“四大龍頭”引領全球HiL仿真測試市場進入到千億規模丨行業研究
四家在HiL仿真行業內的“先行者”，憑借其先發優勢和核心技術，已經穩占市場主導地位，成為了業界公認的“四大龍頭”。他們分別有什么特點？
01 . dSPACE GbmH —— HiL行業先行者
02 . ETAS LABCAR —— 中西合璧，新的希望
03 . NI —— 解決方案豐富，布局全面
04 . Vector Informatik —— 穩健發展，專注細分
（圖源：包圖網）
隨著汽車領域不斷加速電動化和智能化“內卷”，“高階”智能駕駛已不再是一種奢望，而是決勝的制高點。車企紛紛破繭而出，尋求如何將智駕技術推向更高峰。
但對于智駕系統來說，傳統的道路測試不僅耗時漫長，成本高昂，而且其能夠涵蓋的場景及工況范圍有限。尤其在應對那些罕見但危險的“Corner Case”時，它的局限性和風險性更為明顯。此時，仿真測試展現出了令人贊嘆的靈活性和全面性：不僅測試過程更為安全，還能有效地復現各種情境，大幅度提高測試效率。
近年來，硬件在環（Hardware-in-the-Loop, HiL）仿真測試技術憑借其無可爭議的優勢，開始脫穎而出。作為一種獨特的測試策略，HiL能在真實環境中的嵌入式控制單元（ECU）上進行可重復的測試，從而實現全天候、全場景的實驗室驗證。這不僅大幅縮短了產品上市的時間，而且拓寬了測試場景的覆蓋范圍。在復雜和高度互聯的電動和自動駕駛系統中，HiL測試成為確保系統可靠性的關鍵因素。
硬件在環仿真作為一個全面的測試解決方案，其應用還不僅限于汽車領域。從供應鏈的角度看，它涉及到多個層次，從上游的芯片和電子模塊供應商，到中游的系統制造商和服務提供商，再到下游的廣泛應用場景，如航空航天、電力電子、軌道交通等。但其中，汽車領域占據了近五成的應用比例，可見其在該領域的關鍵性。
多年的發展和不斷的技術迭代讓HiL行業從曾經的百家爭鳴逐漸走向了“四分天下”的格局。dSPACE GmbH、ETAS LABCAR、National Instruments和 Vector Informatik，這四家是HiL仿真行業內的“先行者”，并憑借其先發優勢和核心技術，已經穩占市場主導地位，成為了業界公認的“四大龍頭”。那么，它們分別是什么背景？接下來，我們將一一進行深入剖析。
01 dSPACE GbmH — HiL行業先行者
公司全稱：dSPACE公司（dSPACE Inc.）
總部地點： 德國帕德博恩
成立時間：1988年
主要業務： 電子控制系統開發工具和解決方案
主要產品： 實時仿真平臺、硬件-軟件協同開發系統、數據記錄和回放系統等
應用領域： 汽車、航空航天、電力、通信等
1988年，四位德國工程師共同創辦dSPACE，起初主要為汽車行業提供先進的實時仿真平臺，是行業里最早做HiL的公司。其創立之初就推出了具有劃時代意義的產品：首個基于DSP的機電一體化實時開發系統、首個具有浮點處理器的實時系統、以及首款HiL硬件在環仿真器。
然而，該公司并未滿足于此，隨著業務領域的不斷擴展，dSPACE業務逐漸涵蓋了航空航天、電力、通信等多個行業，如今已成為全球范圍內電子控制系統開發工具的領導者之一。
dSPACE公司在HiL領域的成就備受認可。從工程項目經驗積累的角度上看，dSPACE是行業早期的玩家之一，至今已經具備30年的嵌入式系統開發和測試工具的經驗，為全球整車廠和Tier1供應商提供HiL系統解決方案。例如，dSPACE自2005年起就是通用汽車HiL全球供應商；戴姆勒和奧迪也在最近10年中為其新車平臺均配備了dSPACE虛擬整車（Virtual Vehicle）硬件在環測試系統。
長期以來與全球各大整車廠和Tier1供應商的合作，確保了dSPACE的各類仿真測試解決方案的成熟穩定。這樣的可靠性和穩定性又推動其幾乎被全球整車廠和Tier1供應商所采用，得到了行業內的廣泛認可。同時，dSPACE一直緊跟行業內最新的技術標準，例如功能安全認證ISO26262，并參與推動了AUTOSAR架構的落地。
以全球視野和領先的技術解決方案, dSPACE在HiL領域享有極高的聲譽。但這一優勢也造成了其在海外市場中相對較高的價格和使用門檻，比如dSPACE模型并非100%白盒交付，用戶較難進行二次開發，這也給了其他企業“后來居上”的機會。
02 . ETAS LABCAR — 中西合璧，新的希望
公司全稱：ETAS GmbH (Robert Bosch subsidiary)
總部地點：德國斯圖加特
成立時間：1994年
主要業務：提供基于硬件在環（HiL）測試解決方案，在汽車HiL細分領域位于TOP2位置。其IP包含全球12個國家的注冊商標,20多項國際專利等內容
主要產品：LABCAR仿真測試系統，包括硬件和軟件組件，用于開發、測試和驗證車輛電子控制單元（ECU）
應用領域：汽車行業，特別是汽車電子控制系統的開發和測試
三十年前，博世公司一位名叫約翰的工程師，對于汽車電子系統的測試方法感到不滿意。他發現傳統的測試方式存在諸多限制，無法滿足日益復雜的汽車電子系統的需求。于是，約翰決定使用一種全新的測試方式，即硬件在環（Hardware-in-the-Loop，HiL）測試。他致力于將實際硬件與虛擬環境相結合，以更準確地模擬車輛運行情況，并測試電子系統的性能。約翰的努力和創新精神最終使得博世公司成功推出了LABCAR，并最終成為HiL領域的專業領導者。
1994年，德國博世公司的全資子公司ETAS GmbH成立，開始為汽車制造商、其供應商、工程服務供應商以及嵌入式行業其他領域的客戶提供嵌入式系統工具，例如用于乘用車和卡車 ECU 的開發工具（軟件和硬件形式）、工程服務、咨詢、培訓和支持。
一經成立，ETAS就收獲了汽車行業的大量關注，旗下的LABCAR 是技術領先的 HiL 解決方案之一，能夠模擬汽車的任何部分，也正是因為LABCAR，ETAS才能在領域內獲得響亮的名聲。為了實現縮短開發周期、提高軟件質量和改進故障分析的目標，自20世紀90年代初以來，汽車行業一直在使用此類工具。
LABCAR是用于汽車電子控制單元（ECU）開發和測試的硬件在環仿真系統。通過將實際的ECU與虛擬的車輛系統進行交互，LABCAR提供了一個全面的測試環境，以驗證ECU的功能和性能。此外，它還是一套用于汽車電子系統開發和測試的綜合解決方案，包括軟件、硬件和模型架構。
與其它測試系統相比，LABCAR有著自己的獨特優勢：如它可以適應各種不同的測試需求和系統配置，具有很好的靈活性；可實時采集和處理大量的數據，并且能夠以高頻率進行數據傳輸和計算，具有高效性；此外，LABCAR還具有可靠性、易用性與擴展性，因而被全球汽車行業用戶廣泛使用。
2022年12月，來自中國的蔚赫信息收購ETAS全球LABCAR IP及技術，這是博世首次向中國轉移研發類IP。蔚赫信息將扎根中國、著眼全球續寫LABCAR品牌故事，為LABCAR帶來新的活力。
據蔚赫信息創始人辛志鵬表示，ETAS的LABCAR是全球汽車HiL細分市場TOP2品牌，有近30年市場應用經驗，被全球一流汽車制造商和零部件供應商廣泛采用。隨著汽車新四化持續發展及跨領域技術深度融合，HiL作為加速研發的一把利器，其重要性越發凸顯。
03 . NI — 解決方案豐富，布局全面
公司全稱：NI（National Instruments）
總部地點：美國德克薩斯州奧斯汀
成立時間：1976年
主要業務：提供測量、自動化和嵌入式系統的硬件和軟件解決方案，提供豐富的培訓資源以及技術支持、咨詢、集成和硬件服務
主要產品：NI硬件平臺和LabVIEW軟件，用于開發和測試各種應用領域的系統
應用領域：包括汽車行業，近年來NI開始嘗試進入HiL領域，提供相關解決方案
孵化于德克薩斯大學奧斯汀應用研究實驗室，NI（National Instruments）經過10年的發展后推出了一款旗艦產品——適用于Macintosh 電腦的 LabVIEW 圖形開發平臺。該軟件允許工程師和科學家通過將圖標 "連接 "在一起的方式進行圖形編程。通過讓人們使用更直觀、結構更簡潔的開發環境，他們的工作效率大大提高，LabVIEW 因此大受歡迎。
隨著LabVIEW的誕生，NI提出了“軟件就是儀器”的口號，開辟了“虛擬儀器”的嶄新測量概念。隨后，他們繼續拓展虛擬儀器的邊界，發布了機器視覺軟件和硬件（允許攝像頭充當傳感器）以及運動控制硬件和軟件，這也為NI后續進入HiL領域奠定了基礎。
2011年9月，NI發布最新版本基于配置的軟件環境NI VeriStand 2011，用于實時測試和仿真應用，包括HiL仿真和Test Cell中的測控應用，大大提高了測試系統開發的靈活性和效率。除了VeriStand，NI的HiL產品還包括PXI平臺、SLSC硬件以及TestStand。其測試系統以工具和技術為重點，能幫助用戶構建HiL測試以準確仿真真實測試條件、分析數據、即時更改元素以及引入物理硬件，它所具有的靈活性能夠幫助用戶復用測試部件、更改需求和節省時間，從而確保設計滿足產品規范和上市時間要求。
在四家HiL廠商中，NI以其解決方案的全面性著稱。多年來，NI不斷致力于開發基于計算機的測試測量與自動化平臺，擁有500多款軟硬件產品，應用遍布電子、機械、通信、汽車制造、生物、醫藥、化工、科研、教育等各個行業領域。從日本的Honda汽車測試、澳洲的心臟起搏器設計/驗證, 到英國電信電話線路性能測試，全世界數以萬計的工程師和科學家們都在使用NI的產品。
然而，由于過于全面的產品線，NI在HiL專業領域的重心相對較低，也限制了其在這一細分市場的深度發展。例如，NI原廠不直接向終端用戶提供HiL設備，也不提供測試服務，其代理集成供應商根據自身的能力承接測試服務；其LaBVIEW有Licence限制，也需要深入學習軟件應用，上手速度較慢等。2023年3月，美國工業集團艾默生電氣公司同意以 82 億美元收購NI，結束了對這家測量設備制造商近一年的收購。
針對這次收購，NI首席執行官Eric Starkloff說：“我們很高興艾默生認識到我們創造的價值，我們相信它們將幫助我們建立勢頭，進一步將NI定位為軟件連接自動測試和測量系統的領先供應商。”
04 . Vector Informatik — 穩健發展，專注細分
公司全稱：VECTOR Informatik GmbH
總部地點：德國斯圖加特
成立時間：1988年
主要業務：具有全球領先的分布式系統設計開發工具、網絡節點測試驗證工具和嵌入式軟件組件提供商，為汽車總線網絡的設計、建模、仿真、分析、測試以及ECU的開發、測試、標定和診斷等過程提供一系列強有力的軟硬件工具和組件
主要產品：CANoe、CANalyzer等軟件工具，用于開發、測試和診斷車載電子系統和網絡
應用領域：主要在汽車行業，近年來VECTOR也開始切入功能相對簡單的電子模塊的HiL測試
Vector 軟件有限公司由 Eberhard Hinderer、Martin Litschel 和 Helmut Schelling 于 1988 年 4 月 1 日創立。自成立以來，Vector始終承擔的使命就是簡化汽車電子開發。“以工程師的視角，為工程師提供解決方案和工具，加速開發過程，判斷問題所在，讓測試變得更簡單。”
在HiL領域，Vector于2019年收購TESIS GmbH公司來增強其在HiL領域的實力，如DYNA4是開放的仿真環境，用于乘用車和商用車的虛擬駕駛測試。DYNA4的物理模型包括車輛動力學、動力總成、內燃機、電機、傳感器和交通環境，幫助用戶進行安全高效的功能開發和測試，三維環境模擬則包括道路基礎設施和交通，可為輔助駕駛和自動駕駛提供虛擬測試場。
十幾年間，Vector也不斷地豐富自己的產品線，如今已經擁有包括分布式系統開發，嵌入式源代碼，ECU測試，車輛診斷，ECU標定，過程管理等六大工具鏈。目前，Vector已經成為全球領先的總線開發工具、網絡節點測試驗證工具和嵌入式軟件組件供應商，為汽車總線網絡的設計、建模、仿真、分析、測試以及ECU的開發、測試、標定和診斷等過程提供一系列強有力的軟硬件工具和源代碼，支持CAN、LIN、MOST、FlexRay、以太網、SAE、J1939、OSEK/VDX和AUTOSAR等多種總線、協議和標準。
在不斷設立海外子公司的同時，Vector也在逐步拓展業務領域，涉足航空電子網絡、物聯網、醫療健康、軌道交通等多個領域，成為領先的軟件工具和嵌入式組件制造商。Vector 的工具和服務為工程師提供了決定性的優勢，使具有挑戰性和高度復雜的主題領域變得盡可能簡單和易于管理。全球汽車、商用車、航空航天、運輸和控制技術行業的客戶都依靠獨立的 Vector 集團的解決方案和產品來開發未來交通技術。
Vector以穩健的發展和對車載總線領域的深度專注而著名。然而，與其他三大龍頭相比，Vector HiL的品牌力在全球范圍內相對較弱，尚需進一步提升。
05 . 總結 — 并購整合，HiL迎來新階段
經過三十余年的發展，硬件在環（HiL）仿真技術行業已從老牌“四大龍頭”的統領走向了開放與多元化的新時代。整合與并購成為了不可或缺的戰略途徑，如中國企業蔚赫信息收購ETAS LABCAR和美國艾默生電氣公司收購National Instruments，這兩起收購案例令人矚目。
去年12月，中國企業蔚赫信息收購了LABCAR，這一事件給HiL行業的發展注入了新的活力。LABCAR得以率先直面中國客戶，還有可能借助蔚赫信息在中國的供應鏈優勢，推動LABCAR在全球范圍內的技術創新。目前，中國電動汽車保有量逐步趕超歐美，蔚赫信息的加入或將促使LABCAR走上新階段，并給HiL行業帶來新的變化。
同樣，艾默生電氣公司的加入也給HiL行業帶來了新的繁榮。今年3月，艾默生以 82 億美元收購National Instruments，以提高自身在自動化控制和虛擬儀器等領域的技術實力，這一舉措不僅拓寬了HiL技術的應用領域，而且重新定義了其在全球市場中的位置。它不再是一個小眾而垂直的市場，更是世界巨頭角逐的對象。
事實上，隨著全球電動汽車市場的不斷擴張，HiL行業的前景也愈加光明。數據顯示，2022年，全球上路電動汽車超過2600萬輛，較2021年增長60%。智駕市場爆發出的新潛力由此助推了HiL技術的再度繁榮。新資本和新勢力的加入，也無疑會讓這個行業更加多元和充滿活力。
未來的HiL行業仍由“四大龍頭”繼續主導，還是出現“一超多強”的新格局？這還有待市場的進一步檢驗。然而，可以肯定的是，它正走向一個創新與變革并行、充滿無限可能的未來之路。（作者/適道）
