线束制造与软件定义汽车的后果

来源：线束世界•作者：线束世界•2024-10-08 09:43

对于线束供应商来说，关于汽车设计将更多地采用软件功能这一趋势将打破市场格局的悲观预测未免过于夸张。但这一趋势是真实存在的，它确实会对线束制造产生影响，企业应为未来做好规划和准备，因为它将产生影响。

SDV基础知识

关于软件定义汽车的描述多种多样。是因为解释这个问题的角度受到代表公司的个人或团体的角色或利益的影响。这些利益相关者通常在一个高度活跃的商业趋势中，寻求向一个竞争非常激烈的市场提供产品或服务。他们处于复杂的技术领域中，试图向竞争极为激烈的市场提供产品或服务。

就像面包师可能会把他们面临的每一个挑战都当作如何烤出完美面包的问题来解决一样，例如，AutoSAR软件堆栈供应商或无线软件更新基础设施供应商也会强调解决其产品所要解决的问题的重要性。他们会在描述中倡导特定的标准，并赞美他们为定制和集成车载软件提供的服务。

SDV软件和服务的所有参与者都处于一个经常被称为供应商“生态系统”的环境中。就像丛林一样，对于毫无准备的人类来说，它坚不可摧且充满敌意。一些关于SDV的玄妙定义令人反感，而且偏重于车辆软件组件技术实现的细节，即使是从事软件业务30多年的人也很难理解。

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图 1：SDV图标示例--显然，未来很可能是蓝色的，通常是白色的

但不用担心，因为线束供应商不会去争夺生产软件的业务。不过，他们将处于不利地位，不得不承受汽车设计方式转变所带来的后果。

常识性定义

SDV的简单工作定义应侧重于车辆的特征和个性，即SDV中的“D”。在当前和即将设计的一些车辆中，原始设备制造商将通过增加软件部署来提供客户所需的功能和行为。以前的电子设备、早期的电气/机械或简单的机械功能，现在都被软件所取代。汽车功能的启用和管理都是通过软件组件实现的。例如，通过软件而不是机械手段实现电路断开（所谓的 “智能熔断”）就是一个很好的例子。

汽车中的软件组件类型各不相同。汽车原始设备制造商通常会提及软件的不同层次或级别。从操作系统到带有用户界面的应用程序，几乎每个拥有或操作过电脑或智能手机的人都能认出其中的某些层级。然而，一旦你意识到车辆中额外的关键软件组件并不存在于手机或个人电脑中，那么这种类比就不太合适了。例如，为了满足监管机构规定的严格的安全和安保标准，以及达到特定的故障诊断和监控目的，车辆中需要专门的软件。更多层次的软件相互影响，复杂性更高。

软件在汽车中的重要性、首要地位和数量都在不断增加，这意味着原始设备制造商不仅要模仿，还必须自己成为真正的软件生产商。此外，他们还必须管理为其产品提供软件的外部供应商。单枪匹马地生产汽车中的每一个软件是非常困难的。

简而言之，与上一代产品相比，软件定义汽车的主要功能都是通过软件来实现的。从本质上讲，当你使用一辆汽车时，你就会熟悉它的特性。在SDV中，机器的“个性”主要是软件的产物。

以更低的成本为汽车制造商提供更好的产品质量

质量和成本是采用软件定义汽车（SDV）方法的首要目标/结果，也是汽车原始设备制造商所熟悉的目标/结果。

设计工程师的任务是为下一代产品开发可扩展、灵活并能提供客户所需的丰富功能的电子和电气架构。这是一个共同的目标，无论推进系统是气体、电池、氢气还是混合动力。十多年来，农用机械和采矿设备，甚至比卡车、公共汽车和汽车更多地向基于软件的功能交付方向发展。多年来，“线控飞行”一直是“软件飞行”，因此，SDV虽然对汽车工程师来说是一个新的缩写，但仍可识别为包含了旧的概念。

实际上，减少布线内容是使用较少电子控制单元（ECU）和集中计算的架构设计带来的好处。更少的节点路由——就像送货路线上更少的站点——意味着更少的传输距离。高速网络技术的日益普及，意味着用更少、更小的电线就能传输来自传感器的信号。材料和零件数量的减少可以保证超额完成公司的成本和可持续发展目标。

图 2：理想与现实--减少汽车架构中的电子控制单元数量

布线减少了多少？欧洲和美国2019/20年度的公开和私人研究发现，与转向SDV有关的E/E架构将大大减少布线内容。老牌汽车公司在E/E架构研究中描述，理论上布线量可减少约50%。特斯拉在过去7年中公开宣称，他们即将在即将推出的设计中大量减少线束含量。在2023年的Cybertruck中，通过48V系统并使用扁平柔性电缆(FFC)路由和汽车以太网布线，许多承诺最终都实现了。

但是，那些没有采用48伏系统或其他特斯拉技术的“传统”汽车公司又是如何呢？一些原始设备制造商已经在他们的汽车中采用了分区控制器、集中计算和高速网络架构，并采纳了5/6年前试点研究的原则。在当代量产汽车中，他们的线束材料减少了约15%。这对他们来说是一个巨大、实用和有益的收益。

OEM喜欢SDV的潜力还有另一个非常诱人的原因

SDV架构可以节省开发成本，甚至可以节省更多的线束制造成本。然而，如果您想在制造和销售汽车方面获得利润，显然还有一个更令人信服的理由。这就是开发和启用数字服务的动力。

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图 3：车辆数字服务类别示例（Siemens DISW）

据预测，市场机会和随之而来的收入流将是巨大的。如果您的车辆安装了软件功能，并通过无线（OTA）方式进行更新，那么它的性能会比新车更好！此外，如果车辆能与其他车辆“对话”，与交通信号灯、收费系统、保险公司等进行通信，那么为用户量身定制的无限个性化体验就近在咫尺了。原始设备制造商正投入巨额资金，通过订阅付费的方式实现盈利。

数字服务的经常性交易利润丰厚。原始设备制造商从销售新车中赚取一定的利润。如果车主每月向原始设备制造商支付约20美元的软件费用，并将车辆保养8年，那么总共还能再赚2000美元左右。如果仅有的10,000位客户中有一位在这条付款传送带上行驶了8年，那么汽车制造商的收入就会多出2,000万美元。这就是新钱——股东们最喜欢的那种。

数字服务收入预测描述了这种交通支付方式的快速扩张。这种趋势令人震惊，以至于出现了“害怕错过”的心理。对许多汽车制造商来说，不跟上潮流是有风险的。当竞争对手转向这些新兴收入流时，高管们会采取大规模的反投资行动。投资额高达数十亿美元。

提高配电系统（EDS）设计的生产效率和节省线束成本是SDV值得一试的优势。然而，正是这些来自数字服务的潜在巨大新收入流推动了这一趋势。如果没有软件定义车辆，就无法实现价值并确保这些收入来源。

如果真那么简单，现在早就完工了

将设计为软件定义的汽车推向市场非常困难。对于各种规模的公司来说，都有看似艰巨的挑战需要克服。

车辆的开发周期，尤其是首次尝试，可能无法达到目标。设计周期压缩得越厉害，困难就越大。过去十年间，无论是年轻的电动汽车公司，还是历史悠久的汽车创新巨头，如特斯拉和通用汽车，都曾公布过一些计划，但随后又悄然修改并延长了产品发布项目。

图 4：即使是敏捷的初创公司，也需要时间将产品设计发展到生产阶段

重新设计产品设计，使其包含大量软件内容，意味着汽车制造商成为软件公司。汽车制造商可能会选择将大量的软件制作责任外包出去，并迅速学会如何制作许多不同层次的软件。我们不应低估克服软件开发人才稀缺和扩大规模的难度。如果你能找到人才，那就太好了。但现在你必须对他们进行培训，将他们汇聚成一个功能完善、相互交错的团队，在不同的软件生产领域开展工作，而这些团队很可能分散在不同的地理位置。此外，还要计划留住他们，因为他们的技能将非常抢手。

外包意味着将责任移交给聚集在上述丛林生态系统中的公司，并与它们分享品牌精髓的主权。需求旺盛，供应紧张，因此成本会很高。

设计的延续使得减少线束内容变得更加困难。可以说，如果你从一张白纸开始，你可以从整个调色板中进行选择。如果画面已经绘制了95%，那么限制因素就意味着你不可能做出显著的改变。如果不能采用分区控制器结构来消除对500根电线的需求，而是采用部分分布式和部分分区的结构，那么你的布线设计显然无法达到节省500根电线的目标。也许会差很多。

汽车的开发周期几乎没有松懈的时间，如果新技术设备上市较晚，或没有通过测试显示出所需的可靠性，例如在噪声（包括EMI/EMC（电磁干扰/兼容性）、振动和苛刻环境测试）条件下，就必须做出折衷决定。或者在大流行病或全球市场和物流受到其他干扰后出现芯片短缺。这种情况确实会发生。

没有先进的IT工具和熟练的系统电气工程人员进行从架构到线束的设计，会带来巨大的风险。原始设备制造商需要在管理不可避免的多重变更过程中保持数据的连续性。当布线互连的预期成本和质量受到影响时，在临近生产发布时进行修复需要耗费过多的资源、时间和金钱。

对于设计团队通过采用SDV方法成功减少布线的汽车原始设备制造商来说，最后的挑战是诱惑。如果你已经从设计中减少了布线，那么为新功能增加新布线就会抵消部分或全部收益。

SDV趋势正在形成并加速发展，但绝对不是全面的。对某些公司来说，上述抑制因素很强。每个汽车原始设备制造商都是独一无二的，都面临着独特的挑战。

线束制造商应了解发展趋势，制定适合新情况的战略和战术，并寻找商机，实现多样化和适应性。与客户携手共进是企业未来的根本。帮助客户走向成功的未来，是服务企业繁荣发展的关键。

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