拥抱数字世界,车企和用户要先想清楚这六个

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撰文

李亦萌

编辑

路由社

大众汽车集团近期的动作表明，越来越多的汽车制造商相信，基于软件的驾乘体验，将成为该行业未来的重要收入来源（可参阅路由社昨天的报道《将数字世界这头大象装进汽车，一共需要几步？》）。

周四（4月28日），这家总部位于德国沃尔夫斯堡的跨国汽车业巨头宣布，旗下软件开发公司CARIAD正式成立中国子公司。

未来，CARIAD将与大众汽车集团在华的合资公司及业务部门产生更广泛的交互，致力于开发面向中国消费者的软件产品。其中，包括可扩展的全新软件平台、高级驾驶辅助及自动驾驶系统、下一代智能互联功能、智能座舱及车身软件设计、大数据和软件操作系统。

针对上述技术开发领域，大众汽车集团共计划拨亿欧元（约合人民币2,.78亿元）资金，并承诺，今后每年向CARIAD投入25亿-30亿欧元（约合人民币.25亿-.10亿元）。

面对因疫情、供应链问题不断恶化的行业环境，大众汽车集团之所以愿意向方兴未艾的数字化领域，进行规模如此庞大的投入，是因为他们相信，以软件为基础的服务将具备高质量的收益能力。

根据规划，CARIAD还将向大众汽车集团之外的行业竞争对手提供软件开发服务。该集团预期，至年，全球由CARIAD提供软件支持的汽车数量将超过万辆。

大众汽车集团相信，届时，基于软件的服务收入预计将占全球出行行业相关收入的。

不可否认，汽车正在成为一部被建立在轮子之上的超级计算机，或者更形象地说，一部运算能力惊人的智能手机。

在很大程度上，汽车制造商之所以会产生让用户在用车过程中，根据自身需求为后续功能额外支付费用的想法，是受到了软件行业由“买断制”向“内购制”过渡的启发。

此类商业模式的诞生，将为汽车制造商带来显而易见的好处。他们将彻底告别经销商时代与汽车用户之间的疏离，并与之建立起长期的良性互动。

更重要的是，他们还将在用户用车的过程中，为企业创造新的收入来源。

麦肯锡针对汽车软件的市场调查数据

麦肯锡调查显示，汽车软件和电气电子元件市场预计复合年增长率为7%，该市场从年的2,亿美元，增长至年的4,亿美元。

然而，在达到最终目标之前，形如大众汽车集团这样的行业巨头，似乎也不得不先为两个问题寻求答案：

其一，在将汽车数字服务转化为一门新生意的过程中，企业的成本有多高、执行难度有多大？

其二，身处消费终端的用户，是否已为此做好了埋单的准备？

这门新生意的成本有点高

更多数字服务背后，汽车制造商——或更确切地说出行服务提供商，将面临哪些新生的成本？

在回答这个问题之前，恐怕需要了解一下一辆现代化汽车上的软件系统究竟有多复杂。

在过去的20年里，汽车制造商竞相向用户提供更多安全和娱乐功能的做法，已将汽车从单纯的交通工具，转变为移动计算中心。

与通过服务器和高速光纤实现互连的计算机不同，车辆将通过ECU和线束在车内外进行数据通信。也就是说，每当你开车去逛一次超市，车辆内部就有可能运行了数百万行代码。

曾撰写过大量有关车域软件和系统复杂性文章的沃尔沃汽车软件质量专家VardAntinyan表示，截至年，沃尔沃汽车拥有由大约个ECU组成的“超集”（superset），目前，每辆沃尔沃汽车所采用的系统架构，均由从这个超集中选出的ECU组成。

“整个超集中共包含1亿行源代码，”Antinyan解释道，“而此类源代码包含万条条件语句以及万个函数，源代码会在大约0万处调用这些函数。”

光是这些数字，就已经让普通人看得头疼，更不用说其背后的工作机制：每个ECU中驻留的软件数量和类型差异很大，这取决于ECU的计算能力、ECU所控制的功能、需要处理的内部和外部信息、是否需要进行通信，以及它们将在什么时候被什么事件触发。

此外，汽车制造商还需要考虑一些关于安全和其他因素的强制性监管要求——在过去10年中，越来越多的ECU软件被用以确保车辆的运行质量、可靠性和安全性。

“用于检测不当行为，以确保车辆运行质量和安全的软件数量正在增加，”采埃孚软件解决方案和全球软件中心副总裁NicoHartmann说，采埃孚是全球最大的汽车零部件供应商之一。

采埃孚副总裁NicoHartmann

他表示，10年前，可能有的ECU软件专门被用于确保车辆的运行质量，现在，这一比例通常超过一半，尤其是在关键的安全系统中。

在不同市场上，最终被写入同一款车型的软件数量也将有所差异。例如，拥有约个ECU的豪华SUV沃尔沃XC90，在瑞典提供的版本，将在软件方面与售往美国、中国的版本有所不同。

Hartmann解释称，地区监管制度和车主的选择，都将对嵌入车辆的ECU、软件和相关电子设备的确切数量及类型产生影响。而无论这些变量如何变化，汽车制造商都必须确保此类组件能够进行无缝的协同工作。

对于每一家汽车制造商来说，“对车辆衍生版本的管理都非常困难”，Antinyan说，“因为它涉及到不同环节。”

例如，营销部门希望为不同的客户群提供配备无数功能、类型丰富的车辆，而设计和工程部门则希望减少车型版本，以确保系统集成、测试、验证和验证工作处在可控状态下。

功能的每一次增加，都意味着需要额外的传感器、执行器、ECU和随附软件，因此，需要开展额外的集成测试工作，以确保它们能够正常工作。

德勤估计，从开发阶段起一直到生产完成，每辆车在成本预算中的40%或更高比例，将被用于系统集成、测试和验证。对每款实现生产和销售的车型，在电子系统和软件层面进行跟踪，可能是一项艰巨的任务。

这意味着，有效管控衍生车型的复杂性，是整个汽车行业在软件驱动的发展环境下，需要共同面对的一个重要问题。

“从表面上看，在车辆上预埋硬件，再通过软件更新激活部分可选功能的做法，可帮助汽车制造商有效减少车型版本，但实际情况可能无法达到他们的预期。”披士讯咨询公司汽车分析师陆帅表示。

针对需要硬件支持的可选功能，汽车制造商在进行硬件预埋的时候，依然要考虑到各类组合的兼容性，并在兼容性不佳的情况下，考虑推出多种基础车型版本——而对于这些衍生车型的管理，将对汽车制造商构成灾难。

“可以通过软件解决方案营造的个性化体验固然将变得更加丰富，但需要硬件配合实现的功能将很难在这个过程中呈现多样化。”陆帅补充道，“如此一来，对消费者而言，一个可能出现的局面是，真正存在本质区别的汽车选择将变得更少。”

另外一个疑问，出现在预埋硬件可能额外产生的费用方面。

连接所有ECU、传感器和其他电子元件，并为其供电，需要大量布线，并以人工方式将它们穿过车辆。

对一款最终要实现定制的车辆来说，可能需要数以千计的线束类型，来满足对于多个物理网络总线的支持，以控制通过车辆的信号流。

车辆的物理电子架构将为网络设计造成约束。许多ECU需要靠近与其交互的传感器和执行器，例如用于制动系统或发动机控制的ECU。因此，可以连接数千个组件的汽车网络线束，可能包含多根电线，总长超过米，重量则超过68公斤。

这也意味着，汽车制造商需要在减少线束重量和复杂性方面花费更多精力，同时，还要在车身轻量化方面消耗更多成本。

把软件开发留在企业内部

接下来的问题是，即使汽车制造商花费了大量精力、时间和金钱，来确保所有不同的电子设备都能协同工作，也不能保证每种ECU组合都可以在车辆生产开始之前，得到彻底的测试。

虽然，车辆在安全性领域的电子及软件设计往往是固定的，但ECU组合的复杂性，更多地体现在可供消费者选择的舒适性、便利性或性能功能上。

在某些情况下，由于采用了特定的可选功能组合，“某些车辆直到从生产线上下线，才会接受第一次针对这种特定配置的测试。”采埃孚汽车系统产品规划副总裁AndyWhydell说。

一些汽车制造商针对单一车型就拥有数十万种潜在的功能组合，甚至更多。

Whydell说，要对某些车型中各种可能的电子设备组合进行现场测试，“测试次数可能会高达10亿次”。

然而，在车辆开发过程中，主机厂可以借助“面包板”（breadboard，免焊万用电路板）在实验室中对涉及多个ECU的数字化功能组合进行测试，而无需为每种情况专门生产测试车。

但即使是经过高度测试的主流车型，与软件相关的错误也会在车辆售出后，被定期发现并纠正。

有时甚至会出现软件补丁本身也需要被修复的极端情况。通用汽车此前在对款雪佛兰Silverado、GMCSierra以及凯迪拉克CT6进行召回时，就发生了这种情况。

在围绕数字体验构建的新型商业模式下，富有难度的测试工作，使汽车制造商对软件的管理变得更具挑战性。Whydell指出，几乎所有汽车制造商的ECU和软件设计和集成工作都被交给了外包供应商。

他表示，个别供应商对“主机厂如何将ECU集成在一起”并没有产生深入的了解，反过来，主机厂对驻留在ECU中的软件也知之甚少。

这些软件通常像“黑匣子”一样被出售给汽车制造商，可它们对汽车功能的支持能力却不容小觑——例如，信息娱乐、车身控制、一致性控制、远程信息处理、动力传动系统或自动驾驶辅助系统，均离不开这些软件。

Whydell的观点并非一家之言。

“如今，软件被分散在一个个‘黑匣子’中，我们根据规格从供应商那里购买，但是当我们想要做出更改时就必须与供应商讨论，这样做太慢了。”沃尔沃汽车前首席执行官汉肯·萨缪尔森（HakanSamuelsson）去年5月在以色列特拉维夫出席某次会议时，对现有的汽车软件及电子元件开发方式表达了不满。

大众汽车集团管理委员会主席赫伯特·迪斯（HerbertDiess）年所发表的评论，更是说明了汽车制造商自行开发的软件是多么少。

当时，迪斯承认“几乎没有一行软件代码来自我们”。大众汽车估计，其车辆中只有10%的软件由内部开发，其余90%由数十家供应商提供。而在一些情况较好的汽车制造商之中，这一比例达到50:50。

如此众多的软件供应商，每家都有自己的开发方法。他们使用自己的操作系统和编程语言，显然又为车域软件增加了另一层复杂性，尤其是在执行验证和质量确认方面。

调查机构StrategyAnalytics和AuroraLabs，对整个汽车供应链中的软件开发人员进行了一项调查。该调查向受访对象提出了一个问题：当一个ECU中的代码被更改时，要知道它什么时候会对另一个ECU中包含的代码产生影响，到底有多困难？

结果显示，有大约37%的受访者表示“有困难”，31%的受访者认为“非常困难”，7%的人认为“几乎不可能”，16%的人认为“根本不可能”。

对此，汽车制造商及其供应商意识到，他们必须开展更为密切的合作，以保持对数字化配置进行更严格的控制，防止由意外的ECU代码更改引发负面后果。但两者都承认，距离这一目标，还有很长的路要走。

为了把与软件相关的开发工作控制在自己手里，许多汽车制造商也开始考虑提升内部自主研发能力。

在软件和芯片方面，萨缪尔森希望沃尔沃能够逐步摆脱对大型供应商的依赖。他认为，将更多开发工作放在企业内部进行，有助于沃尔沃建立更集中式的电子架构，同时，免于遭受供应链问题的困扰。

而大众汽车集团则于年建立了Car.Software软件部门，以创建集团自有的软件技术堆栈。

去年，该集团在Car.Software部门的基础上，正式成立如今的CARIAD公司。后者计划将先进的自动驾驶技术嵌入大众汽车品牌的Trinity项目以及奥迪的阿尔忒弥斯计划。

借助这股技术力量，大众汽车集团的目标是，到年，将汽车软件的内部开发比例从目前的不到10%，提高至60%。

此前，日本汽车制造商丰田也对丰田研究院高级研发公司（TRI-AD）进行了重组，成立一家新的控股公司WovenPlanetHoldings以及两家运营子公司——WovenCORE和WovenAlpha，以强化其软件开发实力。

作为中国最大的汽车制造商，上汽集团基于上汽软件中心，成立了上汽零束，后者目前已面向智能汽车开发了“云管端一体化全栈解决方案”、自主“中央集中式电子架构、SOA软件平台和开发者平台、数据工厂”等核心技术体系。

同时，这家软件开发企业也将作为关键成员，参与到与SOA平台相关的后续工作中。

回归到现实的商业世界，对有志于让汽车用户为数字体验额外付费的汽车制造商来说，在企业内部培育软件开发能力的做法，无疑将令这笔买卖的本钱大幅增加。

纯电动+智能=管理复杂性

除了上述工程、技术和成本上的挑战，车辆上软件价值的不断提升，也令汽车制造商本身开始面对一个特殊的难题——管理的复杂性，以及高级管理层的与时俱进能力。

J.D.Power最新的车辆可靠性研究数据显示，当前，内燃机汽车的可靠性达到了32年来最高的水平。与往日的车型相比，它们更舒适、更安全，污染也更少。

然而，为了消除公众对全球气候变化日益增长的担忧，汽车制造商发现，自己不得不放弃精心制造的内燃机汽车，转而在不久的将来部署具有自动驾驶能力的电动汽车。

让他们的处境更加困难的是，要开发电动汽车，汽车制造商必须跨越软件开发的深渊。

来自采埃孚的AndyWhydell表示，在当今的车辆中，“使用现有电子架构的软件变得难以管理”。

其他人也赞同这种看法。麦肯锡公司称，车域软件的复杂性正在迅速超过开发和维护的能力。

在过去10年中，软件复杂性增加了4倍，但汽车制造商和零部件供应商的软件开发能力几乎没有同步提高。此外，麦肯锡表示，在未来10年内，软件的复杂性可能会再增加3倍。

大众汽车集团管理委员会主席迪斯表示，“软件将占汽车创新的90%”。

眼下，汽车制造商和供应商都在努力填平软件开发和汽车生产之间的鸿沟。

部分问题在于，如何针对稳定增长的代码库培养支持能力。麦肯锡援引某汽车制造企业负责人的言论称，如果上述差距不缩小，那么按照目前的软件开发速度，对现有代码库所进行的软件维护，将消耗其所有软件研发资源。

实际上，Whydell观察到，“在某些情况下，汽车行业不再将总代码行数视为衡量软件复杂性的标准。另一方面，为满足当前和未来需求而雇用的软件人员数量，正被汽车制造商和零部件供应商所重视。”

拥有必要的软件专业知识，将成为成功的关键。麦肯锡表示，“虽然汽车公司必须在许多层面表现得出类拔萃，才能赢得这场软件竞赛，但吸引和留住顶尖人才可能是最关键的方面。”

在马斯克用特斯拉提出了“软件定义汽车”的概念后，各大传统汽车制造商开始意识到，他们在内燃机车型上所采用的、将必要软件和电子设备外包给供应商，最后将其集成到车辆上的生产方式，并不适用于智能电动汽车。

德国大陆集团研发和高级工程主管TamaraSnow认为，内燃机车辆中使用的分散式ECU架构，在功能和复杂性方面“已经达到极限”，尤其是，在完全自动驾驶功能可能需要约5亿行甚至更多代码的情况下。

汽车制造商需要新的车域软件和物理架构来管理电池组。此类电子电气架构将仅包含少数功能强大、运算速度极快的计算机处理器。这些处理器负责执行复杂的代码，并通过更轻的线束甚至通过无线方式，在更多传感器之间实现内部通信。

外部沟通也将更加重要。采埃孚的NicoHartmann指出，这些新架构需要由主机厂和零部件供应商的软件团队，以更低成本和更短的时间周期进行开发。在此期间，他们还将学习开发软件和系统的新方法。

慕尼黑技术大学信息学荣誉教授ManfredBroy表示，汽车制造商最大的问题可能是，管理层的软件专业知识不足以满足企业转型所需。

虽然，在汽车行业的新业态下，车辆硬件复杂性的提升表现得较为直观，但Broy观察到，“软件的复杂性——尤其是软件的成本更为重要（这在很大程度上取决于对硬件的选择）”。

“这将对汽车制造商的长期发展构成决定性因素。”Broy表示，目前，汽车行业的高级管理层中挤满了“昨天的人”，“但他们仍在掌权”。

“多年来，汽车制造商一直专注于完善内燃发动机，将车辆的其余部件外包给供应商，然后把所有组件集成在一起。尽管，电子设备和软件不断出现在车辆中，但汽车制造商仍沿用了相同的方法。”克莱姆森大学的ZoranFilipi解释说，“现在，主机厂及其供应商需要将他们的思路从硬件优先转变为软件优先。”

奥迪集团前研发主管兼董事会成员彼得·默滕斯（PeterMertens）曾在接受采访时表示，“软件将成为德国汽车工业最关键的新产品，这将决定德国的汽车企业，是否能够依靠现有的公司结构继续在行业中生存。对管理者来说，他们在软件层面应尽的责任最为重大，可现实是，他们在这一领域的知识和经验最为薄弱。”

默滕斯由此认为，当今的汽车制造业需要建立一种高管淘汰机制。

“未来，大众、奥迪、保时捷、宝马和戴姆勒的所有高层管理人员，都应当接受一次工作评估，让他们编写一个小游戏，或写一个简单但有效的病毒程序，”他说，“如果做不到，就立即解雇他们，因为他们不适合这份工作。”

“如果你要问最终这个行业内还会剩下多少人？留在地板上的血迹将会提供一些线索。”默滕斯的话听上去有些狠，但颇有道理。

“软件师傅”上工率递增

当我们将视野从汽车制造企业，转向未来汽车的终端用户，不妨再来看一看，数字世界将怎样改变公众的用车生活。

最直观的一条变化也许是，今后在修车点和你频繁见面的，不再是精通各种机械知识的技师，而是软件工程师。

这与软件向汽车制造行业所发出的挑战，保持着高度一致。

毫无疑问，汽车制造商正不遗余力地确保车辆上的软件兼具安全性和可靠性。但年，软件安全研究人员远程接管款JeepCherokee车型的事件，为该行业敲响了警钟。

现在，几乎每家汽车制造商和软件供应商，都认识到汽车行业在网络安全方面所面临的威胁。目前，通用汽车据称有90名工程师全职致力于开发网络安全对策。

“然而在10年前，汽车软件的设计初衷，都是为了提升车辆在硬件层面的物理安全性，而软件本身和数据方面的安全则是次要的。”美国车联网安全专家、交通运输部及克莱姆森大学互联联运中心主任MashrurChowdhury说。

他提醒称，大部分软件的设计时间均在10年或更久以前。当时，软件及数据安全性并非一个需要优先考虑的事项。直到今天，这些软件仍在ECU中被广泛使用。

事情的另一方面是，车辆内部和外部的通信在过去10年中，呈现出爆炸式增长的趋势。

来自沃尔沃汽车的Antinyan表示，年，约有个数据信号在豪华汽车的ECU之间交换，而如今有多个外部信号连接了沃尔沃汽车中的个ECU，在汽车内部实现交换的信号数量，则比年高出两个数量级。

麦肯锡估计，目前一辆汽车上每小时交换的数据量可以轻松超过25GB。未来，随着基于软件的汽车功能不断发展，这一数值将经历更大程度的提升。

Chowdhury表示，随着过去10年移动应用程序和基于云的服务经历了爆炸式增长，外加汽车本身内置的电子设备越来越复杂，“潜在的攻击隐患几乎每天都在增加”。

59%的人认为，汽车交付后再进行软件修复将变得越来越困难

各国政府也注意到了这一点，并对汽车制造商施加了多项网络安全义务。其中，包括建立经过认证的网络安全管理系统(CSMS)。该系统要求每个汽车制造商“展示针对风险的管理框架，以发现、分析和防范相关威胁、漏洞和网络攻击”。

此外，汽车制造商需要建立软件更新管理系统，以确保能够对软件进行安全的无线管理。

监管者还鼓励汽车制造商“维护用于每个汽车ECU及操作软件组件的数据库，并在车辆生命周期内，保留关于应用版本更新的历史日志。”此类软件物料清单，可以帮助汽车制造商快速确定，哪些ECU以及特定车辆会受到既定网络漏洞的影响。

对即将向消费者出售数字体验的汽车制造商来说，能否提供充足的安全性，将决定企业是否能够生意兴隆。

另一方面，他们还需要时刻警惕因软件缺陷引发的产品召回成本，以及商业信誉损失。

过去，大多数司机不会太注意车舱内的电子设备，除非它们很烦人或停止工作。可随着过去10年电子设备的增加，驾驶员对此的