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黃少堂：軟件定義汽車，架構(gòu)定義軟件
2020-08-31 22:56:05· 來源：汽車電子與軟件
編者：8月26日，江鈴汽車CTO兼總裁助理黃少堂受邀出席 SAE 2020 汽車電子與軟件技術(shù)論壇，發(fā)表《軟件定義汽車，架構(gòu)定義軟件》的主旨演講。系統(tǒng)地闡述了軟件定義
編者：
8月26日，江鈴汽車CTO兼總裁助理黃少堂受邀出席 “SAE 2020 汽車電子與軟件技術(shù)論壇”，發(fā)表《軟件定義汽車，架構(gòu)定義軟件》的主旨演講。系統(tǒng)地闡述了軟件定義汽車的背景、機會和挑戰(zhàn)，并分析了頂層設(shè)計和實際執(zhí)行中的痛點。
汽車圈內(nèi)人士更習(xí)慣稱他黃堂主，筆者聽過很多CTO的演講，很少有黃堂主這樣，純干貨、零帶貨的。聽眾評價他的演講，不僅有掌聲，還有笑聲，掌聲代表禮貌和敬意，笑聲才是內(nèi)心的共鳴。
*本文是根據(jù)現(xiàn)場演講整理而寫，尚不能領(lǐng)悟黃堂主精髓是萬一，僅供交流、參考。
01 為什么強調(diào)軟件定義汽車？
今天所處的汽車時代，我們前人從來沒有這么幸運過，也從來沒有這么焦慮過，更沒有體驗過。 每一天都不一樣，即使我這樣有幾十年汽車電子經(jīng)驗的老行家，面對今天這樣從未經(jīng)歷過的世界，又能好到哪去了？
最近，我們一直在思考，為什么業(yè)內(nèi)突然興起軟件定義汽車，而且如此紅火。事實上，過去幾年，如發(fā)動機的點火、噴油、排放，已經(jīng)是軟件控制了，底盤的AEB，還有自動剎車控制，包括自動轉(zhuǎn)向。其實從底盤、傳動、動力、車身，軟件已經(jīng)滲透到了幾乎所有的汽車系統(tǒng)。但過去從沒有像今天這樣強調(diào)軟件定義汽車。
為什么今天突然間強調(diào)軟件？最近我拿了一臺華為的P40，內(nèi)存到達516G，相當(dāng)于一臺電腦。因為得益于芯片、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，在硬件的基礎(chǔ)上，我們才得以在小的空間內(nèi)做很多的事情。
另外，消費電子對汽車行業(yè)的沖擊，人們的消費習(xí)慣和生活方式已經(jīng)發(fā)生變化，促使人們的期望值不斷的增加，人們不再忍受開一個豪華車，還用一個手機去導(dǎo)航。特別是90后、00后的消費者，他不再像我們這一代人買個寶馬、奔馳，做點小生意，他們更強調(diào)個性化的展現(xiàn)。而當(dāng)我們打開汽車行業(yè)的軟件庫時，發(fā)現(xiàn)我們的軟件代碼量已經(jīng)超過了飛機，并不在其他行業(yè)之下。
02 特斯拉效應(yīng)
記得2003年特斯拉成立的時候，當(dāng)時我們在美國通用，對它不屑一顧，覺得它就像小孩玩玩具，鬧不了幾年的。時至今日，還有哪一個老牌汽車企業(yè)敢輕視特斯拉？人家只賣36萬輛車，還不用賺錢，而大眾、寶馬、奔馳、通用、福特，這些傳統(tǒng)車企加起來賣2000多萬輛，但他們加起來的市值卻抵不過特斯拉。說明社會不認(rèn)可傳統(tǒng)車企在創(chuàng)造價值。包括國內(nèi)的新勢力，別看車子只賣幾萬輛，甚至虧本，但與國內(nèi)領(lǐng)頭的銷售幾百萬輛的車企，市值相差并不多。
在國外，上市企業(yè)經(jīng)營的目的就是為股票的擁有者創(chuàng)造價值，經(jīng)營者的工資是以股價來論的。你可以想象傳統(tǒng)車企的管理者的壓力，當(dāng)初的通用賤賣土星、龐蒂亞克、悍馬也是不得以而為之，華爾街的人坐在你辦公室，你不賣，就得自己下崗?？巳R斯勒當(dāng)初也是因為股票不景氣，迫使被菲亞特接收。
像我這樣早期對特斯拉不屑一顧的，今天再來看他們，Model S的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)鋱D，非常規(guī)矩，這樣的拓?fù)鋱D很好，拿到一個拓?fù)鋱D，用一個CANoe或者Vehicle Spy工具可以立項他的原始結(jié)構(gòu)。第二代適當(dāng)加了一個集成，到了第三代，你再用傳統(tǒng)的電子電氣拓?fù)鋱D去畫，畫不了，也立項不了，簡直就是雜亂扔在一起的。它的能力在域控制器里面，在軟件里面，你從外表去仿畫他的架構(gòu)，很難做到。特斯拉重新?lián)Q了一種不遵守汽車行業(yè)傳統(tǒng)法則的方式，自己單跑了。雜亂中，其實彰顯了它的軟件能力。
特斯拉的設(shè)計語言和交互體驗創(chuàng)新也是對傳統(tǒng)汽車的一個全方位挑戰(zhàn)。Model 3看起來簡單的顯示屏背后，大眾做不到、通用也做不到。一個屏里面的幾個模塊，我們傳統(tǒng)的整車廠有車身部、娛樂部、信息部，一個鍵，這么多部門誰去負(fù)責(zé)？軟件內(nèi)部又是如何集成？我們供應(yīng)鏈里有一個企業(yè)能做這樣的東西么？別看一個屏，其實用戶并不關(guān)心多復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，也不關(guān)心ISO 26262，用戶關(guān)注的是簡單和極致的體驗。而制造工藝、開發(fā)流程、工具鏈，還有供應(yīng)鏈的整合，而復(fù)雜的邏輯只隱藏在背后。特斯拉還有強大的自身能力，現(xiàn)在絕大多數(shù)整車廠都受制于供應(yīng)商。表面上看起來主機廠很強大，如果把汽車扒開，有多少是主機廠自己做的呢？特斯拉讓整個行業(yè)進行了思考，重新定義汽車。
03 架構(gòu)定義軟件
我們注意到，最近各大車企成立軟件中心，但很難招到人，IT的人做嵌入式軟件是一個鴻溝，雖然都是軟件，但不用的平臺，不同的應(yīng)用，有著相當(dāng)大的差異。從架構(gòu)到云管端，因為結(jié)構(gòu)不同，控制方法不一樣。我們通常講結(jié)構(gòu)下的軟件。我們先要定義軟件架構(gòu)本身，再定義功能，再建立通訊網(wǎng)路。
首先要定義好架構(gòu)，然后針對場景的設(shè)計，比如自動駕駛的場景、路面，娛樂系統(tǒng)，商用車、物流車的場景跟乘用車又不一樣，場景定義就不一樣。回顧汽車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以前只有電器架構(gòu)，沒有什么電子和軟件。比如發(fā)動機點火就是用一個高壓線圈，開關(guān)一彈，能量釋放，產(chǎn)生火花，點火。油是共軌的，哪個閥門開了，就滴到哪個油缸里。后來才有了基于發(fā)動機的電子模塊，也就有了電子電器架構(gòu)?，F(xiàn)在，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，特別是自動駕駛以后，將演變成車、路、人協(xié)同電子架構(gòu)。
在傳統(tǒng)汽車人看來，Model 3 的架構(gòu)簡直是一個大雜燴，而傳統(tǒng)的車企，如大眾MEB的架構(gòu)就比較規(guī)矩，很難說誰的更好。但用戶其實并不關(guān)心你背后的設(shè)計，這就是我們需要思考的。
打通任督二脈的關(guān)鍵恰恰在于整體架構(gòu)，而軟件是架構(gòu)的關(guān)鍵要素，軟件實現(xiàn)是戰(zhàn)術(shù)，架構(gòu)是戰(zhàn)略。
車云一體電子架構(gòu)是我們今后要做的事情，我們以前總是在做車上測試、網(wǎng)絡(luò)測試、模塊之間的測試。既然車云已經(jīng)形成了，為什么不把車網(wǎng)跟后端網(wǎng)一起進行測試呢，每個信息傳到后面如何保證是正確的。我們的測試流程里并沒有涵蓋ISO 26262，IOS 26262只是定義到車上的，如今的汽車哪里只是車上的呢？
所以你說特斯拉完全不遵守26262和AUTOSAR，也有一定的道理。當(dāng)他發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)局限的時候，就需求創(chuàng)造出自己的路。
同樣，車云一體的電子架構(gòu)，他們各模塊之間的協(xié)同，有哪個現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)可以參考呢？標(biāo)準(zhǔn)體系并沒有完全跟上行業(yè)發(fā)展和產(chǎn)品的需要。我曾經(jīng)當(dāng)過兩年ISO的編委，召集一幫人討論兩三年，究到每一個0和1, 嚴(yán)肅性是有的，但你可想而知，每個企業(yè)派出去的人，一般也不是最有價值、最忙的，我們不必將標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)成是圣經(jīng)。我們需要尊重標(biāo)準(zhǔn)，但如果僅是知其然不知其所以然的使用，消費者并不會為這個買單。在傳統(tǒng)的主機廠，上萬人，最頂端的很難知道下面的事情。
我們的中央計算器，一定程度上要感謝芯片商的能力，芯片能力的提升，促使電子架構(gòu)向區(qū)域架構(gòu)發(fā)展，從而為軟件功能迭代提供硬件平臺。我們最早做ADAS，一個機械式的毫米波雷達的成本是3000美元，只有凱迪拉克上能配，今天已經(jīng)下降到了兩三百人民幣。硬件成本的大幅度下降，才讓智能汽車成為現(xiàn)實。我們今天談智能，并不是我們的前輩很蠢，而是沒有如今的整個技術(shù)環(huán)境支撐。
Model 3 的中央計算模塊，采取區(qū)域控制，不是功能域控制，有人說是為了節(jié)省線束的成本。我的理解是，它把模塊、智能配電、傳統(tǒng)保險，都用電子保險控制了。而我們傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，控制0和1，起步、喚醒、休眠。如果把電源都控制了，就不存在休眠、喚醒了，一通電都醒了，一斷電都休了。既然把電分開了，就必須有前、左、右控制，如果把所有的保險都放一個盒子里，就變成烤箱了，所以有幾級分電。這是基于功能的需要進行這樣的定義。
傳統(tǒng)的軟件架構(gòu)，有以下特點：
- 傳統(tǒng)軟件應(yīng)用開發(fā)，功能代碼耦合，程序整體打包
- 修改部分邏輯，需整體重新編譯
- 跨控制器功能分散，所有相關(guān)控制器都需要更新軟件
如果我要更新一個ABS，那關(guān)聯(lián)的BCM、儀表、網(wǎng)關(guān)都要改，而且都分屬于不同的供應(yīng)商，代碼也是別人寫的。從這一點也應(yīng)證傳統(tǒng)車企被供應(yīng)商綁架了。
新的軟件架構(gòu)下：
· 服務(wù)單獨部署，代碼解耦；
· 服務(wù)可編排和重組，形成新的功能應(yīng)用。
今天，在域控制器的概念下，關(guān)鍵的模塊都是自己開發(fā)的，你要改一個節(jié)點，或者要改不同的節(jié)點，可以通過功能定義，不再以模塊去刷新一個，而是以服務(wù)包的形式進行更新。而且軟件還可以進行整個生命周期的收費，改變車企的運行模式。原來汽車賣出去以后，跟車廠就沒有多大關(guān)系了。
當(dāng)我們具備軟件基礎(chǔ)能力，軟件模塊需要做什么，車企的應(yīng)用軟件如何建立？
按傳統(tǒng)思維，我們總希望通過智能駕駛一個方案做所有的，很多模塊是一個公司做。按新的模式，做感知的、做定位的、做決策的、還有做執(zhí)行的，用一個漸進的方式，不需要大，這樣供應(yīng)商就不是做一個模塊，而是重復(fù)的流水線。我們所合作的企業(yè)并不一定要大，但是要精，然后不斷地完善。這個時候軟件就變成了一個標(biāo)準(zhǔn)化的工具。但我們需要把層級定義清楚，把接口定義清楚。
同樣，智能座艙領(lǐng)域也是一樣，我么把它分成幾個模塊，把底層定義清楚，主機廠有能力的多做一下，能力弱的少做一些。
軟件的另一個核心是OTA，沒有OTA軟件的更新，軟件也無法定義汽車。通過更新，可以不斷地滿足用戶的體驗，重新定義數(shù)據(jù)形態(tài)，根據(jù)軟件更新的范圍，內(nèi)容，安全度，讓汽車在生命周期內(nèi)有再生命力。具體體現(xiàn)在：
· 低成本軟件故障解決和問題修復(fù)，
· 降低招回成本，
· 產(chǎn)品性能優(yōu)化，
· 功能服務(wù)導(dǎo)入和迭代
· 提升人機交互和服務(wù)升級
· 用戶體驗持續(xù)提升
OTA結(jié)合5G，再加上車路協(xié)同，整個生態(tài)鏈和供應(yīng)鏈也將被重新定義。在這個全新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)中，4S店的模式可能會發(fā)生顛覆。當(dāng)你有大數(shù)據(jù)，有GPS定位，可以通過線上診斷、線下?lián)Q件的形式。如果是涉及到軟件更新，在家里就可以通過OTA修復(fù)BUG。
04 軟件定義汽車
我理解的軟件定義汽車是：軟件深度參與整個汽車的定義、開發(fā)和驗證流程，并不斷優(yōu)化客戶體驗，持續(xù)創(chuàng)造價值。
傳統(tǒng)車企開發(fā)一個車往往需要三年，包括概念設(shè)計、定義方案，再凍結(jié)、下車體制做、樣車制造、三高測試、標(biāo)定等。如果軟件定義汽車還在這樣的流程下進行，三年前開發(fā)的軟件，在三年后可能就已經(jīng)被淘汰了。因此，軟件定義汽車要顛覆整個汽車開發(fā)流程。這將是很多車企巨大的挑戰(zhàn)，大公司制定流程往往是很大的梯隊，而管理層中，基本都是做底盤、車身等傳統(tǒng)部件的出身的，他們的軟件的概念還比較缺乏。固化的流程讓傳統(tǒng)汽車人很安全、很可靠。這就制約了組織的更新和發(fā)展。
要實現(xiàn)軟件定義汽車，要沒有一個革命性的，從組織架構(gòu)，CEO層面變革，只可能被淘汰。
我讀MBA的時候，去過芬蘭的諾基亞。當(dāng)時，整個芬蘭為諾基亞自豪，這么小的國家，誕生如此成功的企業(yè)，它的手機以質(zhì)量著稱，充電可以用一個星期。蘋果出來的時候，我們都笑了，不小心掉地上，屏碎了，每天還要跟祈禱一樣，把電源插上去充電。其實諾基亞并沒有做錯事，當(dāng)初MBA的范例都是它的成功。如果我現(xiàn)在再去讀MBA的話，范例會不會是它如何失敗的。時代在變，即使你沒有做錯事，但別人做的比你更好。
很多機械類的東西，要改一個字，開一個模，到今天仍然需要上千萬成本。而軟件只需要一次開發(fā)費。并且可以個性化的定制，借用其他行業(yè)的生態(tài)。軟件定義汽車的驅(qū)動因素具體表現(xiàn)在：
用戶層面：
· 千人千面的用戶使用需求
· 打造舒適的駕乘環(huán)境，改變未來出行方式
· 擁有豐富的自選應(yīng)用
· OTA更新軟件
· 無需硬件升級
OEM層面：
· 更短的開發(fā)周期
· 豐富的車輛變形管理
· SOP后快速的迭代更新
· 減少ECU軟件升級周期和成本
· 標(biāo)準(zhǔn)I / O接口，軟硬分離
· 開放的應(yīng)用生態(tài)服務(wù)
· 豐富的產(chǎn)品研發(fā)和商業(yè)創(chuàng)新，即插即用的高效可擴展性
舒適的駕乘環(huán)境，改變未來出行方式
軟件定義汽車賦能整個生命周期內(nèi)，可以學(xué)習(xí)用戶、車輛自身、周圍環(huán)境并適時作出適應(yīng)性調(diào)整。
05 軟件定義汽車的要素
傳統(tǒng)開發(fā)模型：
· OEM只是架構(gòu)的定義者，只做系統(tǒng)集成工作，不做軟件開發(fā)
· 各系統(tǒng)Tier1完成所有功能的軟件開發(fā)
· 各系統(tǒng)較封閉從而形成信息孤島，外部開發(fā)者無法對介入開發(fā)
· 代碼無法復(fù)用，大量軟件工作花費在不同軟硬件的適配上
· 硬件產(chǎn)生價值
面向軟件汽車的開發(fā)模型：
· OEM不僅僅只是架構(gòu)的定義者以及系統(tǒng)集成者，還主導(dǎo)脫離底層操作系統(tǒng)以及硬件的基礎(chǔ)軟件平臺和大部分策略層面軟件的開發(fā)
· 各系統(tǒng)Tier1完成底層軟件的開發(fā)
· 開放的應(yīng)用服務(wù)生態(tài)，即插即用的高效可擴展性
· 軟件產(chǎn)生價值，滿足千人千面的用戶需求
有人問，可不可以一步到位？雖然我們想這樣，但一方面是自己沒有這個能力，另一方面是供應(yīng)商不是這么排的，而且這個過程是要跟供應(yīng)商及整個供應(yīng)鏈討論的。你有多大的市場？怎么玩？誰有權(quán)力去定義這個規(guī)則？有權(quán)力定義規(guī)則的人生活已經(jīng)很舒服了，為什么要顛覆自己呢？對于大多數(shù)傳統(tǒng)車企，比較現(xiàn)實的策略是漸進式變革。
電氣架構(gòu)、遠(yuǎn)程升級、網(wǎng)絡(luò)安全、大數(shù)據(jù)是軟件定義汽車的基石。
智能互聯(lián)和智能駕駛推動了汽車行業(yè)的升級。需要全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，尋找新的合作伙伴，更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)和平臺。比如芯片廠商、運營商、BAT等互聯(lián)網(wǎng)公司，過去這些與汽車沒有聯(lián)系的企業(yè)都滲透到了汽車行業(yè)。再往后，公路局、收費站，國家檢測局都將加入汽車生態(tài)圈。
06 軟件定義汽車帶來的挑戰(zhàn)
隨著軟件越來越多，越來越復(fù)雜，軟件之間的交互、測試，需要行業(yè)的共同努力，如果每個車廠都搞個自己的操作系統(tǒng)，都認(rèn)為自己是最牛的，打開一看，其實都是抄了別人的，就改了兩個字，把一個完美的東西改成了不完美的東西。
軟件開發(fā)模式仍然苦難重重：
· 軟件層次劃分不夠，專注于研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的組織規(guī)模
· 軟件技術(shù)的使用偏保守
· 基礎(chǔ)軟件提供功能偏向通用化，旨在針對首要關(guān)鍵技術(shù)的公共模塊
· 生態(tài)較封閉，大量軟件工作花費在不同軟硬件組合的適應(yīng)上
短期陣痛：
1. 軟件定義汽車，選擇技術(shù)路線很關(guān)鍵，就是選擇合作伙伴。跟誰合作？做什么？如何分工？
2. 我們既不能什么都做，也不能什么都不做；
3. 你帶的合作伙伴靠不靠得住，不要搞了兩三年之后，等你量產(chǎn)的時候，它倒下了；
4. 不要盲目拒絕和否認(rèn)新的技術(shù)和產(chǎn)品，沒有完美的技術(shù)；
5. 時間、范圍、能力合作伙伴的協(xié)同關(guān)系。
軟件定義汽車中長期挑戰(zhàn)：
1. 公司戰(zhàn)略與管理層知識結(jié)構(gòu)；
2. 企業(yè)文化；
3. 組織架構(gòu)與技能匹配；
4. 開發(fā)、生產(chǎn)、售后、維護， 全生命周期流程需要重新定義；
5. 重塑供應(yīng)鏈及運行模式。
07 結(jié)語
我們今年所經(jīng)歷的時代是汽車行業(yè)前所未有的，在軟件定義汽車層面，中國與世界同步甚至走在前列，沒有對標(biāo)與參考，在焦慮的同時，也是幸運的。需要行業(yè)同仁齊心協(xié)力、共同努力，我們要共享、討論、坦誠布公，才可能取得共同的、共有的進步！
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