǒng)完成的。因此，需要用一種系統(tǒng)的角度，提前解決各種子系統(tǒng)相互交互帶來(lái)的干擾。這意味著，很多子系統(tǒng)必須在整車環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)。但此時(shí)，物理樣機(jī)根本沒有介入，因此這個(gè)問(wèn)題需要在數(shù)字世界進(jìn)行解決。這是基于模型的系統(tǒng)工程最拿手的地方。如德國(guó)IPG公司的CarMaker作為乘用車的動(dòng)力學(xué)仿真軟件，提供了車輛動(dòng)力模型，囊括了從發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤，到懸架、傳動(dòng)和轉(zhuǎn)向等。它既可以完成開發(fā)流程前期所需要的V形山谷左坡的離線仿真，也可以在右坡接入ECU、子系統(tǒng)總成等做硬件在環(huán)測(cè)試。作為一個(gè)附加產(chǎn)品，它也能為其他高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)仿真軟件提供豐富的模板庫(kù)。

　　PreScan是由荷蘭國(guó)家應(yīng)用技術(shù)研究院開發(fā)的一款測(cè)試仿真軟件，重點(diǎn)是解決主動(dòng)安全避撞系統(tǒng)，也可用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)的仿真。該軟件在2017年8月被西門子公司收購(gòu)。除了添加場(chǎng)景之外，它還可以對(duì)傳感器的特性進(jìn)行模擬，重點(diǎn)解決控制器、各種硬件與動(dòng)力學(xué)模型問(wèn)題。

　　電控系統(tǒng)方面做的比較好的是德國(guó)的dSPACE公司。發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制器開發(fā)和測(cè)試，都可用dSPACE的軟硬實(shí)時(shí)機(jī)完成。汽車主機(jī)廠需要將各種不同的零部件集中在一起進(jìn)行綜合測(cè)試。dSPACE公司在MATLAB基礎(chǔ)上開發(fā)的面向汽車的硬件模擬方案，可以無(wú)縫連接軟硬件，快速搭建原型，一體化實(shí)現(xiàn)模型在環(huán)、硬件在環(huán)和系統(tǒng)仿真這三個(gè)完整的工作。dSPACE公司提供的仿真和驗(yàn)證解決方案在汽車行業(yè)中已經(jīng)被廣泛使用，在航空航天、電力電子、風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域，也都有著巨大的影響。在2008年，該軟件被禁用于中國(guó)軍工行業(yè)，但對(duì)汽車行業(yè)仍然是放開的。在新車型上路前的很長(zhǎng)時(shí)間，汽車制造商及其供應(yīng)商，需要使用dSPACE端到端解決方案來(lái)測(cè)試新車的軟件和硬件組件。

　　自動(dòng)駕駛仿真軟件具有非常細(xì)膩的層次，具有高度的學(xué)科交叉性。車輛動(dòng)力學(xué)、電控等是最基礎(chǔ)的研制仿真，屬于傳統(tǒng)仿真技術(shù)公司比較擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，也是制造知識(shí)最密集的地方。它所需要的環(huán)境交互，如處理地圖軟件、搭建路網(wǎng)模型、與各種攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器交換數(shù)據(jù)等，則為致力于發(fā)展自動(dòng)駕駛技術(shù)的公司所青睞。

　　傳統(tǒng)仿真公司正在抖擻精神，大力購(gòu)買與智能網(wǎng)聯(lián)相關(guān)的仿真軟件，以便基于傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)繼續(xù)擴(kuò)大市場(chǎng)。盡管與熱火朝天的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)仿真的互聯(lián)網(wǎng)新貴都擠在一個(gè)賽道里。這其實(shí)只是一種錯(cuò)覺。它們的不同點(diǎn)，要多于相同點(diǎn)。會(huì)有一些重合，但二者賽道大部分并不相同。

　　小記：最后一波國(guó)際化品牌

　　電動(dòng)汽車最近兩年的發(fā)展，呈現(xiàn)了令人意外的陡峭曲線。這個(gè)陡然膨脹的懸崖，很多基石是由中國(guó)汽車制造商堆積的。這是由國(guó)際化品牌所高度主宰的汽車產(chǎn)業(yè)，多年都未曾出現(xiàn)過(guò)的現(xiàn)象。中國(guó)新能源汽車2021年銷售超過(guò)350萬(wàn)輛，2022年完全有望提前完成2025的500萬(wàn)輛的目標(biāo)。這背后，中國(guó)品牌非常耀眼。

　　雷諾汽車的總裁Schweitzer在2009年前后出版的《我的雷諾歲月》曾經(jīng)感慨，自從八十年代后韓國(guó)汽車作為國(guó)際化最后一波崛起的品牌，此后再無(wú)聲響。盡管對(duì)中國(guó)有深入接觸，但他顯然忽略了中國(guó)汽車品牌的努力，法國(guó)雷諾集團(tuán)也似乎對(duì)中國(guó)從未有過(guò)真心的承諾。無(wú)論是東風(fēng)雷諾、江淮雷諾新能源汽車，以及最近分手甚至停發(fā)工資的華晨雷諾，都是連貫的。但是，如果要真正回應(yīng)Schweitzer的國(guó)際化賽道是否還有新貴品牌的關(guān)切，事關(guān)中國(guó)汽車品牌是否可以真的可以走向國(guó)際化。這一點(diǎn)，我們還需要更好地施展身腳。

　　未來(lái)的一輛車?yán)?，?huì)有1000個(gè)芯片。這意味著街頭上行駛的汽車，就是一座座最忙碌的移動(dòng)機(jī)房。而實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，將在這里光芒四射。這是未來(lái)的決定性力量之一。如果中國(guó)電動(dòng)汽車，要想在品牌勝出，這些軟件，不可不攻關(guān)。芯片、電池、嵌入式系統(tǒng)、交互式座艙、自動(dòng)駕駛，如果汽車主機(jī)廠將這些最值錢的零部件，一一從外購(gòu)買，那汽車真的就像菲亞特總裁所感慨的一個(gè)超市般的模式：買進(jìn)賣出，以極低的利潤(rùn)率和高流水量，掙一份辛苦錢。

　　汽車被改寫的版本有很多種，軟件是最不容易察覺的。汽車一路狂奔，重要的不是它的重量，軟肋往往來(lái)自它的軟件。

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　　作者簡(jiǎn)介

　　林雪萍：北京聯(lián)訊動(dòng)力咨詢公司總經(jīng)理，上海交大中國(guó)質(zhì)量研究院客座研究員

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　　邊地良家子

　　贊3“很多基石是由中國(guó)汽車制造商堆積的……多年都未曾出現(xiàn)過(guò)的現(xiàn)象”——這就能看出來(lái)當(dāng)年力排眾議、堅(jiān)持將特斯拉引入中國(guó)是何等的英明之舉了!事實(shí)上，當(dāng)年之所以一定要全力引進(jìn)特斯拉在中國(guó)建廠造電動(dòng)車，其實(shí)就是因?yàn)橹巴赓Y燃油汽車零部件體系太強(qiáng)大了，根本無(wú)法撼動(dòng);所以才要通過(guò)特斯拉在中國(guó)建立起完整的電動(dòng)汽車零部件體系，希望能夠借助特斯拉重演中國(guó)圍繞引入蘋果iphone建立強(qiáng)大電子零部件體系稱霸全球的這一勝利(之前手機(jī)零部件體系是被諾基亞等歐美日廠商主導(dǎo)，中國(guó)根本插不進(jìn)去)。如果之前中國(guó)沒有圍繞引入蘋果iphone所建立起來(lái)的強(qiáng)大電子零部件體系，華為小米等手機(jī)是不可能如此強(qiáng)大的!而現(xiàn)在憑借這一體系，華為小米等手機(jī)都可以反過(guò)來(lái)挑戰(zhàn)蘋果手機(jī)了!欲要取之，必先予之!如果能夠按照計(jì)劃圍繞上海特斯拉也建立起完善國(guó)產(chǎn)電動(dòng)汽車零部件體系，那對(duì)中國(guó)汽車工業(yè)的重大意義無(wú)論如何評(píng)估都是毫不過(guò)分的——這恐怕才是真真正正的彎道超車啊!令人欣慰的是，到了今天，當(dāng)年的英明之舉已見到了回報(bào)：全世界最大、最完整的新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)出現(xiàn)在了中國(guó)——那就是在上海、安徽、廣東、成都、重慶等地已經(jīng)成型、并將越來(lái)越強(qiáng)的規(guī)?；妱?dòng)車產(chǎn)業(yè)集群!目前，除了特斯拉之外，中國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè)集群正在圍繞著比亞迪、理想、小鵬、蔚來(lái)等本土企業(yè)運(yùn)作，卻和外資車企基本沒什么關(guān)系。相比之下目前國(guó)外車企在全球的純電車布局非常弱勢(shì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)形成不了可與中國(guó)相提并論的產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應(yīng)

　　王永謙云質(zhì)QMS

　　贊1我也是這樣認(rèn)為，未來(lái)是汽車關(guān)鍵零部件廠商(芯片，電池，軟件，電機(jī)等)的天下，主機(jī)廠的未來(lái)不過(guò)是像富士康，戴爾一樣的組裝廠而已，話語(yǔ)權(quán)和控制權(quán)會(huì)逐漸減弱。

　　已無(wú)更多數(shù)據(jù)