駕馭軟件定義車輛的復雜性

汽車行業正處于通往軟件定義車輛的復雜、昂貴和革命性的道路上。每家公司都需要開發、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先地位。本專欄將概述影響軟件定義車輛時代之旅的因素和復雜性。

第一步是了解與大多數其他行業相比，汽車行業具有增加軟件復雜性的功能。

“軟件定義”的定義意味著大部分汽車功能現在由運行在所需處理器、內存和傳感器上的軟件應用程序實現。此外，大多數功能是由人機界面在軟件中實現的好壞來定義的。

在涉及現有、新興和新的潛在技術的路徑時，存在許多選擇和問題。此外，還引入了有關軟件生命周期管理的法規，并且預計會出臺更多法規；特別是對于自動駕駛軟件。

隨著所有車輛都聯網，無線軟件更新和網絡安全軟件成為必須。這些技術增加了復雜性，同時也為汽車制造商和車輛用戶提供了巨大的機會和優勢。

汽車行業軟件復雜性

汽車行業具有多種特征，使其快速增長的軟件組合的開發、維護和管理變得復雜。下表總結了這些特性以及它們如何影響汽車軟件平臺的信息，最終增加了進入軟件定義汽車時代的復雜性。

產品壽命

汽車行業產品的生命周期是所有行業中最長的——至少在以每年數千萬銷量計的批量產品中是這樣。汽車軟件的復雜性和程序規模已顯著增加，并將在未來十年或更長時間內繼續如此。當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、維護、錯誤修復、召回和更新方面挑戰 OEM 及其供應商。對于通常每 3-4 年更新一次的特定汽車模型來說，這已經足夠復雜了，這可能會發生 2-4 次。當主要 OEM 擁有 10 到 20 種型號且具有一些區域變化的型號正在經歷這些型號更新周期時，復雜性會大大增加。

從內燃機汽車 (ICEV) 到電池電動汽車 (BEV) 的轉變為汽車軟件更新和管理增加了另一個維度。開發新的 BEV 模型提供了從新的、干凈的軟件表開始的機會，而不是依賴可能已經過時的舊軟件平臺，應該用最先進的軟件架構代替。

Domain ECU era

域 ECU 將多個小型 ECU 組合成一個具有更強大處理器、更大內存和更強大的軟件平臺和應用程序的 ECU。傳統系統正在被域 ECU 和軟件定義架構所取代。對于一些 OEM 來說，這種轉變可能需要長達十年的時間，而大多數 OEM 只是幾年前才開始的。

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

實時軟件

許多汽車應用程序被歸類為實時軟件。這意味著完成軟件代碼有特定的時間限制。否則，控制汽車操作的軟件，如發動機、剎車、轉向和加速，可能會出現故障并造成安全問題。ADAS 和 AV 功能也是越來越重要的實時軟件的例子。

與常規軟件相比，額外的時間限制使實時軟件的開發更加復雜和昂貴。

功能和 AV 安全

功能安全現在是所有實時軟件平臺的核心功能，并受 ISO 26262 標準監管。許多軟件平臺必須通過功能安全測試才能在現代車輛中合法使用。

AV 功能是這條道路的下一個方向，新標準規定了 AV 技術的設計方式，實際上將功能安全性擴展到自動駕駛系統。關鍵標準是 ISO 21448、UL 4600 和 IEEE P2851。

軟件立法

關鍵軟件立法側重于網絡安全和 OTA 軟件更新管理。UNECE WP.29 立法于 2020 年在歐洲通過，對網絡安全和 OTA 軟件更新進行監管。

人工智能軟件

人工智能在汽車行業的重要性與日俱增，并將在未來十年產生深遠影響。具體來說，未來十年需要人工智能技術進步，必須解決人工智能黑匣子問題。AV軟件驅動依賴于AI技術創新。我們還指望人工智能以更少的錯誤、更高的效率和更低的成本來改進軟件編碼。

視聽法規

更難出現的問題之一是 AV 道路立法，它將極大地影響未來的 AV 軟件。需要新的法律、基礎設施和 AV 安全跟蹤系統。這些解決方案通常包括關于初始 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。多個國家/地區已開始通過 AV 法律，而且還有更多法律正在制定中。

內容使用

由于移動設備的普及，汽車中的內容消費在過去十年中急劇增長，其中智能手機引領潮流。汽車原始設備制造商試圖開發自己的軟件平臺來連接智能手機，但由于蘋果和谷歌的軟件平臺現在占據主導地位而失敗了。

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容使用規則有所不同。AV 有望在可用時增加內容消費，這將擴大汽車行業內容軟件平臺的市場機會。

汽車OEM軟件平臺階段

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

汽車行業已經在利用最初為 IT 和其他行業創建的軟件開發平臺。Eclipse 等集成開發環境平臺大量用于創建汽車軟件平臺。近年來，專注于軟件開發的云平臺也增長強勁，其中AWS和 Microsoft Azure 處于領先地位。

IT 行業出現了一種新的軟件開發方法，稱為“無代碼”或“低代碼”。它基于創建更高級別的開發平臺，簡化了創建軟件代碼的過程。這一趨勢的頂端是基于人工智能的代碼生成。預計這一趨勢將對汽車軟件開發產生越來越大的影響。

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

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

可以跨模型和跨代共享和重用的軟件平臺越多，汽車軟件商業模式的經濟性就越好。過去，這在許多汽車原始設備制造商的戰略清單中并不重要?，F在它是必需的，所有汽車原始設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營、更新和其他活動所需的基于云的平臺，OEM 將需要盈利的軟件業務。

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。

還有更多細節需要超出這篇短文的范圍。未來的觀點和分析可能是有價值的話題。

最后的想法

汽車行業正朝著提供軟件定義車輛的方向發展，這些車輛將極大地改進在其生命周期中將繼續擴展的功能。為了實現這一目標，OEM 和供應商正在通過擴展技術和新商業模式進行攻擊。更適合汽車復雜性的先進軟件開發平臺尤為重要，并且開始出現。

購買一些軟件平臺和內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平臺是一種最受歡迎的方法。

審核編輯 黃昊宇