驾驭软件定义车辆的复杂性

汽车行业正处于通往软件定义车辆的复杂、昂贵和革命性的道路上。每家公司都需要开发、购买和管理大量软件，才能在以软件为中心的一代中保持领先地位。本专栏将概述影响软件定义车辆时代之旅的因素和复杂性。

第一步是了解与大多数其他行业相比，汽车行业具有增加软件复杂性的功能。

“软件定义”的定义意味着大部分汽车功能现在由运行在所需处理器、内存和传感器上的软件应用程序实现。此外，大多数功能是由人机界面在软件中实现的好坏来定义的。

在涉及现有、新兴和新的潜在技术的路径时，存在许多选择和问题。此外，还引入了有关软件生命周期管理的法规，并且预计会出台更多法规；特别是对于自动驾驶软件。

随着所有车辆都联网，无线软件更新和网络安全软件成为必须。这些技术增加了复杂性，同时也为汽车制造商和车辆用户提供了巨大的机会和优势。

汽车行业软件复杂性

汽车行业具有多种特征，使其快速增长的软件组合的开发、维护和管理变得复杂。下表总结了这些特性以及它们如何影响汽车软件平台的信息，最终增加了进入软件定义汽车时代的复杂性。

产品寿命

汽车行业产品的生命周期是所有行业中最长的——至少在以每年数千万销量计的批量产品中是这样。汽车软件的复杂性和程序规模已显着增加，并将在未来十年或更长时间内继续如此。当今许多汽车中众多汽车软件平台的总和超过 1 亿行代码，并且在未来十年可能翻一番或三倍。

这些因素将在 10 到 15 年的客户使用期间在软件开发、维护、错误修复、召回和更新方面挑战 OEM 及其供应商。对于通常每 3-4 年更新一次的特定汽车模型来说，这已经足够复杂了，这可能会发生 2-4 次。当主要 OEM 拥有 10 到 20 种型号且具有一些区域变化的型号正在经历这些型号更新周期时，复杂性会大大增加。

从内燃机汽车 (ICEV) 到电池电动汽车 (BEV) 的转变为汽车软件更新和管理增加了另一个维度。开发新的 BEV 模型提供了从新的、干净的软件表开始的机会，而不是依赖可能已经过时的旧软件平台，应该用最先进的软件架构代替。

Domain ECU era

域 ECU 将多个小型 ECU 组合成一个具有更强大处理器、更大内存和更强大的软件平台和应用程序的 ECU。传统系统正在被域 ECU 和软件定义架构所取代。对于一些 OEM 来说，这种转变可能需要长达十年的时间，而大多数 OEM 只是几年前才开始的。

基于云的软件开发平台的增长和能力正在加速创建新的软件架构并扩展其特性和功能。基于云的方法还在快速添加软件即服务 (SaaS) 功能。

实时软件

许多汽车应用程序被归类为实时软件。这意味着完成软件代码有特定的时间限制。否则，控制汽车操作的软件，如发动机、刹车、转向和加速，可能会出现故障并造成安全问题。ADAS 和 AV 功能也是越来越重要的实时软件的例子。

与常规软件相比，额外的时间限制使实时软件的开发更加复杂和昂贵。

功能和 AV 安全

功能安全现在是所有实时软件平台的核心功能，并受 ISO 26262 标准监管。许多软件平台必须通过功能安全测试才能在现代车辆中合法使用。

AV 功能是这条道路的下一个方向，新标准规定了 AV 技术的设计方式，实际上将功能安全性扩展到自动驾驶系统。关键标准是 ISO 21448、UL 4600 和 IEEE P2851。

软件立法

关键软件立法侧重于网络安全和 OTA 软件更新管理。UNECE WP.29 立法于 2020 年在欧洲通过，对网络安全和 OTA 软件更新进行监管。

人工智能软件

人工智能在汽车行业的重要性与日俱增，并将在未来十年产生深远影响。具体来说，未来十年需要人工智能技术进步，必须解决人工智能黑匣子问题。AV软件驱动依赖于AI技术创新。我们还指望人工智能以更少的错误、更高的效率和更低的成本来改进软件编码。

视听法规

更难出现的问题之一是 AV 道路立法，它将极大地影响未来的 AV 软件。需要新的法律、基础设施和 AV 安全跟踪系统。这些解决方案通常包括关于初始 AV 安全水平与历史人类驾驶员安全的困难且有争议的社会和政治决策。多个国家/地区已开始通过 AV 法律，而且还有更多法律正在制定中。

内容使用

由于移动设备的普及，汽车中的内容消费在过去十年中急剧增长，其中智能手机引领潮流。汽车原始设备制造商试图开发自己的软件平台来连接智能手机，但由于苹果和谷歌的软件平台现在占据主导地位而失败了。

由于驾驶分心问题是车祸的主要原因，驾驶员和乘客之间的内容使用规则有所不同。AV 有望在可用时增加内容消费，这将扩大汽车行业内容软件平台的市场机会。

汽车OEM软件平台阶段

很明显，汽车原始设备制造商在软件定义汽车时代成为成功的参与者还有很多事情要做。下图是一个简单的方框图，总结了 OEM 在未来 15 年内必须做什么才能成为可行的竞争对手，主要分为两个阶段：绿色方框中的软件开发和红色方框中的软件平台客户使用阶段。大多数软件平台的开发阶段需要 1-3 年，而软件平台的使用阶段要长得多，为 10-15 年。

汽车行业已经在利用最初为 IT 和其他行业创建的软件开发平台。Eclipse 等集成开发环境平台大量用于创建汽车软件平台。近年来，专注于软件开发的云平台也增长强劲，其中AWS和 Microsoft Azure 处于领先地位。

IT 行业出现了一种新的软件开发方法，称为“无代码”或“低代码”。它基于创建更高级别的开发平台，简化了创建软件代码的过程。这一趋势的顶端是基于人工智能的代码生成。预计这一趋势将对汽车软件开发产生越来越大的影响。

另一种方法是针对特定的应用程序段定制软件开发。例如，Apex.AI专注于功能安全软件平台。

所有这些软件开发平台都用于创建如上图所示的种类繁多的汽车软件平台。每个车辆系列都将拥有一个软件平台组合，如标有车辆系列 #1 和 #N 的两个绿色框中所示。这意味着有几个额外的车辆系列。

可以跨模型和跨代共享和重用的软件平台越多，汽车软件商业模式的经济性就越好。过去，这在许多汽车原始设备制造商的战略清单中并不重要。现在它是必需的，所有汽车原始设备制造商都在尽可能地利用软件平台。

在上图中，红色块显示了具有相似标签的车辆系列#1 和#N 的车辆客户使用软件平台的阶段。顶部的红色块显示了管理运营、更新和其他活动所需的基于云的平台，OEM 将需要盈利的软件业务。

该图还列出了每年 5-200 万辆大容量车系平台的典型销售范围。小批量平台的年销售额在 50K 到 150K 之间。

还有更多细节需要超出这篇短文的范围。未来的观点和分析可能是有价值的话题。

最后的想法

汽车行业正朝着提供软件定义车辆的方向发展，这些车辆将极大地改进在其生命周期中将继续扩展的功能。为了实现这一目标，OEM 和供应商正在通过扩展技术和新商业模式进行攻击。更适合汽车复杂性的先进软件开发平台尤为重要，并且开始出现。

购买一些软件平台和内购其他软件平台的组合似乎是一种常见的策略。越来越多地使用基于云的软件开发平台是一种最受欢迎的方法。

审核编辑 黄昊宇