汽車企業(yè)要自主開發(fā)軟件的原因

硬件和軟件的無縫集成將使汽車超越手機(jī)或電腦，成為最終的移動終端。為了充分挖掘汽車的潛力，戴姆勒和大眾等汽車制造商已明確決定自主構(gòu)建和開發(fā)車輛操作系統(tǒng)。軟件驅(qū)動的車輛架構(gòu)在中長期將成為所有新車項目的起點(diǎn)。

通過將汽車與云和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）相結(jié)合，未來的軟件架構(gòu)將在車輛層面擁有一個通用的硬件層，在軟件層面擁有一個通用的中間件層，以及一個能夠以可擴(kuò)展的方式添加不同功能的操作系統(tǒng)。為了維持未來的盈利能力，汽車制造商正尋求在銷售點(diǎn)提供按需付費(fèi)和訂閱式功能，以及增強(qiáng)駕駛體驗。

介紹

自動駕駛、網(wǎng)聯(lián)和電動汽車（ACE）正在加速發(fā)展，這促使汽車制造商及其供應(yīng)商擁抱非傳統(tǒng)思維和新的商業(yè)戰(zhàn)略。統(tǒng)治市場的關(guān)鍵在于控制系統(tǒng)和軟件的集成。

硬件和軟件之間的無縫連接將在未來提供巨大的機(jī)會。除了車輛電氣化，汽車制造商正努力將重點(diǎn)放在軟件和數(shù)字領(lǐng)域，這是因為考慮到它們對車載信息娛樂、駕駛輔助和物聯(lián)網(wǎng)功能等領(lǐng)域有著的重大影響。

為了充分發(fā)揮汽車潛力，許多汽車制造商已明確決定自主研發(fā)操作系統(tǒng)。例如，根據(jù)大眾和戴姆勒最近發(fā)布的新聞聲明，兩家公司都證實(shí)了自主開發(fā)軟件操作系統(tǒng)的戰(zhàn)略意圖。此外，為自動駕駛和汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供軟硬件平臺的采埃孚和TTTech Auto也在開發(fā)操作系統(tǒng)和軟件生態(tài)系統(tǒng)。

這些戰(zhàn)略決策的結(jié)果表明，汽車供應(yīng)鏈發(fā)生了深刻的轉(zhuǎn)變。汽車行業(yè)很可能會從一個供應(yīng)商驅(qū)動的全面解決方案發(fā)展成為一個在很多方面類似于個人電腦行業(yè)的多重“軟件技術(shù)堆?！?。

在今天，汽車附帶價值與供應(yīng)商開發(fā)的硬件——底盤、動力系統(tǒng)、內(nèi)飾和外觀有關(guān)——但上述提到的新范式意味著車輛的差異化和盈利能力將向技術(shù)和相關(guān)軟件堆棧轉(zhuǎn)移。在這種背景下，我們基于埃信華邁汽車供應(yīng)鏈和技術(shù)開展的市場研究和分析，針對以下兩個關(guān)鍵問題提出觀點(diǎn)：

汽車制造商自主軟件開發(fā)增長背后的關(guān)鍵驅(qū)動因素是什么？

這些驅(qū)動因素將如何影響未來供應(yīng)鏈價值映射的增長？

軟件繼續(xù)成為車輛及用戶駕駛體驗的核心

一系列的社會力量，加上ACE和共享出行技術(shù)的進(jìn)步，已經(jīng)開始重塑消費(fèi)者對移動出行的期望和需求。在自動化方面，智能傳感器的應(yīng)用正在向“中央計算系統(tǒng)”靠攏，這對可靠性、處理能力和數(shù)據(jù)存儲提出了更高的要求。

與按需購買的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）功能一樣，這些系統(tǒng)還能更好地支持基于位置的服務(wù)，這些服務(wù)需要保持連接以支持云界面和基礎(chǔ)設(shè)施通信，從而成為多式聯(lián)運(yùn)智能運(yùn)輸服務(wù)的一部分。

汽車行業(yè)還在提高人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）算法的應(yīng)用水平，不僅用于ADAS功能，也用于電動汽車（EV）的電池管理系統(tǒng)，以預(yù)測節(jié)能和管理電池生命周期。在共享出行應(yīng)用方面，圍繞共享所有權(quán)、數(shù)字密鑰、身份驗證、車輛個性化功能等方面的需求，將為汽車軟件帶來兩位數(shù)的增長。

值得注意的是，隨著汽車作為一個單獨(dú)的產(chǎn)品，未來從物料清單到零售定價之間將無法帶來足夠的收益，因此汽車制造商們正在尋找新的收入來源。在這點(diǎn)上，車載軟件通過數(shù)字服務(wù)為那些垂直整合軟件開發(fā)的汽車制造商提供了一個新的收入來源，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)貨幣化或提高成本效率。

此外，與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈方式相比，擁有自主專業(yè)知識的汽車制造商更有可能更快地為客戶帶來新功能和更新。

事實(shí)上，有證據(jù)表明，汽車制造商及其供應(yīng)商在從2021年起的中短期內(nèi)將在軟件研發(fā)方面投入更多的研發(fā)預(yù)算。這些數(shù)據(jù)清楚地說明了一個模式：即在中長期內(nèi)，除非能夠顯著改善質(zhì)量或成本，否則汽車制造商并不愿意將預(yù)算投入硬件或面向硬件的功能上。

這些調(diào)查數(shù)據(jù)的含義非常明確：對于那些汽車行業(yè)相關(guān)從業(yè)者而言，他們必須認(rèn)識到這些即將到來的變化，尤其是在能夠帶來更高收入和利潤的軟件和應(yīng)用級領(lǐng)域，并采取相應(yīng)行動加快適應(yīng)軟件融合市場新格局。

改變商業(yè)模式——從銷售點(diǎn)轉(zhuǎn)向訂閱式功能

圍繞汽車功能銷售的商業(yè)模式正在發(fā)生變化。許多即將推出的功能將以訂閱模式提供。這就需要汽車制造商在車輛中進(jìn)一步整合硬件和軟件，以支持未來的附加功能或按需服務(wù)。

許多專家認(rèn)為，在“軟件無線更新”（SOTA）的幫助下，車輛的整體邏輯正從定點(diǎn)更新向持續(xù)更新轉(zhuǎn)變；車輛性能不再是在購車時達(dá)到最佳，而是在機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能和基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的幫助下逐步得到提升。傳統(tǒng)汽車制造商正在借鑒特斯拉的經(jīng)驗；特斯拉擁有車輛操作系統(tǒng)的所有權(quán)以及強(qiáng)大的內(nèi)部軟件開發(fā)能力。它還積極與第三方內(nèi)容提供商合作，而傳統(tǒng)汽車制造商則高度依賴于供應(yīng)商開發(fā)的操作系統(tǒng)，并將其作為整合內(nèi)容的一個途徑。

新的商業(yè)模式將有助于汽車制造商的可持續(xù)發(fā)展。如果一款優(yōu)質(zhì)汽車的功能和體驗始終能保持最新，那么其被使用和享受的時間也將更久。汽車制造商仍將尋求與該領(lǐng)域的一流企業(yè)建立強(qiáng)有力的合作關(guān)系，特別是在連通性和自動化方面，但他們更有可能定義標(biāo)準(zhǔn)，并保留對系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)集成的控制。

應(yīng)對明顯的行業(yè)挑戰(zhàn)——如何轉(zhuǎn)向以迎接未來

面對長期收入下降的局面，汽車制造商和供應(yīng)商正在加速整合域控制器的發(fā)展以提高可靠性和降低運(yùn)營成本，同時保持質(zhì)量和安全，并引領(lǐng)創(chuàng)新。

這一戰(zhàn)略舉措的結(jié)果是，盡管汽車制造商正面臨一些挑戰(zhàn)，但這些挑戰(zhàn)反過來成為自主軟件操作系統(tǒng)研發(fā)的驅(qū)動力。在下面的章節(jié)中，我們將介紹自主軟件研發(fā)的考慮及理由。

不斷增長的軟件需求，同時又缺乏推進(jìn)實(shí)施的技能

在未來兩到三代的汽車中，汽車制造商將增加攝像頭和顯示屏的特色和功能要求。這些增長對車輛座艙軟件相關(guān)圖形和顯示資源管理的卓越性能需求提出了充分的理由。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)投影和虛擬現(xiàn)實(shí)信息融合等創(chuàng)新，將影響未來軟件和數(shù)據(jù)驅(qū)動信息架構(gòu)的設(shè)計。后者將增強(qiáng)用戶體驗——駕駛員前擋風(fēng)玻璃視野中的信息將動態(tài)顯示——同時也將有助于未來取消中控和儀表盤中的顯示屏。然而，這種基于信息的瞬時架構(gòu)將顯著增加對圖形化和信息處理的要求。

展望未來，更高級別自動駕駛（L3級及以上）的應(yīng)用將大大減少駕駛員在旅途中的主動介入。因此，汽車制造商正尋找增值服務(wù)以使“駕駛員”在旅途中更有效率，并通過具有吸引力的設(shè)施和出色的功能來爭奪客戶。

因此，“車載游戲”和相關(guān)在線互動服務(wù)可能會成為未來乘車出行的一個關(guān)鍵特征。這將進(jìn)一步增加對面向數(shù)據(jù)的軟件和圖形處理需求。此外，云連接和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)對這些新技術(shù)特征的需求不斷增長，也將推動軟件應(yīng)用協(xié)調(diào)管理、系統(tǒng)初始化/關(guān)閉和語音（包括云語音助手）應(yīng)用的顯著增長。

為了支持不斷增長的處理需求，系統(tǒng)芯片（SoC）供應(yīng)商將把視頻、計算機(jī)視覺與人工智能相結(jié)合的集成處理引入同一硬件，以促進(jìn)向異構(gòu)計算架構(gòu)的發(fā)展。

這些集成的計算架構(gòu)在硬件效率和成本方面帶來巨大優(yōu)勢的同時，還允許在Automotive Android、Linux、Automotive Graded Linux（AGL）、經(jīng)典AUTOSAR、自適應(yīng)平臺AutoSAR及上述組合等系統(tǒng)管理軟件的幫助下，將多個操作系統(tǒng)集成至一個單一的電子控制單元（ECU）。

不過，這種采用特殊處理器的計算架構(gòu)需要專業(yè)的編程和維護(hù)知識。但汽車供應(yīng)商在這一過程中發(fā)現(xiàn)招聘和再培訓(xùn)軟件工程師和開發(fā)人員非常困難，因為他們必須從敏捷開發(fā)環(huán)境轉(zhuǎn)移到過程驅(qū)動環(huán)境，同時發(fā)揮他們的創(chuàng)造性才能。

在涉及到維護(hù)和更新遺留系統(tǒng)時，該場景的要求將變得更高。因為現(xiàn)任供應(yīng)商還需要處理人力資源管理問題，以便讓那些掌握更多最新編程技能的年輕程序員和開發(fā)人員在舊的專用軟件架構(gòu)環(huán)境中保持工作積極性。

這最終會給開發(fā)成本帶來壓力，預(yù)計中期開發(fā)成本將增加35-45%。為了最大限度地降低成本，尤其是設(shè)計工作極為繁雜的領(lǐng)域，控制未來汽車軟件保修成本的激增，同時生成新的數(shù)字服務(wù)，這是促使汽車制造商決定掌握軟件過程所有權(quán)的關(guān)鍵因素之一。

開源已經(jīng)成為創(chuàng)新的增長引擎，但這并不可持續(xù)

近年來，汽車行業(yè)已經(jīng)涌現(xiàn)出許多制造商聯(lián)盟，共同推動未來汽車的發(fā)展。因此，開源軟件已經(jīng)成為推動連通性、車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）和駕駛員信息系統(tǒng)等創(chuàng)新技術(shù)的首選平臺之一。這也令汽車制造商可以從專家對開源代碼庫的免費(fèi)貢獻(xiàn)中獲益。

然而，與開源平臺進(jìn)行集成存在一個明顯的缺點(diǎn)。由于開源代碼庫和軟件工具可以免費(fèi)獲取，因此許多公司傾向于將它們合并起來，但他們并沒有意識到這樣做會導(dǎo)致沒有支持架構(gòu)來修復(fù)漏洞并進(jìn)行后期維護(hù)。因為開源社區(qū)進(jìn)行的敏捷開發(fā)主要針對的是非汽車市場，對于汽車應(yīng)用而言，這個問題更加危險。因此在許多情況下，為汽車應(yīng)用潛在的重大問題尋找技術(shù)支持將會面臨挑戰(zhàn)。

此外，過去十年里，汽車行業(yè)在汽車質(zhì)量方面設(shè)立了非常高的標(biāo)準(zhǔn)，并且在行業(yè)文化中認(rèn)識到了實(shí)現(xiàn)一個可靠流程的重要性。例如“SPICE”、ISO 26262或即將出臺的ISO/SAE 21434安全標(biāo)準(zhǔn)等汽車標(biāo)準(zhǔn)，都十分關(guān)注過程成熟度，并在評估過程中提供深入的證據(jù)。

另一方面，汽車行業(yè)以外的一些行業(yè)（包括開源社區(qū)在內(nèi)）在批準(zhǔn)軟件使用方面采用的是不同的方法。這些方法會造成責(zé)任和質(zhì)量的沖突和風(fēng)險，特別是在L2級以上自動駕駛領(lǐng)域。因此，許多汽車制造商被迫放棄開源平臺，并支持自己的軟件代碼資源以擴(kuò)展內(nèi)部能力。

碎片化的軟件框架使系統(tǒng)集成任務(wù)變得昂貴

在過去十年里，軟件復(fù)雜性顯著提高，這種情況在2030年之前很可能會加速。例如ACE、保持在線、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)融合數(shù)據(jù)等新技術(shù)趨勢，正在推動軟件功能的增長，并增加垂直和水平系統(tǒng)集成的復(fù)雜性。

值得注意的是，重大系統(tǒng)集成不是在硬件層面，而是在軟件和協(xié)議通信層面解決的。其他問題還包括非差異化軟件所需的更新、增強(qiáng)和維護(hù)。非差異化軟件是指汽車制造商或供應(yīng)商不用于提高產(chǎn)品競爭力或差異化，但需要用來支持基礎(chǔ)系統(tǒng)行為的軟件。差異化軟件和非差異化軟件的比例在40:604左右。

如今，許多汽車制造商不僅要應(yīng)對車輛差異化軟件的推出速度和復(fù)雜性，還要解決基礎(chǔ)的非差異化軟件模塊問題。盡管汽車制造商已經(jīng)開始降低軟件的復(fù)雜性，但仍然還有很長的路要走。

傳統(tǒng)上，汽車制造商通過一個定義好的系統(tǒng)行為來管理供應(yīng)商交互，確認(rèn)ECU界限、ECU功能、使用功能目錄進(jìn)行協(xié)議定義的限制，在許多情況下，消息序列說明了如何在供應(yīng)商之間執(zhí)行集成以完成系統(tǒng)行為。

然而，傳統(tǒng)方法面臨著ECU連接到不同通信總線方式的瓶頸：包括以太網(wǎng)、面向媒體的系統(tǒng)傳輸（MOST）、控制器局域網(wǎng)（CAN）、內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）等。其中每一個序列都需要特定的通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)一個功能。

為了完成一個完整的用例，汽車制造商利用許多功能、操作服務(wù)以及通過使用不同協(xié)議的通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)送信號。工作點(diǎn)中的每個協(xié)議解析都會導(dǎo)致增加功能延遲并降低系統(tǒng)性能。因此，系統(tǒng)集成成本昂貴，并最終影響車輛開始量產(chǎn)的時間和收入。

中間件是未來軟件價值增長的關(guān)鍵

隨著軟件的重要性日益增長，中間件在支持車輛重新配置、產(chǎn)品差異化軟件安裝和升級方面扮演著關(guān)鍵角色。操作軟件（OS）和中間件是促進(jìn)軟硬件分離的底層軟件組件。中間件還充當(dāng)了人機(jī)界面（HMI）應(yīng)用軟件和底層軟件之間的橋梁。

近年來，操作軟件系統(tǒng)和中間件已經(jīng)成為知名汽車一級供應(yīng)商和科技公司之間的一個戰(zhàn)場。這一趨勢很可能會在中短期內(nèi)持續(xù)，直到市場在遙遠(yuǎn)的將來收斂成為一個小眾市場。

目前，汽車制造商們正面臨著中間件和軟件集成化的重大挑戰(zhàn)；供應(yīng)商和技術(shù)提供商正在使用自己的應(yīng)用程序編程接口定義和工作方法開發(fā)軟件。

為了降低成本和復(fù)雜性，許多汽車制造商和聯(lián)盟合作伙伴正在競相定義更統(tǒng)一的中間件通信和服務(wù)，或者利用開源內(nèi)容來定義系統(tǒng)的核心并創(chuàng)建自己的使用標(biāo)準(zhǔn)。大眾集團(tuán)的VW.OS或戴姆勒MB.OS就是一個很好的示例。

從汽車制造商的角度來看，這種方法有很多優(yōu)勢，包括避免車輛項目之間的重疊，簡化軟件開發(fā)過程，并且減少對外部支持的依賴，同時降低開發(fā)成本。隨著汽車制造商開發(fā)以可擴(kuò)展方式進(jìn)入市場的服務(wù)和HMI，在添加新功能或更新現(xiàn)有軟件功能方面，這將進(jìn)一步簡化集成水平。

這種方法不僅有利于汽車制造商，同時也有助于供應(yīng)商，因為共用底層軟件和硬件意味著增加供應(yīng)量，并可減少SoC層面的品牌定制。

建立在特斯拉成功之上

汽車行業(yè)內(nèi)有許多人欣賞特斯拉的軟件驅(qū)動汽車策略，這種策略將競爭焦點(diǎn)從車輛作為一種產(chǎn)品，轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥蛻魹?a target="_blank">中心的內(nèi)容和服務(wù)貨幣化。其包含了硬件設(shè)計和內(nèi)部軟件開發(fā)的垂直整合，已經(jīng)通過提升響應(yīng)性和創(chuàng)新優(yōu)勢以及使用OTA快速改善系統(tǒng)性能得到了回報。事實(shí)證明，這些策略可以提高客戶的忠誠度和滿意度。

雖然特斯拉內(nèi)部面向服務(wù)的架構(gòu)受益于從垂直集成到技術(shù)堆棧帶來的優(yōu)勢，但傳統(tǒng)汽車制造商仍然高度依賴供應(yīng)商的解決方案及其努力。在硬件設(shè)計之前，對所有功能性用例提前考慮將有助于控制系統(tǒng)成本、簡化用戶界面并使用內(nèi)部軟件開發(fā)來連接功能單元。

此外，通過OTA軟件幫助下實(shí)現(xiàn)的持續(xù)整合和改進(jìn)，特斯拉提高了產(chǎn)品開發(fā)的速度和靈活性，簡化了數(shù)字化服務(wù)，改善了品牌形象，并為客戶開發(fā)了更高的價值主張。

許多汽車公司受到了特斯拉這一成功案例及其新一代以服務(wù)為導(dǎo)向的客戶體驗的影響。考慮到車載軟件功能作為一個獨(dú)特賣點(diǎn)具有如此重要的意義，傳統(tǒng)汽車制造商和新進(jìn)入者決定完全擁有操作系統(tǒng)和系統(tǒng)集成的所有權(quán)也就不足為奇。

為了進(jìn)一步發(fā)展，一些高端汽車制造商充分認(rèn)識到了自己在車輛設(shè)計和制造方面的優(yōu)勢。雖然傳統(tǒng)汽車制造商在新技術(shù)應(yīng)用方面要比特斯拉慢，但這主要是由于他們盡量避免因新技術(shù)導(dǎo)致車輛硬件或軟件出現(xiàn)故障，從而引起任何潛在的召回和現(xiàn)場問題。我們的分析表明，傳統(tǒng)汽車制造商認(rèn)為特斯拉和其他汽車初創(chuàng)企業(yè)尚未經(jīng)歷車輛召回，這反過來將會影響他們的生產(chǎn)速度。

規(guī)模預(yù)測

盡管目前內(nèi)部軟件開發(fā)策略大多局限于高端汽車公司，但從長期來看，其他大規(guī)模量產(chǎn)的汽車制造商也將跟隨其腳步。

埃信華邁供應(yīng)鏈與技術(shù)（SCT）部門在AutoTechInsight平臺上提供了一項新的汽車軟件預(yù)測服務(wù)，以跟蹤此類發(fā)展。該服務(wù)還將對中間件和操作系統(tǒng)集成成本預(yù)測提供深入洞見、上下文數(shù)據(jù)和分析。

此外，服務(wù)還提供了車載信息娛樂系統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)、座艙域控制器、儀表板和遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)的供應(yīng)鏈信息和規(guī)模預(yù)測，包括每個汽車制造商的操作系統(tǒng)開發(fā)成本（車型年份級別預(yù)測）及相關(guān)的應(yīng)用軟件規(guī)格。
編輯：lyn