汽車架構(gòu)困境的破局之道

為了實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化、融合、賦能這三個(gè)目標(biāo)，我們從架構(gòu)原理的角度也構(gòu)建了三個(gè)設(shè)計(jì)理念。

首先是軟硬件分離。根據(jù)安波福在汽車供應(yīng)鏈摸爬滾打多年的經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)尤其在項(xiàng)目早期硬件研發(fā)的速度經(jīng)常跟不上軟件，所以軟硬件分離非常重要，這樣軟件可以按照軟件的發(fā)展速度去做迭代開發(fā)，硬件也可以相應(yīng)跟著硬件的速度做開發(fā)。

想要實(shí)現(xiàn)軟硬件分離必須有一個(gè)基礎(chǔ)，那就是平臺(tái)接口的標(biāo)準(zhǔn)化，需要足夠通用。

舉個(gè)例子，SVA 結(jié)構(gòu)的主板上有一個(gè) PCIE 接口，不同功能的子板可以方便地加上去，一些功能性的模塊也可以進(jìn)行迭代再后加進(jìn)去。車輛的智能化升級(jí)不再需要把整車推翻重來，可以通過打補(bǔ)丁外接的方式進(jìn)行迭代。

此外，實(shí)現(xiàn)軟硬件的分離可以極大地提升開發(fā)者的創(chuàng)造力，正如前面我們提到的——他們無需再關(guān)心硬件使用的細(xì)節(jié)，可以真正地專注于各個(gè)不同領(lǐng)域的軟件開發(fā)。

第二點(diǎn)是將輸入/輸出與計(jì)算設(shè)備分離。在傳統(tǒng)架構(gòu)中，每個(gè)ECU都集成了相應(yīng)的軟件，并且擁有計(jì)算能力。當(dāng)我們需要增加新功能時(shí)，可能原有的輸入/輸出接口數(shù)量不足，也有可能計(jì)算能力不夠，導(dǎo)致需要替換掉整個(gè)ECU，成本高且不說，操作起來也非常困難，有時(shí)甚至需要其他關(guān)聯(lián)模塊同步更新。

借助SVA標(biāo)準(zhǔn)化的硬件結(jié)構(gòu)，我們將車身中各個(gè)傳感器的信號(hào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，形成終端ECU。這種ECU不負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算，只負(fù)責(zé)電源信號(hào)的分配和本地信號(hào)的轉(zhuǎn)移，而計(jì)算能力統(tǒng)一集成到中央計(jì)算單元中。

這就好比始皇帝掃清六合、席卷八荒，消除了原先群雄割據(jù)的混亂局面，使得華夏大地書同文、車同軌，管理國家的效率大大提升。

第三，一旦實(shí)現(xiàn)了軟硬分離，輸入/輸出與計(jì)算設(shè)備分離，整個(gè)中央計(jì)算平臺(tái)就實(shí)現(xiàn)了“服務(wù)器化”，允許升級(jí)以及新的開發(fā)程序接入。這意味著，軟件開發(fā)和硬件終端之間沒有了密切聯(lián)系，我們可以將各個(gè)硬件和軟件做成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)平臺(tái)與接口。

各個(gè)子系統(tǒng)及硬件的能力可以被抽象成“微服務(wù)”——開發(fā)者可以通過調(diào)用這些服務(wù)接口，去實(shí)現(xiàn)各式各樣的新功能。

舉例來說，設(shè)計(jì)一個(gè)“下雨自動(dòng)關(guān)窗”的功能，開發(fā)者并不需要關(guān)心雨量傳感器的特性，信號(hào)是什么格式，也不用去思考車窗控制器的特性，車窗本身有什么限制。

通過SVA，所有傳感器和執(zhí)行器的接口，都能夠以微服務(wù)的形式提供給開發(fā)者，無需關(guān)心具體軟硬件的特性，能夠大大減少開發(fā)者開發(fā)新功能的工作量。

前面為大家介紹了SVA的設(shè)計(jì)目標(biāo)和理念，其中很多都是抽象的概念，接下來我將具體介紹一下SVA的硬件結(jié)構(gòu)。

首先可以看到位于車身中央的中央計(jì)算集群。它包括開放服務(wù)器式平臺(tái)、動(dòng)力與底盤控制器、車輛中央控制器以及區(qū)域控制器等。

開放服務(wù)器式平臺(tái)負(fù)責(zé)車輛所有ADAS系統(tǒng)、用戶體驗(yàn)以及感知融合相關(guān)的功能，并且不同的平臺(tái)之間可以互相共享計(jì)算資源，互為備份。由于它們具備強(qiáng)大的計(jì)算能力。客戶甚至第三方應(yīng)用都可以在該平臺(tái)上運(yùn)行，拓展性極高。

位于車身前部的動(dòng)力和底盤控制器，用于控制車輛橫向和縱向功能，與車輛動(dòng)力學(xué)息息相關(guān)。

而位于車身后部的車輛中央控制器。用來管理車輛電源模式、診斷通信、OTA、門鎖以及門窗等車類控制相關(guān)的功能。

中間還有兩條引人注目的紅色線條，是一種新型的扁平化電源分配系統(tǒng)。在新能源車型上，它可以把電源和動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間連接起來，最高支持800V高壓系統(tǒng)，不僅安全性能極好，更有利于自動(dòng)化安裝。

接下來可以看到安波福的通用電源和高速數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò)，其中的各個(gè)ECU通過骨干網(wǎng)連接，可以輕易實(shí)現(xiàn)雙環(huán)結(jié)構(gòu)以形成冗余，提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性。

總的來說，所有以上骨干網(wǎng)和計(jì)算平臺(tái)都位于車身中間的最安全的乘員艙位，哪怕遇到嚴(yán)重事故，這個(gè)區(qū)域也不會(huì)輕易受到損壞。對(duì)消費(fèi)者來說，顯而易見的好處有二：一是安全，關(guān)鍵的車身控制設(shè)備在發(fā)生事故時(shí)也不會(huì)失控；二是降低維修成本，事故發(fā)生后僅需更換低成本的傳感器，整個(gè)最貴重的中央計(jì)算集群仍然受到車輛的保護(hù)。

最后，讓我們來看一下區(qū)域控制器。之前提到輸入/輸出與計(jì)算設(shè)備分離，在硬件層面就需要依靠區(qū)域控制器來完成。

借助SVA的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，我們能夠?qū)⑴c車輛外圍傳感器和設(shè)備間的物理連接轉(zhuǎn)移到區(qū)域控制器中，從而與域控制器中的計(jì)算設(shè)備分離開來。

打個(gè)比方，這種操作就像在電腦上加入了多個(gè)擴(kuò)展塢（區(qū)域控制器），所有外圍設(shè)備如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器等（車輛外圍傳感器）都可以通過擴(kuò)展塢靈活地與電腦連接在一起，如此便能提高車輛的可擴(kuò)展性，并有助于降低其物理復(fù)雜性。

了解完整個(gè)SVA的硬件結(jié)構(gòu)，我們最終還是要回到一個(gè)最重要的問題：SVA都有什么好處？

對(duì)于我們的主機(jī)廠朋友，簡(jiǎn)單總結(jié)四個(gè)字：降本增效。對(duì)于消費(fèi)者來說，他們可以享受到更好的移動(dòng)出行體驗(yàn)。

下面，我想從汽車的生命周期的三個(gè)階段分別講講為什么SVA是一個(gè)降本增效的利器。

在設(shè)計(jì)方面，過去各個(gè)ECU功能形態(tài)千差萬別，相互集成在一起需要大量驗(yàn)證。引入SVA后，硬件可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，僅需少量驗(yàn)證就開展重點(diǎn)功能和測(cè)試的開發(fā)工作，最多降低75%的系統(tǒng)集成和測(cè)試成本。同時(shí)，通過敏捷方法中使用的迭代開發(fā)技術(shù)，使軟硬件開發(fā)完全獨(dú)立，大幅降低了復(fù)雜程度，還縮短了上市時(shí)間。

在制造方面，SVA把分布在多個(gè)電子控制單元上的功能將匯聚到一組統(tǒng)一的域控制器中，省去了設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)方面的棘手問題。最終，可以讓線束的重量減輕了約20%，相應(yīng)的空間占用也減少了25%。以線束安裝為例，通過自動(dòng)化布線安裝，主機(jī)廠可以大大減少用工量并降低對(duì)熟練工人的需求，最高能夠節(jié)省50%的勞動(dòng)成本。

最后是車輛售后方面，主機(jī)廠可以通過SVA架構(gòu)為車輛構(gòu)建軟件庫，結(jié)合OTA的功能，實(shí)質(zhì)性地免去了與車型年度改款相關(guān)軟件的維護(hù)成本。同時(shí)，對(duì)于任何車輛發(fā)生的潛在的安全隱患和軟件BUG，我們都可以通過OTA快速修復(fù)，避免問題進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至防患于未然。

前面提到，過去車型的開發(fā)大多基于線性的開發(fā)流程，從概念設(shè)計(jì)、硬件開發(fā)、軟件開發(fā)到最終的整體系統(tǒng)驗(yàn)證，很多工作要依賴于上一步工作的結(jié)果才能進(jìn)行到下一步。而其中耗費(fèi)時(shí)間最久的軟件開發(fā)需要依賴于硬件達(dá)到一定成熟度才能進(jìn)行，大大拖延產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。

因此，過去的造車模式始終是“一兩年小改款，五六年大換代”。但是這種局面已經(jīng)在近年來被打破。在安波福，我們通過提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件能力接口和虛擬開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)軟件可以不依賴于硬件的狀態(tài)與特性，在概念確定之后就可以和硬件進(jìn)行并行開發(fā)。

更進(jìn)一步，部分功能軟件甚至可以在產(chǎn)品定型后再進(jìn)行開發(fā)。就像如今市面上以O(shè)TA為賣點(diǎn)的車型一樣，很多功能可以在用戶購車之后進(jìn)行月度或年度更新，讓消費(fèi)者能夠天天“開新車”。

汽車從誕生之日起經(jīng)歷了非常多的發(fā)展階段，其內(nèi)核“架構(gòu)”也不例外。從一開始基于功能的分布式架構(gòu)，到今天已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)域控制器的時(shí)代，而一些領(lǐng)先的整車廠更是已經(jīng)開始逐步探索區(qū)域控制架構(gòu)。

未來，我們將進(jìn)入一個(gè)完全由軟件定義汽車的時(shí)代，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)可能要到2025年之后。而在這之前整車廠必須未雨綢繆，在車輛架構(gòu)方面搶先布局，或自力更生，或?qū)ふ乙粋€(gè)能夠幫助他們順利邁向未來的合作伙伴。

作為一家專注汽車“大腦”和“神經(jīng)系統(tǒng)”的創(chuàng)新企業(yè)，安波福從概念到產(chǎn)品有著非常成熟的經(jīng)驗(yàn)，并且已經(jīng)與多家主機(jī)廠共同創(chuàng)造了許多成功案例。

例如，我們是第一個(gè)將區(qū)域控制器成功量產(chǎn)的Tier 1企業(yè)，這將為整車客戶帶來實(shí)打?qū)嵉男б妫⑶译S著我們系統(tǒng)進(jìn)一步的發(fā)展，區(qū)域控制器也會(huì)成為未來SVA的一部分，整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)在不斷迭代中不斷得到完善和升級(jí)。

在全球汽車智能化與電氣化浪潮不斷奔涌向前的時(shí)代，安波福的角色將迎來一輪巨大的升級(jí)。我們不再是一個(gè)提供整套的解決方案的零部件供應(yīng)商，而是轉(zhuǎn)化為一個(gè)為整車廠、汽車零部件企業(yè)以及互聯(lián)網(wǎng)公司提供開放平臺(tái)的科技創(chuàng)新企業(yè)。

我們決定改變玩法，把「黑盒」變成「白盒」，更側(cè)重于提供基礎(chǔ)軟硬件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，并提供標(biāo)準(zhǔn)化的功能及服務(wù)接口來賦能我們的客戶以及第三方合作伙伴。

想象一下，未來的汽車就像今天的手機(jī)一樣，每個(gè)汽車都會(huì)有各自的App store。其中的應(yīng)用可能來自于傳統(tǒng)的零部件供應(yīng)商，可能來自于客戶自研，也可能來自于第三方。

這種全新的生態(tài)不僅能為整車廠解鎖更多的模式，同時(shí)還能使生態(tài)鏈中的各個(gè)環(huán)節(jié)彼此協(xié)作，產(chǎn)生奇妙的化學(xué)反應(yīng)，帶來無限的想象空間。

未來，安波福將始終保持開放的心態(tài)，與生態(tài)系統(tǒng)中的各個(gè)合作伙伴共同探索和開拓智能汽車架構(gòu)的終極奧義，激發(fā)未來移動(dòng)出行的無限可能。

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