軟件定義汽車產業生態創新白皮書（V1.0）中國汽車工業協會 軟件分會軟件定義汽車委員會(SDV)2022年11月10日目 錄序言5前言61什么是軟件定義汽車71.1驅動因素71.2概念理解91.3架構特征102軟件定義汽車的價值122.1產業鏈升級優化：大幅提升開發維護效率，縮短TTM122.2消費者體驗提升：千車千面常用常新，提高保值率132.3新商業空間激活：以體驗為中心創造出更大的市場機會143軟件定義汽車面臨的挑戰163.1技術架構方面173.1.1軟件定義汽車技術亟待提升173.1.2定制和私有接口，造成開發低效和浪費193.2安全&隱私保護方面203.2.1安全威脅日益嚴峻203.2.2網絡安全的技術挑戰203.2.3法規監管要求213.3組織流程方面233.3.1組織架構變革233.3.2汽車軟件人才253.3.3開發模式變革263.4商業模式方面283.4.1產業分工價值鏈轉移283.4.2車企傳統供應鏈模式轉變293.4.3行業盈利模式變革303.5生態協同方面314軟件定義汽車如何落地實現344.1架構升級344.1.1軟件架構：分層解耦、服務化、API接口標準化344.1.2通信架構：基于車載以太網的技術應用364.1.3硬件架構：區域接入+算力集中化384.2安全升級：構建多層次的整車縱深防御體系414.2.1功能安全414.2.2預期功能安全424.2.3網絡安全424.3流程變革：敏捷開發，迭代發布444.4工具鏈升級：基于SOA的整車服務化開發454.5產業分工升級：合理分工、開放協同464.5.1整體建議464.5.2整車廠484.5.3零部件供應商494.5.4基礎平臺提供商504.5.5軟件供應商/軟件開發者504.5.6行業組織515軟件定義汽車典型應用場景525.1智能交互應用535.2用戶自定義場景535.3智能汽車應用商城555.4智能駕控應用565.5智能底盤駕乘新體驗575.6基于數據的個性化應用595.7衍生更多后市場應用場景59iii6軟件定義汽車落地實踐案例616.1敏捷開發流程方法方面616.2SOA軟件架構設計方面626.3SOA服務化設計、開發與測試驗證666.4面向SOA架構的中央計算平臺816.5汽車SOA開發者平臺836.6車云數據閉環量產實踐856.7基于SOA的自適應OTA方案實踐866.8SOA服務沖突策略設計實踐876.9功能安全與信息安全方面887總結與展望988主要貢獻單位99軟件定義汽車產業生態創新白皮書 0序 言序 言隨著汽車產業“新四化”的加速推動，智能汽車已成為各國科技發展戰略重點，在社會數字化轉型的浪潮下逐漸形成跨領域協作、多技術融合的汽車產業新賽道。軟件定義汽車已成為行業趨勢與共識，在此影響下汽車產業正迎來全面重構，本輪重構將給汽車產業帶來全方位的根本性改變，以機械硬件主導的傳統汽車將演變為以軟件主導、數據驅動和軟硬融合的智能移動終端，并將由此催生出與此前完全不同供應鏈模式和產業生態圈。傳統由上游供應商、中間整車廠和下游經銷商組成的線性產業鏈，將轉向由整車廠、傳統零部件供應商、ICT科技公司、服務出行公司等組成的網狀立體生態圈。而新生產力需要與之相適應的新生產關系，其中最重要的是新產業分工，這意味著整車廠與各種新舊供應鏈企業之間必須探索和重塑全新的協作關系與商業模式，這將促使汽車供應鏈體系發生翻天覆地的變化。在智能網聯汽車產業全面重構的關鍵時期，世界發展不確定性日益增強成為新常態，打造軟硬融合的強韌性供應鏈，建立新型的產業合作關系，對汽車產業來說勢在必行。這需要汽車上下游相關企業開放協作，識別面向智能汽車演進過程中的共性問題和挑戰，探索解決方案，達成產業共識，結合各自優勢和積累，分工協作開放創新，繁榮智能汽車產業生態，做大做強中國汽車產業鏈。2022年10月30日5軟件定義汽車產業生態創新白皮書 0前 言前 言本白皮書由中國汽車工業協會軟件分會提出，軟件定義汽車委員會聯合各成員單位以及行業企業共同編制。通過對當前汽車產業現狀的研究和分析，詳細闡述軟件定義汽車的定義與核心價值，針對應用場景和面臨挑戰提出落地方案和發展建議，并分享企業優秀實踐案例。旨在與業界共同探討智能網聯汽車在發展創新過程中遇到的共性問題與挑戰，在關鍵技術發展、生態構建、應用創新等方面的解決方案，推動產業發展，做大做強中國智能網聯汽車產業。軟件定義汽車委員會（原“軟件定義汽車工作組”，簡稱“SDV”）隸屬于中國汽車工業協會軟件分會，成立于2020年12月21日，其目標是協同整車廠、零部件供應商、汽車軟件供應商等企業單位，共同定義智能汽車軟硬件標準化接口，降低智能汽車研發復雜度，加速智能汽車創新發展。自成立至今，在各成員單位的協作下，已經面向業界公開發布了《軟件定義汽車原子服務和設備抽象API接口》第三版參考規范（下載http：//）。6軟件定義汽車產業生態創新白皮書 1什么是軟件定義汽車1什么是軟件定義汽車1.1驅動因素汽車“新四化”的發展需要軟件的加持據大眾汽車公開披露信息，未來平均每輛普通汽車軟件代碼量超1億行。在電動化、智能化和網聯化等的發展推動下，汽車將加速向高度數字化、信息化、智能化的移動終端發展。座艙娛樂體驗、智能駕駛、智能車控等應用，都離不開軟件的加持。以智能駕駛為例，預計到2030年L5級別自動駕駛車輛代碼量將接近10億行代碼。隨著軟件代碼的增加，軟件在汽車上的價值也將進一步提高，據麥肯錫測算，到2030年汽車軟件全球市場為840億美元，其中自動駕駛超過430億美元，娛樂/互聯/安全為億美元。圖1-1未來每輛車軟件代碼量展望與未來價值研判軟件為汽車帶來新的附加值，加速整個汽車價值鏈轉移過去汽車硬件系統同質化現象嚴重，整車廠在硬件上很難打造差異化，現在隨著軟件在汽車上的應用，軟件將成為新的核心競爭力，將打破一次性汽車銷售模式，形成“汽車銷售和持續的軟件及服務溢價”的新商業模式，并重新進行價值分配，使得汽車軟件設計開發以及以軟件為核心的后市場服務成為汽車價值的關鍵。7軟件定義汽車產業生態創新白皮書 1什么是軟件定義汽車圖1-2汽車產業鏈價值分配格局以特斯拉為例，特斯拉自2012年首次實現OTA升級以來，前后推出了多項與軟件服務相關的功能產品，包括其選配的自動駕駛功能包（含增強型和完全兩種套餐）、OTA升級包（如加速包）以及軟件訂閱服務等三種主要收費套餐，通過快速的軟件迭代升級，進而建立軟件付費模式，進一步打開盈利空間。據報道，目前特斯拉已實現了軟件盈利，2021年軟件服務和其他業務收入為38億美元，而且軟件服務作為特斯拉收入非常重要的一環，其未來的營收比重將進一步上升，預計到2025年將突破200億美元。圖1-3特斯拉主要軟件服務升級包及收入情況消費者需求和整個行業發展方向隨著互聯網和智能手機的興起，產生了大批互聯網消費群體，通過移動互聯網改變用戶對智能手機的使用習慣，并帶來全新智能化體驗。汽車作為大型的移動終端，也是新一輪移動智能體驗終端，是汽車智能化的重要發展方向。而這一發展方向又能滿足消費者對汽車從單一出行產品向個性化體驗型產品轉變，同時隨著智能汽車的快速發展，智能座艙和高級駕駛輔助系統不斷完善，進一步激起消費者對于汽車智能化體驗8軟件定義汽車產業生態創新白皮書 1什么是軟件定義汽車的期待。未來，數字化、個性化、體驗化將成為汽車消費者的主要考量因素，而可持續迭代的軟件將成為關鍵。據麥肯錫《2021年中國汽車消費者調研》結果表明，中國約有69%的消費者認可通過OTA來升級車輛功能和性能，并且在這69%的比例中有62%的消費者愿意為此付費，因動力系統與制動系統升級、駕駛輔助、語音交付以及自動駕駛等功能升級將極大滿足用戶個性化和體驗化的需求，用戶的付費意愿更高，巨大的終端用戶市場需求是驅動軟件定義汽車快速發展的根本原因。圖1-4消費者對OTA認知情況1.2概念理解雖然軟件定義汽車已成為產業共識，認識到軟件在汽車產品中承擔或扮演的角色越來越重要，但行業對于軟件定義汽車尚缺乏標準定義。APTIV：“Software-definedvehicle”isatermthatdescribesavehiclewhosefeaturesandfunctionsareprimarilyenabledthroughsoftware,aresultoftheongoingtransformationoftheautomobilefromaproductthatismainlyhardware-basedtoasoftware-centricelectronicdeviceonwheels.“軟件定義汽車”是一個術語，描述的是一種主要通過軟件實現特性和功能的汽車。這是汽車從主要基于硬件的產品向以軟件為中心的車輪上電子設備不斷轉變的結果。BOSCH：Manycardriversexpecttheirvehiclestobefullyintegratedintotheirdigitallives.Inaddition,newconnectivity,automation,andpersonalizationfeatureswillbeincreasinglyimplementedwithsoftwareinthefuture.Whileinthepast9軟件定義汽車產業生態創新白皮書 1什么是軟件定義汽車thecustomer’sexperienceofacarwasprimarydefinedbyhardware,softwareisnowtakingonamuchmoreimportanttole.Thistrendofsoftwaremassivelyshapingthecustomerexperienceandinsomecaseseventhespecificationofthehardwareisreferredtoasthe“software-definedvehicle”(SWdV).許多汽車駕駛員希望他們的汽車能完全融入他們的數字生活。此外，新的互聯化、自動化和個性化功能在未來將越來越多地通過軟件實現。過去，客戶對汽車的體驗主要由硬件決定，而現在軟件正承擔著更重要的角色。軟件極大地影響了客戶體驗，在某些情況下甚至影響了硬件規格的這種趨勢，被稱為“軟件定義汽車”(SWdV)。目前行業普遍認為比較合理的描述是：“軟件定義汽車就是軟件深度參與到汽車的定義、架構、開發、驗證、銷售、服務等全生命周期的過程中，并不斷改變和優化各環節，實現駕乘體驗持續優化、汽車價值持續增值”。圖1-5軟件定義汽車體系框架從外延上來講，軟件定義汽車既是一種整車設計、開發、銷售、服務的全新模式，也是新的整車軟硬件技術架構，軟件定義汽車是驅動傳統汽車升級為智能汽車的關鍵，將涉及到商業模式、產品競爭力、組織與研發流程、人才體系、供應與生態體系等的全面變革。1.3架構特征軟件定義汽車架構層面最核心的特點為：軟硬解耦。與過去軟硬緊耦合不同，在軟件定義汽車時代，軟硬解耦是面向服務架構進行功能迭代，促進汽車“成長進化”的重要途徑，主要特征包括：10軟件定義汽車產業生態創新白皮書 1什么是軟件定義汽車面向軟件開發商/廣大開發者實現軟件可跨車型、跨平臺、跨車企重用，支持應用快速開發、持續發布；面向零部件提供商實現硬件可擴展、可更換，執行器、傳感器等外設硬件可即插即用；具備整車級數字安全與縱深防御系統；讓汽車逐漸成為可持續保值增值平臺，全生命周期投資回報最優。另外，系統開放、生態融合是軟件定義汽車時代的另一個典型特征。在軟件定義汽車時代，信息孤島式的封閉系統已成為過去，汽車產業亟需開放融合。在構建滿足人-車-路-網-云產業融合協同發展的過程中，系統開放和生態融合成為必然。如通過開放系統，讓汽車與信息娛樂、智能家居、智能交通、智慧城市等更多領域深度融合，構建“汽車＋”產業。11軟件定義汽車產業生態創新白皮書 2軟件定義汽車的價值2軟件定義汽車的價值2.1產業鏈升級優化：大幅提升開發維護效率，縮短TTM隨著汽車智能化的深入發展，汽車的軟件和硬件復雜度將越來越高，傳統以硬件設計為中心的V型開發流程亟需優化。傳統分布式電子電氣架構對新功能的持續迭代、快速升級變得越來越困難，很多機械類的硬件產品即便一個很小的變更，也要牽動整車的更改，要按照V型開發流程進行嚴格驗證，是導致傳統整車開發周期長的主要原因。而通過軟硬件分層解耦架構，汽車開發將進入到以軟件為核心的迭代開發新模式。在該模式下軟件和硬件不僅可以同步進行平臺化開發，還可保持差異化上市和持續升級迭代，從而大大縮短產品的研發周期。如現在大多數智能汽車在開發時，會優先進行硬件的冗余設計，以便日后通過OTA功能來持續升級，而用戶在購車的時候無需一次性購買一整包的全家桶，用戶可以自由選擇配置。軟件功能的開發不再受整車上市流程約束，具有一定的靈活性；軟件功能可靈活復制到其他車型，而無需同一功能在不同車型上開展大量重復性定制開發工作；在使用車輛的過程中，用戶可以按需訂閱新功能，讓整車廠與用戶的聯接不單單是買車環節這一次，而是用車的全生命周期的互動，產生更多交易的可能。如處于轉型中的德國大眾汽車，在面向未來發展時，其正在進行研發流程和組織管理優化。據報道，大眾將以軟件優先，聚焦車輛的系統和功能，使得技術研發更加高效互聯，實現車輛研發周期縮短25%，從54個月縮短至40個月。12軟件定義汽車產業生態創新白皮書 2軟件定義汽車的價值圖2-1汽車開發模式的轉變此外，過去汽車出現了大批因軟件問題而發生的召回事件，大大增加了整車廠的召回成本。而在軟件定義汽車的開發模式下，整車廠可通過OTA遠程進行問題修復，并可減少召回引起的運營支出，同時快速響應客戶的需求。進一步來看，未來在用戶同意的前提下，還可利用遠程技術對車輛狀態開展在線實時監測，做到故障和危險提前預警，真正保障用戶安全出行。2.2消費者體驗提升：千車千面常用常新，提高保值率過去，汽車對于消費者而言更多是交通工具，消費者主要關注安全性、可靠性、舒適性等駕乘基本需求。現在，隨著智能汽車在國內外的快速發展，用戶需求和預期在不斷上升，汽車對于消費者而言，不僅要好開、好看，還要變得好玩。用戶可通過選配、訂閱以及升級等多種方式實現汽車個性化配置，同時整車廠在征求用戶許可的前提下，可通過分析和管理用戶在車輛使用過程中所產生的的車況數據、用戶數據等，與用戶進行產品開發共創，來進一步挖掘用戶的個性化需求，從而實現千車千面。如現階段許多車企在車燈、座艙和輔助駕駛等多個領域開發了多樣化、個性化用戶體驗模塊，通過設置不同的配置車型，供用戶自定義、自升級，來進一步提升用戶的個性化體驗。在軟件定義汽車的技術體系內，OTA產生的盈利不會隨著第一次銷售而停止，而是以此為起點，在汽車全生命周期內持續創造豐厚的回報并保證最新的產品功能體驗。另外，隨著軟件標準化的可復制性以及整車硬件進一步標準化，整車成本將得到極大的優化。基于上述原因，軟件定義汽車會極大提高整車廠的盈利能力，尤其是常用常新13軟件定義汽車產業生態創新白皮書 2軟件定義汽車的價值將有力提升汽車的保值率。以特斯拉為例，波士頓咨詢公司通過對比純電動汽車、內燃機車和ModelS三款車型的售后保值率發現，特斯拉ModelS的產品保值率明顯高于同級別車型，到第七年，ModelS的保值率約為47%，高出同級別車型11%-14%。圖2-2汽車保值率對比2.3新商業空間激活：以體驗為中心創造出更大的市場機會在汽車產業鏈重塑升級過程中，軟件定義汽車將推動整車廠由傳統汽車的硬件、造型、動力等向智能服務（如體驗類/出行類/數據類服務）、可快速迭代的軟件方向等轉化。而這也將汽車商業模式轉變為包含“一次性購車”和“軟件服務”的新商業模式，軟件服務也將持續不斷的為車企創造新的價值。在軟件服務方面，圍繞用戶數據、車輛數據和場景數據，軟件可提供車輛相關服務和拓展類服務。在車輛相關服務方面，包括車輛管理與駕駛服務、車輛后市場服務、車輛智能服務。其中車輛管理與駕駛服務主要聚焦車輛狀態監測和升級優化；車輛后市場服務主要包含保養、二手車殘值、保險金融等服務；車輛智能服務則主要包含自動駕駛、輔助駕駛和智能交互等相關功能。在拓展類服務方面，包括出行服務、生態服務和數據/用戶洞察服務。其中出行生態服務將向滿足消費者高體驗出行需求，提供智慧停車、補能、代駕等服務；生態服務則將構建車與外界的融合生態，包含車家互聯、車機互聯和車載應用生態等；數據/用戶洞察服務則能進一步優化需求，進行數據管理、維護、使用和變現等。14軟件定義汽車產業生態創新白皮書 2軟件定義汽車的價值圖2-3軟件服務盈利模式拓展伴隨著汽車產業鏈價值重構，一方面汽車產業將面臨著行業重新洗牌，傳統整車廠、零部件公司、互聯網公司、出行服務、后市場服務公司、ICT科技公司等企業，均有望獲得進入智能汽車市場的機會；另一方面智能汽車的基礎技術突破和產業化將創造出重要的投資機會，如車載高精度傳感器、車規級芯片、車載操作系統和智能計算平臺等領域。15軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰3軟件定義汽車面臨的挑戰如前面所述，軟件定義汽車是大勢所趨，在業界已經形成基本共識。但如何落地，落地過程中需要解決哪些關鍵問題？是每一個參與企業需要首先面對、認清和解決的難題。隨著智能汽車的逐步推進，汽車的復雜度在持續的提升，造成智能汽車的開發復雜度越來越難以管理。影響或滯緩智能汽車產業升級發展的主要原因有以下四點：第一：用戶體驗帶來的復雜度提升。隨著智能化的發展與普及，用戶駕乘體驗逐漸從傳統的交通工具向第三空間擴展，汽車使用的場景、用戶功能等均在大幅度擴展，成百上千的場景、功能組合形成了現在越發復雜的智能汽車體系。第二：技術進步帶來的復雜度提升。如越來越大的電池能量密度的追求和快充性能的追求帶來了嚴重的電池安全挑戰；人工智能、5G通信、云計算等多種數據驅動汽車向智能化不斷進化的同時，也大幅度增加了軟硬件開發復雜度。第三：競爭帶來的堆料、堆配置、各種選配等模式導致汽車配置多樣性、復雜度快速增長。第四：監管&法規帶來的復雜度提升。智能化、網聯化賦予汽車智能、便捷體驗的同時，也帶來了黑客攻擊、數據濫用等嚴重的安全問題。對于傳統汽車產業鏈上下游企業而言，復雜度提升的四大原因，到底意味著什么？這些原因對汽車產業的具體影響和挑戰是什么？這都將導致未來智能汽車在配置、硬件、外設、軟件的種類與數量將分別增加10倍以上。尤其是軟件的大量引入將給汽車產業帶來五大挑戰：第一：技術架構方面，當前架構下任何一個部件的增加、修改、更新都會對整車16軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰帶來影響，以傳統通信矩陣為例，當前修改和配置需要N周時間。未來電子電氣軟硬件數增加10倍以上，大量軟件的引入，那又意味著什么呢？第二：安全和隱私保護方面，全量測試時間長、代價高，如果部分測試造成漏測會導致什么后果？尤其是安全漏洞被黑客劫持，那對整車廠的品牌和用戶粘性會帶來什么樣的后果？第三：組織流程方面，整車廠如何建立與軟件定義汽車開發模式相匹配的組織架構？面對消費者上千種配置組合、上千種體驗場景、上萬種組合服務和應用，哪些更新推送給所有的用戶？哪些推送給限定的用戶？第四：商業模式方面，面對軟件定義汽車對傳統汽車供應鏈與合作模式的顛覆，產業中各方利益如何分配？如何共同做大產業蛋糕？第五：生態協同方面，傳統汽車供應鏈是Tier2->Tier1->整車廠線性模式，但對于軟件定義汽車時代，一方面會出現新的玩家，比如互聯網公司、ICT科技公司等，甚至出現個人開發者，另一方面整車廠按照傳統的采購和項目模式難以滿足消費者對汽車常用常新、千車千面的需求，故各企業將圍繞以消費者為中心進行產品創新、研發和供應，傳統線性模式將被打破，出現以網狀合作的形態。但如何合理分工從而優化整車研發效率和成本，成為行業發展的難題。3.1技術架構方面3.1.1軟件定義汽車技術亟待提升面向汽車行業轉型發展，需要產業鏈中各利益相關方共同推動完成。當前，整車廠、Tier1、Tier2、ICT科技公司等均從不同視角推出軟件定義汽車相關技術能力規劃和解決方案，技術著力點不一致，行業級技術協同方案尚未形成，如下圖所示，當前仍處于行業技術方案促動期。17軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰圖3-1技術成熟度曲線從整車廠視角來看傳統“以整車硬件產品為主銷點”的技術能力逐漸轉變為“軟硬件融合，且以軟件產品為主銷點”的技術能力，需要在完成整車電子電氣架構升級的基礎上，依據研發主導程度和軟件能力兩個維度上進行技術能力規劃。一般會形成四種模式：全棧技術布局；核心領域技術重點突破；與軟件企業戰略合作；同主流核心Tier1深度綁定。因此，要形成長期清晰的軟件技術能力發展規劃、相應技術能力和軟件生態方案，都需要一定的探索論證周期。從零部件供應商（Tier1/Tier2）視角來看在“軟件定義汽車，整車架構升級”的背景下，既有的產品供應方式和技術能力存在嚴重挑戰，需要深刻調整，如何實現與盡可能多的整車廠技術方案對接，需要完成哪些關鍵技術能力儲備，需要一定的探索論證周期。從ICT科技企業視角來看軟件定義汽車如同是“四個輪子的智能手機”在手機端的相關成熟技術能力可直接借鑒，躍躍欲試，和其他相關方存在一定程度認知偏差和技術能力對接偏差，需要一定的探索論證周期。18軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰軟件定義汽車剛剛在行業內達成共識，產業鏈中各利益相關方在軟件定義汽車技術能力方面仍處于探索儲備期，行業內缺少成功案例，沒有成熟經驗借鑒，大規模嘗試一旦選錯技術路徑將帶來巨大的風險。因為產業鏈中各利益相關方基本處于同一起跑線，所以在軟件定義汽車探索中會發現很多新技術在消費電子領域成功應用過，但在車輛領域并沒有應用過。有的芯片產品規劃路線圖不滿足控制器和整車開發計劃；有的操作系統、協議棧、中間件還處于一種不成熟狀態；原有的電子電氣架構不滿足快速響應市場的需求；原有的開發流程和開發工具不滿足快速迭代的開發需求。要解決這些問題，需要整個產業鏈，包括整車廠、零部件供應商、軟件開發商、芯片廠商、工具廠商、ICT等企業共同努力。3.1.2定制和私有接口，造成開發低效和浪費汽車行業自身存在的大量定制化與私有化接口，這種低效、浪費的的傳統開發模式卻還在持續。軟件方面：軟件定制化將帶來大量的接口適配、驅動適配、反復標定、通信矩陣的反復調整等重復性勞動，端到端軟件開發效率低，人力資源浪費嚴重。在傳統汽車時代，這種傳統模式可以基本維持，但隨著整車智能化加快，軟件將呈現指數級的增長，軟件開發模式轉型將勢在必行。硬件方面：硬件定制化導致的結果就是硬件的頻繁定制、線束定制、重復的DV/PV、認證等，使端到端管理復雜度和成本居高不下，頻繁的產線調整導致產能浪費，型號的切換導致備件和庫存總量的線性增加等。隨著汽車智能化的發展，對硬件的要求越來越高，如果延續這種硬件定制模式，那硬件的定制工作量以及由此帶來的軟件的適配工作量是難以想象的，故這種硬件模式也亟待優化。19軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰3.2安全&隱私保護方面3.2.1安全威脅日益嚴峻汽車生產供應鏈和制造流程復雜，需要各級的供應商配合參與，若其中有一個供應商環節出現安全隱患，就會影響到最終消費者的安全。如何構建貫穿全流程涉及研發、生產、供應鏈、銷服、消費者等多個環節的整車數字化安全防護體系是智能網聯汽車的巨大挑戰。從汽車產業發展方向看，未來以車內網、車際網和車載移動互聯網為基礎，在V2X之間實現智能化交通管理、智能動態信息服務和車輛智能化控制的一體化網絡將是大趨勢。隨著智能汽車產業的發展，汽車行業將安全的范疇從功能安全延伸到網絡安全。智能網聯汽車網絡攻擊風險加劇，將對社會和生命造成安全威脅。汽車行業安全事件頻發，整車廠越來越重視汽車網絡安全。汽車智能化程度越高，所遭受的安全攻擊面越多。在智能化背景下，全球整車廠無一幸免，例如奔馳、寶馬、奧迪、大眾、豐田、本田、現代等國際一線品牌，均遭受了不同程度的安全攻擊。數據安全對智能汽車甚至國家安全都有重要影響，未來不排除將進一步出臺更多政策規范。3.2.2網絡安全的技術挑戰第一：智能網聯汽車的攻擊面廣智能網聯汽車的產品形態決定了攻擊面眾多、物理暴露面巨大。僅無線接口安全就涉及到WIFI安全、藍牙安全、蜂窩通信安全、GNSS安全、TPMS安全、調頻安全等方面。在可接觸的范圍內，又有NFC安全、USB安全、OBD安全等需要考慮的暴露面。車端ECU面臨的常見網絡安全風險包括：車內網絡目前大多采用CAN/CANFD協議進行通訊，而CAN/CANFD的字節長度有限、仲裁機制、無源地址域和無認證域等問題有潛在的網絡安全隱患；ECU硬件可能存在可讀絲印和暴露的調試口，容易遭受防逆向分析等安全隱患；ECU固件刷寫機制未進行信息安全保護，可能導致ECU固件或其配置數據被篡改；20軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰ECU中的敏感數據（如調校數據、虛擬鑰匙數據、地圖數據、配置數據等）的存儲、訪問過程中，若未采取加密存儲和訪問控制等防護措施，則可能導致數據被篡改或泄露，被篡改的數據可能導致系統功能偏離預期，甚至帶來其他信息安全方面的隱患。第二：智能網聯車的漏洞更多漏洞和缺陷多，分布在不同器件上，防不勝防。造成漏洞分布廣，數量多，隱藏性強的原因是由于隨著智能網聯車技術架構的迭代發展，軟件定義汽車概念的興起，汽車正在軟件層面被重構。智能汽車的發展，是由智能汽車承載的應用功能發展來作為驅動力的，而且離不開電子電氣架構的發展。在未來智能汽車控制器將會承載越來越多的功能，而且不同的電子電氣架構下呈現的信息安全狀態也有所不同，同時車載控制器復雜度越來越高，逐漸趨同于ICT行業的高性能計算機，也可能會帶來新的信息安全威脅和攻擊手段。以智能駕駛技術為核心驅動力的智能網聯汽車依賴大量的智能傳感器、算法、云端平臺的支撐。這些基礎設施和功能單元包含了海量的代碼以支撐運作，其中稍有一個環節出現問題，就會影響到整個鏈條的安全可靠運行。所以軟件大規模的進入車輛生產制造行業，帶來了機遇，同時也帶來了極大的安全挑戰。3.2.3法規監管要求國內近幾年開始重視智能汽車網絡安全、數據安全、OTA升級安全問題，在以政府引導、產業推動、標準委員會執行的模式下積極開展相關汽車安全標準制定工作。在汽車網絡安全標準研制方面已取得一定進展，如下圖所示，全國汽車標準化技術委員會（SAC/TC114）2021年10月11日已發布《GBT40855-2021電動汽車遠程服務與管理系統信息安全技術要求及試驗方法》、《GBT40856-2021車載信息交互系統信息安全技術要求及試驗方法》、《GBT40857-2021汽車網關信息安全技術要求及試驗方法》和《GBT40861-2021汽車信息安全通用技術要求》四項國標，并于2022年5月1日開始實施，同時啟動國際汽車網絡安全、升級管理的標準法規R155、R156的國標轉化工作。21軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰圖3-2汽車網絡安全標準研制成果在數據安全方面，備受消費者和國家層面的關注。一方面，關于數據安全的法規相繼出臺，從《網絡安全法》到《數據安全法》到《個人信息保護法》，進一步規范汽車數據安全管理和網絡安全自查制度。另一方面，數據安全能力進一步聚焦，具體體現在：數據采集和處理過程可追溯，可審計；進一步加強中國法律法規的監管要求和個人信息的處理要求；進一步加強對基于密碼學的通信安全的研究和監管。圖3-3汽車數據安全相關的法律法規為支撐2021年10月1日發布的《汽車數據安全管理若干規定（試行）》落地實施，全國信息安全標準化技術委員會于10月8日發布技術文件TC260-001《汽車采集數據處理安全指南》，技術文件細化了部分《規定》條款中關于汽車數據傳輸、存儲和出境等方面的要求，同時為遵循《規定》中的部分原則給出了指引。其中汽車采集數據是通過汽車傳感設備、控制單元采集的數據，以及對其進行加工后產生的數據；不包括通過其他網絡傳輸到汽車進行處理的數據，例如手機等車外設備采集的數據、汽車數據處理者通過銷售合同等線下方式收集的個人信息等。22軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰技術文件明確了汽車采集數據分為車外數據、座艙數據、運行數據和位置軌跡數據，并對不同類型的數據分別提出要求。技術文件對車外數據，圍繞車外個人信息的匿名化處理、數據的最長存儲時間、數據出境等方面提出要求；對座艙數據，圍繞數據向車外傳輸和數據出境等方面提出要求；對位置軌跡數據，圍繞數據的最長存儲時間和數據出境等方面提出了要求。同時，技術文件明確提出汽車制造商應對其生產的整車數據安全負責，除約束和監督零部件供應商處理汽車采集數據的行為外，還應將汽車采集數據向外傳輸的完整情況對用戶披露。構建整車級的安全能力和機制，確保智能汽車真正讓消費者放心、安心成為發展的關鍵。而傳統功能車時代，汽車處于孤立單元，整車廠具有很強的功能安全保障機制，但基本未涉及網絡安全和隱私保護，也沒有相關應對經驗。智能汽車時代亟需構筑功能安全、網絡安全、隱私保護全方位防御護城河。3.3組織流程方面3.3.1組織架構變革組織架構決定了產品架構，想要什么樣的系統就要搭建什么樣的團隊。目前整車廠組織架構示意圖如下所示。整車研發團隊主體是研發總部，同時在國內外設置分支機構。研發總部的機構劃分有兩個維度，一個維度是車型，根據車型劃分為乘用車、商用車、客車、新能源車等車型開發部門；另一個維度是車輛功能模塊，根據車輛功能劃分為電子電氣、發動機、變速箱、車身等總成開發部門，其中軟件開發只是隸屬于電子電氣部門之下的一個專業模塊。在軟件開發專業模塊下，發動機電控系統、變速箱電控系統、車身電控系統等控制單元是由不同專業團隊獨立開發的。23軟件定義汽車產業生態創新白皮書3軟件定義汽車面臨的挑戰整車廠研發團隊國內分支機構研發總部海外分支機構乘用車商用車客車發動機變速箱電子電氣圖3-4整車廠組織架構示意圖隨著軟件定義汽車時代到來，汽車電子電氣架構向“域集中”、“中央集中”方向發展，電控單元之間的界線逐步模糊化。硬件被合并，軟件運行在同一控制單元當中。原來整車廠中很多部門的邊界被打破，在向中央集中式組織架構邁進過程中，部門的邊界已經變得非常模糊。傳統的整車功能軟件是整體性、系統級的，在軟件定義汽車趨勢下，軟件架構和形態上越來越強調分層解耦、標準化、模塊化和開放性。模塊具備標準清晰的接口，模塊之間可組合擴展，且可由不同的供應商提供。層出不窮的場景會催生出新的應用，這勢必要求軟件架構具備足夠的開放性和魯棒性，面向不同的場景要能夠有高復用度、高延展性。中央計算平臺/域控制器通常采用面向服務的軟件架構進行部署，下圖為面向服務的軟件架構示意圖。24軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰圖3-5面向服務的軟件架構示意圖為此，產業鏈中各利益相關方都需要從戰略出發調整公司組織架構，建立一個自上而下驅動、基于共同戰略目標、能協調跨部門合作、平臺型的軟件組織，打破原來煙囪式的以功能模塊劃分的組織模式。在組織機構變革過程中，決策層戰略上的投入決心與定力起著至關重要的作用，如果決策層對軟件定義汽車發展趨勢缺乏判斷，那么在內部變革碰到阻力時，就會碰到很多困難，結果可能是半途而廢。3.3.2汽車軟件人才傳統整車廠對軟件的把控能力需要進一步提高在過去的整車開發模式中，整車廠主要負責產品的功能需求定義與驗收，供應商負責根據整車廠釋放的需求規范進行軟硬件開發與驗證，并交付給整車廠，在這個過程中整車廠很少參與零部件產品的實際開發過程，從而導致整車廠現有研發團隊相對缺乏軟件開發能力。在中央/域集中電子電氣架構下，軟件架構的復雜度大大提升。不同功能域的軟件模型或代碼如何集成到單一的SoC或MCU上，并且進行合理的算力分配與優化，融合后的集成測試與驗證等都是汽車軟件開發人員面臨的技術挑戰。25軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰隨著SoC等芯片技術的引入，許多IT技術領域的軟件技術將應用到汽車中，例如操作系統、SOA中間件、AI技術及復雜的以太網通訊協議等等，這些都對整車廠和供應商的軟件開發能力都提出了更高的要求。傳統整車廠人才結構以機械和動力為主，目前各整車廠正積極引入軟件工程、人工智能、車聯網、自動駕駛、電子工程等復合型人才，以快速調整現有人才隊伍結構，增加軟件工程師的比例，確保企業在向軟件轉型、產品創新過程中保持競爭力。汽車軟件人才緊缺的主要原因汽車電子軟件開發屬于嵌入式軟件的一個分支，行業相對封閉，從業人員來源相對較窄，人員能力儲備不足，高度緊缺。汽車工程師需要跨界，傳統的汽車電子電氣架構工程師和嵌入式軟件開發工程師主要領域是CAN總線通信、控制器配電和線束、車輛物理拓撲、動力、底盤、娛樂、AUTOSARCP等，而軟件定義汽車大趨勢下，更多的ICT能力需要融入，增加了以太網、TSN、SOME/IP、SOA、Linux/QNX、Hypervisor、AUTOSARAP等領域技能。而來自互聯網企業的軟件工程師，IT軟件開發雖然能力強，但在汽車電子嵌入式硬件等領域，缺乏汽車工程和軟件技能。綜上所述，行業中缺少既懂軟件又懂汽車的人才，尤其是系統架構工程師，汽車軟件工程師處于緊缺的狀態。因此，很難通過短時間集中一大批的軟件人才形成成熟的軟件開發團隊。3.3.3開發模式變革傳統汽車的軟件開發采用V字形瀑布式開發模式，如下圖所示。由于各開發部分之間相對獨立，更多只是在部分內部展開局部性優化，缺乏系統級平臺級的開發全局觀，很難做到整體優化。同時各部分的開發時間都不一致，各部分之間的進度順序依賴很容易造成隊列效應，一旦出現某個部分開發發生延誤時，便會影響整體的開發進度。每個階段都過于依賴上個階段成果，導致開發成本較高且周期過長，而這些都是與“軟件定義汽車”要求整車廠必須縮短產品上市周期、產品基于消費者需求、支持不斷的迭代、對市場需求迅速響應等相矛盾。26軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰圖3-6傳統V字瀑布式開發流程圖在軟件定義汽車背景下，汽車軟件開發將由傳統的瀑布式開發向敏捷開發模式轉變。敏捷式開發模式既有利于達到密切的協調合作，最大限度地減少管理成本，同時因其靈活的工作模式，使開發團隊可與用戶實現高度互動，采用最低可行性產品的形式快速滿足用戶需求，并在使用中不斷創新迭代，實現持續開發、持續集成、持續交付，體現軟件定義汽車的優勢。主要體現如下：軟件開發流程傳統控制器的開發，遵循V型開發流程，以整車廠的需求為輸入，考慮信息安全和功能安全，嚴格執行設計、實現、驗證的完整流程，最終也以控制器為對象完成需求的驗收，該流程的執行有利于保障需求的完整實現。同時，整個流程也有質保、流程、售后等部門參與其中進行評審和審核，以此形成良好的質量管理和質量保證體系。但整個流程相對封閉，不符合軟件快速迭代的開放性和擴展性要求。開發交付方式傳統汽車軟件的開發場景明確，軟件與硬件緊密耦合，對于嵌入式軟件的交付，并沒有明確的“軟件交付”的概念，軟件隨著控制器硬件一起交付。從技術層面，應用軟件與基礎軟件一起集成和固化，有明確統一的釋放節點。隨著軟件定義汽車時代的到來，“軟硬分離，軟軟分離”逐漸成為了主旋律，嵌入式軟件從依附于硬件的一堆“代碼”真正脫胎換骨為獨立可售賣的產品；且這項產品可以在整個車輛的生命周期內持續產生價值。從嵌入式軟件開發和驗證的技術層面，這樣的趨勢使得軟件要能夠快速迭代，持續更新持續交付。項目管理27軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰在傳統控制器開發中，在項目前期形成相對完備的系統架構和軟件架構，再向下分解到軟件組件，經由詳細設計到達軟件開發。這樣的開發模式適合控制器的產品形態，依賴成熟技術的完整積累。面向開放架構/持續交付的軟件特性，在項目管理上，敏捷成為了關鍵詞，隨著軟件交付不再是統一固定的交付節點，軟件模塊在整個車輛生命周期都有新增的機會：模塊化軟件具備單獨交付的條件和場景，隨之而來的是軟件的設計/開發/測試/驗證的節點也隨之迭代起來，變化和持續交付是常態，這對整體的軟件項目管理提出了更高的要求。綜上，汽車軟件開發模式由傳統的瀑布式開發向敏捷開發模式的變革，為軟件定義汽車落地面帶來巨大挑戰。3.4商業模式方面3.4.1產業分工價值鏈轉移軟件定義汽車對產業鏈分工產生了顛覆性的改變，各利益相關方的分工變化如下圖所示：圖3-7產業鏈中各利益相關方分工的變化過去大部分整車廠的職責是定義整車電子電氣配置特性，描述車型特性及功能，明確用戶明顯可見的汽車特征，比如“電動天窗”、“全景天窗”等能夠被駕駛員或乘客所應28軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰用的功能，“防抱死系統ABS”或“車道偏離報警LDW”等用戶能夠感受到的增加汽車安全的特性。傳統模式下，整車廠協調各Tier1開發產品，裝配成試驗車，并通過一系列整車試驗完成產品認證，變更周期長。這種完全依賴Tier1的方式存在著執行不靈活、業務效率低、數據碎片化等弊端，不滿足功能迭代快速上市的需求。現在各個整車廠在新型電子電氣架構開發過程中，希望自上而下定義需求、功能和標準。在定義整車電子電氣配置特性時，需要講好用戶故事（UserStory），明確作為一個<角色>,想要<活動>,以便于<取得商業價值>。并在此基礎上完成用例（UseCase）設計，復雜的系統設計和軟件設計，從而形成各電控系統的硬件需求和軟件需求，再分軟件、硬件單獨采購。當前電子電氣架構實現方式一般有兩種，一種方式是與基礎平臺廠家建立合作，另外一種方式是自主研發、垂直整合。兩種方式都將導致供應關系發生根本性變化，原有傳統供應鏈體系變革存在阻力。未來整車廠、Tier1和Tier2各司其職的價值鏈將被進一步打破，Tier1甚至Tier2將深度參與整車廠主導的復雜系統設計和軟件設計，ICT科技公司、互聯網公司、車載軟件公司等的涌入帶動供應鏈管理扁平化，產業鏈的各利益相關方還沒有明確邊界。軟件定義汽車總體規劃，SOA頂層設計，整車廠應該負責哪一部分？Tier1應該負責哪一部分？這些都是擺在整車廠面前的難題，如果全部自己做會耗費大量精力和財力，全部交給Tier1廠家又很難形成產品差異化，如何進行業務分工，厘清整車廠與Tier1廠家邊界是目前面臨的挑戰。3.4.2車企傳統供應鏈模式轉變整車廠傳統采購模式主要圍繞硬件制定組織、流程和工具，而面向當前及未來軟件定義汽車所要求的電子電氣架構正由信號導向向服務導向轉變，并帶來軟硬件的充分解耦與供應鏈協同模式的轉變。整車廠已經開始思考軟件的Maker-or-Buyer策略、采購策略、質量保障以及組織優化等關鍵問題，比如：軟件價值鏈的哪些環節應由整車廠自研把控？哪些環節應該交給外部供應商來提供？整車廠如何與供應商協作以有效保障和把控軟件系統的開發成熟度與完成度？29軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰針對軟件開發，整車廠如何調整長期合作關系與并購投資規劃？如何拓展與軟件供應商以及其他伙伴的合作關系？3.4.3行業盈利模式變革傳統模式下汽車行業都是通過汽車銷售掙錢，用戶花錢買到的也是車輛本身，例如發動機、變速箱、底盤、駕駛室等，整車廠賺的是材料成本和汽車售價的差價。現在汽車硬件越來越同質化，配件行業越來越透明，整車廠利潤越來越薄。在軟件定義汽車時代，不拼硬件拼軟件。整車廠將車輛提供的所有服務在服務注冊中心進行注冊，所有用戶，包括企業用戶、個人用戶和生態用戶都可以通過服務注冊中心訂閱服務。服務訂閱示例如下圖所示。例如通過服務訂閱可以讓用戶的車輛具有語音控制功能，包括控制車速、燈光開啟和亮度、車窗升降、空調溫度和風量等等，語音控制服務可以一次性付費購買，也可以每月付費租用。這些功能不需要額外安裝硬件，只需要軟件工程師編寫代碼即可，而軟件開發可以在不增加任何成本的情況下進行不斷復制，所以只需要有好的創意，利潤空間無上限。圖3-8服務訂閱示例整車廠通過硬件預埋和服務訂閱將后市場打造成新的利潤增長引擎。越來越多的整車廠將以接近成本價的價格銷售汽車，并主要通過軟件為用戶提供附加價值，這不僅會降低消費者的購車成本，更會讓用戶享受到萬物互聯的實質便利。整車商業模式由一次性前裝收費轉變為后市場訂閱持續收費，構建有競爭力的盈利模式并真正帶來商業價值是很大的挑戰，挑戰主要體現在：一、后市場持續變現能力有待進一步挖掘軟件落地應用后，復制成本微乎其微，軟件的盈利規模完全基于目前軟件載體（車）的保有量和選裝軟件的用戶占比。然而后市場持續變現能力還有待進一步挖掘。30軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰造車新勢力創收潛力大，但難于形成規模。最大的問題是自費選裝軟件普及率低，比如，中國市場特斯拉FSD的選裝率僅有1%-2%；其次造車新勢力的用戶基數與傳統整車廠的差距懸殊。傳統整車廠擁有著大批品牌簇擁者，這使得傳統整車廠的營商環境比新勢力更友好。但也正是由于用戶黏性的存在，傳統整車廠在轉型過程中又不得不兼顧到各個年齡段的用戶，而開發各年齡段、多層次的用戶都能夠輕松上手的智能軟件也絕非易事。二、硬件預置與成本壓力難平衡雖然軟件決定產品性能，但是硬件決定產品性能的天花板，再強大的功能也要依托硬件來實現。所以為保證車輛在一段時間內的成長屬性，需要預置更多的硬件設備。而傳統整車廠的商業模式很少考慮后續的升級需求，在成本壓力巨大的競爭模式下，很難預留芯片算力、存儲空間、冗余模塊用于后續升級，基本上都是剛剛好滿足當前功能需求。所以在如何平衡硬件預置與成本壓力方面存在挑戰。三、軟件產品思維轉變的挑戰新的商業模式將更多地關注駕乘人員的個性化、體驗化的功能需求。這將在產品開發最前端進行轉變，需要更多深諳用戶體驗的產品經理來根據不同細分消費群體的特征來設計定義相關的功能需求，而往往這些產品經理通常對汽車的了解較少，設計的功能往往在落地性方面難度較大。如何構建具有競爭力的商業模式形成大規模持續變現，技術上如何選擇可持續演進的軟件架構，以支持未來的附加功能或按需服務，目前還處于雛形階段。3.5生態協同方面在新型電子電氣架構領域，目前大部分整車廠和供應商短期內都聚焦在平臺基礎建設，例如新架構的硬件、軟件中間件、SOA架構及原子服務等開發落地。長期來看，在SOA架構及廣義的整車操作系統建設初步成熟后，豐富的上層應用生態才是未來價值增長的關鍵點，擁有巨大的想象空間。而創造出豐富的應用的核心是打造繁榮的開發者生態，以智能手機行業在中國的開發者生態數據為例，詳見下表。31軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰iOS生態安卓生態鴻蒙生態開發者數量>440萬>500萬>120萬(截止2021年8月)應用軟件數量>100萬>200萬鴻蒙原生APP>300個，同時兼容所有安卓APP表3.2中國智能手機行業生態數據統計圖3-9手機行業開發者平臺的商業模式部分整車廠和零部件供應商已經開始布局并建設汽車應用軟件的開發者生態，但是相比于智能手機行業，汽車應用軟件開發者生態的挑戰更大，主要體現如下：第一：各整車廠之間的標準、接口規范不統一汽車是一個定制化、非標化程度很高的產品，各整車廠設計的電子電氣架構下的軟硬件接口各不相同，并都在開發定義自己的汽車操作系統、服務接口、開發工具鏈等，這意味著同一個應用要落地到不同品牌的汽車上可能需要經過大量的開發適配工作，從而導致應用開發和部署成本很高，一定程度上會影響開發者參與的意愿度。第二：單一整車廠的體量和用戶基數有限，難以吸引到大量的開發者單一整車廠的用戶數量有限，大部分國內整車廠每年不到200萬輛，小整車廠可能只有10萬量不到，再加上前面提到的各車廠的標準、接口都不相同，意味為單次應用開發及部署開發可觸達的用戶有限。第三：汽車軟件開發的專業性要求度高，落地見效周期長32軟件定義汽車產業生態創新白皮書 3軟件定義汽車面臨的挑戰汽車作為安全屬性很高的產品，這就需要開發者具備較強的專業知識背景，所開發的應用要確保不能影響功能安全及信息安全要求，需要經過長時間的測試驗證才能部署到汽車上使用。33軟件定義汽車產業生態創新白皮書 4軟件定義汽車如何落地實現4軟件定義汽車如何落地實現4.1架構升級4.1.1軟件架構：分層解耦、服務化、API接口標準化隨著企業向軟件定義汽車開發方法的轉變，軟件架構也需要同步進行升級，引入面向服務的架構（Service-OrientedArchitecture，簡稱SOA）方法論。汽車SOA是對整車智能化的底層能力進行組織。將車端的硬件能力和各種功能服務化，這些服務根據SOA標準進行接口設計，基于SOA標準協議進行通信。這樣，各服務組件之間就可以相互訪問，從而擴展了服務的組合形式。圖4-1SOA服務化架構示意圖SOA的引入使汽車傳統封閉、固化的軟件系統逐漸成為具備開放性、重用性的軟件生態。在新一輪的軟件架構升級中，基于分層解耦的SOA服務化架構，利用設備抽象和原子服務實現硬件能力的充分服務化，具體對象包括控制器周邊的傳感器、執行器、傳統總線通信，以及控制器自身的診斷、存儲設備。同時，基于“邏輯語義轉換”的設計思想，完成接口標準化，實現不同平臺、不同車型的接口重用性目標。34軟件定義汽車產業生態創新白皮書 4軟件定義汽車如何落地實現圖4-2SOA架構下的基礎服務舉例隨著基礎架構及開發方式的變化，“軟件定義汽車”會顛覆整個汽車開發流程，基于SOA的軟件架構方案為智能汽車系統提供了重要的服務抽象。嚴謹的封裝和分層結構支持使用敏捷開發方法和針對接口進行測試，并降低了系統的復雜性，將大大簡化軟件組件在車輛更新換代時的重用。圖4-3軟件分層架構示意圖架構標準化：分層架構，在原有的整車架構中，引入原子服務層和設備抽象層。設備抽象層負責封裝底層的硬件差異，并把硬件層的特性以服務的方式提供接口，供原子服務層進行調用，硬件的調整不應導致系統軟件對外提供的接口發生變化，使得應用邏輯擺脫底層硬件平臺的束縛；原子服務層作為中間層，與平臺解耦，對上承接應用服務的調用，對下進行設備抽象的訪問，體現車型差異，并配置化適配，使能上層應用跨車型復用；應用/組合層服務主要負責用戶需求邏輯的實現，通過調用原子服務層提供的接口，組合出千變萬化的場景化應用。35軟件定義汽車產業生態創新白皮書 4軟件定義汽車如何落地實現接口標準化：跨車型、跨零部件供應商，最大化復用，降低軟件定義汽車軟硬件開發復雜度。在架構標準化的基礎上，如何能實現軟件的跨車企使用？就需要對層與層之間的接口進行標準化，不同整車廠、Tier1、平臺供應商定義同一套服務接口，使得不同整車廠之間，不同Tier1之間的軟件可以相互調用，大大增加軟件的復用性，縮短車輛開發周期。在接口標準化推動方面，中國汽車工業協會已經發布了第三版《軟件定義汽車原子服務API接口與設備抽象API接口參考規范》，包含700多個API，涵蓋車身控制、熱管理、能量管理、運動控制、智駕域、動力域、底盤域等多個功能域，參與接口標準化定義的成員包含整車廠、零部件、基礎平臺供應商、軟件供應商等100多家公司。4.1.2通信架構：基于車載以太網的技術應用隨著車輛功能的不斷增加，特別是自動駕駛、智能座艙的不斷發展，需要傳遞的信號已呈爆炸式增長，車輛功能不斷升級更新，用戶對于OTA升級體驗提出更高的要求，傳統的CAN總線通信的方式已不能滿足車輛功能的增長速度，采用基于以太網服務的通訊方式，可實現功能的靈活重組，有效解決傳統面向信號的通信架構中因個別信號增減/變更，而導致功能相關的所有系統均產生變更的問題。車載以太網及其支持的上層協議架構如下圖所示，車載以太網主要涉及OSI的1、2層技術，車載以太網同時支持AVB、TCP/IP、DoIP、SOME/IP、DDS等多種協議或應用形式。圖4-4車載以太網及其支持的上層協議架構36軟件定義汽車產業生態創新白皮書 4軟件定義汽車如何落地實現SOME/IP的全稱為：Scalableservice-OrientedMiddlewarEoverIP，基于IP的可擴展的面向服務的中間件，已于2013年納入AUTOSAR4.1規范。4-5支持面向服務的SOME/IP中間件通信架構升級之后帶來的變化：更靈活的溝通機制：CAN總線為廣播式通信，多主方式的工作使得每個節點發送的信息都可能占據所有的通信媒介，只是接收節點可以選擇是否接收該信息。而以太網以一對一或一對多兩種方式進行通信，一對一的方式發送節點的報文中涵蓋自己和一個接收節點的地址；一對多的方式中發送節點的報文中涵蓋自己和多個接收節點的地址。二者都不影響其他節點的通信。更高的帶寬，更低的時延：車內數據傳輸總量及對傳輸速度的要求持續提升，以及在跨行業的標準協議需求的驅動下，支撐更多應用場景、更高速的以太網取代CAN/LIN等傳統汽車車內通信網絡已經成為必然。更多的應用場景，易互聯易擴展：車載以太網與車外網絡基于相同協議，在與車外網絡進行通信時，接口過渡更加平滑。傳統車內通信網絡基于獨有的網絡協議，且接口標準化差；與車外網絡進行交互時，需要對不同系統的協議進行轉換。在網聯化趨勢下，車載以太網的協議轉換成本更小。更快的OTA升級速度，更易用的體驗：采用以太網進行OTA升級，通訊速度相對傳統的CAN升級，提升了10倍以上，大大降低了用戶等待的時間。采用基于服務的通訊SOME/IP，可實現功能的靈活重組，有效解決傳統以功能需求為核心的架構中因個別功能增減/變更，而導致功能相關系統均需變更的問題，降低系統OTA升級的復雜度。37軟件定義汽車產業生態創新白皮書 4軟件定義汽車如何落地實現4.1.3硬件架構：區域接入+算力集中化整車電子電氣架構是實現軟件定義汽車的基石，目前市場上銷售的傳統汽車大部分是分布式電子電氣架構，如下圖所示。圖4-6傳統分布式電子電氣架構示意圖在分布式電子電氣架構中，首先將汽車功能劃分為不同的模塊，如動力控制、底盤控制、主動安全、被動安全、智能駕駛、信息娛樂和車身等。然后再將每個模塊的功能再進一步細分，例如車身功能又細分為車燈控制、車門控制、座椅控制等功能。不同的電控功能采用獨立電控單元（ECU）實現，不同ECU之間通過CAN/CANFD進行通信。因為每個ECU由不同的供應商開發，有著不同的嵌入式軟件和底層代碼，所以分布式電子電氣架構在整車層面造成大量的冗余和BOM成本。另外，因為車內軟件都分布于各ECU上，且ECU都由各供應商獨立完成，其軟硬件是緊密耦合的，整車廠并沒有權限去維護和更新ECU上的軟件。快速滿足用戶需求是整車廠搶占市場份額的關鍵，而分布式電子電氣架構嚴重制約整車廠響應市場需求的速度。假設某車型中設計完成后，用戶提出增加駕駛員位置記憶功能，即駕駛員將車輛的座椅、方向盤、外后視鏡等相關系統調整到舒適的位置后，可以將其設置為記憶位置，方便后續快速調整。需要對車門控制器、座椅控制器、方38軟件定義汽車產業生態創新白皮書 4軟件定義汽車如何落地實現向盤控制器、網關等多個部件進行軟件變更，只有當各個零部件供應商完成變更，并且整車廠完成集成測試和整車測試后，才能夠將新功能投放市場，這將造成開發和變更周期長、成本高等問題。為此，各整車廠早已開始儲備新型電子電氣架構方案，以促進軟件定義汽車的快速實現。新型電子電氣架構的顯著特征是功能（軟件）集中化、硬件標準化。通過中央計算平臺/域控制器對控制功能進行統一管理，從而降低硬件冗余和BOM成本，減少整車廠對眾多供應商的依賴。根據功能集中程度不同，新型電子電氣架構主要分為三種類型。第一種：域集中式電子電氣架構在域集中式電子電氣架構中，將整車電子電氣控制功能劃分為N個功能域，每個功能域設計一個域控制器，其余控制器均為域內控制器，各域內控制器一般為智能傳感器、執行器和傳統控制器。域集中式電子電氣架構示意圖如下圖所示，示例中將整車電子電氣控制功能劃分為五大功能域：動力域、底盤安全域、智能駕駛域、信息娛樂域和車身舒適域。動力域控制器底盤信息娛樂域控制器車身舒適域控制器安全域控制器EMS攝像頭TCU前雷達動力域底盤安全域智能駕駛域信息娛樂域車身舒適域圖4-7域集中式電子電氣架構示意圖第二種：跨域集中式電子電氣架構在域集中式電子電氣架構中，域控制器只負責一個域的功能集中控制；而在跨域集中式電子電氣架構中，有些域控制器負責兩個或兩個以上域的功能集中控制，進一步提升了系統功能集成度。比較常見的跨域集中式電子電氣架構是三域架構，跨域集中式電子電氣架構的示意圖如下圖所示。39軟件定義汽車產業生態創新白皮書4軟件定義汽車如何落地實現車輛域控制器智能駕駛域控制器智能座艙域控制器EMSTCU車輛控制域智能駕駛域智能座艙域圖4-8跨域集中式電子電氣架構示意圖三域架構分別為車輛控制域、智能駕駛域和智能座艙