平臺、架構,我們已經聽到很多了,那多是硬體製造層面的。如今,很多公司在提「電子電氣架構」,究竟有何魔力?軟體人才為何越來越吃香?在這篇文章裡,我們做了一些思考,希望給到行業從業者以參考。
有個朋友,提到一個非常有趣的觀點。「當你決定買電動車的時候,可以看一看這座城市裡計程車行業的電動車多不多。如果夠多了,抱怨聲少了,說明產品滿足需求,相關基建也比較完備,大可以入手了。」
同樣的,如果大眾、豐田這樣的行業巨頭開始深度參與電動化、智能化的時候,趨勢走向已經不需要再有什麼懷疑。
只是,在變革之路上遇到的困難,並不是集團之大,就可以輕易克服的。
因為整個造車理念可能要從最底層重新設計,打破、揉碎,推倒重來,硬體向下,軟體向上,其中必然存在技術盲區,更需要與其它行業進行人才對流。
直到今年的9月11日,德國大眾才將第一臺ID.3正式交付於用戶手中。至於交付時間為何一直推遲?正是因為在軟體層面遇到了棘手的難題。
在德國工程師的一些文章中,也能看出他們的痛心疾首,ID.3上那些密密麻麻的代碼,居然不是出自大眾工程師之手。難道,德國汽車的江湖地位就要拱手讓人了?
ID.3之後,人們總是感嘆軟體定義汽車,但為什麼軟體人才在汽車行業中又會如此稀缺?我們且從電子電氣架構說起。
演變梳理部分篇幅比較長,但非常值得看下去。
第一階段:機械定義,從化油器說起
在很久很久以前,汽車真的是個「鋼鐵直男」,絕對的機械為本。
汽車要跑起來,當然需要發動機。發動機燒了油,就可以做功,就可以驅動車輪。
所以,在漫長的汽車發展史中,發動機一直是核心零部件,更是車輛設計的原點。
油氣混合,在氣缸內燃燒做功,這是最基本的原理。那麼,最初油氣如何混合在一起?主要依靠化油器。
「化油器」這個名稱非常形象。我們踩一腳「油門」,相當於擴大了化油器的進氣速率,提高進氣量,由於外界壓強大,可以將燃油推入化油器,然後燃油被高速氣流擊碎成霧狀,由此實現油氣混合,或者是「氣化油」狀態。
這是一個非常巧妙的機械裝置,完全由機械進行控制,「電子元件」並未介入。
但是,汽車要發展,需要更節能,也需要更強的性能輸出。化油器太簡單,油氣混合比例過於固化了。
第二階段:ECU出現,點對點通訊
汽車工程師開始跳出「機械圈」,看了看旁邊的「電子圈」,靈光乍現,決定引入電子控制燃油噴射系統,取代純機械的化油器。
這就是電噴系統的由來,在隨後漫長的歷史中,電氣化正一步步建立優勢地位。
在電噴系統背後,站著一個更強大的「男人」,被叫做發動機電子控制單元,俗稱ECU。
它是電噴系統的核心,藉助傳感器,綜合分析發動機的進氣量、進氣溫度、冷卻水溫、即時負荷等信息,決定噴多少油,以及怎麼噴油。
單單說這ECU,是Electronic Control Unit的縮寫,也被稱為「行車電腦」,具備微處理器、存儲器、輸入/輸出接口、模數轉換器等電子結構。
慢慢地,除了針對發動機的ECU,也有面向其他功能的ECU,比如控制燈光的、控制安全氣囊的、控制懸架的、控制制動系統的等等,汽車電氣化程度越來越高。
汽車開始有了更加聰明的大腦,不再是一個「鐵憨憨」。駕駛者的負擔越來越小,開車更加容易,更加享受。
於是,汽車圈掀起了「加法思維」。
如果需要某項功能,那就增加一套電子控制系統,具體需要ECU、傳感器以及執行線路等。
在電子系統之間,最關鍵的是通訊。但最開始的時候,系統數量不多,需要通信了,就直接連根線,這就是最基本的點對點通訊方式。
但「無限」做加法,那可是個「無底洞」。如果不對通訊方式進行創新,線束長度只會越來越長,節點越來越複雜,成本也會無節制地增加,而車內空間存在上限。
第三階段:總線技術,引入汽車
既要改變,那就改變。
汽車工程師其實從不排斥向其他行業學習,聽說計算機系統中有一個總線技術,那就參考一下。
總線,英文中叫做「BUS」,很形象,很直接,正是中文「公共汽車」的意思。這是一條公共路線,每一個信號都可以乘坐「公共汽車」,抵達需要去的地點,不用給每一個信號設置專屬路線了。
我常常將其比作為「一條大河」,道理類似,每一個信號進入公共河流,再流向想去的地方。
在引入總線技術之後,分布式控制系統的思路建立起來了,線束得以簡化,有些信號還可以被共享。
到目前為止,多數傳統汽車姑且停留在這一階段。
比如高爾夫8,其數位化背後,仍以總線技術為主,只是由CAN升級到了CANFD,信號傳輸效率更高,由此來適應越來越龐雜的信號傳輸需求。
但這不是終點,「電子電氣架構」的概念逐漸被重視,下一階段是朝著「功能域」的架構思路演變。
第四階段:功能域的中央集權
德爾福最早提出了電子電氣架構(EEA),以劃分不同功能域的方式來集中控制不同的ECU,一般分為車身與便利系統、車用資訊娛樂系統、底盤與安全系統、動力系統、高級輔助駕駛系統等五個大域,再往下有子域或各種ECU。
這基本遵循了「從地方散裝到中央集權」的架構思路,「減法思維」起作用了。
上一階段的分布式結構主要有2個問題:
1、每個ECU各管各的,自我封閉,不能協同,算力相互冗餘,這就需要把一些ECU整合在一起;
2、不同ECU是由不同的供應商提供的,這些供應商既提供硬體,也提供軟體,而且彼此的編程風格不同,這是OTA升級最大的阻礙。
「中央集權」,減少ECU數量,減少線束長度,從而降低成本,減輕重量,其實只是「第一步」。
一個有理想的主機廠,想做的、也應該做的,是從原先「整合供應鏈的地主角色」,過渡到「定義軟體標準的君主角色」。
你們這些供應商,生產製造硬體就好了。軟體部分由我來統一編寫、統一控制,OTA升級能力也由我統一掌握。而且軟體在手,話語權也更強,反正供應商只是提供硬體而已。
這大抵才是「軟體定義汽車」的勝負手所在。
這背後一定有一場主機廠與供應商的博弈,而主機廠也更加渴望軟體人才的加盟,由此來主導這件事情。
當年,特斯拉異軍崛起的驅動力,就在於它背靠矽谷,最不缺軟體人才。而且,這幫「矽谷人」來造車,還不得不推倒重來。
為什麼呢?以發動機ECU為例,其內部代碼和程式設計師熟悉的代碼真不是一回事。
編寫發動機ECU代碼,實際上是在修改三維MAP圖,通過調整點火、噴油等數值,以控制火花塞、噴油嘴,還要不斷進行調試,避免爆震等情況發生,實際經驗非常重要。
結果,成為了標定工程師,而不是順順邏輯,寫寫代碼就可以通關的程式設計師。
這也難怪,特斯拉橫下心去做電動車。電機的可調參數更少,不需要考慮複雜的燃燒情況,這才是矽谷程式設計師擅長的領域,他們從底層推倒重來反而更容易。
甚至於,特斯拉更激進,它沒有任何包袱,集中度可以做的更徹底。正如計算機的X86架構,簡化到僅包含CPU和南北橋晶片組,特斯拉Model 3的電子電氣架構集中為3個模塊,分別是中央計算模塊、左車身控制模塊和右車身控制模塊。
大眾同樣在行動,既開發了MEB純電平臺,也成立了軟體中心,並設計出全新的E3電子架構,計劃將70個ECU集中為3個域控制器。其它包括奔馳、理想、小鵬等,都已經將自研作業系統作為必須要解決的核心問題。
所以未來的整車廠,大概率會向兩個方向分化:一個是成為掌握核心技術的「微軟」,另一個是成為提供代工服務的「富士康」。
供應鏈將會洗牌,人才在更迭
時代變了,主機廠可能不缺懂發動機標定的硬體人才,更渴求寫代碼的軟體人才。但是,汽車行業想要迅速填充軟體人才,並不像說起來這麼容易。
首先,多數科技行業的軟體人才並不理解汽車。他們固然在軟體方面有足夠的能力,但是並不能從硬體的應用場景方面提出頂層需求,能力發揮受到很大的限制。
同時,懂軟體、硬體、架構、場景的多學科交叉人才,在全行業都極為稀缺。
其次,軟體人才很難適應以硬體為主體的企業氛圍。從組織架構到管理方式,車企缺少對於軟體團隊的運作經驗,也是在軟體層面效率不高的重要原因。
最後,汽車行業在薪酬方面對於軟體人才的吸引力普遍不強,反而會出現大量汽車企業的人才向希望進軍汽車領域的科技企業流入的趨勢。
但無論如何,車還是要繼續造的,如果培養不了軟體人才,主機廠仍需要倒回「整合供應鏈」的角色。
但「此供應鏈」非「彼供應鏈」,而電子電氣架構仍要朝著「中央集權」演進。只是,且看哪個供應商可以提供架構解決方案了。
不得不說,這就是華為這樣的新晉供應商的機會。
如果傳統整車廠不具備搭建電子電氣架構的能力,那麼就讓在這方面專業的供應商來做這件事情,整車廠只需要把機械的部分做好就行。但如果是這樣的情況,誰是主機廠,誰是供應商,其實已經區別不大了。
「供應鏈」的洗牌才剛剛開始,利潤蛋糕也會隨之轉移。從「機械集合體」過渡為「電子產品」,這場變革會改變整個行業生態。
之前,我們剛開始提「網際網路汽車」,覺得新鮮、好奇,消費者也覺得中控臺有塊大屏就是「科技感」,甚至願意後裝一塊,以示高級。
慢慢地,行業走過了「單純新奇」的階段,也絕不是堆疊一塊屏幕就聲稱「智能化」,正在將熱血雄心沉下來,開始思考智能化真正的意義。
無論是智能駕駛,還是智能座艙,正在摒棄形式,逐漸有了落腳到體驗層面的有效性優化。
未來,理應更值得期待了,合適的人才也會有更加合適的舞臺。