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麦肯锡:软件和整车电子架构正重新定义汽车行业

2018-12-27 02:53 来源: 未来智库

随着智能互联、自动驾驶、电动汽车及共享出行的发展,软件、计算能力和先进传感器正逐渐取代发动机的统治地位。与此同时,这些电子系统的复杂性也在提高。以当今汽车包含的软件代码行数(SLOC)为例,2010年,主流车型的SLOC约为1000万行;到2016年达到1.5亿行左右。复杂性正如滚雪球般越来越高,不可避免地导致了与软件相关的若干严重质量问题:这在近期若干起大规模车辆召回事件中屡有耳闻。解决迫在眉睫的行业隐忧

当前,软件在D级车(或大型乘用车)的整车价值中占10%左右,预计将以每年11%的速度增长,到2030年将占整车内容的30%。数字化汽车价值链上的所有企业均在尝试从软件和电子技术带来的创新中获利(见图1)。软件公司和其他数字技术企业正从目前的二、三级供应商逐步成为整车企业的一级供应商。他们超越了功能和应用程序(APP)的范围,进一步涉足操作系统,加深在汽车“技术栈”中的参与度。同时,传统的汽车电子系统一级供应商正在大胆进入IT巨头所在的功能与应用程序领域。豪华品牌车企则正进入操作系统、硬件简化、信号处理等更底层的技术领域,以期从根本上确保其技术优势和独特性。

这些战略举措的结果之一是车辆架构将变为以通用运算平台为基础的,面向服务的架构(SOA)。开发者将得以添加新的智能互联解决方案、APP、人工智能元素、高级分析工具和操作系统等。差异化(或独特性)将不再仅仅停留于传统的车辆硬件方面,而更多地通过由软件和先进电子技术赋能的用户交互界面和体验层面来体现。

麦肯锡:软件和整车电子架构正重新定义汽车行业

未来的汽车将成为搭载全新差异化元素的平台(见图2)。这些差异化元素可能包括最新的车载娱乐系统、自动驾驶和智能安全等以“高容错性”为根本的功能。软件将通过智能传感器与硬件整合,进一步深入数字堆栈。堆栈之间将完成水平整合,并添加新层,从而将整体结构转化为SOA。

麦肯锡:软件和整车电子架构正重新定义汽车行业

最终,全新的软件和电子架构将催生多个改变游戏规则的趋势,提升复杂性和相互依赖程度。例如,新的智能传感器和应用将驱动车辆数据“爆发式增长”;相关产业链上下游企业若想维持竞争力,就必须高效处理和分析这些数据。模块化的SOA和OTA更新对大型复杂软件的维护至关重要,并催生可满足车主最新需求的商业模式。由于第三方APP开发者将越来越多,车载娱乐系统将越来越应用程序化,甚至高级驾驶辅助系统(ADAS)也会在一定程度上APP化。对数据安全的关注将逐渐从纯粹的权限控制策略转变为综合性安全概念,以达到预测、避免、检测和防御网络攻击的目的。

汽车电子电气架构未来走向的十大假设

通向未来技术和商业模式之路远未明晰。我们就此提出了十大假设。

趋势1:电控单元(ECU)的整合程度将提升

汽车行业将转为整合的ECU架构,这在高级辅助驾驶系统(ADAS)和高度自动驾驶(HAD)功能上尤为必要,而其他车辆功能则仍可能保持较高程度的去中心化。

随着自动驾驶的发展,软件功能虚拟化和硬件简化的重要意义将进一步提升,而这可能以几种形式成为现实。一是将硬件整合到针对不同时延性和可靠性要求的堆栈中;二是一个冗余的“超级计算机”将取代ECU的地位;三是彻底放弃控制单元的概念,转而采用智能节点计算网络。

趋势2:特定硬件使用堆栈数量将受到限制。

下列四个堆栈会成为今后五到十年内新一代汽车的基础:

时间驱动栈。控制器直接与传感器或执行器相连,而系统则需要支持严格的实时要求和低延迟时间;资源调度将基于时间。该堆栈包括达到最高汽车安全完整性等级的系统,例如经典的汽车开放系统架构(AUTOSAR)。

事件-时间驱动堆栈。这一混合堆栈能将诸多高性能安全应用结合在一起,例如ADAS及HAD。操作系统将应用程序和外设分隔;应用程序则根据时间进行调用。在应用程序内部,资源调度可以根据时间或优先等级决定。运行环境将确保关键的安全应用与车内其他应用程序分隔并独立运行。目前这一概念的示例是自适应AUTOSAR。

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