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自动驾驶技术和电动汽车的发展将为汽车增加数亿行代码，汽车行业能处理好吗？
半导体供应短缺不仅凸显了汽车供应链的脆弱性，也让人们密切关注到当今汽车行业对隐藏在车辆内的数十台计算机依赖的现状。汽车软件领域的权威专家、慕尼黑工业大学信息学名誉教授Manfred Broy表示，几乎所有汽车制造商或业内人士所说的原始设备制造商（OEM）的汽车创新都与软件捆绑在一起。
新的安全性、舒适性和娱乐功能的要求，满足消费者的个性化、智能化需求，还有数百种需要编写、检查、调试和抵御黑客攻击的无数行新代码，正在使汽车成为带轮子的超级计算机，并迫使汽车行业不断适应。但是，这些能做到吗？
功能特性和变体驱动的复杂性
每个ECU（电控单元）中驻留的软件数量和类型差异很大。在过去10年里，越来越多的ECU软件专门用于确保运行质量、可靠性、安全性和保障性。
“用于检测不当行为以确保质量和安全的软件数量不断增加。”采埃孚软件解决方案和全球软件中心副总裁Nico Hartmann说，10年前可能有三分之一的ECU软件专门用于确保质量运行，现在通常有超过一半或更多的ECU软件，尤其是在关键安全系统中。
沃尔沃旗下豪华SUV XC90拥有大约110个ECU。那么，哪些ECU和相关软件最终会应用于该款车型，取决于几个因素。与所有汽车制造商一样，沃尔沃针对不同的市场提供不同车型的变体，不仅每辆车都需要满足区域监管制度要求，而且每位车主都可以在沃尔沃提供的多种可选发动机、驱动、安全或其他功能选项中进行选择。无论什么样的标准、选择和法律要求最终形成的设备配置，都将决定嵌入车辆的ECU、软件，以及相关电子设备的确切数量和类型，所有设备必须能够无缝协同工作。
对于一家汽车制造商来说，车辆变体管理非常困难。德勤估计，从研发到生产，车辆开发预算的40%或更多可归因于系统集成、测试、验证。跟踪生产和销售的每个模型中所有新研发或固有的电子产品、软件，可能是一项艰巨的任务。毫不奇怪，有效管理变体复杂性是整个汽车行业面临的一个重要问题。
车辆的物理电子架构带来了更多需要应对的网络设计约束。即使花费了大量精力、时间和金钱确保所有不同的电子设备协同工作，也不能保证每个潜在ECU构建组合都可以在生产开始前进行彻底的测试。
汽车制造商拥有数十万种单个车型的潜在构建组合，甚至更多。采埃孚汽车系统产品规划副总裁Andy Whydell说，要对某些车型中可能搭载的各种电子设备组合进行现场测试，“将需要10亿次测试设置。”即使是经过大量测试的流行型号，与软件相关的错误也会在产品售出后定期发现并纠正。有时，更正也需要校正。Whydell指出，“几乎所有ECU的设计和软件都外包给了供应商，所以ECU由OEM集成，这使得变体管理更具挑战性。”Whydell表示，个别供应商通常对“OEM如何将ECU集成在一起”没有进行深入地了解。同样，原始设备制造商对驻留在ECU中的软件了解也有限，这些软件通常作为“黑匣子”，支持信息娱乐、车身控制、远程信息处理、动力系统或自动驾驶辅助系统等功能之一。
如此多的软件供应商都有自己的开发方法，使用自己的操作系统和语言。这显然增加了另一层复杂性，尤其是在执行验证和确认方面。
加强安全保密性
当然，汽车制造商必须确保软件不仅安全可靠，还要保密。安全研究人员在2015年远程接管了2014年推出的Jeep Cherokee车型，这为该行业敲响了警钟。现在，每个供应商和OEM都认识到网络安全乏力的威胁。
各国政府也注意到了这一点，并对汽车制造商下达了多项网络安全条例。
根据金融咨询公司Stout Risius Ross编制的《2020年汽车缺陷和召回报告》，2019年是创纪录的一年，有1500万辆汽车因电子元件缺陷而被召回。一半的召回涉及软件缺陷，这是Stout自2009年以来测得的最高比例。
近30%的缺陷与软件集成有关，故障是由于软件与车辆中的其他电子部件或系统的接口所导致。另外，超过50%的故障不是由于明显的软件缺陷引起的，可将软件更新作为补救措施。福特汽车公司召回了Fusion和Escape某些型号车型，因为冷却液可能会进入发动机气缸孔，导致发动机永久损坏。福特的解决方法是重新编程车辆的动力传动系统控制软件，以减少冷却液进入发动机气缸的可能性。
Stout的统计数据显示，在过去5年里，使用软件修复车辆硬件问题的发生率稳步上升。与软件相关的缺陷往往出现在较新的车辆中，而ECU和其他电子元件的缺陷往往在车辆推出一段时间后才会出现。
许多车主到了必须支付维修费用的时候，才意识到他们的车辆越来越复杂。修复具有高级安全功能的碰撞事故车辆，所需的人工成本将近60%来自车辆的电子设备。因为即使传感器的微小校准错误也会大大降低这些安全功能的有效性，“供应商开发了自动校准系统，可以消除或简化手动过程。”采埃孚的Whydell说，这有助于提高校准精度，同时减少维修成本。Whydell还表示，供应商和原始设备制造商（OEM）正在研究，如何将安装在车辆周边的传感器放置在不太可能在事故中受到损坏的地方。
EV+AI=难以控制的复杂性
汽车制造商陷入了一个特殊的难题。据最新的J.D.Power美国车辆可靠性研究报告显示，如今的内燃机车辆是32年来最可靠的。让他们感到更加困难的是，要开发电动汽车，制造商必须跨越软件深渊。
Andy Whydell观察到，在现代车辆中，“使用当今架构的软件变得难以管理。”各方声音也都赞同这种观点。咨询公司麦肯锡称，车辆软件的复杂性正在迅速超过开发和维护的能力。在过去10年里，软件复杂性增加了4倍，但供应商和OEM软件的生产力没有同时提高。此外，麦肯锡表示，未来10年内，软件的复杂性可能会再增加3倍。部分问题在于如何支持一个稳定增长的代码库。
如果如大众汽车前董事长赫伯特·迪斯所说“软件将占未来汽车创新的90%”，那么缩小开发与生产之间的差距，看起来尤其令人气馁。拥有必要的软件专业知识专家将是成功的关键。正如麦肯锡所说，“虽然汽车组织必须在许多层面出类拔萃才能赢得和软件的博弈，但吸引和留住顶尖人才可能是最关键的。”
由于马斯克以特斯拉的形式提出“软件定义汽车”概念，OEM已经认识到，他们目前将必要的软件和电子设备外包给供应商，然后将它们集成到燃油车中的方法不适用于电动汽车。大陆集团研究和高级工程负责人Tamara Snow说，燃油车使用的分散式ECU架构的功能和复杂性“已经达到极限”。特别是对于完全自动驾驶功能而言，需要大约5亿或更多行代码。
汽车行业需要新的车辆软件和物理架构来管理电池组，而不是内燃机和相关的动力传动系统。该架构将包含少数功能强大、速度极快的计算机处理器，这些处理器执行微服务驱动的代码，并通过更轻的线束，甚至无线方式在更多传感器之间进行内部通信，而这仅仅是开始。外部沟通也将变得更加重要。Hartmann指出，这些新架构需要由OEM和供应商的软件团队学习开发软件及系统的新方法，以低成本和不断缩短的周期进行开发。
Manfred Broy表示，最大的问题可能是管理层的软件专业知识不足，无法达到转换要求。虽然硬件复杂性是显而易见的，但Broy表示，“我认为更重要的是软件的复杂性（这主要取决于硬件的选择），特别是软件的成本，OEM对这些是完全不清楚的。由于软件还在不断发展，这一点更为关键。”他说，汽车行业的高管办公室里都是“过去的人”，“但他们仍在掌控着局面。”奥迪前研发负责人兼董事会成员彼得·默滕斯在接受CleanTechnica采访时表示，“德国汽车工业把决定他们能否在现有结构中生存下去的最关键的新产品——软件，交给了对此最缺乏经验和知识的管理人员。”（文章来源：《谈思汽车》）
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