轿车软件开发困局
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  跟着软件界说轿车的继续走热,各OEM车企开端树立自己的研制立异中心,重视在软件,人工智能,等立异研制。近在眼前的事例是,上汽集团树立上汽立异开发总院。独立研制中心的树立,从安排授权和资金上给予了充沛的保证。可是,这样做就万事大吉了吗?我想,答案肯定是“No”

  之前的系列文章,咱们描绘了什么是SDV,澄清了SDV的历史渊源以及对SDV的一些误解,并提出了软件驱动轿车的概念 (怎么正确了解SDV,感兴趣的小同伴能够参看大众号文章 –正确了解软件界说轿车)

  经过对不同的轿车软件开发者的访谈,以及软件开发办理进程中的经历教训,@爱索咨询以为,除掉安排架构的独立性之外,轿车软件的转型,现在还存在几大方面的痛点亟待解决:

  一百多年的轿车工业史,将轿车打造成了高度模块化的集成。轿车结构与机械工程师,尽头力气保证车内不同的零部件做到最大程度解耦,坚持其独立性。可是,“成也萧何,败亦萧何”,高度模块化为并行工程及外包奠定了扎实的根底,但也导致了OEM主机厂更多重视在产品界说,造型规划,产品拼装集成和品牌宣传上。而许多的工程、开发和制作作业,都交给了供货商来做。

  在多年的供货商办理进程中构成的“甲方思想”又将怎么习惯新的状况呢?跟着软件在整车的比重和重要性的扩展,传统的客户供货商联络将会演变为生态协作同伴(如车联网的各种生态公司),软件渠道供货商(如主动驾驭渠道供给商),等等。这些改变,对传统的供应链体系都将带来很大的冲击,需求思想上的改变。发生在2021年的轿车芯片危机,现在还在连续的,而这,便是对传统的供货商办理体系检测的试金石。其次,跟着OEM主机厂内部研制的树立和自主研制的起步,传统的,办理供货商的办法将很难套用到内部团队办理上。“甲方爸爸”的办理思想会加重内部的抵触。需求对外、对内两种不同的办理方式和理念,而这需求时刻来磨兼并消化。

  下图1展示了未来智能车的生态场景。面向未来的智能驾驭,更多的互联网内容供给商(ISP)会成为轿车企业的重要生态协作同伴,由于他们一起面对C端用户(手机或PC端),又面对车厂(车端),所以,既不是传统的供货商,又不是彻底松懈的“路人甲”。关于生态协作同伴的办理,需求新的立异思想与办法。

  与硬件相比较,软件是无形的,笼统的。在传统的零部件开发中,软件是嵌入到硬件实体里而不行见的,OEM主机厂更多重视的是零部件怎么与整车适配在一起。而各个零部件的开发是独立的,彼此之间的接口和谐更多的是经过依据操控信号的整车物理通讯网络完结。

  与之相对应的是,体系与软件的开发,则是从客户需求的功用场景动身。下图2展示了典型的V2X的运用场景,需求各个ECU零部件彼此和谐,经过SOA的架构,构成有机全体。所以,客户场景与商场的需求,需求的是跨场景的解决计划,更多的生态同伴的参加。从根底网络设施供给商,城市大脑计划商,根底公共实施计划商到云端渠道服务商,生态内容供给商,都检测着轿车企业的计划规划与整合才能。

  零部件的办理,是经过严苛的质量阀门的办理,供货商交给的零部件产品(软件+硬件)将会被拼装到整车上,其出产进程,版别和发布是严厉计划管控的。但软件产品却能够做到“柔性出产”。每天乃至每小时“出产”,随时随地发布,更新代替。版别和功用的多样性,硬件的依靠联络,等,都带来与零部件开发办理不一样的技能和思想应战(图3)。

  硬件产品开发进程中,许多依靠是无法谐和的,例如,假如芯片没有,开发工程师就无法完结电路板的焊接。可是,关于“柔性”的软件,许多依靠却能够找到不同的变通办法,未必是“Hard Dependency”。这需求办理层的敏捷性(Agility)以及经历的堆集,团队的精诚协作。

  硬件产品的“刚性”与软件产品的“柔性”,决议了二者存在不同的产品战略。未来趋势的判别,跟着技能大鳄的参加,硬件会逐渐标准化,通用化;而软件的柔性却会因主机厂的不同,客户及商场的需求不同,展示了其多样性,成为未来竞赛的战略要地。但正是这种柔性,也必将给OEM主机厂的各个功用体系,如出产制作体系,财政体系,收购体系,质量办理体系,技能中心,乃至人力资源部分带来思想的冲击与革新。这儿简略摘取两点进行描绘。

  从产品的牢靠性来看,硬件产品一般存在“浴盆曲线),但作为软件产品,却是不同的牢靠性曲线。跟着软件产品的独立发布与演进,软、硬件产品的质量办理将呈现不同的方向和手法。

  硬件产品的生命周期与软件产品呈现不同的形状 – 硬件产品一旦装置,将伴跟着车辆10~15年而不行更改。如有问题,只能是“召回”,无论是物理召回或回来4S店修理。但软件产品却是“发布”和“更新”。现代互联网的ICT技能,支撑了长途OTA。在整辆车的生命周期内,将会呈现多轮新功用的迭代(图5)。

  软硬件的解耦,构成独立的产品路线图(Roadmap);而独立演进,导致产品生命周期的不同,演化为不同的思路:硬件产品的标准化,通用;软件产品的多样化。这必将发生新的问题,如软硬件兼容性的问题,后向兼容等,这都是对传统零部件产品办理的思想应战。而这点,也相同冲击着OEM主机厂的出产制作体系 – 是要求软件功用八面玲珑仍是“最小牢靠”软件?OEM主机厂的财政体系,怎么更好地界说及运用软件本钱?

  传统上,OEM主机厂更重视的是零部件的本钱(Per Unit Cost),软件开发本钱更多地是分摊到零部件上。

  当面对软件供货商供给的软件产品,Unit Cost又将怎么定价,又怎么转化为可盈余的软件商业形式呢?相同,假如是内部开发的软件产品,开发本钱怎么摊销?软件本钱怎么合理装备?由于软件是“柔性”的,当办理不善,软件的开发本钱将大大超越了零部件硬件本钱的节约。

  BMW公司的Christian Salzmann从前供给过一组数据:关于每年需求量为500K的一款ECU,假如每年下降硬件本钱20Euro每件,在7年的出产周期内,合计能够节约70MEuro。可是,假如软件开发没有做到更好的重用,却会糟蹋额定的100MEuro。

  别的,“开源节省”,传统的硬件本钱的办理形式重视的是“节省”。可是,作为前车之鉴的ICT职业,如摩托罗拉,诺基亚,苹果公司,轿车界的“鲶鱼”(见上图6),特斯拉,他们的软件出售却打开了一扇“开源”的窗户,经过硬件的预留,虽然短期内硬件本钱上升了,可是,经过软件的OTA迭代晋级,却发明了更大的出售收入。这种全生命周期的本钱查核,是对传统轿车人的新的思想和办理体制上的应战。

  轿车软件相对而言是杂乱的,并且是分布式布置的。其运用领域,覆盖了从车机文娱软件到安全实时操控软件,跨度大且涣散。依据其运用领域及对安全实时性要求来区分,轿车软件能够归纳为这些领域(如图7示例):

  车内智能驾舱相关的语音辨认,手势辨认等AI软件。这部分一般对实时性要求不高,更多的是依据事情的处理,部件之间的通讯是经过服务恳求与反应的方式完结

  车辆底盘、动力操控,车内通讯等相关的软件及算法。这部分一般对实时性和安全要求高,需求十分高的牢靠性。部件之间的通讯是依据信号的操控来完结

  车内与主动驾驭相关软件,如ADAS, AVP等。这部分一般对实时性要求高,需求安全规划的考虑;一起,对算力有更高的要求,需求高功用的处理器来满意体系功用的要求

  云端软件及移动通讯根底架构:这部分一般不依靠于详细的硬件,依据运用场景,对实时性要求各不相同。一起,通讯网络的敞开,对信息安全的要求日益严苛。

  和整个轿车软件联络最大的,或许便是OEM主机厂的电子电气架构部分。可是,调查一下各大车企技能中心、研究院的担任人,根本都是传统底盘、发动机等领域身世。他们对智能驾舱,主动驾驭和云端及移动通讯,以及信息安全的常识短板需求补足(见图8)。

  现在,OEM主机厂根本是供给相似“Black Box”的零部件标准(SOR或RFQ),详细的完结和技能上的Know-how,根本上都把握在供货商手里。

  如图9所示,是来自OEM主机厂的典型VDC (Vehicle Dynamic Control)子体系功用标准书,除了这种黑盒的接口界说,软件与硬件的完结,根本把握在供货商手中。所以,传统轿车产业链傍边,对软件了解最多的,应该是Tier1供货商中的轿车电子软件部分。而常识产权从供货商手里转移到轿车OEM开发人员手里,简直是不行能的。尤其是,传统上的轿车OEM企业,根本不会为软件开发独自付出NRE本钱 (某种意义上讲,便是“白嫖”)。所以,要取得这部分常识产权,更是难上加难。

  受限于整个职业的开展趋势,轿车电子软件的干流开发大部分还约束在微操控器(MCU)层面。最近五、六年,跟着车联网和主动驾驭的开展,逐渐转向了依据ARM的SOC渠道,多核的芯片处理器。

  现在轿车职业的从业人员,根本是运用依据AUTOSAR的主动代码生成东西,如Etas, Mentor Graphic, EB Tresos等,经过图形化的界面装备运用程序,主动发生代码。可是,跟着主动驾驭,智能驾舱的新功用呈现,轿车对算力的要求越来越高,分层的软件架构,操作体系和高功用SOC渠道的选用成为常态。之前的开发东西链开端面对应战,新的东西链还不老练。这关于传统轿车职业软件从业人员,将是新的应战。多年运用相似于AUTOSAR CP的东西链,现已让大部分轿车软件开发人员沦为了简略的装备工程师,逐渐损失了底层软件0到1的开发才能; 对底层芯片的了解更是绰绰有余。这种应战将触及魂灵。短少必要的,老练东西链来支撑代码的主动生成与测验,将会发生发自内心深处的焦虑感。

  图10是节选自互联网的一张HPC的体系架构图。杂乱的体系结构,对传统ECU的从业人员的应战是巨大的。代码运转从传统的单核到现在的多核,怎么合理地,动态分配资源而不是之前的静态资源分配,都对传统轿车电子软件开发人员带来应战与技能的转型。

  轿车电子软件归于嵌入式软件开发领域,是在专用核算机体系上进行软件开发,一般要求开发人员具有必定的硬件根底。干流的嵌入式渠道包括ARM、DSP、FPGA等,开发言语首要是汇编/C/C++。

  相对应的是,IT与互联网大部分的软件开发人员,都归于在通用核算机体系上的软件开发,一般是在某种操作体系上,如Windows,Linux,Android,IOS等,进行运用软件开发,首要包括电脑端,手机端,服务器端等设备,以X86与ARM架构为主。大部分开发人员都会运用某种高档言语,如C++,JAVA,JS,PYTHON,MySQL,等,进行特定使命的开发。

  可是,对来自轿车产业外部的互联网开发人员,虽然人数巨大(据估计,有 100万的从业人员),但假如从事轿车电子软件的开发,却需求了解整车架构 及轿车自身的know-how(图11)。这个约束了互联网软件开发人员的挑选。

  ICT职业与智能硬件的公司,以及芯片公司,也培养了许多的通讯精英(移动通讯,Wifi,Ethernet 等)和底层BSP或Firmware固件开发团队,他们归于软件团队中最懂电子硬件的人。这部分人将是轿车电子软件开发的最佳人选。可是,对整车架构和轿车自身的know-how的了解(图11),也相同约束了这部分嵌入式软件开发人员能够快速上手。

  AI智能的开展,互联网公司培养了许多的算法人员(图画/语音/数据)。敞开的互联网精力,也培养了一批技能深沉的信息安全团队。而运用软件的多样化和老练的C/S结构,如Restful,RCP等,也练就了一批优异的前端和后端开发人员。因其更多的独立于详细的硬件,或许倾向于云端和了解的PC及移动端打交道,切换本钱会很少。这部分人才是完结车联网的云端软件,以及大数据分析的专业人才。当然,关于整车的架构,轿车产业法则、法规的了解以及B端商场的规则,依然需求必定时刻的磨合与历练。

  百年的轿车工业开发,构成自己特征的,依据质量阀门的整车开发流程。经过这种流程,把OEM主机厂和其Tier1,Tier2供货商密切地联络在一起,构成有机的开发全体。可是,跟着依据功用和场景的解决计划逐渐开展,软件占有主导地位,现有的OEM开发流程却不能很好地习惯软件体系与软件工程,流程面对巨大的应战,需求全方位的体系建造。这种流程的体系化建造,需求流程的架构与规划,它涵盖了安排准则,人物和责任等维度(详细参看大众号文章:行云流水般的流程):

  传统的开发形式是OEM主机厂担任体系和子体系的功用及接口界说。可是,许多子体系的区分是依据物理的机械件(ECU)及接口进行了区分,相应的担任工程师也跟从相应的硬件耕耘多年,构成自己的专业know-how;可是,专业化的分工,构成“I”字型的常识架构。不同的零部件之间的技能壁垒逐渐发生,乃至各自为营,“老死不相往来”。问题是,如图12所示,依据场景的需求开发需求多个子体系的联动;需求“T”字型的常识架构。怎么分化需求;怎么进行需求办理;分层办理;怎么做到需求的重用;怎么削减各功用之间的依靠,都对原有的流程发生新的应战。

  轿车OTA功用的完结,怎么办理轿车上市后的OTA功用与需求,怎么衔接运营,4S售后服务等功用需求,怎么随时供给云端服务功用,都需求对原有依据零部件开发的流程进行改造。

  轿车工业的传统形式,软件的know-how 根本被有实力的供货商把控,详细的软件完结,接口界说,对OEM是不行见的。所以,怎么保证不同的ECU软件有机结合,和谐完结必要的场景,相应的作业机制需求树立。

  而车、管、端三位一体的未来开展方向,三者的联动的架构规划,相同需求合理的流程机制来保证。伴跟着SOA架构的逐渐完结和车内通讯线路的以太网化,接口的界说将逐渐从依据信号的界说或许简略的音讯结构的界说C/S形式转向更杂乱的SOA架构与接口界说(如图13所示)。当抵触发生,需求相应的技能裁定流程进行合理评价。

  轿车的造型规划构成不同的车型及零部件的Fit和Form。传统的零部件开发形式,不同Fit的零部件的软件代码各不相同。怎么有效地重用代码;怎么构建软件架构渠道;怎么将不同代码集成在一起,成为新的应战。需求新的流程来保证软件代码的重用性及软硬件的集成。

  传统的零部件产品与项目常常合二为一。一旦硬件终究认可,软件将随之冻住,直至生命周期的完结。可是,智能车的软件产品却能够随时添加新的功用,构成新的版别,经过长途OTA进行更新。能够幻想,未来同一款硬件,将会预装不同的软件版别,在商场上出售。怎么办理客户车辆的软件版别,怎么办理软件的兼容性,等等,需求新的流程改造。而项目办理,如图14所示,或许会以软件开发办理为主,在硬件产品的生命周期内,经过项目的形式安排软件的交给。

  跟着软件长途确诊的敞开,以及AI及IOT技能的落地,依据数据的售后服务体系终将树立。传统的4S服务的形式将逐渐转移到线所示的长途服务体系的场景将成为常态,相应的流程体系的改造也势在必行。多生态协作同伴的介入,怎么办理端到端的场景解决计划,供给更高的服务质量,都是OEM主机厂面对的问题。

  各种主动驾驭,人工智能,软件算法,云端软件的开发诉求,将会促进新的开发东西链。或许传统的东西链进行演化,如依据AUTOSAR CP开发的东西链将进一步进化为AUTOSAR AP等(见图16)。而流程的优化和改造,相同需求相似JIRA,禅道,Synopsys,RobertFramework之类的软件开发测验验证等东西链的引入。

  做过轿车Tier1供货商的小同伴,我信任都经历过那种血淋淋的轿车零部件的商务报价进程 – “没有最低,只要更低”。最终的结果,不论你是否信任,会是产品质量的损失。这从一个维度,充沛反映了现在传统OEM主机厂的思想定式:一辆轿车的功用决议计划,更取决于零部件的价格。在曩昔以机械结构为主的轿车中,这个做法能够了解。可是,跟着软件驱动轿车的开展,如前面几篇文章所述,全生命周期的本钱的权重要远大于现在单件本钱的抢夺。比照来看,在新势力造车的蔚小理中,交给让顾客眼前一亮的功用却被视为更为重要的决议计划依据。

  软件工程师们将不得不优化软件代码,以习惯有限的核算资源。但由于体系的杂乱性,这样的结果是,在未来的功用测验中发现各种不可思议的问题,导致很难查找根本原因,然后添加了工程本钱,乃至延误了产品的上市周期。另一方面,虽然没有找到问题的本源,迫于项目的进展,工程师们也是“拆东墙补西墙”,选用暂时计划应对项目的交给,为量产后的产品质量种下危险,添加了售后服务的本钱。

  软件工程师不得不紧缩他们的代码,保证其满足的小,能够被调入有限的内存运转。代码要满足地精简,保证内存的每一位(Bit)都能被充沛运用。如此一来,任何新功用的添加将变得简直不行能。更有甚者,乃至缺点的修正也将无从下手,而不得不进行硬件的召回。这些,在添加了工程师本钱一起,进一步加重了公司的售后服务本钱,消减了公司的软件出售收入来历。

  这儿,咱们并不是着重传统的Cost Per Unit的本钱管控不重要。咱们着重的是全生命周期的本钱概念。如图17所示。所以,在评价零部件的单件本钱时,除了零部件相关本钱之外,有必要考虑其带来的项目推迟危险,产品上市窗口,工程本钱,调试本钱,售后服务本钱,代码复用以及未来新的出售收入添加的机会本钱。

  顾客需求的多样性和定制化的诉求,唆使主机厂在装备上构成不同的装备版别,发生不同的轿车Variant。以“简略的动力体系操控的运用功用来讲,会有3488中不同功用装备”(注:来自Manfred Broy)。而现在的豪华车,根本装备120个左右的ECU,简略的“有”或“没有”的装备,会有2120种Variants,供顾客挑选。除了商场和用户的唆使,在整车长达10~15年的生命周期内,各种小改款,中期改款,大改款,VAVE层出不穷,相同结构的ECU,会有不同的FIT,FORM,也或许预装了不同的软件版别。如此很多的Variant,需求巨大的验证与承认作业,必将发生巨大的轿车工程本钱。相同,巨大的轿车Variant,也对售后服务的备件,服务技能和召回预算构成巨大的压力 。

  轿车职业的“赖特规律”(注:莱特规律由美国航空工程师西奥多·赖特在1936年提出,他将制作功率和制作经历联络起来,其中心是每出产必定单位的产品,其制作本钱将下降稳定的百分比)指出,“单个类型的轿车产量每累计添加一倍,本钱的价格就会下降15%”。这终将会驱动硬件的标准化,下降轿车的Variants,然后下降轿车工程本钱;功用的差异化完结,则更多地经过软件来竞赛。

  可是轿车软件带来的本钱添加,将越来越闪现。怎么管控软件的残次质量本钱,将成为摆在每一位轿车从业人员面前的一道关卡。图18是关于某品牌轿车的OTA晋级的一则新闻(德国《轿车与体育》(Auto Motor und Sport) 报导),12小时的晋级进程,7.5小时的软件装置进程。按4G网速核算,晋级包高达30G,单车流量费将高达三位数。更令人大跌眼镜的是,电池电量竟然被耗光,这让顾客情何以堪?

  轿车工程本钱的另一个维度,是轿车软件的Variant。传统的ECU零部件,在整车的生命周期内,会有不同的FITs,Form等。可是,不同外观尺度的ECU与ECU之间的软件差异或许不超越10%。不幸的是,由于软件的不重用性以及单位硬件本钱的管控理念、收购理念,导致软件很难从一个ECU很快地移植到另一个ECU。这使得大部分软件不得不被重写(据德国轿车工业供给的数据,大部分软件的改动其实只要10%的差异性。)。跟着车子智能化的开展,底层硬件的通用化,软件重用的趋势是必定。如此一来,软件产品的观念(见图19示例图)急需在整车厂树立并实践。

  SDV,软件驱动轿车,毋庸置疑,现已是实实在地摆在每一个安排,每一位轿车从业人员面前的课题。虽然轿车软件,相对硬件而言,体量依然藐小,其在生长的道路上需求“水”,“土壤”和“阳光”,需求企业办理者和每一个轿车从业人员的保护和灌溉。可是,面对这个轿车产业这个百年未有之大变局,软件必将撬动整个轿车的产业链,在轿车生命周期的各个环节,如图20所示,发生新的价值,驱动立异与再造。

  在这个进程中,觉悟的OEM开端与外部公司协作,例如零束轿车软件与爱索办理咨询的云端发布DevOPS改造;极氪轿车的整车流程优化、再造,软件审阅等。这些都是适应软件驱动轿车之大变局,经过广泛的生态衔接,构建健康的软件生态链;另一方面,也正反映了企业开端正视面对的问题,经过价值洞悉,活跃推动安排革新,思想革新,技能know-how, 人才储藏以及流程准则的建造。