软件工厂：下一代工业“看不见的流水线”

过去几十年间，制造业从“工匠手作”走向“工业流水线”，实现了前所未有的规模化与效率跃升。而今，当我们谈论软件系统尤其是嵌入式软件时，是否也应重新思考“制造”的方式？“软件工厂”这一概念，正是在这样的背景下应运而生。

01.什么是“软件工厂”？

“软件工厂”（Software Factory）这一词汇，初听起来似乎是个比喻，实则并非如此。它不仅是一种开发理念，更是一整套技术体系和组织机制的集合，真正以“制造业”的方式来对待软件生产的每一个环节。其本质是让软件从一项高度依赖个体创造力的手工劳动，转化为可控、可追溯、可复用的工业化产出，是软件现代化的具体落地方式。

在微软的《软件工厂》一书中，详细说明了软件工厂的理念：按照工厂规范，使用标准部件和工具，构建产品线，通过适配、装配和配置框架化的组件，自动化对一个典型架构的产品进行开发和维护工作。

在理想状态下，软件工厂就像一条高效的生产流水线：代码模块自动生成，测试体系实时验证，安全机制全程监控，最终产出可以“下线交付”的高质量产品。在这个过程中，不再依赖于少数“资深工程师”的经验和直觉，而是由流程驱动，数据支撑，工具保障，组织协同。

这一思路看似新颖，其实早在工业制造中已经被验证过无数次。从汽车制造到芯片代工，从PCB打样到智能工厂，每一次效率的飞跃背后，都是标准化、自动化与协同能力的持续积累。软件工厂正是对成熟工业体系方法在软件领域的延展与再应用，推动软件开发迈向工程化、标准化。

02.DevSecOps：支撑软件工厂的底层框架

真正让“软件工厂”成为可落地实践的，是一套支撑其技术流程的底层概念——DevSecOps。

这一概念融合了三个关键角色：开发（Development）、安全（Security）和运维（Operations）。DevOps的理念诞生于2009年，最初目的是解决“开发与运维脱节”的问题（点击查看详情https://www.digiproto.com/news/243.html）。随着软件系统日益复杂，安全问题成为越来越突出的风险源，DevSecOps便应运而生。

▲软件现代化、DevSecOps和软件工厂

DevSecOps强调将“安全”左移，即不再将安全作为发布前的末尾环节，而是从开发一开始就将安全纳入考量。这一理念对软件工厂尤为重要，要求在“流水线”的每一个环节中都嵌入安全机制，需要做到源代码级的静态分析、组件级的漏洞扫描、系统级的合规检测，再到运行时的动态监控与风险预警。只有真正实现“安全即流程”的内化机制，软件工厂的成果才能在复杂系统中获得稳定运行的保障。

更重要的是，DevSecOps不仅是一种工程方法论，它还带来了一种团队协作文化的转型。在过去，开发、测试、安全、运维常常是各自为政的独立小组。任务的交接往往意味着信息的丢失与认知的偏差。但在DevSecOps框架下，项目被打通为一个完整的生命周期，所有角色围绕同一个目标协同作战，共享数据，统一反馈，责任明确，从根源上压缩了沟通与交付的周期，也降低了版本错配、配置不一致等系统性风险。

在这一理念的支撑下，软件工厂的逻辑不再只是“开发自动化”这么简单，而是一套全生命周期、全角色参与、全链路可控的完整工程体系。它像一座高速运转的精密系统，任何一个组件都不是孤立存在的，所有模块都需要在一套统一的规则与工具支撑下协同工作。

03.为什么需要软件工厂？

在数字化、网络化、智能化不断深入的背景下，传统的软件开发模式越来越难以满足高可靠、高复杂系统的研发需求。其突出表现为开发周期冗长、质量难以保障、版本迭代不连续、对核心人员依赖强等问题，严重制约了系统的交付效率与工程可控性。

随着复杂系统的快速演进和对软件能力的集成要求日益提高，软件工厂的价值开始凸显，尤其在以下几类典型场景中具有显著意义：

面向规模化需求的响应能力：在如智能驾驶、工业控制、卫星通信等领域，系统架构复杂、迭代频次高，传统项目制开发已难以支撑大规模协同与版本控制。

高安全、高稳定要求的关键系统：航空航天、轨道交通等对软件功能正确性与系统稳定性具有极高要求，容错空间几乎为零，需要标准化流程保障开发质量。

因此，软件工厂不仅是一种工具集成或管理优化手段，更是从底层体系出发，对软件生产逻辑的系统性重构。

04.嵌入式系统软件工厂设计：从理念到实践

针对嵌入式系统的复杂性和对高可靠、高安全的要求，构建一套面向嵌入式场景的软件工厂体系，需要从理念认知、工具选型、自动化流程、数据度量与云平台建设等五个方面系统推进。

首先，在理念层面应树立以DevSecOps为核心的开发文化，倡导敏捷开发、持续交付、安全前置与协同透明，推动团队从被动开发向责任驱动型转变。通过Scrum等敏捷方法组织迭代计划与团队协作，结合编码规范、安全设计准则、流程制度等，构建贯穿全生命周期的安全合规机制。

其次，工具体系是软件工厂落地的基础。考虑嵌入式软件软硬协同的特点，应针对各研发阶段配备契合的自动化工具，并通过流水线引擎串联起来，实现流程闭环和效率提升。在计划与开发阶段，应具备需求管理、版本控制、代码质量检查等能力；在构建与测试阶段，支持自动编译、单元与集成测试、安全性验证等任务；在发布、部署与运维阶段，应支持版本打包、容器封装、安全加固、远程部署与运行状态监控。

同时，工具应具备良好的可集成性，能够通过脚本、命令或API方式接入流水线，支持灵活的串并联调度。此外，嵌入式软件对硬件依赖强，应结合远程设备集中管理与虚拟化仿真能力，提升硬件资源的使用效率与协作能力，降低实际设备的调试成本，强化测试的连续性与稳定性。

在流程构建方面，需通过流水线引擎将工具链以脚本、命令或API接口的方式集成，实现任务串并联与全流程自动化。同时针对嵌入式软件对硬件依赖强的特点，探索远程硬件集中管理与软硬件虚拟化技术。通过程序控制实现对硬件的统一调度，提高资源利用效率，并在夜间自动执行测试回归。如SkyEye、QEMU等平台就支持在无实物条件下完成硬件环境仿真，降低测试成本并提升协同效率。

数据度量是实现研发透明与质量可控的关键。通过对开发进度、测试通过率、问题修复时长、安全缺陷统计等关键指标进行实时展示，支持项目管理人员做出决策优化。可靠性作为嵌入式系统的核心指标，应贯穿整个开发、测试与交付流程。

最后，嵌入式软件工厂的建设应融合行业标准与DevSecOps实践，打造统一的云平台支撑体系。通过集成缺陷管理、文档协作、工具链封装与流程标准输出，形成从代码开发、版本构建到交付存证全过程的闭环机制。例如，在高端装备等高要求行业，需将质量管理体系规范与自动化平台深度融合，实现代码产出与过程文档同步生成，加快迭代效率，增强项目一致性与可审计性。

总体而言，嵌入式软件工厂的构建不仅是技术工具的集成，更是方法论、组织机制与工程文化的系统重构，唯有在理念、工具、流程、数据与平台五个维度协同推进，方能支撑嵌入式系统研发走向高质量、低风险、持续演进的新阶段。

05.SkyEye：嵌入式仿真切入软件工厂的关键一环

在软件工厂体系中，嵌入式系统开发因对硬件的强依赖被视为难以标准化的环节。天目全数字实时仿真软件SkyEye，作为一款支持多架构处理器（如ARM、RISC-V、DSP、PowerPC、MIPS等）与设备接口建模的仿真平台，为嵌入式软件提供了可视化建模、硬件行为级仿真能力，可构建高保真的虚拟运行环境，支持从芯片到整机的系统模拟。

SkyEye可帮助开发者在无实物硬件条件下完成软件开发、测试与验证，有效提升交付效率与系统可信度，大幅提升研发效率与交付质量。作为一款可嵌入标准流程、具备高度扩展性的仿真平台，SkyEye正逐步成为软件工厂体系中支持嵌入式领域“虚实融合”闭环的关键支撑平台。

参考文献

[1]陈聪,黄鹏,高雅濛.嵌入式系统软件工厂化设计[J].航空计算技术,2025,55(01):98-102.

[2]张慧颖,赵爽,齐玉华,等.面向航天测控的软件工厂架构设计[J].航天技术与工程学报,2025,2(02):51-58.