汽车工业软件有哪些类型？

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。

1.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。

①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。 

②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。

③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。

④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。

2.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对较好的。 一般来说，整车企业以高质量、低成本、短交期为中心， 制造类工业软件按两个维度同步部署：纵向以少人化的数字 车间为核心，围绕冲、焊、涂、总四大车间，构建起从自动 化到控制层、执行层、决策层的闭环管理体系；横向以订单交付和生产组织为核心，以 OTD（On-time Delivery，及时交 付率）为核心拉通工艺、计划、物料、质量、设备等业务， 最终实现生产业务的全链接、全数字、全在线。 生产制造类软件可以通过不同业务及应用场景划分为 制造执行系统、仓储管理系统、物流执行系统以及试制管理 等系统。

①制造执行系统（MES） 制造执行系统（MES，Manufacturing Execution System）， 是面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，是根据 汽车生产的业务需求和流程而发展起来的一个关键应用系 统。它秉持了“即时生产”（Just-in-Time，JIT）的理念，经 过长期的实践和不断的发展而成，贯穿于整个整车制造工厂 的运作。 整车制造 MES 系统需要对整个生产过程进行监视控 制，为制造生产线提供指令、指导，同时获取生产实绩状况， 提供必要信息给生产管制人员，以对生产过程进行决策，保 证生产的信息流完整。 根据业务需求，整车 MES 以生产制造为功能主线，物流 配套和质量管理为业务支撑，主要划分为生产计划、现场物 流、质量管理、生产控制、物料计划五大业务模块。以数据 库和现场管理模块为核心，通过数据接口模块和车辆数据维 护模块对订单数据、车型数据等生产数据进行管理；通过数 据采集模块、现场设备接口模块、流程控制模块进行生产流程控制；以生产计划管理模块、耗能统计模块、决策分析模 块等实现网络化车间生产管理与监控。 MES 具体功能包括基础数据管理、工艺管理、计划管理、 生产管理、看板管理、试制生产管理、拉动管理、质量管理、 设备管理、能源管理、报表管理等。

②仓储管理系统（WMS） 仓储管理系统（WMS，Warehouse Management System）， 即对仓库及仓库内的物资所进行管理，是仓储机构为了充分 利用所具有的仓储资源提供高效的仓储服务所进行的计划、 组织、控制和协调过程。具体来说，仓储管理包括仓储资源 的获得、仓储商务管理、仓储流程管理、仓储作业管理、保 管管理、安全管理多种管理工作及相关的操作。 当前以整车生产主机厂为代表的离散型加工装配行业， 通常具有多个仓库，并且多个仓库之间存在物料交互。因此 在对仓储管理时不仅仅包括仓库本体本身的管理，还包括对 仓库与仓库、仓库与车间之间的物流管理。在设计汽车行业 WMS 时要遵循“三定”原则，即定置、定容、定量。

③物流执行系统（LES） 物流执行系统（LES，Logistics Execution System），是 以物料拉动为核心，统筹考虑物料在不同仓储单元的交互， 实现物料从入库、库内管理、出库、拉动、转移到最终装配 的物流管理系统。 精益智能物流模式是一种以智能化、精益化管理为核心 的物流管理理念。通过结合各类信息系统和物流新技术，构 建一个跨越时间和地域的高度联通的物流系统，实现制造企业全产业链、产品全生命周期的物流一体化运作。物流执行 系统是精益智能物流的重要体现形式，系统采用一个基于物 联网的智能管理系统平台来对生产物流系统进行管理控制， 将供应商、三方物流、配送中心、车间超市、线边库等仓储 单元有机整合在一起，结合条码技术、PDA、车载终端等技 术手段，对物流中作业动作及过程进行指导和规范。消除包 括原材料库存、厂内线边库存、成品库存等物流各环节的浪 费，最大限度的提高物料拉动和配送等物流环节的效率。 汽车行业 LES 是融合推式物流、拉式物流模式的混合体。 以物料拉动为核心，通过智能化物料的拉动模式，在收、发、 存环节实现物流精细化、精益化管理。通过平台分析计算和 业务优化，对工厂收货，存货，订货拣选，准时出货，按序 出库，动态拉动等一系列物流过程进行智能调度与控制，将 内外物流的复杂环节无缝衔接，达到提高整个工厂物流效率 的目的。 汽车行业 LES 具体功能包括 PFEP(为每个物料做计划， Plan for Every Part)、入厂物流管理、物流拉动管理、转运管 理、自动立库对接管理、自动投料管理、异常管理等。

3.测试验证类

测试验证是汽车工业中至关重要的环节，用于确保汽 车的质量、性能和安全性。 测试验证类软件是指用于验证汽车产品是否达到设计 的目标，或者是否满足客户的使用要求的软件。 测试验证类软件用于对汽车整车和零部件中的软硬件 设计进行各种类型的测试和验证，发现汽车软硬件产品中 的错误和缺陷,保证被测目标的功能、性能、可靠性和安全 性达到设计要求。同时，测试验证类汽车工业软件也可以 帮助汽车企业满足相关法规和标准，提高产品的竞争力。 在完成测试目的后，软件通常支持与需求管理类软件对 接，完成从需求到验证过程的闭环反馈，保障设计流程完 整性。 按照被测对象，测试验证类软件可以分为如下几类： 整车、电子电气架构、零部件、自动驾驶。其中自动驾驶 因其技术新，更新迭代快，系统复杂度高，故在此单列出 来。

① 整车测试验证工具 汽车整车测试验证项目较多，如可靠性试验，噪声、 振动和舒适性（Noise、Vibration、Harshness，NVH），整 车道路性能等。这些项目又进一步可分为实车和仿真两 种。比如评价车辆驾驶性能与操控性，可以使用特定工具 配合配套软件，测量、监控并录制车辆的速度、加速度等运行状态以及发送机转速等车辆内部零部件运行状态，结 合工具软件内的评估体系模型得出工具给出的评价结果。 而车辆仿真软件允许工程师通过虚拟模型和仿真环境来模 拟车辆的行为和性能。它可以用于研发阶段的功能验证、 性能评估和优化，以及测试阶段的系统集成和验证。这些 软件通常提供先进的物理和数学模型，以模拟车辆的动力 学特性、悬挂系统、刹车系统、车辆稳定性等。工程师可 以通过调整参数和运行不同的测试场景来评估车辆的性 能、安全性和操控特性。

②电子/电气架构测试验证工具 汽车 EE 架构是指汽车的电气/电子（Electric/Electronic， EE）架构，是基于多个总线通信协议连接的电子系统组成的 架构，包括了汽车内部的各种电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）、传感器、执行器，以及它们的连接和 通信方式，用于描述车辆电子系统的整体设计。 汽车 EE 架构测试验证旨在确保车辆电子系统的稳定性、 可靠性、安全性和可升级性，从测试内容上可分为总线通信、 诊断刷写、网络管理、信息安全和空中下载技术（Over The Air，OTA）测试等。这些测试内容常常通过车辆网络模拟软 件进行。 车辆网络模拟软件用于模拟和验证车辆内部的网络通 信和数据传输。现代汽车中存在许多不同的电子控制单元和 通信总线，如控制器局域网络（Controller Area Network，CAN）、局域互联网络（Local Interconnect Network，LIN）、 FlexRay 等。车辆网络模拟软件可以模拟这些通信总线上的 数据交换，并提供监测、记录和分析功能。它可以帮助工程 师检测和解决网络通信问题，确保车辆内部的模块之间可以 正确地传递信息和指令。

③零部件测试验证工具 在开发过程中，测试工具应用场景变化较大，需要多款 通用测试软件介入，例如对于关键 ECU 嵌入式代码，需基于 静态/动态代码测试工具，基于白盒/黑盒方法测试验证代码 逻辑正确性、运行鲁棒性、可移植性、运行性能、编码规范 性等；对于零部件，则需在单件、台架和实车等不同级别， 针对其功能正确性、通信一致性、环境适应性等进行测试验 证。 汽车行业标准对代码质量有着明确要求。在代码静态测 试中，可以使用静态分析工具验证代码是否符合 MISRA C/C++, AutoSAR C++14 等常用编码规范。在代码动态测试 中，可以使用动态测试工具对软件单元模块的可靠性和正确 性进行验证。 除了车载 ECU 软件测试，随着汽车电动化、网联化、智能化发展，还引入了车载以太网等高带宽通信技术，支持车 辆域控划分，出现了整车控制域、自动驾驶域和智能座舱域 等，因此也需对应测试工具，例如各示波器厂商的物理层测 试套装，如网络 2-7 层一致性和安全性测试套件，可以测试 网络性能、一致性，并保障信息安全。