软件定义汽车时代:挑战和机会并存,中国软件能“逆天改命”吗?

IT干货铺 2022-07-11

汽车autosar软件

5125 字丨阅读本文需 11 分钟

伴随着整车电子电气架构逐渐向集中化演进,智能汽车的软件架构也在加速向 SOA 转型升级,软硬件解耦、平台标准化已经是必然趋势。

近几年,各大头部汽车制造商都在投入巨资组建内部软件开发团队,目标是打造自己的基础软件平台架构以及上层的开放接口,重构软件生态。

不过,当前没有任何一家车企能够独自完成一整套软件系统的打造,即便是大众、戴姆勒等巨头都希望开发自己的定制软件,也会依赖供应商提供更标准的基础软件。

在这样的背景之下,去年开始,博世、大陆、采埃孚、安波福等传统Tier1都在强化基础软件赛道的布局。比如,安波福不仅收购了Wind River,还参股TTTech,目的就是为了实现软硬件全栈解决方案的全面部署。

而采埃孚参股Apex.ai,并且还设立了全球软件中心。采埃孚希望通过可覆盖全平台解决方案到单一模块的中间件,提供可以集成到整车制造商软件平台的模块化解决方案。

近日,智能驾驶基础软件服务商华玉通软宣布,已经与Elektrobit达成合作。华玉通软的“雨燕”通信中间件(SWIFT DDS)与Elektrobit提供的基于最新的AUTOSAR Adaptive Platform (AP)的EB corbos AdaptiveCore基础软件进行集成,成为国内首个将完全自主研发的DDS集成到AUTOSAR AP ara::com模块中的商业化解决方案。

Elektrobit中国区总经理邹露君表示:“我们很高兴与国内DDS技术新秀——华玉通软合作。通过这次合作,我们将华玉的‘雨燕’通信中间件和Elektrobit的Adaptive AUTOSAR量产产品——EB corbos相结合,打造性能强大的面向车载高性能计算平台(HPC)的中间件,帮助汽车制造商及其供应商以更高效、更具成本效益的方式开发其HPC,同时满足高度安全、高性能和可扩展的需求,加速实现基于数字化服务的下一代汽车的投产。”

很显然,在这场收购、合作浪潮当中,通用开放型基础软件、中间件成为了核心焦点。

01

国内汽车基础软件的现状

汽车智能化的大趋势下,“软件定义汽车”成为产业共识。简单来说,软件定义汽车(Software Defined Vehicles,SDV)指的是软件将深度参与到汽车定义、开发、验证、销售、服务等过程中, 并不断改变和优化各个过程,实现体验持续优化、过程持续优化、价值持续创造。目前,不同车型在硬件配置方面逐渐趋同,各大车企在硬件领域已经经历了漫长的竞争,硬件及其成本持续改 善的空间较为有限。相较于传统汽车,智能汽车能为车主创造丰富的、可感知的价值以及全新的驾驶体验,这也是当前不同汽车形成差异化的关键。因此,软件和算法逐步成为了车企竞争的核心要素,造车的壁垒也由从前的上万个零部件拼合集成能力演变成将上亿行代码组合运行的能力。

软件价值不断提升,全球汽车软件市场将快速增长。据麦肯锡预测,全球汽车软件与硬件产品内 容结构正发生着重大变化,2016年软件驱动占比从 2010 年的 7%增长到 10%,预计 2030 年软件驱动的占比将达到 30%。从规模上来看,全球汽车软件市场规模将从2020 年的 350 亿美元增 长到840 亿美元,未来将有巨大的空间。

一直以来,操作系统、数据库、中间件、编程语言及编译器等基础软件领域是我国软件产业的薄弱环节,近几年更是因为一些“卡脖子”事件而备受关注。其实,不同的产业门类有各自不同的基础软件,如PC行业、手机行业、工业控制、云计算等都有自己领域的基础软件,汽车行业也不例外,也有自己专属的一套基础软件。

非常可喜的是,相对于PC、手机等行业基础软件几乎完全依赖国外的状况,汽车行业的基础软件在近几年受到了从上到下极高的重视,并取得了一定的实质性进展,大有弯道超车,一雪前耻的逆转势头。

在汽车软件领域,随着汽车电子技术的不断发展,尤其是近几年在汽车产业“新四化”趋势的带动下,软件对于汽车的重要性日益凸显,“软件定义汽车”的理念逐步成为行业共识。

同时,汽车行业对于新一代集中式E/E架构中的域控制器或车载计算平台所需的基础软件还存在空白,还没有类似PC行业的Windows、手机行业的Android等可供各家整车厂或供应商使用的通用操作系统及中间件,而从事软件的人都知道:得操作系统者得天下。

因此,大家不再仅仅关注于应用软件的开发与创新,同时更加重视车载操作系统、中间件、AUTOSAR等汽车基础软件的开发与创新,国内汽车基础软件领域出现了空前的繁荣。

诞生了一大批以汽车基础软件为主营业务的企业,如东软睿驰、普华基础软件、经纬恒润、中科创达、伊势智控等,其中很多基础软件产品已实现一定规模的量产。

出现了提供包括基础软件在内的“全栈”汽车软件解决方案的大型汽车软件公司,如零束、华为;

获得了行业VC风投机构越来越多的青睐。去年10月,东软睿驰拿到国投招商、德载厚合计6.5亿元人民币投资,公司估值超过60多亿人民币。

由中汽协牵头,于2020年7月成立了国内首个汽车基础软件领域的生态联盟AUTOSEMO,旨在为中国汽车行业提供面向下一代汽车的标准化的基础软件架构、方法论和应用程序接口标准。

02

三大挑战不容忽视

向来在各行各业都薄弱的国产基础软件,这次能在汽车行业中逆转么?我们不妨先看下以往其它行业基础软件发展缓慢而没有突破的原因。根据中国软件行业协会在2021年发布的《中国基础软件根技术发展白皮书》和工信部在2017年发布的《<信息产业发展指南>解读:基础软件和工业软件》两篇文章,国产基础软件发展所存在的主要问题有:

国产基础软件对核心技术掌握不够深入,产品性能功能、用户体验、稳定性和成熟度等与国外主流产品仍存在一定差距,在产品化、工程化方面与国外企业差距较大。

专业人才培养和储备不足。对基础软件技术投入不够,专业人才培养缺乏针对性,尤其缺乏复合型人才。

产业规模小,力量分散,没有形成生态。

很遗憾,在本人看来,这三个问题对于国内当前的汽车基础软件行业同样存在。以下我们以汽车基础软件领域大家耳熟能详的AUTOSAR软件为例进行分析。

首先,我们对汽车基础软件核心技术的掌握远不够深入。

因为大部分人是近几年通过AUTOSAR来才开始了解汽车基础软件的,在此之前我们对汽车基础软件的了解极少。

汽车中各个控制器的基础软件通常由Tier1开发完成,而汽车核心零部件一直是中国汽车行业的坚冰地带,国内汽车零部件公司在行业“新四化”之前,大多以机械件为主,涉及到电子控制的核心零部件极少。国内最早接触基础软件的开发人员大多在Bosch、Conti等外资零部件企业,而且受制于外资企业对核心技术的保护,很多工程师甚至都看不到控制器中的软件源代码。

插播个故事:本人2009年曾在一家外资的座椅加热控制器研发部门实习,当时由于国内拿不到源代码,而又急需修改一个重要参数进行产品试验,无奈下只能分析二进制可执行文件(软件编译后生成的Hex文件),通过类似反编译的方式,找到了参数在文件中的位置,直接修改了该参数(庆幸程序中当时没有今天的安全刷新、安全启动等一系列信息安全机制~~),从而保证了产品试验能够按时完成。可见,当时国内工程师连一个简单的座椅加热控制功能软件源代码都看不到。

直到近几年,国内新能源和自动驾驶领域诞生了众多初创公司进行相关零部件的自主研发,Vector、ETAS等国外企业适时推出符合AUTOSAR标准的基础软件产品供其使用,才使得国内工程师有机会真正接触汽车基础软件,以至于很多人误认为基础软件就是AUTOSAR,AUTOSAR就是基础软件。而前面提到的几家国产基础软件供应商,其开发人员大多也是参考AUTOSAR标准开发基础软件,之前毫无相关经验。

可想而知,对于这些企业而言,要实现汽车基础软件的产品化和工程化会有多么困难。以产品化为例,由于开发人员缺乏实际开发和应用经验,仅凭一堆AUTOSAR标准文档开发产品,面对客户需求时不能合理引导客户而一味地满足客户千奇百怪的需求,难以形成自己的标准化产品,很容易让自己走入死胡同。

其次,专业人才严重不足,且行业内对人才竞争激烈,工作稳定性差。

从前面一点其实也不难看出来汽车基础软件领域专业人才的极度匮乏。而近几年行业内如雨后春笋般出现的大量公司对基础软件人才如饥似渴,使得基础软件工程师身价倍增,流动率极高,不利于个人能力的成长。而从企业角度看,严重不足的开发人员难以支撑企业实现自己的宏图大业。

在Bosch,截至2020年,约有1200名专职从事汽车基础软件开发的软件工程师,按照去年Bosch对外发布的信息,其与ETAS整合后形成的“通用汽车软件”开发团队将达到2000多人。在Vector、KPIT等第三方软件供应商,其汽车基础软件开发团队规模也在800~1000人左右。而国内的基础软件企业即使满打满算,大多只有100人左右,有些甚至不足50人,规模最大也没超过200人。就算我们的工程师能力与国外相当,所开发的产品也会打2折,甚至1折。

再次,产业规模小,资源分散,集中度低,甚至恶性竞争。

国内汽车产业本就具有非常明显的分散特征,而这一特征在汽车基础软件领域也正在上演,以AUTOSAR产品为例,国内目前已至少有东软睿驰、普华基础软件、经纬恒润、道纬科技、知从科技等五家宣称可提供相关产品与服务。另外,还有一件让人费解的事情:2020年11月,“中国智能网联汽车产业创新联盟基础软件工作组”成立了,这是国内第二个基础软件生态联盟,而前一个AUTOSEMO刚刚成立不到半年。

本就稀少的资源变得更加分散,而资源分散是致命的,内耗太多,难以成事。为了拿到项目,相对于国外产品普遍按照授权使用范围或产量进行定价的模式,一些国内企业在产品单价远低于国外产品的情况下,进一步采取不限制使用范围的一口价策略,后期用户使用过程中甚至还可以以极低费用甚至免费提供工程服务直至量产,大大低估了基础软件的价值和应用难度,导致利润极低,甚至亏损。部分企业已经出现增长乏力甚至是负增长。

据高工智能汽车报道:“作为中国软件企业中最早进入AUTOSAR高级合作伙伴的普华基础软件,截至去年底,其AUTOSAR汽车级软件平台产品已量产超过500万套,但公司营收却并没有起色。数据显示,该公司2017年营收为7,232.14万元,利润仅为24.81万元;到了2020年,营收为9,387.57,利润153.28万元,营收年复合增长百分比仅为个位数,公司整体估值仅为3.36亿元。最新数据显示,普华基础软件2021年1-9月营收为5672.82万元,净利润亏损580.53万元,在汽车软件行业整体向好的背景下,却凸显业务增速的乏力。”

总的来看,汽车基础软件的国产化之路已经开启,但同样道阻且长。基础软件技术一向是门槛高、投入大、周期长、回报慢,希望每一个真正有志于国产汽车基础软件的同行都能坚守初心,行稳致远。

要想做好汽车基础软件,首先应当搞明白什么是汽车基础软件。本人不才,一直从事于汽车动力总成领域的控制器基础软件开发,对于以AUTOSAR Adaptive为代表的面向智能网联汽车的新一代汽车基础软件缺乏实际应用经验。以下基于自身有限的工作经验,仅就传统ECU领域的基础软件,阐述自己对于到底何为汽车基础软件的理解,以及它的诞生与演变历史,希望有助于国内以应用AUTOSAR Classic 平台为主的ECU零部件供应商更高效地开发更高质量、更加安全的关键核心零部件,同时对于我们开发以AUTOSAR Adaptive为代表的面向智能网联汽车的新一代汽车基础软件有所启发。

03

本土供应商的机会

业内人士一致认为,针对智能驾驶及高阶自动驾驶的需求,几乎没有任何一家公司能够提供一整套的软件系统,所以需要多家供应商来合作完成整套软件包。比如操作系统、基础软件AutoSAR(中间件)、其他应用软件等,车厂都会分别进行单独采购。

钟绍宸介绍,如果能够基于一系列核心中间件模块来构建一套完整的基础软件平台,将能够在很大程度上帮助车企快速、高效地搭建服务于上层应用的软件架构,大幅缩短软件应用的开发周期、降低成本。

而采埃孚高级副总裁Dr. Dirk Walliser也表示,中间件是未来软件定义汽车的基础,基于软硬解耦开发的大背景下,好的中间件平台可以加速开发过程,并降低复杂性,最终支持新车整个生命周期内的功能更新或增加。

总体来看,中间件通过对计算平台、传感器等硬件资源进行抽象、利用,对算法、子系统、功能采取模块化的管理,并且实现了应用软件和OS、应用软件和硬件的解耦,同时还可以提供统一接口,让开发人员能够专注于各自业务层面的开发,无需了解无关的细节。

因此,中间件开始备受关注,市场需求也不断在升温。根据高工智能汽车研究院预计,到2025年中国市场仅智能驾驶相关ECU中间件市场规模将超过150亿元,年均复合增速约为35%。

资料显示,在自动驾驶领域,中间件的功能涉及到通信、模块升级、任务调度、执行管理,其中最为重要的是通信中间件,承担着域内、域间以及云端之间的通信。

“属于中国厂商们的机会正在来临。” 钟绍宸介绍,通信中间件作为智能网联汽车的底层核心技术,定制化的边际成本比较高,几乎没有Tier1和OEM厂商会针对此投入巨额资金开发。

据了解,目前自动驾驶常用的通信中间件有SOME/IP和DDS,其中SOME/IP在汽车领域深耕的时间比较长,而DDS是一个工业级别的强实时的通信标准,目前DDS的市场占有率正在逐步大于SOME/IP。

资料显示,现阶段国内主机厂和Tier1使用的通信中间件主要来自国外供应商。钟绍宸表示,对于Tier1和OEM来说,基于国外通信中间件进行智能驾驶功能的开发,开发难度比较大、成本也较高,应用于某些关键场景可能存在安全隐患,同时还还会面临着“卡脖子”的风险。

另外,智能驾驶的场景复杂多变,因此通信中间件往往需要根据不同应用场景进行定制和优化。然而,国外的通信中间件一开始并不是以智能驾驶领域为目标,基本上都是以军工和工业互联网为目标开发的。

因此,通信中间件的自主可控已经成为我国智能驾驶汽车发展的核心诉求之一,这也是国产供应商们实现突围的重要突破口。

目前,华玉通软自主研发了国内首个基于DDS(Data Distribution Service,数据分发服务)标准的高性能通信中间件——‘雨燕’通信中间件。据悉,“雨燕”通信中间件提供20多种QoS机制,可在打通智能汽车中多节点通信的同时,保障关键数据安全、实时、可靠的传输,实现上层应用的快速开发和高效部署。

OEM和Tier 1 可通过“雨燕”通信中间件构建易扩展、松耦合的车载通信系统架构,进一步实现面向集中式电子电气架构的快速转变,大幅缩短智能驾驶应用和系统的开发周期。

钟绍宸介绍,除了通信中间件之外,华玉还将围绕确定性调度、确定性执行以及OTA等核心模块为客户提供更加丰富的基础软件产品,进一步加速智能化汽车的量产落地。

小结

汽车智能化、数字化大潮刚刚开始,行业前景极其可期。目前,众多厂商都在进入这一行业,在这个大浪形成过程中,中国软件能“逆天改命”吗?欢迎留言评论!

来源:ICVS智能汽车产业联盟,高工智能汽车,东方证券

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