电动汽车与软件定义汽车（SDV）时代的汽车行业变革

我是穿拖鞋的汉子，魔都中坚持长期主义的汽车电子工程师。

老规矩，分享一段喜欢的文字，避免自己成为高知识低文化的工程师：

屏蔽力是信息过载时代一个人的特殊竞争力，任何消耗你的人和事，多看一眼都是你的不对。非必要不费力证明自己，无利益不试图说服别人，是精神上的节能减排。
无人问津也好,技不如人也罢,你都要试着安静下来,去做自己该做的事.而不是让内心的烦躁、焦虑、毁掉你本就不多的热情和定力。

时间不知不觉中，快要来到深秋。国庆假期结束，又开始新的忙碌。成年人的我也不知道去哪里渡自己的灵魂，独自敲击一些文字算是对这段时间做一个记录。

一、背景信息

汽车行业正在经历数字化转型，整个行业飞速变化。汽车的差异化优势不再由机械硬件体现。行业的新战场转向了利用软件提供全新用户体验并且持续提升。这种软件定义的功能从根本上重塑了客户关系和价值分配，使其越来越由后期内容和服务驱动的持续互动来定义。为此，汽车公司最感兴趣投资或开发的技术是电气化（以减少排放）和连接性（在汽车的整个生命周期内增强性能）。事实上，许多汽车公司都计划在2035-2040年（或更早）以前实现其车型的电气化，并在此过程中，将汽车的系统和电气工程架构转变为域和区域架构，以支持可扩展性和全生命周期更新。汽车制造商要想跟上新老竞争对手的步伐，唯一的办法就是拥抱软件定义汽车（SDV），并相应地重新评估现有的解决方案堆栈。

当前，汽车行业正经历着前所未有的数字化转型，这一变革不仅深刻影响着汽车制造商的运营方式，也重新定义了消费者对于汽车的期待和体验。以下是对这一现象的详细解释：

差异化优势的转变

过去，汽车的差异化优势主要体现在机械硬件方面，如发动机性能、车身设计等。然而，随着技术的发展，这些硬件方面的差异逐渐缩小，汽车行业的竞争焦点开始转向软件和服务。

新战场：软件定义的用户体验

现在的汽车行业，软件成为了提供全新用户体验和持续提升的关键。通过软件，汽车制造商可以为用户提供更加个性化、智能化的驾驶体验，如自动驾驶、智能导航、语音控制等。

客户关系和价值分配的重塑：

软件定义的功能不仅改变了用户对汽车的看法和使用方式，也从根本上重塑了汽车制造商与客户之间的关系。现在的客户关系越来越依赖于后期内容和服务驱动的持续互动，如远程更新、订阅服务等。

汽车公司感兴趣的技术投资：

为了应对这一变革，汽车公司最感兴趣的投资领域是电气化和连接性。电气化旨在减少排放，符合环保趋势；连接性则旨在增强汽车在整个生命周期内的性能，通过软件更新等方式提升用户体验。

电气化和架构转变：

许多汽车公司计划在2035-2040年（或更早）前实现车型的电气化。在此过程中，汽车制造商正在将汽车的系统和电气工程架构转变为域和区域架构，以支持更高的可扩展性和全生命周期更新能力。

拥抱软件定义汽车（SDV）：

为了跟上新老竞争对手的步伐，汽车制造商必须拥抱软件定义汽车（SDV）的理念。这意味着汽车制造商需要重新评估现有的解决方案堆栈，以适应软件定义汽车带来的新挑战和机遇。

汽车行业的数字化转型正在深刻改变着汽车制造商的运营方式和消费者的驾驶体验。通过投资电气化、连接性等技术，并拥抱软件定义汽车的理念，汽车制造商将能够更好地应对这一变革，并在激烈的市场竞争中脱颖而出。

二、电动汽车与软件定义汽车（SDV）时代的汽车行业变革

在政府和消费者决策的推动下，电动汽车（EV）的普及正以前所未有的速度改变着汽车行业。这一变革不仅体现在电动汽车对系统需求的根本性改变上，还体现在新技术对汽车推进方式的全面改造上。从传统的多达两千个分立模块的运动部件，到电动汽车中仅有的近二十个核心部件，这一转变极大地简化了汽车的构造，提高了效率。

与此同时，汽车行业对电池技术和电动汽车驱动装置的关注，也催生了对新型车内计算架构的需求。这种新架构通过采用多种类型的芯片，不仅提高了汽车的运行效率，还增加了行驶里程。而高效的车云通信则成为支撑这一变革的关键，它使得数据驱动的用例如数字孪生、机器学习以及用于持续汽车性能提升的OTA更新成为可能。

在电动汽车和软件定义汽车（SDV）的双重推动下，汽车开发的重点已经从机电领域转向了芯片和软件领域。云技术在整个汽车生命周期中的应用也变得愈发重要。原始设备制造商（OEM）在加大对EV/SDV投资的同时，也在对高级驾驶辅助系统（ADAS）进行渐进式提升，旨在通过更长期的方法来实现更高级的自动驾驶方案。

然而，这一变革也带来了新的挑战。原本OEM各成一派的景象正在消失，孤立的ECU开发范式也即将被取代。汽车制造商生态系统中的开发团队必须适应协作式、基于云的虚拟开发方法，以及全新的开发、测试和部署方式。为了支持未来的软件部署策略，OEM还必须重新构建他们的汽车，采用全新的硬件架构。

这种转变正在推动汽车向区域架构发展。在这种架构下，多个高性能和可升级的计算器件被结合在不同的集中式的开发板上，而分布式、本地化的区域控制器则用于降低硬件成本和复杂性，同时加速软件的开发。这种新型架构不仅提高了汽车的智能化水平，还为汽车制造商和开发者提供了更加灵活和高效的开发环境。

电动汽车和软件定义汽车的普及正在深刻改变着汽车行业的面貌。面对这一变革，汽车制造商和开发者必须积极适应新的开发范式和技术架构，以在激烈的市场竞争中保持领先地位。

原本OEM各成一派的景象正在消失，孤立的ECU开发范式也即将转变，汽车制造商生态系统中的开发团队必须适应协作式、基于云的虚拟开发方法，以及开发、测试和部署新的和即将推出的汽车功能的新方式。此外，OEM还必须重新构建他们的汽车，以支持能够实现未来软件部署策略的全新硬件架构。这种转变正在推动汽车向区域架构发展，该架构将多个高性能和可升级的计算器件结合在不同的集中式的开发板上，并使用分布式、本地化的区域控制器来降低硬件成本和复杂性，加速软件开发。

随着科技的飞速发展，汽车行业正经历着从硬件为中心向系统级设计为主导的深刻转型。这一转型的核心驱动力在于不断扩展的软件功能和消费者对于可扩展性的强烈需求。如今的汽车制造商不仅要确保汽车满足消费者对功能和用户交互的电子产品般的期望，还必须提供一种机制，支持定期更新，以便随着时间的推移增加新功能，让消费者能够个性化配置他们的软件定义汽车（SDV），如同配置数字设备一般灵活自如。

这一转型过程中，现代汽车逐渐呈现出“企业”的特征。汽车内部由多个计算机在网络上协同工作，共享数据，但同时也面临着实时性、确定性和功能安全性的复杂挑战。这些软件定义的网络对于适应嵌入式汽车软件的不断发展至关重要。传统的控制器局域网（CAN）接口，虽然曾以其简单性和广泛支持性著称，但如今已无法满足SDV对于更高数据带宽、更优质网络管理和更强安全性的需求。

面对这些挑战，汽车制造商和供应商必须重新审视底层硬件平台的设计。他们需要确保这些平台不仅具备当前的性能要求，还要具备合理的未来兼容性和可扩展性。只有这样，才能支持新兴汽车技术，为实现新的有价值的能力和服务提供坚实的基础。

为了实现这一目标，汽车制造商和供应商需要采取一系列创新策略。例如，他们可以采用先进的网络架构，如以太网，以提供更高的数据带宽和更强的网络管理能力。同时，他们还需要加强网络安全措施，确保汽车系统的数据安全和隐私保护。

此外，汽车制造商还需要与软件开发者、IT专家等跨领域合作伙伴紧密合作，共同推动汽车行业的软件定义转型。通过共享知识、资源和经验，他们可以加速创新步伐，共同应对行业变革带来的挑战。

汽车行业的软件定义转型是大势所趋，但同时也伴随着诸多挑战。汽车制造商和供应商需要采取创新策略，加强跨领域合作，以确保汽车系统的性能、安全性和可扩展性，满足消费者对于个性化、智能化和可持续化的需求。

三、下一个前沿：解锁系统的系统

软件定义汽车代表了多个系统的复杂集成，将一系列传感器、驱动器和电机精密地编织在一起，对汽车的核心功能起着关键作用。在这种错综复杂的系统中产生的数据，可以用于智能合成感知，以解锁新的体验和新的机会。一个汽车系统的系统（system of systems）是建立在多元、专用的处理、网络和电源管理的组合之上，为软件提供了从众多传感器、驱动器和电机中解锁大量数据智能的基础。

例如，电动汽车可以识别和跟踪使用模式、道路地形和气候，以预测和确定续航里程的需求。通过跟踪用户偏好和驾驶行为产生的合成传感器数据，可以使汽车自动化用户舒适度设置。汽车可以通过自我监测汽车系统的异常，利用合成感知数据在任何时间实现最佳性能，甚至当纠正性更新发送到汽车时，可以实现类似于自我修复的能力。此外，汽车还可以通过确保系统的功能安全和信息安全，来切实保障用户的安全性。另外，汽车制造商还能获得额外的好处，就是可以跟踪他们的车队的使用情况，以最大化汽车功能并吸引新的买家。

虽然面向消费者的元素对于差异化至关重要，但系统的系统的设计复杂性往往遭到低估。试举一例说明这种复杂性：在过去几年中，智能家居将不同的消费设备（例如手机、烤面包机、车库门开启器、灯）连接在一起，使它们能够协同工作。软件定义汽车，也就是互联汽车，具有更高的可靠性、功能安全和信息安全要求，但也面临集成/互操作性方面的挑战。事实上，受访的工程师表示，系统复杂性是互联汽车行业增长面临的最大挑战，排在相关技术成本之前]。为了支持汽车终身的持续提升和功能新增，汽车的开发过程将需要进行巨大的改变。开发过程将在汽车的生命周期内持续而敏捷地进行——从芯片出货前一年甚至更早就开始的软件开发（提前）到汽车全生命周期的软件支持（延长）。这种方法与传统的开发方法非常不同，在传统的开发方法中，软件是为特定型号的汽车开发的，并且是为固定、静态的功能而设计的。

软件定义汽车的演变对行业各个层面的现状发出了挑战。汽车行业的巨大变化为解决当今架构的局限性奠定了基础。尽管行业实践是在一个世纪的时间里逐步积累的，但是现在需要一种新的方法，将汽车带入未来，使其具备现代化的能力，并支持数字化转型。消费者的需求也在推动变革，因为“使用智能手机的一代人”对产品体验有了新的期望，所以汽车行业必须现代化。汽车行业有机会扮演社会生活中更加核心和重要的角色，成为智慧城市数字化转型的中枢，帮助解决拥堵问题，减少碳足迹，使出行无缝（并让驾驶者无忧）。由于需要从根本上改变汽车的功能和价值，工程组织正在投入更多的时间和精力，进行汽车软件的终身升级。如今电气和机械工程的劳动力仅占当前项目成本的30%，而随着软件的增加，它在总开发成本中的比重还会更小。

十多年前，雪佛兰沃尔特作为第一款拥有超过1000万行软件代码的量产车型而登上了头条。现在，汽车拥有超过1亿行代码也已经不稀奇了。工程组织利用多种代码来源开发软件内容，但仅仅是内部开发的代码行数预计也会大幅增加。这种大幅增长甚至迫使组织重新评估他们的硬件，重点选择那些能够支持汽车软件不断增加的平台。

尽管汽车行业知道内容创建的负担，但在今天的环境中，工程人员的人数很少增加，所以找到提高效率的方法十分必要。许多组织将跨项目重用更多软件作为战略重点。现在，34%的内部代码是从以前的项目中借鉴的。此外， 除了内部开发的软件之外，OEM和集成商还使用了更多来自开源和商业第三方的内容。展望未来，为代码重用提供可扩展的系统不仅对工程效率至关重要，而且对于保持产品线的质量也很重要。

在过去的几年里，疫情的危机推动了许多行业发生重大变革，汽车行业也不例外。许多工程组织缺乏危机前水平的开发资源，因此被迫重新评估他们现有的开发过程和工具。这加快了一个传统上变化缓慢的领域的变化速度。在本文中，我们将探讨可靠的合作伙伴和技术如何帮助这些组织应对下一代汽车的挑战。

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