基础软件成汽车“刚需”,制胜未来的关键点是啥?

IT猿人 2022-09-13
4887 字丨阅读本文需 12 分钟

在人们的概念中,汽车从来都是一个硬件的概念。

好的汽车,需要配上最好的发动机、底盘、变速器,需要更强的车身结构,更酷炫的车灯;既要能够自由穿梭在田野小路,拥有最好的车内降噪水平和车身稳定;也要有最好的四驱系统,能够攀爬危险的山路,在雨天坡地车轮打滑时,能快速使用限滑差速器控制左右轴的转速差,限制动力输出到打滑轮一侧,在各种精密机械的控制下,让车主平安帅气地驾驶归家……

其实,燃油车时代的各种机械部件,本身也离不开各种代码的控制。只是随着新能源汽车产业的崛起,汽车制造相比燃油车时代更加标准化,造车门槛进一步降低,才促使汽车开发从传统的“硬件定义”转变成“软件定义”。

汽车新四化的浪潮已成蓬勃之势,在科技化为先的时代,汽车再也不是一部冰冷的机器,它将成为用户在生活中的智能伙伴。

其中,汽车基础软件作为汽车软件的核心要素、整车电子电气架构的重要基础,是汽车电子的重要构成,其架构与性能直接影响上层应用的开发效率和质量。各大主机厂,开始比拼基于软件能力的汽车智能化水平,加速布局汽车电子电气架构的转型,这也让中国汽车基础软件市场迎来发展窗口。

2024年汽车基础软件市场规模将突破百亿元

以汽车开放系统架构Classic AUTOSAR为例,软件架构自上而下分别为应用软件层、运行环境层、基础软件层与微控制器。其中,汽车基础软件是用于实现汽车系统软硬件解耦,为后续汽车系统服务提供软硬件支撑的嵌入式软件平台,是实现汽车智能化的关键核心。

汽车基础软件主要包括操作系统、虚拟机、中间件。

基础软件之所以能在汽车智能化中扮演越来越重要的角色,首先就是因为汽车智能化、网联化发展,整车电子电气架构从过去的分布式架构逐渐过渡到基于域控制器的架构,促使ECU功能区域集中化,使得车内控制系统趋于形成统一的软件架构标准及通用的硬件平台。

汽车智能化也意味着汽车网联化,成为一个移动智能平台。作为具有信息交互功能的网联终端,智能汽车也面临更大的信息安全挑战。要防止入侵威胁、渗透攻击、植入木马,汽车基础软件也需要开发安全启动机制、入侵检测和防御系统(IDPS)等模块来满足安全需求。

汽车智能化程度越高,其实用户投入驾驶的时间和精力消耗也越少,节省出来的时间精力,也需要汽车智能化座舱开发出适配的应用,或者提供开发者易于开发的平台。

据亿欧智库《2022中国智能电动汽车基础软件研究报告》,随着整车功能越来越复杂,汽车软件代码量与复杂度在快速增长,预计到2025年,汽车软件代码量将达到5亿行,汽车产品属性、商业模式与增量零部件正在被颠覆,软件定义汽车时代可以说已经到来。

如此多的代码,对于中国汽车产业链,无论是主机厂还是零部件企业,都是此前从未面对过的。

据了解,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、拥有代码的核心零部件极少。国内最早接触基础软件的开发人员,大多都有Bosch、Conti等外资零部件企业工作经验。

据Bosch 2021年对外公布的信息,其与ETAS整合后形成的“通用汽车软件”开发团队,有2000多名开发人员。而国内汽车基础软件企业,规模仍不够大,企业依然处于快速发展阶段。

亿欧智库《2022中国智能电动汽车基础软件研究报告》预测,中国智能汽车基础软件市场2022年预计实现46.2亿元的市场规模,存在424.2亿元的潜在经济效益。未来规模化应用下,基础软件单车成本有望下探,但随着应用功能复杂度增加,基础软件单车使用量会有所提升,因此未来随着整车销量上涨,2025年汽车基础软件市场规模将达到142.5亿元。

软件产业出现新机遇

过去,软件只是汽车的一部分,而如今,软件的水平则决定了汽车的价值。

近日,在2022中国国际服务贸易交易会的“未来出行变革论坛”上,中国软件行业协会发布了《2022 中国汽车软件产业发展白皮书(框架)》(以下简称《白皮书》)。《白皮书》显示,2023年全球汽车软件市场规模将超275亿美元,软件和服务能力成为未来汽车产业最重要的竞争力。

随着“新四化”的逐步推进,软件在汽车产品开发过程中起到的作用日益凸显。业界认为,“软件定义汽车”已成为共识,它将在技术、产品、运营理念、组织架构等方面给汽车产业带来全面转变,而汽车的进化过程,也给软件产业带来了更多新机会。

据《白皮书》透露,2018年全球汽车软件市场规模仅65.4亿美元,2022年该数据或达到215.17亿美元,2023年预计将超过275亿美元。具体到中国汽车软件行业,2018年市场规模为171亿元,预计2022年将达到264亿元,2023年可能会增长至351亿元。

中国软件行业协会智能网联汽车行业分会秘书长张健则从另一个维度对汽车软件的发展做出了量化比较。他说:“一辆2025年生产的智能汽车代码量预计将达到 7亿行,相较于2022年将增加2.3倍,汽车软件开发需求将爆发式增长,整车软件成本占比将大幅提升”。

在中国汽车工程学会副秘书长闫建来看来,汽车软件市场规模近年来之所以能迅速增长,根本原因是汽车产业已经进入了深度的变革期。

上个世纪80年代以来,ECU(电子控制单元,也被称为“行车电脑”)开始不断上车,在这一过程中,汽车软件以和硬件深度耦合的方式得到了发展。现如今,不同车型的硬件配置已逐渐趋同,成本和功能改善空间有限,而新能源和智能化逐渐获得成功,软件水平开始成为车企打造差异化的重点。

不同于传统汽车,智能电动汽车通过全新的软件技术,能够为车主创造丰富的可感知价值和更安逸的驾驶体验。于是,我们看到,全球越来越多的整车厂、零部件厂商以及谷歌、苹果、华为、百度等科技公司开始投入智能化汽车的研发中来。

由此可见,汽车制造的技术壁垒早已由传统三大件以及零部件的集成能力转变为代码研发的能力,而随着汽车电动化、智能化不断升级以及软件生态的逐渐繁荣,汽车软件开发需求开始出现爆发式增长,整车软件成本占比也会随之大幅提升。

张健预测:“未来三年,基于多维数据融合的应用软件将成为产业发展重点,由整车企业和软件企业共同主导的产业生态将逐步构建。”

基础软件市场,主机厂会和软件企业抢吗?

中国汽车基础软件市场,已经崛起一批企业,如东软睿驰、普华基础软件、经纬恒润、道纬科技、知从科技等。但汽车基础软件企业营收规模仍不够高,利润率也不高,行业在面对国际大鳄时仍然处于分散应对状况。

据2022年3月投资者互动平台消息,普华软件主营操作系统业务,具有桌面操作系统、服务器操作系统、实时嵌入式操作系统、汽车电子AUTOSAR操作系统全线产品和解决方案。

亿欧智库《2022中国智能电动汽车基础软件研究报告》最新调研数据显示,截止2022年5月,普华基础软件量产已超过1000万套,实现了规模化验证与AUTOSAR集成服务实战经验,其核心产品包括通用基础软件(IT)与车用基础软件(OT)。随着智能驾驶技术日益成熟,普华基础软件深度布局智能驾驶平台的动作,也为赋能全行业打下基础。

随着汽车E/E架构集中化、智能化与网联化技术发展加速,CP与AP一体化解决方案的需求随之而来。普华基础软件提供了面向安全域与高性能计算域两种场景的AUTOSAR CP与AP一体化解决方案,并结合普华云系统,实现智能网联落地。此外,在智能座舱与ADAS/AD域,普华基础软件正开发相应的操作系统内核,充分布局整车基础软件平台。

主机厂对于汽车基础软件,是否会发出类似上汽的“灵魂之问”那样,更愿意自研,而不是与普华基础软件等企业合作?

对此,亿欧智库分析师沈雨认为,一方面,基础软件更多是帮助实现汽车实现软硬件解耦,底层操作系统、中间件、虚拟机这些软件模块的标准化程度很高,可复用率很高,因此汽车基础软件未来随着技术越来越成熟,各家车企之间差异化程度会很低,不能算是主机厂的“灵魂”。实际上,主机厂更倾向于开发基础软件上层的应用软件,实现与用户交互等多种功能,以此来打造差异化。

另一方面,主机厂目前的软件实力还是比较薄弱,“心有余而力不足”。完全自研基础软件,难度较大,成本较高。对于主机厂来说,目前也是更多依赖于供应商,或者共同开发去打造生态。

那么,要想在汽车软件赛道中分得一杯羹,换句话说,制胜未来的关键点是啥?

安全成为焦点

为什么汽车产业的核心竞争力开始从机械能力转向软件服务能力?为什么无论车企还是软件企业,都在发力汽车软件?答案是,他们都想通过软件最大限度地挖掘汽车全生命周期的价值。

然而,随着汽车智能化程度越来越高,如何保障汽车软件安全,成了摆在所有人面前的新课题。

2013年,黑客通过Uconnect软件入侵了菲亚特克莱斯勒汽车公司的数十万辆汽车,导致菲亚特克莱斯勒汽车公司最终在美国召回了140万辆汽车;2015年,两名信息安全研究人员在10英里外远程夺取了一辆切诺基吉普的控制权……

据知名研究公司Juniper Research预测,到2023年,全球联网汽车数量将达到7.75亿辆,而无钥匙进入、娱乐系统、远程控制单元和连接智能手机等功能将会在更多的车型上配备。如果汽车软件的安全得不到保证,那么上述案例便是前车之鉴。

不少专家认为,未来汽车的安全并非只由机械物理结构来决定,而是越来越倚重软件和算法控制。当软件开始定义汽车,汽车的安全与健康也被重新定义,汽车的安全评级将不仅仅只依靠碰撞测试,还需要在软件层面得到更高的重视。

针对这一状况,中国工程院院士沈昌祥在本次论坛的致辞中表示,随着“软件+汽车”等多个产业的跨界协同创新,我国智能网联汽车逐渐形成了覆盖车、路、云、智能城市交通和智慧城市的生态系统,在自动驾驶系统集成激光雷达、算法、智能座舱等关键技术的自主研发上也取得了突破。但他强调,没有软件安全,就无法成就智能网联生态。中国亟须构建智能网联汽车安全可信的软件生态,需要加强在软件开发生命周期的每一个阶段和整个软件供应链中的软件安全保障。

中国软件行业协会常务副秘书长陈宝国也认为:“新一代电子电气架构不仅带来了汽车产品变革,同时也给软件企业带来了新机遇,但缺少‘根技术’的现实将激励行业同仁在汽车操作系统、自动驾驶算法等领域加大协同创新力度。”

为此,中国软件行业协会发出倡议,呼吁“车、路、云、网、图”相关软件企业、汽车企业、汽车产业研究机构、科研院所、行业组织秉持开放心态,坚持互利共赢、坚持技术创新、坚持协同合作。

V字开发,掌握数据为王

在系统工程方面,董淑成强调一种为汽车行业普遍推崇的V模式开发。V代表Verification和Validation。以信号流图的方式(Simulink模型)取代过去的文字说明,避免文字的模糊性及理解性偏差。同时,利用计算机辅助设计工具自动将控制方案框图转换为代码并自动下载到硬件开发平台,快速实现控制系统的原型。用机器自动编码避免了人工编码的错误。最后一边开发,一边运营,在运营过程中收集数据反馈开发,以使软件不停迭代。

在数据驱动方面,MathWorks则更有天然优势的。MATLAB本身是个数据软件,对于统计、优化、分析等功能非常擅长。可以实现数据处理,另外,算法部署也是其突出特点。在训练完成以后,可以把算法部署到企业的云系统上,还可以部署到MCU,FPGA,GPU等设备上。

而在虚拟车辆方面,董淑成认为,现在的虚拟车辆不仅是在HIL上,也不仅仅是一些功能方面的验证,还需要涉及到性能,比如虚拟标定,需要通过优化参数得到更好的性能。

最后在以上的基础上,软件工厂则要关注“两化”,一是标准化,二是自动化。没有标准化和自动化,软件工厂就无从谈起。但在谈到当前汽车领域的软硬件解耦趋势时,董淑成又分析认为,汽车行业目前的耦合更多的是在传感器层面,在规划、控制等方面,则并没有耦合的趋势,相反却有解耦的趋势。其证明就是出现了专门做域控制器和算法的公司。未来在自动驾驶领域,对数据的依赖至关重要。而这些数据更多掌握在主机厂手中,所以主机厂在未来会发挥越来越重要的作用。

快速交付,决定车企未来

在谈及车企在新四化(电动化,网联化,智能化,共享化)上的改变时,董淑成告诉赛迪网记者,当前国内的车企和汽车零部件供应商在软件开发的成熟度上已经有了很大的提升,大部分车企已经可以做出稳定、可靠的软件产品,下一步需要做的事情,一是优化开发过程,提升开发效率,降低开发成本;二是优化软件算法,提升产品性能。因此,实现快速交付高品质软件是企业竞争的关键。

高品质软件交付包含两层要素,一是高品质。需要把汽车行业多年软件开发的经验和最佳实践应用到“软件定义汽车”这样一个新时代。第二,要做到快速交付,就是尽快地响应客户、响应市场需求。这些年来,国内车企对于车辆的建模仿真需求大大增加。每个企业都希望通过车辆仿真,通过车辆的优化,指导软件设计和软件开发的过程。

据统计,中国每年有三千万以上的汽车进入人们的生活当中,汽车和智能手机一样正成为人们生活的一部分。在“软件定义汽车”的新时代,汽车正越来越淡化其作为单纯工具的属性,更加强调人车之间、车车之间、车路之间的交互。这个新时代无论在行业内还是在生活中,注定都在产生新的变革。抓住变革,找准定位,将决定企业能否破局而出。

尾声

电池供应链提供价格逐渐走低的动力电池,其实也是在背后为汽车基础软件企业提供了更多潜在的主机厂客户。

悠跑科技副总裁、原长城汽车产品数字化中心主任蔡徳暄就曾在一次公开发言中指出,虽然软件定义汽车很多人都在说,但软件定义汽车首先必须要有硬件基础。

汽车基础软件国产化之路,受到的关注度远没有电池供应链等硬件高。但决定中国智能汽车发展上限的,不仅是一块块电池,还有一行行代码。

文章来源: 金融界,AI汽车制造业,中国网汽车,时代洞察

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