“軟件定義產(chǎn)品”的趨勢，已經(jīng)從汽車行業(yè)向工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械、航空航天等眾多傳統(tǒng)領(lǐng)域擴(kuò)展。傳統(tǒng)模式下，產(chǎn)品功能在出廠時(shí)便已固化，用戶只能被動接受性能上限。而軟件定義產(chǎn)品模式下，通過將核心功能遷移至軟件層，使產(chǎn)品價(jià)值在一定程度上可以持續(xù)進(jìn)化。

在日前舉辦的 2025 MATLAB EXPO 北京站上，MathWorks 全球行業(yè)總監(jiān)Arun Mulpur 指出，軟件定義產(chǎn)品正在發(fā)生，且將被越來越多的行業(yè)所應(yīng)用。在此推動作用下，未來，產(chǎn)品的交付并非是創(chuàng)新功能的終點(diǎn)，制造商可持續(xù)通過數(shù)據(jù)驅(qū)動更新，使用戶獲得不斷增值的體驗(yàn)。

MathWorks全球行業(yè)總監(jiān)? Arun Mulpur

基于模型設(shè)計(jì)，促進(jìn)跨領(lǐng)域的協(xié)同工作

汽車行業(yè)是“軟件定義產(chǎn)品”革命的先行者，包括自動駕駛、智能座艙、電池系統(tǒng)等，很多功能都是由軟件來定義的。在向越來越多的行業(yè)擴(kuò)展時(shí)，軟件定義產(chǎn)品也給研發(fā)領(lǐng)域帶來了挑戰(zhàn)，其中最為關(guān)鍵的障礙在于專業(yè)領(lǐng)域間的協(xié)作壁壘。日益提升的產(chǎn)品復(fù)雜度，要求系統(tǒng)工程師、軟件工程師、結(jié)構(gòu)工程師等各專業(yè)團(tuán)隊(duì)必須緊密協(xié)作，才能清晰定義并有效開發(fā)復(fù)雜的軟件定義產(chǎn)品。然而，現(xiàn)實(shí)情況是各團(tuán)隊(duì)往往在各自獨(dú)立的環(huán)境中開展工作，導(dǎo)致跨領(lǐng)域信息溝通不暢、協(xié)作開發(fā)困難，難以將多學(xué)科知識有效融合到產(chǎn)品開發(fā)過程中。

應(yīng)對這一核心挑戰(zhàn)，MathWorks 致力于構(gòu)建統(tǒng)一的環(huán)境與平臺，促進(jìn)不同領(lǐng)域工程師的協(xié)同工作。該平臺旨在整合系統(tǒng)工程師、軟件工程師和結(jié)構(gòu)工程師的專業(yè)知識，形成一個(gè)綜合環(huán)境，使信息得以統(tǒng)一，無論是對整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還是特定專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)任務(wù)。

在此背景下，基于模型設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵解決方案。Arun Mulpur 解釋說，它通過在更高抽象層次上運(yùn)作，將各領(lǐng)域的設(shè)計(jì)知識統(tǒng)一納入一套語言體系，并借助標(biāo)準(zhǔn)化流程，確保知識能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不同階段實(shí)現(xiàn)協(xié)同。此外，MathWorks 還提供配套的測試與驗(yàn)證工具，以滿足軟件定義產(chǎn)品在功能性、安全性和可靠性等方面的要求。這些努力共同構(gòu)成了 MathWorks 為克服跨領(lǐng)域協(xié)作障礙、賦能軟件定義產(chǎn)品開發(fā)所提供的綜合解決方案。

如何顛覆傳統(tǒng)行業(yè)？

如何理解“軟件定義產(chǎn)品”對傳統(tǒng)行業(yè)的顛覆？Arun Mulpur 舉了工業(yè)領(lǐng)域一個(gè)典型的例子：可回收的 PET 瓶不是由軟件定義的，而生產(chǎn) rPET 瓶的機(jī)器是由軟件定義的。KRONES 公司通過引入基于模型設(shè)計(jì)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)，結(jié)合數(shù)字孿生、軟件工程以及虛擬開發(fā)和測試等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的高效定義與功能優(yōu)化，提升了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，減少了物理原型試錯(cuò)成本。并最大限度地減少重新配置時(shí)間，實(shí)現(xiàn) 100% rPET 再利用。

KRONES 公司通過基于模型設(shè)計(jì)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)提升 PET 瓶的生產(chǎn)效率與質(zhì)量

（圖片來源：MathWorks）

傳統(tǒng)行業(yè)在向“軟件定義”轉(zhuǎn)型時(shí)，不可避免要面對兩大問題：其一，如何從傳統(tǒng)線性研發(fā)轉(zhuǎn)向敏捷開發(fā)流程？其二，如何賦能老舊工業(yè)設(shè)備適應(yīng)軟件定義趨勢？

對此，Arun Mulpur 以一個(gè)多方協(xié)作的自動駕駛場景下軟件定義功能的項(xiàng)目為例，正是通過創(chuàng)建軟硬件解耦的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)軟件功能定義與硬件開發(fā)的并行推進(jìn)。即使高性能處理器尚未就緒，開發(fā)者仍可先行開展軟件功能設(shè)計(jì)，從而超越了傳統(tǒng)的線性開發(fā)流程，顯著提升開發(fā)效率。

針對老舊設(shè)備改造，他指出，盡管封閉式硬件難以直接升級，但仍可充分挖掘設(shè)備持續(xù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)價(jià)值。通過數(shù)據(jù)匯集與分析技術(shù)，能夠優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行模式，提升效能表現(xiàn)，這已在工業(yè)場景中取得實(shí)踐成果。

由于不同行業(yè)有不同的特殊需求，因此針對航空航天、醫(yī)療器械等行業(yè)，MathWorks 還提供了諸如 DO Qualification Kit 工具包。它們包含了豐富的行業(yè)特定工作流程、模板文件以及最佳實(shí)踐，能夠幫助企業(yè)在滿足特定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和要求的前提下，高效完成軟件定義產(chǎn)品的開發(fā)工作。例如，在航空航天領(lǐng)域，DO Qualification Kit 提供了符合 DO 標(biāo)準(zhǔn)的模型開發(fā)規(guī)范和驗(yàn)證流程，使得企業(yè)能夠確保其軟件定義產(chǎn)品滿足嚴(yán)格的航空功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

軟件定義系統(tǒng)，超越嵌入式計(jì)算范疇

針對邊緣 AI 場景下異構(gòu)計(jì)算（如MCU、DSP、MPU等多類處理器）帶來的硬件碎片化挑戰(zhàn)，Arun Mulpur 闡述了基于模型設(shè)計(jì)的系統(tǒng)級優(yōu)化優(yōu)勢。由于邊緣嵌入式系統(tǒng)硬件選型日益多元，傳統(tǒng)基于代碼的開發(fā)需適配各廠商差異化 SDK，開發(fā)效率受限。而 MathWorks 通過代碼生成工具可以提供高階解決方案：開發(fā)者可在模型層面描述系統(tǒng)功能，工具自動面向具體硬件生成 C 程序、HDL 代碼或 CUDA 程序等，實(shí)現(xiàn)從抽象模型到異構(gòu)硬件的無縫適配。這樣不僅統(tǒng)一了應(yīng)用描述方式，更顯著降低了多硬件部署門檻。

為進(jìn)一步提升性能，MathWorks 與英偉達(dá)等硬件廠商深度合作。合作伙伴提供的專用優(yōu)化庫可集成至建模環(huán)境，用戶仍基于統(tǒng)一平臺進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最終生成融合硬件專屬優(yōu)化的代碼。

“該模式可以有效應(yīng)對復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)中的碎片化難題，并能夠滿足用戶對于嵌入式邊緣算力的高性能使用”，Arun Mulpur 強(qiáng)調(diào)。

根據(jù) Arun Mulpur 的解釋，與傳統(tǒng)開發(fā)最大的不同，基于模型設(shè)計(jì)連接了需求和架構(gòu)，還有算法設(shè)計(jì)、代碼生成、仿真（完整系統(tǒng)+組件）等領(lǐng)域，通過不斷擴(kuò)展關(guān)鍵功能，確保這樣的開放式架構(gòu)能融入工作流程，從而構(gòu)建開放、可擴(kuò)展的平臺，通過技術(shù)手段解除客戶面臨的硬件限制，賦予開發(fā)過程高度靈活性。

其核心工具鏈（如代碼生成功能）允許用戶在完成功能建模后，根據(jù)項(xiàng)目需求自動適配不同硬件目標(biāo)：假如當(dāng)前項(xiàng)目采用 MCU，可生成 C 語言程序；當(dāng)后續(xù)迭代需切換至其他硬件時(shí)，同樣能生成對應(yīng)代碼。

這種方式的核心價(jià)值在于保障上層功能設(shè)計(jì)與軟件架構(gòu)的穩(wěn)定性，使得設(shè)計(jì)無需因硬件變更而重構(gòu)，僅需通過自動化工具實(shí)現(xiàn)硬件適配，從而大幅提升了開發(fā)彈性?！盎谀Ｐ驮O(shè)計(jì)的方法，既能應(yīng)對異構(gòu)硬件挑戰(zhàn)，又能支持多平臺靈活遷移，最終形成以客戶為中心的硬件適配解決方案”，Arun Mulpur 補(bǔ)充。

基于模型設(shè)計(jì)連接多領(lǐng)域與多平臺，使其開發(fā)過程具有高度靈活性

（圖片來源：MathWorks）

AI 大模型時(shí)代，軟件定義產(chǎn)品面臨哪些沖擊？

AI 大模型時(shí)代，越來越多的企業(yè)用戶希望在產(chǎn)線和設(shè)備端導(dǎo)入智能系統(tǒng)。對此，Arun Mulpur 強(qiáng)調(diào)，工業(yè)場景要求 AI 具備高可靠性與確定性，而非單純的算法探索。

MathWorks 在積極強(qiáng)化工具鏈能力：用戶可通過系統(tǒng)仿真將 AI 算法嵌入目標(biāo)環(huán)境驗(yàn)證，結(jié)合專用評估方法確保其在工業(yè)現(xiàn)場的可信度，實(shí)現(xiàn)從“AI算法開發(fā)”到“AI 使能機(jī)器”的工程化落地。

此外還有借助 AI 大模型提高生產(chǎn)力。在探索 MATLAB 和大模型的結(jié)合時(shí)，例如工程師可通過自然語言描述濾波器參數(shù)，由大模型自動生成對應(yīng)腳本，能夠顯著降低編碼負(fù)擔(dān)。類似這樣的能力將延伸至 Simulink 圖形化建?；蛳到y(tǒng)建模領(lǐng)域，未來版本將進(jìn)一步集成AI輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能。

Arun Mulpur 強(qiáng)調(diào)，在軟件定義產(chǎn)品的背景下，客戶通過這種方式拓展了產(chǎn)品生命周期，持續(xù)通過軟件更新延長產(chǎn)品生命周期，避免硬件頻繁更替。例如用戶無需更換設(shè)備即可獲得功能升級，既減少了資源浪費(fèi)，也支撐其實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)該愿景需構(gòu)建系統(tǒng)化的持續(xù)交付體系，這正是 MathWorks 持續(xù)投入的關(guān)鍵方向。