“软件定义汽车” 的理念逐渐深入人心，但是“软件定义产品”的趋势并不仅局限于汽车，在工业、医疗、清洁能源、商业航天等诸多领域的应用也越来越广泛。与此同时，“软件定义汽车”也面临软件接口适配、开发流程与工具滞后等问题。近日，MathWorks在北京的举办“2025 MATLAB EXPO”，重点讨论了“软件定义产品”在从汽车到千行百业发展过程中，业界如何实现软硬件的协同？如何应对颠覆性的变革？
“软件定义产品”向多领域渗透
在特斯拉率先推出OTA（空中升级）功能后，“软件定义汽车”的浪潮彻底改变了汽车行业的底层逻辑。如今，这一理念正以更快的速度向工业、医疗、清洁能源、商业航天等领域渗透。
所谓“软件定义产品”是指以软件为核心驱动力，通过软件来定义产品的功能、特性和行为，硬件则作为软件的载体来实现软件所定义的功能。MathWorks全球行业总监 Arun Mulpur指出，“软件定义产品”具有高度的灵活性、可扩展性和智能化，能够通过软件的更新和升级不断优化和改进产品性能，满足用户日益多样化和个性化的需求。
目前，“软件定义产品”已经不仅局限于汽车行业。这一理念正在快速向各领域扩展。在工业领域，软件定义产品正推动着制造业向智能化、柔性化转型。借助先进的工业物联网软件，企业能够实时采集生产设备的运行数据，通过大数据分析和人工智能算法，精准预测设备故障，提前进行维护，大大提高了生产效率和产品质量。软件还赋予了生产线快速切换生产任务的能力，使得企业能够更加灵活地应对市场需求的快速变化，实现小批量、多品种的定制化生产。
在清洁能源领域，通过软件定义的能源管理系统，可对分布式能源资源（太阳能、风能等）进行实时监测、分析和优化调度；在设备运维管理中，可利用软件对清洁能源设备（如风力发电机、太阳能电池板等）进行远程监控和故障诊断，实现预防性维护，降低运维成本，提高设备的可用率和使用寿命。
“虽然在不同领域‘软件定义产品’的成熟度各有不同，但在不同行业中都在推进，并得到不同程度的发展。”Arun Mulpur表示。
由于软件定义产品是一个较为宽泛的概念，目前没有确切的整体市场规模数据，但可以从相关的软件定义细分领域以及软件产业整体发展来侧面了解其市场需求情况。根据 IDC 发布的《软件定义计算软件市场半年跟踪报告》显示，2023 年中国软件定义计算软件市场的市场规模达到了 19.5 亿美元，同比增长 12.7%，预计到 2028 年市场规模将达到 39.0 亿美元，2023-2028 年复合增长率将达到 14.8%。
打破沟通壁垒提供共同开发环境
伴随技术的快速发展，“软件定义产品”不可避免会面临一些挑战。“目前面临最大的障碍是，我们在每个专业领域内做得都非常好了，系统工程师做系统工程的工作，软件工程师做软件开发的工作，结构工程师做结构设计的问题。大家在各自的垂直领域都能很好地完成自身的工作。但是，‘软件定义’的发展背景是产品的复杂程度显著提高，它的设计需求是让不同团队之间更好地进行协作，如此才能更加清晰地进行产品定义，更好完成产品开发。如何让都在自己独立空间中做着开发的各个团队之间进行有效的信息沟通，将不同领域的知识融合起来，是目前企业进行产品开发时，面临的最大障碍。”Arun Mulpur表示。
MathWorks一直致力于提供这样的开发环境和平台，让不同领域工程师在同一个环境下交互，系统工程师做的内容可以和软件工程师交流，和结构设计工程师的知识综合，共同完成任务。无论是整个系统还是某一个专业领域的设计，都统一到同一个环境里，让信息能够统一起来。这就需要基于模型设计，帮助大家把设计知识统一在一个语言体系内，用一套流程知识能够在设计产品的不同阶段，相互协作。MathWorks还提供测试与验证工具，对复杂的软件定义产品进行测试验证。当开发人员碰到功能性、安全性、可靠性问题时，基于这些流程测试能够满足要求。
此外，不同行业也会出现一些特定需求。面对不同行业的一些特殊需求，MathWorks表示，整体的开发过程相对来讲是相对通用的。从需求到架构到详细设计，再到测试与验证，MathWorks针对每个环节上都会提供一些工具和一些基本的Workflow，帮助用户进行产品需求的定义，产品的架构设计，产品的详细设计，通过代码生成转化到具体的实现，测试与验证也通过一些特定工具去完成。“同时我们也注意到不同行业内还会形成一些特殊需求，比如商业航空中的适航认证，医疗器械中的功能安全要求等。在这方面，MathWorks也会提供一些工具，比如航空航天会有一个DO的Qualification Kit。用户有了这样一些针对特定行业的Kit工具，就可以在基础平台工具下，进行特定的应用开发。”Arun Mulpur介绍。
应对碎片化挑战实现软硬件协同
尽管强调“软件定义产品”，硬件设备依然是基础。企业在实现这一趋势进程中往往需要在实现软件与硬件解耦的同时，达成两者间的深度协同。这是因为在传统产品中，软件与硬件往往高度绑定。软件与硬件解耦是将软件功能从对特定硬件的依赖中解放出来，使软件能够独立于底层硬件进行开发、升级和维护。上层应用开发过程中，无需过多关注底层硬件细节，降低了开发难度和成本，提高了软件的可移植性和可扩展性。
尽管软件与硬件解耦，但在实际应用中，两者的协同工作又至关重要。在软件定义产品的设计、开发和运行过程中，软件和硬件相互配合、相互优化，可实现产品的最佳性能、功能和用户体验。
针对这样的趋势，MathWorks推出相应平台与工具，满足用户需求。Arun Mulpur指出：“MathWorks希望提供一个开放的、可扩展的，能够帮助用户在一定层面上解除限制的灵活性的平台。同时，我们也提供一些工具链条，通过一定的自动化工具适配不同的硬件，为用户提供一定的灵活性。这也是用户所需要的。”
当今社会，随着技术的发展，企业面对边缘AI场景越来越多，嵌入式场景下不同的节点硬件选型十分复杂多样，越来越多的芯片采用异构算力，这些都需软件和硬件的协同以完成越来越复杂的开发。Arun Mulpur表示，MathWorks提供一些代码生成工具。代码根据模型面向具体嵌入式硬件生成。通过这种方式可以为用户提供一种在更高抽象层次上去描述应用的方法和工作流。开发人员在描述应用的时候可以在模型层面进行。至于是哪种硬件可以通过代码生成工具自动进行适配。
