駕馭軟件定義車輛的復(fù)雜性

汽車行業(yè)正處于通往軟件定義車輛的復(fù)雜、昂貴和革命性的道路上。每家公司都需要開發(fā)、購買和管理大量軟件，才能在以軟件為中心的一代中保持領(lǐng)先地位。本專欄將概述影響軟件定義車輛時(shí)代之旅的因素和復(fù)雜性。

第一步是了解與大多數(shù)其他行業(yè)相比，汽車行業(yè)具有增加軟件復(fù)雜性的功能。

“軟件定義”的定義意味著大部分汽車功能現(xiàn)在由運(yùn)行在所需處理器、內(nèi)存和傳感器上的軟件應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。此外，大多數(shù)功能是由人機(jī)界面在軟件中實(shí)現(xiàn)的好壞來定義的。

在涉及現(xiàn)有、新興和新的潛在技術(shù)的路徑時(shí)，存在許多選擇和問題。此外，還引入了有關(guān)軟件生命周期管理的法規(guī)，并且預(yù)計(jì)會出臺更多法規(guī)；特別是對于自動(dòng)駕駛軟件。

隨著所有車輛都聯(lián)網(wǎng)，無線軟件更新和網(wǎng)絡(luò)安全軟件成為必須。這些技術(shù)增加了復(fù)雜性，同時(shí)也為汽車制造商和車輛用戶提供了巨大的機(jī)會和優(yōu)勢。

汽車行業(yè)軟件復(fù)雜性

汽車行業(yè)具有多種特征，使其快速增長的軟件組合的開發(fā)、維護(hù)和管理變得復(fù)雜。下表總結(jié)了這些特性以及它們?nèi)绾斡绊懫囓浖脚_的信息，最終增加了進(jìn)入軟件定義汽車時(shí)代的復(fù)雜性。

產(chǎn)品壽命

汽車行業(yè)產(chǎn)品的生命周期是所有行業(yè)中最長的——至少在以每年數(shù)千萬銷量計(jì)的批量產(chǎn)品中是這樣。汽車軟件的復(fù)雜性和程序規(guī)模已顯著增加，并將在未來十年或更長時(shí)間內(nèi)繼續(xù)如此。當(dāng)今許多汽車中眾多汽車軟件平臺的總和超過 1 億行代碼，并且在未來十年可能翻一番或三倍。

這些因素將在 10 到 15 年的客戶使用期間在軟件開發(fā)、維護(hù)、錯(cuò)誤修復(fù)、召回和更新方面挑戰(zhàn) OEM 及其供應(yīng)商。對于通常每 3-4 年更新一次的特定汽車模型來說，這已經(jīng)足夠復(fù)雜了，這可能會發(fā)生 2-4 次。當(dāng)主要 OEM 擁有 10 到 20 種型號且具有一些區(qū)域變化的型號正在經(jīng)歷這些型號更新周期時(shí)，復(fù)雜性會大大增加。

從內(nèi)燃機(jī)汽車 (ICEV) 到電池電動(dòng)汽車 (BEV) 的轉(zhuǎn)變?yōu)槠囓浖潞凸芾碓黾恿肆硪粋€(gè)維度。開發(fā)新的 BEV 模型提供了從新的、干凈的軟件表開始的機(jī)會，而不是依賴可能已經(jīng)過時(shí)的舊軟件平臺，應(yīng)該用最先進(jìn)的軟件架構(gòu)代替。

Domain ECU era

域 ECU 將多個(gè)小型 ECU 組合成一個(gè)具有更強(qiáng)大處理器、更大內(nèi)存和更強(qiáng)大的軟件平臺和應(yīng)用程序的 ECU。傳統(tǒng)系統(tǒng)正在被域 ECU 和軟件定義架構(gòu)所取代。對于一些 OEM 來說，這種轉(zhuǎn)變可能需要長達(dá)十年的時(shí)間，而大多數(shù) OEM 只是幾年前才開始的。

基于云的軟件開發(fā)平臺的增長和能力正在加速創(chuàng)建新的軟件架構(gòu)并擴(kuò)展其特性和功能?；谠频姆椒ㄟ€在快速添加軟件即服務(wù) (SaaS) 功能。

實(shí)時(shí)軟件

許多汽車應(yīng)用程序被歸類為實(shí)時(shí)軟件。這意味著完成軟件代碼有特定的時(shí)間限制。否則，控制汽車操作的軟件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車、轉(zhuǎn)向和加速，可能會出現(xiàn)故障并造成安全問題。ADAS 和 AV 功能也是越來越重要的實(shí)時(shí)軟件的例子。

與常規(guī)軟件相比，額外的時(shí)間限制使實(shí)時(shí)軟件的開發(fā)更加復(fù)雜和昂貴。

功能和 AV 安全

功能安全現(xiàn)在是所有實(shí)時(shí)軟件平臺的核心功能，并受 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管。許多軟件平臺必須通過功能安全測試才能在現(xiàn)代車輛中合法使用。

AV 功能是這條道路的下一個(gè)方向，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 AV 技術(shù)的設(shè)計(jì)方式，實(shí)際上將功能安全性擴(kuò)展到自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)是 ISO 21448、UL 4600 和 IEEE P2851。

軟件立法

關(guān)鍵軟件立法側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)安全和 OTA 軟件更新管理。UNECE WP.29 立法于 2020 年在歐洲通過，對網(wǎng)絡(luò)安全和 OTA 軟件更新進(jìn)行監(jiān)管。

人工智能軟件

人工智能在汽車行業(yè)的重要性與日俱增，并將在未來十年產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。具體來說，未來十年需要人工智能技術(shù)進(jìn)步，必須解決人工智能黑匣子問題。AV軟件驅(qū)動(dòng)依賴于AI技術(shù)創(chuàng)新。我們還指望人工智能以更少的錯(cuò)誤、更高的效率和更低的成本來改進(jìn)軟件編碼。

視聽法規(guī)

更難出現(xiàn)的問題之一是 AV 道路立法，它將極大地影響未來的 AV 軟件。需要新的法律、基礎(chǔ)設(shè)施和 AV 安全跟蹤系統(tǒng)。這些解決方案通常包括關(guān)于初始 AV 安全水平與歷史人類駕駛員安全的困難且有爭議的社會和政治決策。多個(gè)國家/地區(qū)已開始通過 AV 法律，而且還有更多法律正在制定中。

內(nèi)容使用

由于移動(dòng)設(shè)備的普及，汽車中的內(nèi)容消費(fèi)在過去十年中急劇增長，其中智能手機(jī)引領(lǐng)潮流。汽車原始設(shè)備制造商試圖開發(fā)自己的軟件平臺來連接智能手機(jī)，但由于蘋果和谷歌的軟件平臺現(xiàn)在占據(jù)主導(dǎo)地位而失敗了。

由于駕駛分心問題是車禍的主要原因，駕駛員和乘客之間的內(nèi)容使用規(guī)則有所不同。AV 有望在可用時(shí)增加內(nèi)容消費(fèi)，這將擴(kuò)大汽車行業(yè)內(nèi)容軟件平臺的市場機(jī)會。

汽車OEM軟件平臺階段

很明顯，汽車原始設(shè)備制造商在軟件定義汽車時(shí)代成為成功的參與者還有很多事情要做。下圖是一個(gè)簡單的方框圖，總結(jié)了 OEM 在未來 15 年內(nèi)必須做什么才能成為可行的競爭對手，主要分為兩個(gè)階段：綠色方框中的軟件開發(fā)和紅色方框中的軟件平臺客戶使用階段。大多數(shù)軟件平臺的開發(fā)階段需要 1-3 年，而軟件平臺的使用階段要長得多，為 10-15 年。

汽車行業(yè)已經(jīng)在利用最初為 IT 和其他行業(yè)創(chuàng)建的軟件開發(fā)平臺。Eclipse 等集成開發(fā)環(huán)境平臺大量用于創(chuàng)建汽車軟件平臺。近年來，專注于軟件開發(fā)的云平臺也增長強(qiáng)勁，其中AWS和 Microsoft Azure 處于領(lǐng)先地位。

IT 行業(yè)出現(xiàn)了一種新的軟件開發(fā)方法，稱為“無代碼”或“低代碼”。它基于創(chuàng)建更高級別的開發(fā)平臺，簡化了創(chuàng)建軟件代碼的過程。這一趨勢的頂端是基于人工智能的代碼生成。預(yù)計(jì)這一趨勢將對汽車軟件開發(fā)產(chǎn)生越來越大的影響。

另一種方法是針對特定的應(yīng)用程序段定制軟件開發(fā)。例如，Apex.AI專注于功能安全軟件平臺。

所有這些軟件開發(fā)平臺都用于創(chuàng)建如上圖所示的種類繁多的汽車軟件平臺。每個(gè)車輛系列都將擁有一個(gè)軟件平臺組合，如標(biāo)有車輛系列 #1 和 #N 的兩個(gè)綠色框中所示。這意味著有幾個(gè)額外的車輛系列。

可以跨模型和跨代共享和重用的軟件平臺越多，汽車軟件商業(yè)模式的經(jīng)濟(jì)性就越好。過去，這在許多汽車原始設(shè)備制造商的戰(zhàn)略清單中并不重要?，F(xiàn)在它是必需的，所有汽車原始設(shè)備制造商都在盡可能地利用軟件平臺。

在上圖中，紅色塊顯示了具有相似標(biāo)簽的車輛系列#1 和#N 的車輛客戶使用軟件平臺的階段。頂部的紅色塊顯示了管理運(yùn)營、更新和其他活動(dòng)所需的基于云的平臺，OEM 將需要盈利的軟件業(yè)務(wù)。

該圖還列出了每年 5-200 萬輛大容量車系平臺的典型銷售范圍。小批量平臺的年銷售額在 50K 到 150K 之間。

還有更多細(xì)節(jié)需要超出這篇短文的范圍。未來的觀點(diǎn)和分析可能是有價(jià)值的話題。

最后的想法

汽車行業(yè)正朝著提供軟件定義車輛的方向發(fā)展，這些車輛將極大地改進(jìn)在其生命周期中將繼續(xù)擴(kuò)展的功能。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，OEM 和供應(yīng)商正在通過擴(kuò)展技術(shù)和新商業(yè)模式進(jìn)行攻擊。更適合汽車復(fù)雜性的先進(jìn)軟件開發(fā)平臺尤為重要，并且開始出現(xiàn)。

購買一些軟件平臺和內(nèi)購其他軟件平臺的組合似乎是一種常見的策略。越來越多地使用基于云的軟件開發(fā)平臺是一種最受歡迎的方法。

審核編輯 黃昊宇