中国汽车工业软件发展建设白皮书V1.0.pdf

5 中国汽车工业软件发展建设白皮书 目录 第 1 章 汽车工业软件概述.10 1.1 汽车工业软件定义.11 1.2 汽车工业软件主要分类.11 1.2.1 研发设计类.12 1.2.2 生产制造类.31 1.2.3 测试验证类.37 1.2.4 运维服务类.43 1.2.5 经营管理类.49 1.2.6 其他.56 1.3 汽车工业软件的重要意义.72 1.3.1.汽车工业软件保证汽车工业的经济和安全稳健.72 1.3.2.汽车工业软件赋能汽车工业的发展和创新蓬勃.73 1.3.3.汽车工业软件促进汽车工业的数字化和智能化高效.73 第 2 章 汽车工业软件现状及其生态环境.75 2.1 政策生态环境：汽车工业软件相关政策.75 2.1.1 国家发展战略.75 2.1.2 国家智能网联汽车政策.76 2.1.3 国家工业软件相关政策.78 2.2 产业生态环境：汽车“新四化”带来新机遇.79 2.2.1 汽车自动驾驶仿真测试.80 2.2.2 基于数字孪生的汽车产品全生命周期管理.82 2.2.3 汽车全域仿真测试验证.83 6 中国汽车工业软件发展建设白皮书 2.2.4 基于新 EE 架构的汽车电子仿真测试.84 2.2.5 基于 AIGC 的自动代码生成和自动测试用例生成.85 2.3 汽车工业软件现状.85 2.3.1 研发设计类.85 2.3.2 生产制造类.93 2.3.3 测试验证类.94 2.3.4 运维服务类.96 2.3.5 经营管理类.97 2.4 汽车工业软件工具链分析.98 2.4.1 汽车机械结构工具链.98 2.4.2 汽车电子电气工具链.100 2.4.3 汽车软件工具链.102 第 3 章 中国汽车工业软件面临的痛难点问题.104 3.1 汽车行业工业软件需求侧痛难点问题.104 3.1.1 标准不统一、集成复杂度高.106 3.1.2 现有工业软件工程化严重，易用性差.107 3.1.3 主流工具多来自国外企业、容易出现卡脖子情况.107 3.1.4 主流工业软件定制能力差.107 3.2 汽车行业工业软件供给侧痛难点.108 3.2.1 国产高端工业软件产品能力差.108 3.2.2 没有真实场景的用户使用，产品难以打磨成熟.109 3.2.3 工业软件产业生态生态不健全.109 3.2.4 汽车行业工业软件人才培养体系不健全.110 3.3 汽车工业软件亟需解决的问题.110 7 中国汽车工业软件发展建设白皮书 3.3.1 工具链缺口的补链，降低汽车工业软件供应链风险.110 3.3.2 工具链功能的强化，提高汽车工业软件的竞争力.112 3.3.3 工具链接口标准化，促进汽车工业软件生态建设.113 3.3.4 工具链整合云化平台化，实现汽车工业全域数字孪生.114 第 4 章中国汽车工业软件产业发展整体思路及发展路径.116 4.1 汽车工业软件产业发展整体思路.116 4.1.1 制定战略规划.116 4.1.2 推动技术创新.116 4.1.3 加强产学研合作.117 4.1.4 培养专业人才.117 4.1.5 加强标准和规范建设.117 4.1.6 推动产业协同发展.118 4.2 汽车工业软件产业发展路径.118 4.2.1 汽车工业软件发展步骤.118 4.2.2 汽车工业软件关注要素.122 4.2.3 汽车工业软件侧重面.123 4.3 汽车工业软件生态建设思路.125 4.3.1 政府构建汽车工业软件生态.127 4.3.2 构建汽车工业软件供需生态.128 4.3.3 构建汽车工业软件人才生态.128 4.3.4 构建汽车工业软件平台生态.130 4.3.5 构建汽车工业软件应用生态.130 4.3.6 构建汽车工业软件上下游生态.131 4.3.7 构建汽车工业软件投融资生态.131 8 中国汽车工业软件发展建设白皮书 4.3.8 构建汽车工业软件国际标准与合作生态.132 第 5 章 中国汽车工业软件未来发展建议.134 5.1 强化政策导向，多方协作推动产业发展.134 5.2 加强标准引领，达成共识建立行业规范.135 5.3 加快场景应用，串珠成链构建自主生态.135 5.4 重视人才培养，校企联动夯实发展根基.136 附录 1 缩略语对照表.138 附录 2 汽车特色工业软件工具链分类.140 附录 3 名录案例.145 1.国内工业软件厂商名录.145 2.国内工业软件产品及应用案例.146 2.1 上海新迪数字技术有限公司.146 2.2 山东山大华天软件有限公司.148 2.3 湖南迈曦软件有限责任公司.151 2.4 工禾工业软件（上海）有限公司.155 2.5 上海仆勾山科技有限公司.157 2.6 芯华章科技股份有限公司.160 2.7 上海适途科技软件有限公司.163 2.8 北京科思诚科技有限公司.165 2.9 武汉天喻软件有限公司.168 2.10 中汽创智科技有限公司.171 2.11 北京圜晖科技有限公司.174 2.12 上海同星智能科技有限公司.177 2.13 戴西（上海）软件有限公司.180 9 中国汽车工业软件发展建设白皮书 2.14 深圳十沣科技有限公司.184 2.15 依柯力信息科技（上海）股份有限公司.186 2.16 普华基础软件股份有限公司.190 10 中国汽车工业软件发展建设白皮书 第 1 章 汽车工业软件概述 工业软件（Industrial Software）是专门应用于工业领域的软件，是推动我国智能制造高质量发展的核心要素和重要支撑，其主要目的是促进工业企业智能化发展和提高生产效率。工业软件在现代工业领域扮演着关键角色，代表新一代信息技术的核心，并构成国民经济和社会全面发展的基础性、战略性产业。随着云计算、物联网、数字孪生、大数据、人工智能等前沿技术融合，工业软件正塑造着我们对工业领域的崭新认知。汽车工业软件是工业软件的重要分支，其巧妙地将工业技术数字化与汽车工业的独特特质融为一体，涵盖汽车制造业各个关键环节。汽车工业软件既是研究汽车产业产品的关键工具和生产要素，也是驱动汽车产业创新和更新迭代的关键要素。汽车工业软件持续为汽车产业提供新的功能和解决方案，从而推动汽车产业“新四化”的蓬勃发展。汽车工业软件通过优化研发设计、测试验证和生产经营等环节，汽车制造商进一步提高产品质量、降低成本，从而在市场竞争中占据优势。发展汽车工业软件，既是我国汽车产业走向智能化、网联化的重要推力，也是我国汽车产业提高国际竞争力的重要抓手，是确保我国汽车工业产业链安全与韧性的根本所在。11 中国汽车工业软件发展建设白皮书 1.1 汽车工业软件定义汽车工业软件定义 本白皮书对汽车工业软件的简明定义是：汽车工业软件是对汽车设计、制造、运营和管理等领域的技术、流程的程序化封装和复用，用于汽车研发制造的各个方面。更全面的描述是：汽车工业软件是专门针对汽车制造业而开发的软件，承载汽车工程领域的专业技术、流程和最佳实践，以数字化方式定义和管理汽车的全流程，包括设计、质量控制、生产计划、车辆性能和安全等，推动汽车制造企业提高生产效率与降低生产成本，是现代汽车制造工业的“灵魂”。汽车工业软件的关键特点在于：一是实际内容汽车工业软件是汽车领域工业技术/知识和信息技术的结合体；二是最终作用软件直接为汽车工业过程和产品增值。1.2 汽车工业软件主要分类汽车工业软件主要分类 就汽车工业软件本身而言，由于涉及交叉工业门类复杂，汽车工业软件种类繁多，分类维度和方式一直呈现多样化趋势，目前国内外均没有公认、适用的统一分类方式。在汽车特定领域的工具型软件已从狭义概念向工具链上下游和端到端的全生命周期软件方向演进，进而发展到汽车智能智造软件平台。本白皮书认为，分类越简明越有利于理解和传播，分类越细致越有利于各类软件发展。总体上，在编写本白皮书过程中兼顾以上两者，从汽车产品全生命周期特性和电动化、12 中国汽车工业软件发展建设白皮书 网联化、智能化、共享化新发展的角度，再分为研发设计类、生产制造类、运维服务类、经营管理类的基础上，结合汽车产品对质量、安全的极高要求，独立引出测试验证类，并顺应汽车工业新背景和新时代发展的工业软件需求，新增新型架构类、基础支撑类和人工智能算法类。需要说明的是，采用上述的分类方法，并不是这种分类多么准确和科学，而恰恰是因为目前找不到非常准确和科学的分类方法，但是本白皮书的内容又要求必须使用分类来进行内容阐述，不得已而按照如下原则词语相对简明，内涵容易理解，业界经常使用而采用的。1.2.1 研发设计类研发设计类 研发设计类的汽车工业软件是指用于汽车制造企业在研发和设计阶段进行车辆设计、模拟、分析、优化和管理的各类软件工具和平台。这些软件旨在帮助汽车制造企业和工程师进行车辆设计、模拟、分析、优化和管理。这些软件的功能覆盖了汽车研发的各个方面，包括设计、工程分析、动力学仿真、制造过程模拟、声学和振动分析等。研发设计类的汽车工业软件在汽车设计制造过程中起到至关重要的作用。这些软件提供了丰富的功能，使工程师能够更高效地进行车辆设计研发工作，从而缩短研发周期和上市时间。通过使用软件进行设计评估、结构仿真、动力学分析等，工程师可以优化车辆的性能。除此之外，软件中的 13 中国汽车工业软件发展建设白皮书 分析工具可以帮助工程师进行碰撞仿真、流体力学分析等，从而预测和解决潜在问题，提高车辆质量和安全性。软件也提供了强大的建模和可视化工具，使设计师能够实现创新的设计理念，定制和优化车辆的外观和内部布局。研发设计类的汽车工业软件可以分为系统设计软件、结构设计软件、工业仿真软件、电气设计软件、电子设计软件、软件开发工具、多学科联合仿真优化、产品生命周期管理软件等。系统设计软件（系统设计软件（MBSE）MBSE 的全称是“基于模型的系统工程（Model-Based Systems Engineering）”。系统设计指的是从利益攸关者需求到具体专业领域设计之间的设计活动，主要包括利益攸关者需求的捕获、分析、定义和验证确认，功能架构、逻辑架构和物理架构的建立，以及在此过程中各领域的分析设计，比如通用质量特性，经济性和技术管理等方面。汽车行业的系统设计既有通用系统设计的特点，也有汽车行业的独特性，主要是从客户和市场需求出发，到具体的软件、结构和电子电气设计之前的所有设计活动的总和。在过去汽车整体架构非常稳定的情况下面，汽车的系统设计主要就是需求工程的工作，创新架构的活动几乎不需要，因此系统设计的架构设计被简化和忽略。系统设计软件按照使用场景来看，主要包含以下几个应用方向：14 中国汽车工业软件发展建设白皮书 需求管理需求管理：需求管理软件可以帮助团队收集和整理各种需求，包括用户需求、业务需求、技术需求等。提供一个集中的平台，方便团队成员提交和查看需求。需求管理软件可以帮助团队对需求进行分析和评估，包括需求的可行性、优先级、风险等方面。提供一些分析工具和模型，帮助团队进行需求评估和决策。需求管理软件可以帮助团队追踪需求的状态和进展情况，包括需求的完成情况、变更历史等。提供一些跟踪和管理功能，帮助团队及时了解需求的变化和影响。需求管理软件提供一个共享和沟通的平台，方便团队成员之间交流和讨论需求。提供一些协作和通知功能，帮助团队成员及时了解和参与需求的讨论和决策。需求管理软件可以帮助团队生成和维护需求文档和报告，包括需求规格、需求变更记录、需求跟踪报告等。提供一些文档和报告模板，帮助团队规范和统一需求的文档输出。功能分析功能分析：功能分析帮助团队明确系统的功能需求，即系统需要实现的功能和特性。通过对需求进行分解和细化，可以确保团队对系统的功能需求有清晰的理解，并避免需求的模糊和不明确。帮助识别和确定系统中的关键功能，即对系统成功至关重要的功能。通过对关键功能的分析和评估，可以优先考虑和保证这些功能的实现，从而降低系统风险并提高系统的成功率。帮助分析和理解不同功能之间的依赖关系和交互关系。通过对功能之间的关联和依赖进行分析，可以帮助团队更好地规划和设计系统架构，确保功能之间的协 15 中国汽车工业软件发展建设白皮书 调和一致性。帮助评估各个功能的优先级，确定功能的实现顺序和重要性。通过对功能的优先级进行评估，可以合理分配资源和时间，确保系统按照最重要的功能进行开发和交付。提供了对系统设计和验证的支持。通过对功能的分析和评估，可以帮助制定系统设计方案，并验证系统是否满足功能需求。这有助于减少设计错误和风险，并提高系统的可靠性和性能。架构设计架构设计：帮助团队对系统进行全面的理解和把握。通过建立系统的结构和组成部分之间的关系，架构设计提供了一个清晰的系统视图，使团队成员能够共享和理解系统的组成和功能。架构设计帮助团队将系统的功能分配给不同的组成部分，并定义它们之间的接口和交互。通过合理的功能分配和接口定义，架构设计支持系统的模块化和分工，提高系统的可维护性和可扩展性。架构设计提供了对系统设计和开发的决策支持。通过对不同的设计方案和决策进行建模和分析，架构设计可以帮助团队评估不同方案的优劣，从而做出合理的决策和选择。架构设计帮助团队管理和跟踪系统的需求。通过将需求与系统的结构和组成部分进行关联，架构设计可以确保系统的设计和实现满足需求，并支持需求的变更管理和追踪。结构设计软件（结构设计软件（MCAD）MCAD 的全称是“机械计算机辅助设计（Mechanical Computer Aided Design）”。在汽车的结构设计环节，MCAD软件是应用最广泛也是最重要的结构设计工业软件，其主要 16 中国汽车工业软件发展建设白皮书 承担汽车概念设计、工程设计阶段的设计建模、工程标注、运动仿真等具体的设计工作。汽车研发设计 CAD 软件一般可划分为二维 CAD 和三维 CAD，三维 CAD 主要用于汽车的实体及特征造型，承担整车布置、零部件设计、大装配设计、工程图输出等工作，二维 CAD 则主要用于特定场景下的汽车工程制图和看图。整体上，我国的汽车研发设计已基本实现了全三维化，以三维 CAD 软件应用为主。在汽车研发设计的不同阶段需要使用不同类别的 CAD软件来进行辅助设计，以下为各阶段具体的应用场景。汽车概念设计阶段：草图与概念：草图与概念：此项工作要求设计师输出汽车新产品的一系列外观草图，包括形象草图、概念草图、彩色效果图等。过去，许多设计师直接用笔在纸上构思、速绘草图来记录灵感，但随着汽车 CAD 软件的出现，大部分设计师会选择专用 CAD 软件来进行汽车外观的概念草绘和三维转换。造型设计造型设计：此项工作要求设计师基于概念草图，输出汽车新产品的三维造型设计数模，包括外形造型和内饰造型两个部分，用于后续制作汽车新产品的小比例和全尺寸油泥模型。仿真驱动概念设计仿真驱动概念设计：随着优化设计技术在汽车行业应用的不断扩展，仿真驱动设计的理念也从详细设计阶段向前延伸到了概念设计阶段。在汽车新产品开发的早期，部分具备条件（人才、技术）的车企会应用“隐式参数化建模技术”来 17 中国汽车工业软件发展建设白皮书 进行汽车白车身结构或更大汽车结构的多学科仿真优化，在短时间内自动构建大量概念设计的几何变体模型来进行功能对比，从而快速得到一种最优拓扑结构、几何形状的轻量化方案。建模与可视化建模与可视化：此项工作要求设计师对汽车新产品的三维造型设计数模进行可视化处理（动画、特效、渲染等），明确车漆材质、渲染角度、灯光布局等内容，输出高清渲染的图片或动画 CG，支持后续的汽车产品设计、市场营销等工作。汽车工程设计阶段汽车工程设计阶段：二维设计二维设计：汽车行业在工程设计阶段所应用的二维设计主要作用是对三维 CAD 软件输出的工程图进行二次标注，部分数字化水平较低的整车厂（改装车、专用车等）会直接使用二维CAD软件进行产品结构设计甚至是电气设计工作。这种情况的出现通常是因为该类整车厂主要面向订单进行非标设计（底盘、发动机等为外购），但非标部分的改动又比较小，使用二维 CAD 反而更加方便快捷。三维设计三维设计：整车厂在研发新车型时，通常按照不同专业方向分工开展详细三维结构设计工作，如整车设计、传动设计、动力设计、车身设计、电控设计等方向；部分整车厂还存在与供应商进行联合研发的情况，还会涉及模具设计方向。校核分析校核分析：在汽车新产品的详细结构设计过程中，时常需要对研发设计的结果提前进行校核分析，以验证设计方案 18 中国汽车工业软件发展建设白皮书 的可制造性，避免到了样车试制阶段才发现问题从而浪费时间和成本。这类校核分析工作包括整车/部件运动校核分析、整车/部件尺寸公差分析、人机工程分析等，可能需要在多个设计环节多次重复开展，对相应的计算机辅助校核分析工具十分依赖。设计资源库设计资源库：汽车行业的产品通常具备较高的标准化、模块化、系列化水平，各大汽车厂商均会搭建相应的产品平台和技术平台，支持基于标杆产品的系列化车型开发。相应的，研发设计人员需要在产品平台上搭建相应的标准件、通用件、采购件等零部件的三维设计资源库，以独立软件形式存在，通过三维 CAD 软件集成调用，也可直接以插件形式嵌入到三维 CAD 软件中。工业仿真软件（工业仿真软件（CAE）工业仿真 CAE 软件指的是用于工业仿真的计算机辅助工程软件，其中，CAE 即（Computer Aided Engineering）计算机辅助工程的缩写，是指利用计算机和数值模拟方法来解决工程问题的技术。工业仿真 CAE 软件可以进行各种仿真和分析，包括结构强度分析、流体流动分析、热传导分析、振动分析、优化设计等，并且通过提供用户友好的图形界面，以便工程师可以通过输入模型参数、设定边界条件和加载条件等，进行仿真分析，并获得结果和可视化展示。工业仿真 CAE 软件在汽车行业中有广泛的应用。通过工业仿真 CAE 软件，汽车制造商和研发机构可以进行虚拟 19 中国汽车工业软件发展建设白皮书 验证和优化设计，减少物理实验和成本，缩短开发周期，并提高汽车的安全性、性能和品质。这有助于加速创新、提高竞争力，并满足日益严格的法规和客户需求。工业仿真 CAE 软件在汽车中的主要应用方向总结如下：结构分析结构分析：工业仿真 CAE 软件可以进行结构仿真和分析，评估汽车组件和车身结构的强度、刚度和耐久性。这有助于优化设计、减轻重量、提高安全性和降低材料成本。碰撞仿真碰撞仿真：工业仿真 CAE 软件可用于模拟和分析车辆在碰撞和撞击情况下的动态响应和破坏行为。这对于评估车辆的安全性能、优化车身结构和碰撞安全特性至关重要。空气动力学设计：空气动力学设计：工业仿真 CAE 软件可以对汽车外形进行气动性能分析，优化车辆的空气动力学特性、减小空气阻力、提高燃油经济性和稳定性。振动和噪音控制振动和噪音控制：工业仿真 CAE 软件可用于模拟和分析车辆的振动行为和噪音传播，找到引起噪音和振动问题的原因，并优化车辆的设计、隔音和减振措施。动力总成仿真动力总成仿真：使用工业仿真 CAE 软件中的系统仿真软件，可以对整车动力总成进行建模和仿真，包括发动机、传动系统、悬挂系统等。这有助于优化动力总成的性能、燃油经济性和排放。电池系统仿真电池系统仿真：CAE 软件可以用于模拟新能源汽车电池的电化学性能、热管理、电池寿命等方面的分析，以优化电池设计和管理策略。20 中国汽车工业软件发展建设白皮书 电动机和电力传动系统仿真电动机和电力传动系统仿真：CAE 软件可以用于模拟新能源汽车驱动电动机的性能、效率和热特性，以及电力传动系统的能量转换和传输过程。充电和储能系统模拟充电和储能系统模拟：CAE 软件可以模拟新能源汽车和充电过程、储能系统的容量和效率，以及充电基础设施的规划和布局。能量管理和优化能量管理和优化：CAE 软件可以帮助模拟和优化新能源汽车的能量流、能量回收和能量分配策略，以实现更高的能源利用率和行驶里程。三维尺寸链计算与公差分析三维尺寸链计算与公差分析：以汽车产品各类几何精度为目标，在方案阶段、设计阶段以及投产阶段，综合考虑零件公差、装配顺序、装配方法以及装配夹具等对装配偏差影响的综合因素，通过仿真产品的制造和装配过程，分析评估零部件的制造和工艺偏差，合理进行公差分配，明确测量要求，评估零件过程控制能力。除此之外，部分特定的场景可能需要特定的专业仿真软件，它们被用于模拟和分析各种汽车系统和组件的行为，包括车辆动力系统、悬挂系统、制动系统、控制系统、车身结构、空气动力学等，其强大的功能和分析能力帮助工程师们进行设计、优化和验证。电气设计软件（电气设计软件（ECAD）ECAD 的全称是“电气计算机辅助设计（Mechanical Computer Aided Design）”。ECAD 是电气工程师用来对未来 21 中国汽车工业软件发展建设白皮书 的系统进行建模、文档化和评估，或者在遵守行业标准的同时重新组织当前的系统。还可创建和优化电气控制系统，软件包含完备的符号库和工具，能够实现电气设计任务的自动化，提高生产效率，减少错误并遵从行业标准。涵盖电气原理图设计、线束设计、自动布线、PCB 设计、PLC 编程等功能模块。电气系统布置设计电气系统布置设计：在电气系统布置设计中，设计师需要考虑电气设备的布置位置和安装方式。这包括确定设备的最佳位置，以确保其能够有效运行并满足安全和操作要求。此外，还需要考虑电缆走向，以确保电缆的正确布置和连接。电气线路设计电气线路设计：在电气线路设计中，设计师需要确定电气线路的拓扑结构和电缆规格。这包括确定电气设备之间的连接关系，选择适当的电缆类型和规格，以满足电流、电压和功率要求。此外，还需要设计保护装置，如断路器、保险丝等，以确保电气系统的安全和可靠运行。控制系统设计控制系统设计：在控制系统设计中，设计师需要设计控制逻辑和编写程序，以实现对电气系统的控制和监控。这包括确定控制策略、选择控制设备（如 PLC、DCS 等），编写控制程序，并进行调试和测试。控制系统设计旨在实现对电气系统的自动化控制，提高系统的效率和可靠性。电气设备选型电气设备选型：在电气设备选型中，设计师需要根据项目需求选择合适的电气设备。这包括变压器、发电机、开关设备等。设计师需要考虑电气设备的容量、效率、可靠性和 22 中国汽车工业软件发展建设白皮书 成本等因素，以确保选型的设备能够满足项目要求。电气安全设计：电气安全设计：在电气安全设计中，设计师需要考虑电气设备的安全性。这包括接地设计，以确保电气设备的安全接地和防止电击风险。此外，还需要考虑过电压保护，以保护设备免受过电压的损害。电气安全设计旨在确保电气系统的安全运行，减少事故和损坏的风险。电子设计软件（电子设计软件（EDA）EDA 全称电子设计自动化（Electronic design automation）是指利用计算机辅助设计（CAD）软件，来完成超大规模集成电路（VLSI）芯片的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程的设计方式。在车载数字芯片的设计和开发过程中，通常会使用多种 EDA 软件来完成不同的任务。EDA 工具在车载芯片中可以发挥芯片的设计和芯片仿真两大功能，其中芯片设计流程中通常可以分为三个主要阶段：前端设计、中端设计和后端设计。每个阶段都有特定的任务和工具集合。以下是这三个阶段及其相关的工具分类：前端设计（前端设计（Front-End Design）：前端工具主要集中在芯片设计的早期阶段，从概念和规划到高层次逻辑设计。这些工具有助于构思和定义芯片的功能以及验证设计的准确性 工具分类：设计规划工具设计规划工具：这些工具帮助设计人员明确芯片的目标、23 中国汽车工业软件发展建设白皮书 规格和整体架构。设计规划包括确定设计的目标市场、应用场景、性能要求等。逻辑设计工具逻辑设计工具：逻辑设计工具用于创建电路的高层次逻辑结构。设计人员可以绘制逻辑图，指定逻辑门、寄存器、时钟等元件，构建电路的基本逻辑组成。高层次综合工具高层次综合工具：高层次综合工具将高级硬件描述语言（如 VHDL、Verilog）编写的设计转换为门级网表，为后续的物理设计和布局做准备。功能验证工具功能验证工具：功能验证工具用于验证设计的功能是否符合预期。设计人员可以通过提供不同的输入模式来模拟电路的行为，确保其功能的正确性。中端设计（中端设计（Middle-End Design）：）：中端设计阶段位于前端和后端之间，主要涉及物理设计、布局和初步验证，将逻辑设计映射到物理布局，进行布线，验证物理布局和连接。这些工具在逻辑设计完成后、物理设计前使用。工具分类：物理综合工具物理综合工具：物理综合工具将逻辑综合结果映射到物理布局和布线。在此阶段考虑电路的面积、时序和功耗等关键因素。布局工具布局工具：布局工具用于确定电路元件在芯片上的物理位置。设计人员需要根据性能和约束来安排元件的布局。布线工具：布线工具：布线工具负责将电路元件连接起来，确保满 24 中国汽车工业软件发展建设白皮书 足电路的时序、电容和电阻等约束。后端设计（后端设计（Back-End Design）：）：后端设计工具主要关注物理验证、制造准备和测试等后期任务，确保设计可以顺利进入生产阶段后端设计阶段。工具分类：物理验证工具：物理验证工具：检查布局和布线是否满足设计规范，避免潜在的物理问题。功耗和时序分析工具：功耗和时序分析工具：分析功耗、时序和时钟特性，优化电路性能，确保电路在预定的电能消耗和时序约束内运行。测试生成工具：测试生成工具：生成用于芯片测试的测试模式 test pattern，以检测故障，确保设计在制造阶段可以被准确地测试。这些工具在整个芯片设计流程中起到关键作用，帮助设计团队完成不同阶段的任务，从概念和规格到最终制造和测试准备。不同阶段的工具都有其专门用途，帮助优化芯片的性能、功耗和可靠性。EDA 工具在汽车电子行业发挥的另外一个关键作用是芯片仿真，简称 PIL（Processor in Loop），借助 EDA 行业专属芯片硬件仿真器，能够在芯片没有流片之前，提前对芯片在车辆智能化，功能化，安全化，软件化等方面进行全方位的仿真和验证。构建芯片公司，Tier1，主机厂之间的无缝沟通桥梁，让现款车用上下一代芯片。创造更高的价值和服务体验。25 中国汽车工业软件发展建设白皮书 软件研发工具（软件研发工具（IDE）IDE 的全称是集成开发环境（Integrated Development Environment）是用于提供程序开发环境的应用程序，一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面等工具。集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能等一体化的开发软件服务套。所有具备这一特性的软件或者软件套（组）都可以叫集成开发环境。该程序可以独立运行，也可以和其它程序并用。IDE 多被用于开发 HTML 应用软件。IDE 的作用之一是提高开发效率。IDE 提供了丰富的功能和工具，如代码自动完成、语法高亮、代码重构、调试器等，可以帮助程序员更快地编写和调试代码。而且，IDE 还可以自动管理代码库、构建工具和文档等，从而减少手动操作的时间和错误。IDE 可以帮助程序员避免一些常见的编程错误，如语法错误、拼写错误、类型不匹配等。此外，IDE 还可以执行静态代码分析和代码重构等操作，帮助程序员优化代码结构和逻辑，从而提高代码质量。IDE 还可以支持多人协作开发，例如通过版本控制系统、代码审查工具和任务管理工具等。这些工具可以帮助团队成员协同工作，共同完成项目。而且，IDE 还可以自动执行构建和测试等任务，以确保代码的一致性和质量。多学科联合仿真及设计优化（多学科联合仿真及设计优化（MDO）MDO全 称 是“多 学 科 联 合 仿 真 及 设 计 优 化 26 中国汽车工业软件发展建设白皮书 （Multidisciplinary Co-Simulation&Design Optimization）”。多学科联合仿真及设计优化软件通过采用数字技术、推理技术和优化探索技术和最新的机器学习技术，为产品设计人员提供仿真流程自动化、多目标优化的工具平台。主要包含多学科联合仿真和设计优化两部分内容，总结如下：多学科联合仿真是基于仿真任务驱动，利用体系任务仿真模型、系统工程仿真模型、专业设计仿真模型及工具，贯通体系任务仿真、系统工程仿真、专业设计仿真，从而基于多学科模型支撑精准化的体系仿真、精准化的系统模型仿真以及产品多专业联合仿真，有效提升体系仿真、系统仿真以及设计仿真质量。多学科设计优化提供了工业工程设计过程中需要的：试验设计、近似模型、优化设计、质量工程（可靠性分析）、多方案权衡等功能，并提供与多种主流 CAD/CAE/数值分析等软件的专有集成接口，使用户可以在设计阶段实现多个学科的联合仿真，通过充分利用各个学科或子系统之间的相互作用所产生的协同效应，实现不同阶段、不同范围和不同复杂程度的多学科优化设计以及多方案对比分析。从而大大缩短产品的仿真、设计、评估周期，显著提高新产品的性能，为新产品探索和已有产品改型提供严谨的科学依据。汽车的总体设计是一个复杂的工程系统。多学科联合仿真优化用于汽车产品总体设计、各子系统、零部件设计、改进阶段的多学科权衡和优化，详细设计阶段的敏度分析、模 27 中国汽车工业软件发展建设白皮书 型标定、参数优化和质量控制等方面。产品生命周期管理（产品生命周期管理（PLM）PLM（Product Lifecycle Management，产品生命周期管理）是一种先进的产品开发管理模式和管理理念，已经逐渐成为汽车产品协同开发的新模式。PLM 以协同过程管理技术为核心，把人、过程和信息有效地结合，使产品从设计一直到报废的整个生命周期中都能支持与产品相关联的过程与系统，如支持 MES、ERP 等。PLM 系统以项目形式管理产品设计、工艺设计等业务，支持设计工艺一体化数据组织模式，即基于统一的模型组织设计与工艺数据，并行管理产品设计、工艺设计数据，产品设计、工艺设计过程，实现了设计、工艺数据的无缝交互，使产品开发过程更加顺畅、高效，同时支持产品型谱和平台配置管理、超级 BOM 管理、FMEA 管理、需求管理、竞品管理等环境的业务管理，实现产品全生命周期的数据管理。PLM 系统的核心功能模块如下系统的核心功能模块如下：需求管理：需求管理：支持完整的需求开发过程和需求管理过程，采用科学的需求分类和结构化的需求编制能力对产品需求进行准确的定义，通过流程化方式进行需求确认与发布，并跟踪需求在整个生命周期中的传递和验证。需求开发过程：定义需求、捕获需求、编辑需求；拆解需求，细化需求（分析需求）；需求规格化（转化为设计规格说明书）；需求的确认与验证。需求管理：需求追踪管理、需求变更管理、需求 28 中国汽车工业软件发展建设白皮书 覆盖分析、需求基线管理等功能。通过需求开发过程和需求管理过程的管控，确保需求的可追溯性、重用性、有效性和一致性。竞品分析：竞品分析：基于产品研发设计管理平台，融入竞品数据分析管理理念，实现竞争车型分析数据集中的、有效的存储和管理，支持数据统计研究分析方法，最终实现对数据综合应用和多层的信息知识挖掘；为产品规划、技术设计、质量改善、市场营销等提供建议，最终形成从需求-分析-知识-决策-结论-创新的全竞品分析的闭环过程。产品型谱管理产品型谱管理：产品型谱是产品发展规划的核心内容，其列出企业已有的和将来要发展的全部产品并能满足可预见到全部使用要求的产品系列。它是产品通用性和系列化两种标准形式的结合与发展。它是关于资源配置、项目选择、企业业务策略操作的方法。产品配置管理产品配置管理：以企业通用的语言表达某一产品系列的多样性，以变量值和约束为基础，计算出可以形成唯一产品的技术可能。在设计产品过程中，尽量考虑未来产品扩展、变化的可能性，能够快速搭建可配置产品结构，以体现现有设计的各种设计可能。基于可配置产品结构，快速完成产品的“订单/计划”设计过程。如果现有产品结构变型能够满足订单（客户）需求，则不需要设计人员的完全参与。产品配置有概念配置、工程配置、生产配置、销售配置，不同的配置方案和使用的人员是不一样的。支持超级 BOM 管理，实 29 中国汽车工业软件发展建设白皮书 现车型的快速选装配置，并支持车型设计 BOM 到工艺 BOM转换，实现多形态 xBOM 管理，以及产品和车型关联输出。提供颜色配置方案，通过颜色件和颜色方案的定义，能够根据订单进行颜色选配，输出符合订单要求的颜色件清单BOM。研发研发项目项目过程过程管理管理：支持汽车集成产品开发 IPD 全业务过程（从产品规划、概念设计、产品开发、试制验证直至批量生产）管理，以项目计划信息为纽带，基于数据驱动、过程透明、知识共享、全价值链协同，实现跨专业、跨部门、跨地域的协同设计，实现研发设计全过程、全要素的有效组织和管控。研发项目管理主要功能有项目计划管理、项目任务及交付物管理、项目状态管理、项目进度执行和跟踪监控、项目资源管理等，有助于企业合理调配人力、设备、资金等资源，提高工作的计划性，并加强对计划执行的监控，实现组织内的扁平化沟通，能够大幅提高产品开发的效率，并有效推动管理的持续改进。产品设计数据管理产品设计数据管理：支持产品 3D 设计数据管理，规范设计流程，保证产品数据本身和数据更改过程的准确性、完整性和一致性。支持模块化设计，以产品结构为中心，将企业产品设计开发过程数据和结果数据进行统一管理和有序共享，实现产品设计开发过程的优化，从而有效提升产品设计开发质量、缩短产品设计开发周期、为下游业务部门提供准确、一致的产品数据、缩短生产准备周期、降低成本，使企业赢得主动权和竞争优势。30 中国汽车工业软件发展建设白皮书 软件管理：软件管理：支持汽车软件的需求、设计、编码、测试等软件过程管理，软件设计和开发过程遵循 ASPICE 汽车软件过程改进及能力评定要求，实现对软件产品及软件组件的分类管理。对于每个软件产品及组件以软件 BOM 组织进行管理，通过软件版本及其状态，实现软件产品的物料化，实现软件物料和其它物料的有机结合；软件版本更清晰，软件代码按照基线进行归档管理；防止软件可执行代码包使用错误。工艺设计：工艺设计：支持可视化的、直观生动的、全三维的工艺设计。对于装配工艺设计来说，可在三维环境下定义装配工序工步，以及装配工序配套件 BOM 的分配和资源的分配，还能自动检测 BOM 中已分配使用的零件及数量，避免错装漏装，支持三维装配路径及装配精度、装配性能等的规划，提供三维装配过程仿真功能，可以通过装配过程的动画仿真实现数字化产品的预装配、验证产品的装配工艺。对于加工工艺设计来说，可在三维环境下定义加工工序工步，提供推理方案辅助选择较优加工方案，以及典型工艺复用，提高工艺设计效率。支持 NC 代码的输出，并可进行加工路径的仿真优化，可视化的加工过程提高加工艺设计的质量。工艺数据管理工艺数据管理：建立数字化制造的工艺设计和工艺部署模式，快速、准确的实现产品设计到工艺设计无缝衔接，建立工厂模型、数字化工艺模型 BOP、工艺资源模型，用于结构化的工艺管理，支持冲压、焊装、涂装、装配、发动机、变速箱、车桥等七大工艺管理，支持多工厂、多工艺路线管 31 中国汽车工业软件发展建设白皮书 理等，实现工艺从设计到部署的流程化、信息化、系统化，提高工艺设计效率，缩短工艺设计周期。FEMA 的支持的支持：支持系统 FMEA、设计 FMEA、过程FMEA等的定义，融入FMEA分析“七步法”，将企业在FMEA实际落地过程中所需的团队协作、知识管理，以及问题经验管理等融为一体，在早期设计阶段，协助选定设计替换之方法以提高产品可靠度与安全性，以便生产顺利作业。知识库知识库的的构建构建：建立产品研发、工艺、流程规范、标准、经验教训、FEMA 等知识库，减少设计、工艺环节中的低水平重复设计，提高产品数据准确率、重用率，从而提高研发效率。1.2.2 生产制造类生产制造类 汽车生产制造类工业软件是指在汽车生产、加工、装配等各个环节所应用的工业软件，帮助提高汽车制造的生产效率、质量控制、资源管理等整体水平。汽车整车企业目前都已开始向电动化、网联化、智能化、共享化转型，经过之前多年的积累，汽车整车企业的信息化、数字化建设水平，目前在制造业各行业中属于相