汽车工程行业：迈入由软件领航的新时代

主机厂和供应商正面临汽车行业一个多世纪以来最大的变革。数十年来，传统汽车制造商一直着重于优化汽车工程和制造高质量的汽车。但即使是汽车行业也无法摆脱快速增长万物互联的趋势。软件将是未来汽车的主要特征。如今汽车所用软件代码行数已突破1亿大关——而全自动驾驶汽车所需代码行数至少是此数字的五倍。为便于理解这一数量级的意义，举例来说，一架飞机只要1,400万到1,500万行代码。 新的行业参与者掌握优势，他们从一开始就为软件主导型产品量身定制流程，而原有参与者却面临着对数十年来一直非常成功的产品开发流程进行调整和重新设计的挑战。但问题并不在于“是否”必须改变，而在于“如何”改变这些既定的产品开发流程并使汽车工程走向成功的未来。 更不用说，将汽车制造的重点从车体结构钢铁等硬件转移到软件，对传统主机厂和供应商而言确实困难重重。 汽车行业呈现四大发展趋势，仅凭“钢铁制造”无法应对自如。世界发展得越来越快，时间变得越来越宝贵，社会也越来越重视环保意识和人身安全。 软件对汽车四大发展趋势都至关重要。 避免道路拥堵、事故和空气污染似乎不再仅仅归结于基础设施。责任正转向制造商，这最终也会影响到供应商。软件在引发这一方面的转变发挥了关键作用。如果我们仔细研究主导汽车及其他行业的主要趋势，很快会发现软件决定了每个趋势。 01 |引言 汽车企业在尝试转变商业模式并调整产品开发使之适应日益多变的市场要求时，也对新技术进行了部署。随着技术和产品开发趋势愈发明朗，企业终将能更好地评估自身准备情况，并确定其在能力上的不足。 为评估总体上行业研发部门的软件准备情况，我们与知名汽车制造商和供应商的产品开发专家和行业经理开展了20次访谈和研讨会。了解每个趋势的重要性，从而为企业确定相应的正确的实施方案，这对主机厂和供应商至关重要。 根据这些访谈，我们首先确定了由软件驱动且对传统汽车产品开发影响巨大的十大产品开发趋势。下一步，我们搭建了一个准备情况评估框架，帮助汽车企业，发现和评估他们在能力方面的差距,尤其是那些急需迈出第一步来应对趋势的汽车企业。 我们将在下文中介绍这些趋势和准备情况评估框架的结果。 02 |研发软件趋势 为应对CASA（连接性、替代动力系统、共享出行和自动驾驶）颠覆性变革而进行的创新，对汽车行业传统的产品开发模式构成了威胁。这些研发流程无法应对此类威胁的挑战。而供应商和主机厂均受到这一发展趋势的影响，也都充分认识到其潜在的影响。 一些企业已开始大力投资研发能力，雇用数以千计的软件工程师，或推出采用科技公司既有的流程和方法的计划。毫无疑问，他们正朝着正确的战略方向前进，但实施和运营的准备情况仍存在巨大挑战。 我们的研究结果显示，现行措施显然不足以应对这些威胁。而且还有许多障碍需要克服，主要是：转型所需时间太长；众所周知，在汽车行业建立可靠的合作伙伴关系困难重重；企业在研发能力方面仍有很大差距。 过去几年里，许多制造商和供应商已宣布或采取了严格的措施来应对行业的颠覆性变革。为了能设计出新一代汽车计算架构，一些主机厂和供应商已经宣布将达成合作伙伴关系，或者已经联合推出研发计划，许多企业分别成立了新的部门。 对主机厂和供应商来说，要确定正确的行动方案，他们必须首先了解各趋势的重要性，并确定他们需要什么能力来应对这些趋势。随着技术和产品开发趋势愈发明朗，车企将能更好地评估自身准备情况，并确定其在能力上的不足。在本项研究中，我们首先与知名汽车制造商和供应商的行业经理以及技术专家开展了深入的访谈和研讨会。根据这些访谈，我们确定了在日益重要的车载软件驱动下显现的十大产品开发趋势。 传统的主机厂和供应商必须彻底反思其产品开发流程。 随着我们从硬件转向软件主导的产品，软件将成为未来主要的差异化要素。这将不可避免地导致软件应用的数量和复杂性激增。 这些产品开发趋势影响深远，从根本上影响着企业。为协助车企制定正确的战略，我们根据这十大趋势对主机厂和供应商的重要性对其进行了排序。 我们将看到，特别是自动驾驶出现后，人工智能（AI）和机器学习（ML）的重要性呈指数级增长。 随着CASA在汽车领域占据日益重要的主导地位，价值贡献也将发生变化。基于软件的应用越来越多，软件对增值的贡献将越来越大。 硬件（HW）和软件（SW）开发正在脱钩，以适应不同的开发速度和流程。 产品开发趋势从根本上影响着企业。 从整体角度看待汽车生命周期对产品开发日益重要，因为制造商需要从量产开始（SOP）就考虑在线软件（OTA SW）更新，并将其纳入研发企划案。 我们拥有的车载软件越多，硬件和软件之间的接口就越复杂。为应对这种复杂性，硬件变体正逐渐被模块化组件所取代。 为了减少整合工作，主机厂和一级供应商都非常注重开发集中式操作系统（OS）。这些操作系统运行一个域或一组域所有相关的应用程序，并由标准化的中间件相连接。 汽车电气/电子（E/E）架构正朝着集中式结构发展，其中高性能电子控制单元（ECU）将控制一整个域或一组域。 产品开发趋势在以软件为中心的程度上有所不同。 根据自身准备情况和趋势的重要性来评估每个趋势，从而确定正确的战略措施，对主机厂和供应商至关重要。 云解决方案作为一个跨服务中央平台存储数据、运行应用程序和安装更新，从而构建互联服务的生态。 主机厂和供应商需深入了解产品开发趋势如何影响其业务，以便制定正确的战略。 拥有一系列高功能和创新互联服务的企业在未来几年将具备明显的竞争优势。 03 |主机厂和供应商现状 下一步，我们请知名主机厂和供应商的产品开发专家，根据趋势的战略重要性和公司的准备情况对我们发现的每个趋势进行评估。 一般而言，供应商相比主机厂能更好地评估自身准备情况。研究还显示，供应商更能判断一些产品开发趋势的战略重要性，并且在内部准备方面明显领先于主机厂。 我们的研究显示，以软件为中心的趋势具有极高的战略重要性，但尚无法应用于大规模工业生产。 受访主机厂和供应商的专家对一些产品开发趋势的战略重要性意见一致，但对其他趋势却意见相左。 供应商在应对产品开发趋势方面领先主机厂一步。 03 |主机厂和供应商现状 供应商之所以在准备情况上领先一步，还归因于两者近年来的不同经历。在主机厂将软件研发外包的时期，供应商已经开始重视软件开发，以便根据市场需求作出调整。 在评估趋势的重要性和准备情况方面，主机厂和供应商在在线软件更新、互联服务和云服务领域表现出显著差异。 软件开发和维护属于供应商的核心业务，因此，供应商格外重视在线软件更新，其战略重要性和自身的内部准备情况都远胜主机厂。 互联服务对主机厂与供应商而言战略重要性相仿，但供应商拥有更先进的内部能力来回应市场需求。 二者对云生态系统战略重要性的判断也十分相似，但供应商在准备情况上明显领先一步——这是由于客户已要求其快速提供可扩展的高质量软件解决方案。 汽车工程的产品开发要想适应未来，不能止步于仅意识到这些趋势带来的挑战。随着软件重要性日益提升，主机厂和供应商的领导者只有掌握相应技能，才能从容应对挑战。基于上述趋势，对战略重要性和内部准备情况进行自我评估，从而发现能力上的不足，帮助领导人确定关键切入点。 发准备情况数据，汽车厂商需要在以下五个能力领域采取重大行动：研发企划案与商业化、所需系统架构、敏捷开发方法、软硬件脱钩及资源规划。评估结果显示，主机厂和供应商需要在大多数领域采取适当行动，但二者对在各领域采取行动的需求程度却各不相同。我们后续将详细解读这些结果。 在访谈中，我们为受访者编制了准备情况评估框架，重点分析研发能力的五个核心领域，以系统地评估汽车厂商现有能力，并了解供应商和主机厂实现目标状态所面临的阻碍。根据评估框架得出的研 我们发现，主机厂和供应商准备情况的差距主要体现在能否从汽车生命周期整体视角出发制定企划案。主机厂依然主要采用纯车辆成本式企划案，而未充分考虑新技术，尤其是软件功能带来的机会与需求。 “我们善于识别和选择合作伙伴，但不一定擅长合作本身” ——主机厂 主机厂必须立足于端到端车辆生命周期整体，考虑量产后的收益。 研发战略 对车企来说，管理软件开发合作伙伴关系时常困难重重。现有的合作关系往往难以甚至无法在各级充分运作，并且大多数关系主要以客户-供应商方法建立。 研发战略针对市场变化提供战略选择，有助于形成企业整体战略并推动其实施。我们的准备情况评估结果显示，与主机厂相比，供应商的内部研发战略通常更领先，其应对软件市场变化的准备也更充分。 尽管供应商和主机厂已经建立了管理得当的硬件组合，但仍然缺乏连贯的技术组合管理战略，以支持软件开发。 为达成战略开发合作，主机厂需要改变思路，摈弃过去傲慢的供应商管理模式，平等对待合作伙伴。 主机厂和供应商必须将软件作为技术管理战略的核心，并重点关注对电气/电子硬件规格、兼容性和在线更新能力的影响。 车企坚定致力于可持续发展，推行了一系列举措来实现可持续发展目标。然而，随着循环经济的推进，研发战略还有改进的空间。 要实现循环经济，我们必须将价值链作为一个整体看待。主机厂和供应商需要联合起来，制定一套连贯、全面且合法合规的可持续发展战略。 ——供应商 目前，车企还不具备预测软件产品需求的能力。对主机厂和供应商来说，最难的也许是确定未来的软件功能，并培养对正确时机和细节的认识，以满足未来的需求。 车企通常为各产品系列建立了完善统一的软/硬件架构。然而，这些解决方案既难以重复使用，又缺乏系统架构全局观。 为了适应不同的开发速度，主机厂和供应商必须采用统一的系统架构，使硬件架构与软件平台脱钩。 对客户需求进行自动化、定期和早期分析是实现新功能在线定期交付的关键。 产品与平台 近年来，车企总体上较好地适应了客户需求，并为硬件驱动型产品定制了相应的产品和平台。然而，随着软件功能变得越发重要，汽车厂商（尤其是主机厂）发现自己很难接受和适应不断变化的产品和平台需求。 ——主机厂 车企已经广泛接受了模块化硬件组件的概念，但由于软件功能往往要从头开发 ，模块因此难以重复使 用，且几乎无法向下兼容旧版电子控制单元。 为了充分发挥软件功能的优势，车企需要开发可在统一平台上重复使用且可跨产品向下兼容的模块。 硬件领域极为强调质量管理，软件产品的质量管理却严重不足。主机厂这方面的问题尤为突出。 立足于端到端生命周期整体，要考虑量产后收益，还必须确保所有软件符合质量标准，且能在整个汽车生命周期中正常运行。 ——供应商 近年来，车企对敏捷开发持开放态度，但都仅限于一些独立的软件领域，敏捷方法的全面推广面临巨大阻力。 “目前我们还没有完全实现向下兼容，但未来必将实现。” ——供应商 软件对汽车越来越重要，市场要求企业对此作出迅速反应。汽车厂商必须大力推广敏捷开发，才能在众多竞争者间站稳脚跟。 开发流程 流程和质量标准对保证软件开发流程的质量至关重要。多年来，供应商已经普遍适应了遵守“汽车软件流程改进和能力测定（SPICE）”等标准，但主机厂常年外包绝大部分软件开发的工作，缺乏质量保证相关知识。 评估框架五大能力领域中，主机厂在开发流程方面的内部准备程度最低。虽然已经确定了相关原则来提高开发流程中的软件附加值，但如果没有严谨的实施方案，最终只能拼凑出“新旧结合”的解决方案。 主机厂必须在内部软件开发中采用相关标准，而不是将合规视为供应商管理问题。 从依赖域的方式转为紧密连接软硬件的产品开发流程是主机厂在软件开发领域面临的最大挑战。 软件正逐渐成为汽车的“心脏和大脑”。主机厂只有实现软硬件彻底脱钩，才能适应不同的开发速度，并结合模块化架构充分利用自身优势在量产后获得收益。 汽车行业内标准化工具链的成熟度各不相同。大多数车企缺乏统一的工具链战略，导致各样工具的使用独立而分散。 为了充分发挥敏捷优势，每个开发团队（或至少每个部门）必须具备统一工具链。 ——主机厂 迄今为止，车企采用的组织架构尚未对硬件和软件团队进行必要分隔。他们需要制定统一的战略