黄少堂:软件定义汽车,架构定义软件

8月26日,江铃汽车CTO兼总裁助理黄少堂受邀出席 “SAE 2020 汽车电子与软件技术论坛”,发表《软件定义汽车,架构定义软件》的主旨演讲。系统地阐述了软件定义汽车的背景、机会和挑战,并分析了顶层设计和实际执行中的痛点。
汽车圈内人士更习惯称他黄堂主,笔者听过很多CTO的演讲,很少有黄堂主这样,纯干货、零带货的。听众评价他的演讲,不仅有掌声,还有笑声,掌声代表礼貌和敬意,笑声才是内心的共鸣。
*本文是根据现场演讲整理而写,尚不能领悟黄堂主精髓是万一,仅供交流、参考。

01为什么强调软件定义汽车?

今天所处的汽车时代,我们前人从来没有这么幸运过,也从来没有这么焦虑过,更没有体验过。每一天都不一样,即使我这样有几十年汽车电子经验的老行家,面对今天这样从未经历过的世界,又能好到哪去了?

最近,我们一直在思考,为什么业内突然兴起软件定义汽车,而且如此红火。事实上,过去几年,如发动机的点火、喷油、排放,已经是软件控制了,底盘的AEB,还有自动刹车控制,包括自动转向。其实从底盘、传动、动力、车身,软件已经渗透到了几乎所有的汽车系统。但过去从没有像今天这样强调软件定义汽车。

为什么今天突然间强调软件?最近我拿了一台华为的P40,内存到达516G,相当于一台电脑。因为得益于芯片、互联网、大数据等技术的发展,在硬件的基础上,我们才得以在小的空间内做很多的事情。

另外,消费电子对汽车行业的冲击,人们的消费习惯和生活方式已经发生变化,促使人们的期望值不断的增加,人们不再忍受开一个豪华车,还用一个手机去导航。特别是90后、00后的消费者,他不再像我们这一代人买个宝马、奔驰,做点小生意,他们更强调个性化的展现。而当我们打开汽车行业的软件库时,发现我们的软件代码量已经超过了飞机,并不在其他行业之下。

02特斯拉效应

记得2003年特斯拉成立的时候,当时我们在美国通用,对它不屑一顾,觉得它就像小孩玩玩具,闹不了几年的。时至今日,还有哪一个老牌汽车企业敢轻视特斯拉?人家只卖36万辆车,还不用赚钱,而大众、宝马、奔驰、通用、福特,这些传统车企加起来卖2000多万辆,但他们加起来的市值却抵不过特斯拉。说明社会不认可传统车企在创造价值。包括国内的新势力,别看车子只卖几万辆,甚至亏本,但与国内领头的销售几百万辆的车企,市值相差并不多。

在国外,上市企业经营的目的就是为股票的拥有者创造价值,经营者的工资是以股价来论的。你可以想象传统车企的管理者的压力,当初的通用贱卖土星、庞蒂亚克、悍马也是不得以而为之,华尔街的人坐在你办公室,你不卖,就得自己下岗。克莱斯勒当初也是因为股票不景气,迫使被菲亚特接收。

像我这样早期对特斯拉不屑一顾的,今天再来看他们,Model S的网络架构拓扑图,非常规矩,这样的拓扑图很好,拿到一个拓扑图,用一个CANoe或者Vehicle Spy工具可以立项他的原始结构。第二代适当加了一个集成,到了第三代,你再用传统的电子电气拓扑图去画,画不了,也立项不了,简直就是杂乱扔在一起的。它的能力在域控制器里面,在软件里面,你从外表去仿画他的架构,很难做到。特斯拉重新换了一种不遵守汽车行业传统法则的方式,自己单跑了。杂乱中,其实彰显了它的软件能力。

特斯拉的设计语言和交互体验创新也是对传统汽车的一个全方位挑战。Model 3看起来简单的显示屏背后,大众做不到、通用也做不到。一个屏里面的几个模块,我们传统的整车厂有车身部、娱乐部、信息部,一个键,这么多部门谁去负责?软件内部又是如何集成?我们供应链里有一个企业能做这样的东西么?别看一个屏,其实用户并不关心多复杂的网络架构,也不关心ISO 26262,用户关注的是简单和极致的体验。而制造工艺、开发流程、工具链,还有供应链的整合,而复杂的逻辑只隐藏在背后。特斯拉还有强大的自身能力,现在绝大多数整车厂都受制于供应商。表面上看起来主机厂很强大,如果把汽车扒开,有多少是主机厂自己做的呢?特斯拉让整个行业进行了思考,重新定义汽车。

03架构定义软件

我们注意到,最近各大车企成立软件中心,但很难招到人,IT的人做嵌入式软件是一个鸿沟,虽然都是软件,但不用的平台,不同的应用,有着相当大的差异。从架构到云管端,因为结构不同,控制方法不一样。我们通常讲结构下的软件。我们先要定义软件架构本身,再定义功能,再建立通讯网路。

首先要定义好架构,然后针对场景的设计,比如自动驾驶的场景、路面,娱乐系统,商用车、物流车的场景跟乘用车又不一样,场景定义就不一样。回顾汽车网络架构,以前只有电器架构,没有什么电子和软件。比如发动机点火就是用一个高压线圈,开关一弹,能量释放,产生火花,点火。油是共轨的,哪个阀门开了,就滴到哪个油缸里。后来才有了基于发动机的电子模块,也就有了电子电器架构。现在,随着智能网联汽车的发展,特别是自动驾驶以后,将演变成车、路、人协同电子架构

在传统汽车人看来,Model 3 的架构简直是一个大杂烩,而传统的车企,如大众MEB的架构就比较规矩,很难说谁的更好。但用户其实并不关心你背后的设计,这就是我们需要思考的。

打通任督二脉的关键恰恰在于整体架构,而软件是架构的关键要素,软件实现是战术,架构是战略。

车云一体电子架构是我们今后要做的事情,我们以前总是在做车上测试、网络测试、模块之间的测试。既然车云已经形成了,为什么不把车网跟后端网一起进行测试呢,每个信息传到后面如何保证是正确的。我们的测试流程里并没有涵盖ISO 26262,IOS 26262只是定义到车上的,如今的汽车哪里只是车上的呢?

所以你说特斯拉完全不遵守26262和AUTOSAR,也有一定的道理。当他发现传统标准局限的时候,就需求创造出自己的路。

同样,车云一体的电子架构,他们各模块之间的协同,有哪个现有的标准可以参考呢?标准体系并没有完全跟上行业发展和产品的需要。我曾经当过两年ISO的编委,召集一帮人讨论两三年,究到每一个0和1, 严肃性是有的,但你可想而知,每个企业派出去的人,一般也不是最有价值、最忙的,我们不必将标准当成是圣经。我们需要尊重标准,但如果仅是知其然不知其所以然的使用,消费者并不会为这个买单。在传统的主机厂,上万人,最顶端的很难知道下面的事情

我们的中央计算器,一定程度上要感谢芯片商的能力,芯片能力的提升,促使电子架构向区域架构发展,从而为软件功能迭代提供硬件平台。我们最早做ADAS,一个机械式的毫米波雷达的成本是3000美元,只有凯迪拉克上能配,今天已经下降到了两三百人民币。硬件成本的大幅度下降,才让智能汽车成为现实。我们今天谈智能,并不是我们的前辈很蠢,而是没有如今的整个技术环境支撑。

Model 3 的中央计算模块,采取区域控制,不是功能域控制,有人说是为了节省线束的成本。我的理解是,它把模块、智能配电、传统保险,都用电子保险控制了。而我们传统的网络架构,控制0和1,起步、唤醒、休眠。如果把电源都控制了,就不存在休眠、唤醒了,一通电都醒了,一断电都休了。既然把电分开了,就必须有前、左、右控制,如果把所有的保险都放一个盒子里,就变成烤箱了,所以有几级分电。这是基于功能的需要进行这样的定义。

传统的软件架构,有以下特点

  • 传统软件应用开发,功能代码耦合,程序整体打包

  • 修改部分逻辑,需整体重新编译

  • 跨控制器功能分散,所有相关控制器都需要更新软件

如果我要更新一个ABS,那关联的BCM、仪表、网关都要改,而且都分属于不同的供应商,代码也是别人写的。从这一点也应证传统车企被供应商绑架了。

新的软件架构下

  • 复杂功能被切割为服务块,组成服务包;

  • 服务单独部署,代码解耦;

  • 服务可编排和重组,形成新的功能应用。

今天,在域控制器的概念下,关键的模块都是自己开发的,你要改一个节点,或者要改不同的节点,可以通过功能定义,不再以模块去刷新一个,而是以服务包的形式进行更新。而且软件还可以进行整个生命周期的收费,改变车企的运行模式。原来汽车卖出去以后,跟车厂就没有多大关系了。

当我们具备软件基础能力,软件模块需要做什么,车企的应用软件如何建立?

按传统思维,我们总希望通过智能驾驶一个方案做所有的,很多模块是一个公司做。按新的模式,做感知的、做定位的、做决策的、还有做执行的,用一个渐进的方式,不需要大,这样供应商就不是做一个模块,而是重复的流水线。我们所合作的企业并不一定要大,但是要精,然后不断地完善。这个时候软件就变成了一个标准化的工具。但我们需要把层级定义清楚,把接口定义清楚。

同样,智能座舱领域也是一样,我么把它分成几个模块,把底层定义清楚,主机厂有能力的多做一下,能力弱的少做一些

软件的另一个核心是OTA,没有OTA软件的更新,软件也无法定义汽车。通过更新,可以不断地满足用户的体验,重新定义数据形态,根据软件更新的范围,内容,安全度,让汽车在生命周期内有再生命力。具体体现在:

  • 低成本软件故障解决和问题修复,

  • 降低招回成本,

  • 产品性能优化,

  • 功能服务导入和迭代

  • 提升人机交互和服务升级

  • 用户体验持续提升

OTA结合5G,再加上车路协同,整个生态链和供应链也将被重新定义。在这个全新的产业生态中,4S店的模式可能会发生颠覆。当你有大数据,有GPS定位,可以通过线上诊断、线下换件的形式。如果是涉及到软件更新,在家里就可以通过OTA修复BUG。

04软件定义汽车

我理解的软件定义汽车是:软件深度参与整个汽车的定义、开发和验证流程,并不断优化客户体验,持续创造价值。

传统车企开发一个车往往需要三年,包括概念设计、定义方案,再冻结、下车体制做、样车制造、三高测试、标定等。如果软件定义汽车还在这样的流程下进行,三年前开发的软件,在三年后可能就已经被淘汰了。因此,软件定义汽车要颠覆整个汽车开发流程。这将是很多车企巨大的挑战,大公司制定流程往往是很大的梯队,而管理层中,基本都是做底盘、车身等传统部件的出身的,他们的软件的概念还比较缺乏。固化的流程让传统汽车人很安全、很可靠。这就制约了组织的更新和发展

要实现软件定义汽车,要没有一个革命性的,从组织架构,CEO层面变革,只可能被淘汰。

我读MBA的时候,去过芬兰的诺基亚。当时,整个芬兰为诺基亚自豪,这么小的国家,诞生如此成功的企业,它的手机以质量著称,充电可以用一个星期。苹果出来的时候,我们都笑了,不小心掉地上,屏碎了,每天还要跟祈祷一样,把电源插上去充电。其实诺基亚并没有做错事,当初MBA的范例都是它的成功。如果我现在再去读MBA的话,范例会不会是它如何失败的。时代在变,即使你没有做错事,但别人做的比你更好。

很多机械类的东西,要改一个字,开一个模,到今天仍然需要上千万成本。而软件只需要一次开发费。并且可以个性化的定制,借用其他行业的生态。软件定义汽车的驱动因素具体表现在:

用户层面:

  • 千人千面的用户使用需求

  • 打造舒适的驾乘环境,改变未来出行方式

  • 拥有丰富的自选应用

  •  OTA更新软件

  • 无需硬件升级

OEM层面:

  • 更短的开发周期

  • 丰富的车辆变形管理

  • SOP后快速的迭代更

  • 减少ECU软件升级周期和成本

  • 标准I / O接口,软硬分离

  • 开放的应用生态服务

  • 丰富的产品研发和商业创新,即插即用的高效可扩展性

舒适的驾乘环境,改变未来出行方式

软件定义汽车赋能整个生命周期内,可以学习用户、车辆自身、周围环境并适时作出适应性调整。

05软件定义汽车的要素

传统开发模型:

  • OEM只是架构的定义者,只做系统集成工作,不做软件开发

  • 各系统Tier1完成所有功能的软件开发

  • 各系统较封闭从而形成信息孤岛,外部开发者无法对介入开发

  • 代码无法复用,大量软件工作花费在不同软硬件的适配上

  • 硬件产生价值

面向软件汽车的开发模型:

  • OEM不仅仅只是架构的定义者以及系统集成者,还主导脱离底层操作系统以及硬件的基础软件平台和大部分策略层面软件的开

  • 各系统Tier1完成底层软件的开发

  • 开放的应用服务生态,即插即用的高效可扩展性

  • 软件产生价值,满足千人千面的用户需求

有人问,可不可以一步到位?虽然我们想这样,但一方面是自己没有这个能力,另一方面是供应商不是这么排的,而且这个过程是要跟供应商及整个供应链讨论的。你有多大的市场?怎么玩?谁有权力去定义这个规则?有权力定义规则的人生活已经很舒服了,为什么要颠覆自己呢?对于大多数传统车企,比较现实的策略是渐进式变革。

电气架构、远程升级、网络安全、大数据是软件定义汽车的基石。

智能互联和智能驾驶推动了汽车行业的升级。需要全新的网络架构,寻找新的合作伙伴,更广泛的生态系统和平台。比如芯片厂商、运营商、BAT等互联网公司,过去这些与汽车没有联系的企业都渗透到了汽车行业。再往后,公路局、收费站,国家检测局都将加入汽车生态圈。

06软件定义汽车带来的挑

随着软件越来越多,越来越复杂,软件之间的交互、测试,需要行业的共同努力,如果每个车厂都搞个自己的操作系统,都认为自己是最牛的,打开一看,其实都是抄了别人的,就改了两个字,把一个完美的东西改成了不完美的东西。

软件开发模式仍然苦难重重:

  • 软件层次划分不够,专注于研发关键技术的组织规模

  • 软件技术的使用偏保守

  • 基础软件提供功能偏向通用化,旨在针对首要关键技术的公共模块

  • 生态较封闭,大量软件工作花费在不同软硬件组合的适应上

短期阵痛

  1. 软件定义汽车,选择技术路线很关键,就是选择合作伙伴。跟谁合作?做什么?如何分工?

  2. 我们既不能什么都做,也不能什么都不做;

  3. 你带的合作伙伴靠不靠得住,不要搞了两三年之后,等你量产的时候,它倒下了;

  4. 不要盲目拒绝和否认新的技术和产品,没有完美的技术;

  5. 时间、范围、能力合作伙伴的协同关系。

软件定义汽车中长期挑战:

  1. 公司战略与管理层知识结构;

  2. 企业文化;

  3. 组织架构与技能匹配;

  4. 开发、生产、售后、维护, 全生命周期流程需要重新定义;

  5. 重塑供应链及运行模式。

07结语

我们今年所经历的时代是汽车行业前所未有的,在软件定义汽车层面,中国与世界同步甚至走在前列,没有对标与参考,在焦虑的同时,也是幸运的。需要行业同仁齐心协力、共同努力,我们要共享、讨论、坦诚布公,才可能取得共同的、共有的进步!

最后借用一句七绝:

百舸争流千帆竞

借海扬帆奋者

(作者 / 东方既白)

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