Postęp w rozwoju oprogramowania dla motoryzacji

Elektronika samochodowa w coraz większym stopniu staje się systemem definiowanym programowo.

Jeśli cofniesz się do ostatnich 50 lat, ze wszystkich produktów, które były produkowane masowo, samochód był najbardziej złożony, ponieważ zawiera układy mechaniczne, elektromechaniczne i elektroniczne.W ostatnich latach elektronika samochodowa staje się coraz bardziej zaawansowana, wypierając systemy mechaniczne i elektromechaniczne i nadal jest w ciągłym rozwoju.

Oznacza to, że prędzej czy później elektronika samochodowa stanie się najbardziej wyrafinowanym, masowo produkowanym urządzeniem elektronicznym, na które być może już zasłużyła.Chociaż podzespoły samolotów mogą być bardziej złożone, a superkomputery mogą mieć bardziej zaawansowaną elektronikę, nie są one nawet w pobliżu dziesiątek milionów produkowanych rocznie.

W prawie wszystkich samochodach ilość oprogramowania zawartego w urządzeniach elektronicznych gwałtownie rośnie, tylko o niewielką ilość.Wiele artykułów twierdzi, że zaawansowany samochód zawiera ponad 100 milionów linijek kodu oprogramowania.Nie widziałem dokładnie, co zawiera te 100 milionów linijek kodu, ale jeśli ktoś ma tego rodzaju dane, to jest to bardzo przydatne.Nie ma wątpliwości, że elektronika samochodowa i zawartość oprogramowania będą ewoluować w szybkim tempie wraz z rozwojem zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy (ADAS), łączności, bezpieczeństwa sieci, autonomicznej jazdy i innych funkcji. .

Niewiele mówi się o strategii, segmentacji, kluczowych technologiach i innych ważnych kwestiach oprogramowania motoryzacyjnego.Istnieje duża różnica między sprzętem a oprogramowaniem, która może wpłynąć na powodzenie całego samochodu.

W ciągu ostatnich dwóch dekad oprogramowanie motoryzacyjne przeszło długą drogę.W latach 90. samochody były głównie oprogramowaniem wbudowanym, służącym do sterowania elektroniką jazdy i prostymi systemami rozrywki.Pomimo rosnącej złożoności oprogramowania systemy wbudowane rzadko osiągają milion linijek kodu.Producenci OEM i ich dostawcy pierwszego poziomu opracowują własne systemy wbudowane.

Zmieniło się to pod koniec lat dziewięćdziesiątych.Ponieważ możliwości systemów informacyjno-rozrywkowych i wbudowanych systemów nawigacyjnych stale rosną, złożone oprogramowanie musi być zarządzane przez system operacyjny (OS).Systemy operacyjne wprowadzają zaawansowane technologie do oprogramowania motoryzacyjnego, w tym QNX, Green Hills, Wind River, Microsoft i inne.W ostatniej dekadzie oprogramowanie typu open source, takie jak Linux, zyskało również coraz większe znaczenie w oprogramowaniu motoryzacyjnym.

Koncepcja „Buduj-produkuj-rynkuj-użytkuj”

Rysunek 2 pokazuje różnicę między sprzętem samochodowym a oprogramowaniem, z czterema fazami mającymi zastosowanie do dowolnego rodzaju produktu lub branży.„Ustanowienie” to etap rozwoju i projektowania produktu;„Produkcja” odnosi się do etapu produkcji produktu, w tym wszystkich kosztów komponentów, kosztów produkcji i łańcucha dostaw;Trzeci etap to „marketing” produktu, w tym kanały reklamowe, sprzedażowe i dystrybucyjne.W istocie odnosi się do wszystkich czynności i kosztów dostarczenia produktu klientom.Czwarty etap to „użytkowanie” klienta, które dla branży motoryzacyjnej jest dość długie.

Koncepcji budowania-produkcji-marketingu nauczyłem się, gdy pracowałem w Texas Instruments (TI), ponieważ była tak szeroko stosowana w latach 70. i 80.Podczas mojej pracy w IHS Markit ponownie dodałem fazę „użytkowania”.W wielu raportach i demonstracjach wykorzystałem moje głębokie zrozumienie tych czterech etapów do analizy różnych segmentów motoryzacyjnych, w tym oprogramowania, pojazdów elektrycznych na baterie (BEV), drukowania 3D i tak dalej.

Faza sprzętowa

Na górze rysunku 2 przedstawiono kluczowe cechy osprzętu samochodowego w czterech różnych fazach.Etap „ustanowienia” sprzętu określa funkcje urządzeń elektronicznych, które odgrywają coraz większą rolę.Branża chipów dostarcza najważniejsze komponenty sprzętowe i będzie to robić w dużych ilościach.Ekosystem sprzętowy staje się coraz ważniejszy, ponieważ obejmuje wszystkie systemy programistyczne i narzędzia do projektowania sprzętu.Coraz większego znaczenia nabierają również ekosystemy związane z platformami procesorowymi w elektronice samochodowej.Faza „narastania” kosztów sprzętu samochodowego w milionach lub dziesiątkach milionów dolarów, ale przy setkach tysięcy wyprodukowanych jednostek, koszt jednego pojazdu jest stosunkowo niski.

Faza „wytwarzania” jest najdroższa ze względu na koszt wszystkich komponentów elektronicznych sprzętu (BOM) oraz koszt zarządzania łańcuchem dostaw sprzętu, sprzętu produkcyjnego i personelu.Ogólnie rzecz biorąc, sprzęt z podzespołami elektronicznymi stanowi tylko niewielką część całkowitego kosztu samochodu, a nawet gdy koszt każdego podzespołu elektronicznego spada, koszt „wytwarzania” nadal rośnie.Wszystkie elektroniczne systemy sprzętowe w samochodzie zazwyczaj kosztują od 3000 do 8000 dolarów, a modele luksusowe kosztują jeszcze więcej.

Faza „marketingu” sprzętu różni się w zależności od typu komponentu i systemu.W większości przypadków faza „marketingu” sprzętu staje się częścią systemu elektroniki samochodowej za pośrednictwem dostawców pierwszego poziomu.

Funkcje sprzętowe mają coraz większy wpływ na sprzedaż samochodów.Wszystkie funkcje, które muszą być zrealizowane przez funkcje sprzętowe, będą miały pośredni wpływ na sprzedaż.Nowe funkcje, które będą szeroko stosowane w przyszłości, obejmują ADAS, sprzęt zabezpieczający sieci, sprzęt z możliwością aktualizacji i funkcje samoczynnego działania. .

Faza „użytkowania” samochodu trwa zwykle od 10 do 15 lat, czasem nawet dłużej.Tak długa żywotność wymaga doskonałej niezawodności sprzętu, aby zmniejszyć koszty gwarancji OEM i dostawcy oraz koszty wycofania.To właśnie w fazie „użytkowania” dostawcy na rynek części mają największe możliwości, zwłaszcza po przejściu przez samochód gwarancji.Liczba wypadków samochodowych również stwarza możliwości biznesowe, ponieważ samochody muszą wymienić swoje elektroniczne systemy sprzętowe.

Faza oprogramowania

Faza „rozbudowy” jest najtrudniejszą częścią oprogramowania i zwykle jest najbardziej kosztowna w branży oprogramowania.Duże projekty programistyczne mają długi cykl rozwojowy, który obejmuje trudny proces testowania i konieczność jak najtaniej naprawiania błędów. .Wszystkie duże platformy oprogramowania zawierają błędy, a nowe błędy są znajdowane w całym cyklu życia oprogramowania.Wraz z rosnącym zainteresowaniem bezpieczeństwem sieci, nowa klasa błędów oprogramowania – luki w zabezpieczeniach sieci – pojawiła się w gotowym kodzie, który hakerzy mogliby wykorzystać do atakowania sieci.Większość programistów samochodowych nie jest ekspertami w dziedzinie technologii cyberbezpieczeństwa i nie wie, jak uniknąć kodu, który jest podatny na ataki hakerów.

Faza „budowania” oprogramowania wymaga również bardzo silnego ekosystemu do tworzenia nowych programów i testowania oprogramowania.Ekosystem motoryzacyjny jest dobrze rozwinięty i można go teraz rozwijać przy użyciu oprogramowania open source.

„Produkcja” oprogramowania jest zwykle najtańszą fazą, ponieważ większość oprogramowania działającego na systemach sprzętowych jest bezpłatna.Chociaż niektóre programy wymagają opłat licencyjnych, zazwyczaj stanowią one tylko niewielką część kosztów komponentów sprzętowych.„Produkcja” oprogramowania polega zasadniczo na ładowaniu programów do systemu elektronicznego samochodu, a Ty możesz wybrać, kiedy i jak załadować oprogramowanie do systemu.

Faza „marketingowa” oprogramowania różni się w zależności od segmentu rynku i typu systemu.W większości przypadków faza „marketingu” oprogramowania wymaga również, aby dostawca pierwszego poziomu stał się częścią systemu elektroniki samochodowej.

Funkcje oprogramowania mają również coraz większy wpływ na sprzedaż samochodów, a ten pośredni wpływ zależy od tego, jak dobrze zaimplementowano interfejs człowiek-maszyna (HMI) lub funkcjonalność.Użyteczność oprogramowania wpłynie na rosnącą liczbę funkcji, takich jak możliwości podłączonego pojazdu, uaktualnienia OTA, uaktualnienia funkcjonalne, ADAS i przyszłe możliwości autonomicznej jazdy. .Jeśli oprogramowanie nie jest praktyczne, samochód nie otrzyma dobrych recenzji od potencjalnych użytkowników, co może wpłynąć na przyszłą sprzedaż.Negatywne recenzje zawsze były problemem w przypadku zaawansowanych systemów informacyjno-rozrywkowych, a firmy Apple i Google z powodzeniem rozwiązały ten problem dzięki niedawno wydanemu zintegrowanemu systemowi informacyjno-rozrywkowemu/smartfonowi.

Faza „użytkowania” samochodu trwa zwykle od 10 do 15 lat, czasem dłużej w wielu krajach.Duża liczba błędów oprogramowania musi zostać naprawiona w tak długim okresie użytkowania.Aby zmniejszyć koszty gwarancji i wycofania produktów OEM i dostawców oprogramowania, potrzebna jest tania technologia pobierania w locie (OTA) do naprawy błędów i aktualizacji wersji oprogramowania.

W fazie „użytkowania” firmy zajmujące się oprogramowaniem jako usługą (SaaS) i oprogramowaniem w chmurze mają ogromny potencjał wzrostu;Architektura systemów bezpieczeństwa oparta na SaaS ma dobrą perspektywę.Główną szansą w fazie „użytkowania” jest naprawa wadliwych OTA i funkcjonalne aktualizacje oprogramowania;Zawartość informacyjno-rozrywkowa za pośrednictwem SaaS rośnie;Wypadki samochodowe stwarzają również wiele możliwości biznesowych, ponieważ nowe systemy sprzętowe wymagają nowego oprogramowania.

W przyszłości, wraz z rozwojem zaawansowanych technologii, coraz więcej dobrych platform oprogramowania będzie wykorzystywanych w przemyśle samochodowym.