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侯旭光:新架构时代,什么是车企的核心能力?

来源:汽车商业评论(侯旭光)12月5日 11:35

撰文 / 侯旭光(广汽集团汽车工程研究院电子电气架构总师)
编辑 / 张   南

在智能网联为主新时代,电子电气架构被频频提及,被誉为智能汽车的基石。

来自广汽集团的侯旭光正是该领域的专家。作为一名电子电气架构总师,他曾在《智能汽车:电子电气架构详解》一书中,从“终端客户需求”与“电子技术发展”两个路线,探讨了电子电气架构发展的驱动因素。

在他看来,汽车诞生之后的几十年间其结构相对简单,但当汽车系统逐渐变得复杂时,必须得有人从宏观层级去做详细设计。

随着汽车产品发生变化,汽车供应链的关系也随之改变。“过去是金字塔结构,主机厂是核心,然后一级供应商、二级供应商,但目前已经变成了网络结构,主机厂变成了网络中的核心节点。虽然还是核心,但关系不一样了。过去集成的主体是硬件,但目前需要集成很多的软件。”

随着软件定义汽车的说法被逐渐接受,让一些企业变得迷茫起来:到底什么要自己造,什么交给供应商。在侯旭光看来,“真正在乎软件的人,应该自己造硬件”。

“大家可以看看特斯拉还有苹果,他们的这些成功本质上都是因为将软硬件的生态合为一体。目前咱们国内主机厂这么做的还是不多,而且也都只是刚刚起步,将来要想打造国际竞争力,软硬件必须合在一起,才有核心的能力。”

以下是他侯旭光的演讲实录。

感谢贾可博士的热忱邀请,有幸来参加这个会,我觉得主要是因为我写了《智能汽车:电子电气架构详解》这本书,这本书可以说是目前为止国际上唯一一本将电子电气架构讲是什么说清楚的书。

很多年前,中国汽车厂基本没有人去做纯粹的正向开发。过去合资厂非常发达的时代,国内的汽车开发主要采用集成方式,比如说大陆汽车提BCM,博世提供底盘控制器,咱们自己去做一些车身的设计。在汽车电子方面根本没有纯粹的正向设计,主要的设计工作聚焦在提需求。

电子电气架构究竟是什么?应该做些什么?大家的理解完全不一致。绝大多数的工程师或者行业人士觉得汽车电子电气架构就是做网络拓扑,做一些信号矩阵,但是电子电气架构的含义比这个丰富得多。

首先我们先来研究一下什么叫架构?架构是一个非常常见的词汇,比如说组织架构、软件架构……各种各样的架构非常多。架构所对应的本体是系统,任何一个工程系统都包含很多组件,这些组件合在一块去实现一些具体功能。而架构的研究对象是整个系统内的各种组件之间的关系,也就是它们之间究竟以什么样的形式排列,每个组件负责什么?比如一个组织,一个树状的组织架构和一个矩阵型的组织架构的效能是完全不一样的。所谓架构,一定是系统的架构。

汽车上的系统可以分成两大类:机械系统和电子系统。电子电气系统又可以分成两类:电气系统,由所有线束、蓄电池和能量传输相关的这些部件组成;电子系统,包含所有的电子部件,如各种控制器、传感器还有执行器。它们共同构成了汽车的电子电气系统。

电子电气架构研究的是车上整个电子电气系统究竟应该做些什么、以及如何构成。电子电气架构可被细分为三个视图:物理视图,研究的是在车上这些物理件怎么布置,怎么连接;逻辑视图,研究的是车上这些部件需要实现哪些功能,这些功能之间的联系究竟是什么。一台车的功能数量非常多,如果分的颗粒度非常细,可以达到10万的数量级,那么多小的功能块究竟怎么才能拼到一起?这是必须要总体设计的。

过程视图,不同时代、不同架构形式,需要不同架构组织去适应,也需要不同工具链,不同开发流程去适应。当电子电气架构升级之后,这些基础设施如果不能跟上,整个开放效率、迭代效率还有质量是很难保证的。

如果再把整个电子电气系统架构进行细分,还可以分成至少四个子架构:

1.功能架构:刚才说的逻辑视图中,每个子功能怎么样在车上几十个控制器上进行部署;

2.电气架构:现在很多新电气架构都已经上了智能配电、冗余控制等新技术,这些都属于电气架构方面的革新。

3.软件架构,这是当前的热点。车身软件系统非常多,包括安卓和AUTOSAR等各种各样的形式。那么,每个控制器应该如何部署?标准究竟是什么?这些都是软件架构设计需要考虑的;

4.网络架构,是最传统的电子电气架构的内容。其中的典型代表是网络拓扑图,除此之外还有各种网络总线的标准和协议,这些东西都是需要架构设计的。

电子电气架构的设计起点是需求,没有一个好需求,电子电气架构很难设计的非常合适。

为什么需要架构设计?

主要是为了解决系统复杂性带来的各种问题。当系统非常复杂的时候,必须得在宏观层级做总体规划。

过去,当汽车部件非常少的时候,并不需要做架构设计。这就像一个城市的规划,整个昆山市的布局设计的非常好,工业区、商业区,还有居住区分布合理,包括哪里部署地铁,通讯、电路、水路怎么布置等,这些都是宏观设计的结果。有了宏观设计,接下来每个区应该做些什么,交给每个街区的负责人去做详细设计就可以了。在汽车设计中,这些工作由系统工程师负责。

接下来,需要完成每栋具体的楼的设计,包括使用的材料的选择、外观设计等各种各样的工作。这个层级的工作在汽车开发中相当于部件工程师所做的详细设计。接下来就是供应商做的事情,他们负责把上层提出的软件、硬件的需求进行实现,并交付一个个具体的部件。

简单的说,如果没有系统的复杂性,你是不需要去做架构设计的,但当一个系统非常复杂时,必须要在宏观层级做总体规划。

再来看一下电气架构的开发过程。前面说过,当你有了需求,接下来要做的就是设计架构的形态和相应的标准,然后才是每个控制器的具体实施过程。

对于控制器,首先要做的是硬件设计、芯片的选型、PCB设计,以及软件架构设计。软件架构设计结束了之后才是代码编写。虽然现在提软件定义汽车这个概念非常多,但软件其实只是整车电气系统中的一个组件、一个实现的手段或者材料。整车开发的过程,首先设定性能需求,然后分解成具体的功能,再分解到每个系统,如:底盘系统、电气系统、动力系统等,接下来是部件级的设计,然后是部件级的实施,然后是每个层级相应的一些测试活动。

软件开发虽然非常重要,但是很多东西其实都是架构级设计已经确定好的。软件开发不仅是写代码,它要实现的是各种技术,包括智能驾驶还有座舱、车身底盘控制等。这些技术的核心不是代码而是具体算法、经验、参数,这些东西才是真正的核心。

软件开发和硬件开发的逻辑不一样,硬件开发的逻辑是成长式,就像苹果一样,开了花、结了果然后变绿变红,可以吃了。硬件的开发,需要先有图纸,然后进行仿真、软模件、硬模件、然后就可以用了。

但软件的开发是一个迭代生长的过程,就像洋葱似的,可以一层一层长上去。软件模块非常多,它们不是同时生长出来的,而是逐渐迭代出来的。与硬件相比,所需要的思维逻辑不同。现在某些传统的主机厂转型比较困难,主要就是因为他们的思维模式还没有进化到软件的时代。

现在,电气架构形态变化非常大,这都由需求决定的。当你有了摄像头还有4G、5G,那么需要传输的数据就多了,所以就需要以太网等这些技术。因为数据量大了,所以就需要SOC等这些高算力的芯片。所以说,设计电气架构或者产品,你一定得从需求出发,否则的话,仅仅靠堆叠一些看似先进的东西,就会造成设计过剩。只有先进性而没有实用性,是没有意义的。

未来,整个电子电气架构发展的方向有两个:集中控制和区域接入。集中控制是把很多逻辑上移到一个非常大的控制器中,区域接入是把这些车上的传感器、执行器按照区域就近接入,减少线束。

方向虽然明确,但是目前面临很多选择。你可以选择使用一个PCB去集成很多先进的功能,也可以采用所谓的分布式解决方案。这些东西没有好与坏,只有适合不适合。当产品带宽非常大的时候,过度的集中会带来非常大的问题。

 “真正在乎软件的人,应该自己造硬件”

关于汽车供应链的关系,过去是金字塔结构,主机厂是核心,然后一级供应商、二级供应商。但目前已经变成了网络结构,主机厂变成了网络中的核心节点。虽然还是核心,但关系不一样了。过去集成的主体是硬件,但目前需要集成很多的软件。

我非常喜欢这句话,“真正在乎软件的人,应该自己造硬件。”大家可以看看特斯拉还有苹果,他们的这些成功本质上都是因为将软硬件的生态合为一体。目前咱们国内主机厂这么做的还是不多,而且也都只是刚刚起步,将来要想打造国际竞争力,软硬件必须合在一起,才有核心的能力。

车企需要的核心能力非常多,我将其总结为“车企五力模型”。我觉得核心能力中最为重要的是营销能力,首先要有能力来定义一个好的产品。现在很多车的销量不好,并不是因为车企的技术不好,而是因为最开始的产品定位设计就错了。

除此之外,核心部件的设计或者制造能力也是非常关键的。传统车时代,车厂的核心部件是发动机/底盘,你可以去看一下,BBA和其他的大型主机厂,发动机一定是自己制造的。因为只有通过这些核心部件,才能构建真正的护城河。

现在是电动化时代和智能化时代,电动化的核心部件是电池、电机。特斯拉就是这么做的,电池、电机全是自己设计的。智能化时代,如果座舱和智能驾驶这两个核心控制器不能自己完全设计,你就没有核心竞争力。你可以花钱买到的,别人也可以花钱买。这个世界就是非常的现实。

未来的竞争一定是能力的竞争、管理的竞争、资源的竞争。能力的维度非常多,包括研发能力、生产能力、管理能力及各种各样的能力。管理能力决定生产效率,也决定了你是否可以重复成功,也就是是否可以复制以前的成功。资源也非常关键,资源包括了你有多少钱,你有哪些合作伙伴。这些东西都是非常关键的,缺一不可。

总结下来两个字:竞争的核心要素就是两个字人、财。没有人,就没有所谓的能力,愿望也就无法实现;而没有钱,即使有了能力,你也不可能做成事。而且,如果没有钱,可能连人都没有了。

这是一个变革的时代,希望中国的主机厂能在这个变革的时代抓住机会,成为世界的领导者。

谢谢大家!