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汽车软件如何「卷」向生态繁荣?

对于2023年的中国汽车产业,不论谓艰难险阻、还是言波澜壮阔,许多声音已给出各自的年度印象。而将纷呈而来的印象汇集于言语,众多回答的共性还是落于单字上——“卷”。

诚然,尽管“卷”字并非褒义,并的确给行业生态的稳步发展带来了诸多纷扰。但这一年,我们的确看到行业在“卷来卷去”的喧嚣与竞合中取得了显著成绩:汽车年销跨进3000万辆级、出口首次成为全球第一、新能源汽车月产销首破双百万辆……等等成就不胜枚举。

这一局面背后的支撑,是被“卷”出了的核心竞争力。仅智能汽车领域,这一年,产业围绕智能化与电动化展开深入探索,智能辅助驾驶功能发展提速,城市NOA功能逐步上车量产,并带动芯片、传感器等产业细分领域的大发展。

在此背景下,行业各方正聚焦于在更多技术细节获取突破,例如更高性能的车规级芯片。在《汽车纵横》推出的《变阵2023:汽车行业10个十大年度盘点》专题报道中,对于“跨域融合智能芯片”这一创新技术,中国汽车工程学会专家库便表示,要有效实现车辆软硬件“分层解耦、跨域共用”,并充分利用硬件性能和软件算法复用率支持自动驾驶域、智能座舱域等多任务场景跨域融合,其关键底层载体仍然为芯片。而芯片级跨域融合可实现性能协同和成本控制双重效应,既能有效降低BOM成本、缩短通讯时延,又能帮助车企更快实现OTA升级,提升软件更新频率。

与此同时,随着“软件定义汽车”理念的日渐贯彻,以及多域架构和中央平台架构逐步落地应用,基础软件也同样成为可决定汽车产品力高低的重要因素,并逐步成为面向未来的汽车智能化解决方案的核心要素。

然而,随着软硬件开发节奏加速、系统成本的下降压力以及新车从研发到上市时间周期的大幅缩短,这些来自市场节拍的“变奏”,也正催促车企与供应商去探索新的智能化方案,并寻找针对市场日新月异趋势适应程度更高的方法学。

好在,汽车软硬件的生态繁荣似乎近在咫尺。近期,全国政协常委、经济委员会副主任、工业和信息化部原部长苗圩便表示,对于智能汽车如何发展还有许多问题需要认真谋划,他认为制造行业的微笑曲线在汽车行业不断显现,基于智能网联汽车的服务生态有望成为车企及供应商的盈利增长点。“随着基础软件与异构的硬件形成兼容,有可能出现PC时代的Wintel联盟,手机时代的Arm安卓联盟,新的软硬件生态将为产业发展注入新活力。”

走出开发端的不确定性困境

大量问世的智能汽车产品,背后映射出的正是跨行业多技术方案在汽车这一载体上的日渐繁荣。不过,市场端“百花齐放”虽好,但对于开发端,则意味着另一番景象。

诚然,当前摆在智能汽车开发端面前的一大症结,便是开发方法学的不一致性。尽管无论是车企、零部件供应商还是软件公司,均投入了大量人才、资源用以构建软件体系,力求在软件建设上取得实质性进展。但在整车E/E架构的不断演变下,由于对软件计算形态的理解存在差异,正致使各方对车内通讯架构、计算模型以及应用软件开发的方法、通讯关系呈现出“五花八门”的各异趋势。

这既影响到车型产品的定制开发成本,也对智能汽车软件生态的中长期规划造成制约,而影响之一便是软件开发成本的超载。当前,包括整车改bug、软件重构在内的成本投入,还很难在单车型中去摊销。特别是在当下新车型的开发周期越来越短、数量越来越多、市场越来越细分的背景下,单台车的销售收入是否能够负担巨大的软件成本,成为越发尖锐的课题。

此外,针对非常复杂的汽车工程化体系,每增加、修改或更新一个部件都会对整车开发产生新的影响变量。而随着新的软件嵌入进技术体系,当前开发体系规模庞大的基础逻辑和组件,也阻碍着软件人才、天才程序员等开发者的参与和创新。因此,尽管整个汽车行业都在新E/E架构、软硬件调试以及开发方法等方面做大量的投入,但进步的轨道和速度仍然不能按照期待的时间去完成,并陷进了“创新成本”与“工程成本”之间的鸿沟。

东软睿驰总经理曹斌对此表示,现阶段工程成本与创新成本的粗略比例为50:1,使得整个开发体系成本高昂,但创新速度依然低下。在此背景下,他认为未来智能汽车的终极发展路径目前仍处于探索期,而创新发展轨道的突破性拐点,是将工程成本和创新成本之间差距降为5:1乃至更低,才能让更多的创新思想及特性更快速地导入车辆平台中。因此,与其在原有开发结构上增删修改,不如做出有别于传统的整车产品研发、生产制造的一套全新汽车软件开发体系,让第三方开发者的创新想法也可以更容易、快速地导入到车辆平台中。

对此,基于在SDV领域所积累的丰富车内软硬件的实践经验以及对复杂计算架构的深刻理解,东软睿驰推出openVOC(Vehicle On Chip)软硬件开放技术框架,期望在“一颗芯片”上构建“整车核心智能化软件功能”所运用的“硬件形态+软件架构”,以充分发挥芯片的计算能力,让软件能提供真正落地的SOA开发平台,使得双方在协同中实现数据和服务的互享、互通和调用,从而构建开放共赢的创新生态,让创新开发化繁为简,高效、更低成本的为整车提供智能汽车创新方法。

创新如何化繁为简

东软睿驰为openVOC明确了几项关键目标,首先便是实现软件复用,以期降低整车成本并实现智能化应用的快速创新。同时,这也是顺应市场走向单芯片方案的趋势,openVOC可以在早期阶段去解决芯片内海量虚拟化数据资源、各组件间资源混合使用、通讯协同和处理器应用部署等问题。

换到智能汽车产品发展的角度来看,这是未雨绸缪式的战略布局。尽管当前由于芯片算力和成本等因素的影响,量产的汽车智能化方案仍主要采用多芯片方案,例如L2+级行车和行泊一体。但值得注意的是,随着20万元及以上车型的L2级辅助驾驶搭载率已经超过50%,市场的增量预期空间正在大幅减少。相比之下,20万元以下,特别是15万元以下市场有巨大的增长潜力。而单芯片方案主要面向10-20万元级别的乘用车,具有成本优势,可降低整个域控制器的BOM成本,正显示出单芯片方案在行泊一体方向的发展潜力。

与此同时,在新电子电气架构方面,高性能车规芯片正在帮助中国厂商走在发展前列。通过本土供应链不断创新,推动电子电气架构进步,最终实现中央计算。东软睿驰认为,伴随智能化的创新推动,新E/E架构向域控制器升级,采用SOA架构思想的域控制器逐步实现量产,形成中央集中式架构,使整个行业的创新效率以“中央计算”为核心,形成广义汽车操作系统的分布式特征。因此需要继续推动E/E架构的“以终为始”。

既然提出了适应新形势的软件方法,当然也要搭配更好的开发工具。因此,为了实现将创新功能快速导入功能的开发,东软睿驰同步推出了随着产品技术不断升级的5大关键组件:NeuSAR、智驾组件、场景引擎、车云组件和硬件产品定义。

首先,是面向“全新一代E/E架构域控研发”的软件开发平台NeuSAR 4.2。其在继承安全性和可靠性的基础上,全面增强应用创新和自动驾驶属性。通过符合AUTOSAR标准的基础软件(NeuSAR aCore、NeuSAR cCore)和中间件(NeuSAR SF)的结合,确保安全可靠性的同时解决创新性挑战。其中,NeuSAR SF中的整车消息总线VMB(Vehicle Message Bus)加强了自动驾驶关键需求,实现了跨语言开发组合。NeuSAR Python框架提供了灵活的云端兼容性,实现了跨域、跨功能组合的应用软件开发。同时,NeuSAR提供了完整的工具链,覆盖设计、开发、调试、部署、测试、集成等全开发过程,全面降低开发门槛,缩短开发学习周期。

其次,通过NeuSAR软件平台模块预置,面向“智能驾驶开发者生态协同创新”的智驾组件,提供了可自定义的应用功能架构、支撑组件库、开发友好型工具。该组件通过消息订阅与发布的方式,实现了算法间的方便调用和多种算法的高效组合,降低了应用组件适配的复杂度,实现了组件间的高速数据传输和高效硬件资源调度,最终实现了二进制的组件复用。同时,通过预定义的消息机制,该组件也实现了统一的数据结构,可为用户提供更为丰富的驾乘体验。

再次,考虑到智能汽车业态发展中愈来愈多的非传统汽车行业新型生态应用接入,东软睿驰车云组件提供了NXMQ通信、数字镜像云、自动驾驶云工具组件,实现了云端-管道-车端的直接上云设计。其可使得车端ECU的预定义消息直接上云,云端ECU的消息可被订阅和调用,核心算力转移到云端服务器中,充分利用云平台的弹性和分布式优势,释放本地芯片算力,实现分钟级场景迭代,提高资源的灵活性和可用性。

继次,面向“整车智能场景应用创新”的场景引擎通过接入数据、服务、AI等组件,提供动态数据、动态服务、动态场景的全套工具链。该组件支持500+脚本并发,灰度发布以及服务上云的配置和管理。通过NeuSAR消息总线、Python、Webservice扩展模块,场景引擎以低代码、轻量化的部署方式支持Webservice调用,实现了SOA应用的灵活部署和高效创新。这种部署方式同样有效缩短了从设计到工程落地的周期,同时对用户需求进行了预判服务。

最后,通过对Face-Brain-Body构型中承载智能化功能的Brain进行产品形态的定义和描述,东软睿驰也推出了符合openVOC开放技术架构的软硬一体系统的产品实践案例:X-Center 2.0。其进一步通过一颗芯片覆盖多样化的智能驾驶功能,提供40TOPS AI算力、200KDMIPS CPU算力、440 GFLOPS 3D渲染算力,支持麦克风、音响、语音视觉多模态交互等座舱基本模块,并结合底层硬隔离设计方案,实现座舱域、仪表域、智驾域安全隔离和独立运行。

总体而言,openVOC及其组件的整体意义在于将应用开发者的编程门槛缩短1-2年,赋能车企解决80%的工程化任务,推动中国智能汽车产业迈向更具创新性的未来。

为汽车软件生态注明方向

“卷往何处”,是新年之交对中国汽车产业承前启后的简练表达,而各家车企均给出了雄心勃勃的年度目标,预示着2024年的新能源市场竞争格将更加激烈。在这场汽车革命下半场的竞争中,智能化水平依然是评判胜负的标杆。值得庆幸的是,在智能汽车领域,从整车到供应链、从硬件到软件……生态链正在逐步完善,中国汽车的创新步伐也将更加迅猛。随着高速领航辅助的普及化,车企的技术竞赛正进入城区领航辅助的全新阶段。而政策层面,L3级自动驾驶测试牌照批量发放,同样也意味着智能化产品和技术的竞争距迈入下一阶段为时不远。

基于openVOC,东软睿驰致力于构建一个开放、共赢、灵活高效的创新生态。迄今为止,东软睿驰已与20多家车企实现了量产合作,为其创新发展提供有力支持。相关软件开发平台和产品已与许多本土化的算法、通讯、安全、芯片、微内核等企业良好适配与集成,适配周期可在“周”内计算,并在半年内即可进入整车测试的准量产状态。这不仅缩短了研发周期和开发成本,而且在后续阶段,可以进行零成本的跨车型功能迭代迁移,充分实现软件资产的复用。

随着openVOC开放技术框架及相关组件的正式发布,这不仅象征着汽车软件生态将迎来更高的创新速度、更低的开发成本、更低的开发者准入门槛。也给在忙于“卷”的整个汽车产业,带来了软件生态的一个明确发展方向,并将使整车开发更为高效,差异化创新更加开放,应用生态更加广泛。

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