复杂的电子设备和更长的寿命将需要更严格的供应链管理。
随着越来越多复杂的电子设备被添加到汽车中，这些设备的寿命延长到十年或更长，让汽车保持足够的更新以避免问题变得越来越困难。
现代汽车充满了电子设备。事实上，麦肯锡公司(McKinsey & Co.)的数据显示，现代汽车中使用的电子设备的价值预计将在未来10年翻一番，从目前的2380亿美元增长到2030年的4690亿美元。
这些部件以半导体为核心，流经复杂且不断变化的供应链。
“汽车OEM供应链正变得越来越复杂，”中兴汽车高级总监Willard Tu表示赛灵思公司．“过去的线性关系现在已经演变成矩阵系统。例如，一些汽车原始设备制造商现在正在开发自己的专用集成电路，绕过一级供应商。此外，为了支持较长的产品生命周期，硬件需要能够通过无线(OTA)通信进行升级，并且可以进行现场编程。”
图1:现代汽车供应链是复杂的，并且在不断变化。来源:同意遵守
电子产品是新汽车和卡车的一个主要卖点，这在材料清单上很明显。不太明显的是，这些设备已经逐渐接管了涉及车辆安全的操作。无论何时你在高速公路上使用巡航控制，检查仪表盘摄像头时倒车，或者被警告有人从盲点接近你，电子设备都在工作。半导体可以感知、监控、管理和控制车辆内的几乎所有操作。
半导体部件由世界各地的许多不同供应商生产。但是，当设计发生变化时，例如更换处理器以提高性能，谁负责确保这些变化不会影响系统甚至整个车辆的可靠性?答案并不总是显而易见的。
图2:简化的供应链框图。来源:Tech Idea Research
电子技术在现代汽车中的应用
现代汽车都配备了嵌入式处理器、组件和模块，旨在提高性能、燃油效率、舒适性和整体安全性。
新组件可以添加新功能，或者改进现有功能。例如，传统的巡航控制，在先进的驾驶辅助系统(ADAS)，要求司机在刹车后重新启动该系统。如今，大多数豪华车都配备了自适应巡航控制功能，通过雷达探测汽车与前车的距离，在必要时自动减速。该功能还使车辆加速到预设的速度限制而不受驾驶员干扰。
在不久的将来，完全自动驾驶可能会面向消费者，至少在高速公路等一些地理围栏区域是这样。所有这些功能都将由嵌入式电子控制器(EEC)执行。一辆现代汽车拥有100多个由汽车级半导体驱动的控制器并不罕见。今天，用于车辆的芯片范围从4位到64位，这取决于操作的复杂性。自动驾驶汽车将使用128- 256位的gpu来进行机器学习。
eec管理的设备和功能如下:
图3:嵌入式电子产品，特别是半导体，被用于现代车辆的几乎所有操作。资料来源:麦肯锡公司
此外，根据麦肯锡(McKinsey)的数据，汽车软件的复杂性在过去10年增长了4倍。但是软件开发的生产力只增加了大约1倍到1.5倍。与传统工业和嵌入式软件相比，汽车行业落后约25%至35%。这意味着汽车行业的软件能力落后于其他嵌入式行业。
图4。汽车软件的复杂性在过去10年里增长了4倍。资料来源:麦肯锡公司
汽车oem如何管理更新
先进的半导体处理器由数十亿个晶体管组成，汽车软件有数百万行代码。如此复杂的设计几乎不可能完美无缺。软件、半导体固件和可编程逻辑不时需要更新。
一些更新是常规的，比如当ADAS系统下载新地图时。根据国家公路交通安全管理局(NHTSA)的要求，还需要进行其他更新以解决安全问题。为了提高性能，还需要进行其他更新，比如自动驾驶。例如，基于gpu的机器学习系统可能需要连接到知识库，以提高推理或决策能力。
一般来说，半导体更新是出于以下两个原因之一。第一个是bug修复或安全软件补丁。另一个是性能增强，例如提高信息娱乐系统迁移到LTE 9类连接的下载速度。这些更新可以通过无线(OTA)技术作为固件或软件进行，也可以通过处理器、硬件模块或系统更换进行物理更新。
“半导体时不时地进行更新。的营销副总裁库尔特·舒勒(Kurt Shuler)说Arteris IP．“其他更新将为ADAS系统添加新功能。这些可以完全改变车辆的个性。”
进行更新的基本考虑因素包括收益、成本、时间和精力。直到最近，汽车行业一直对做出任何改变持谨慎态度。历史上，产品的设计周期为4到7年，预计使用寿命为10到20年。改变被认为是昂贵的和潜在的风险。但随着先进汽车电子设备的引入，原始设备制造商将增强功能视为获得市场领导地位的一种方式，并可以抵御特斯拉和越来越多的电动汽车初创公司的入侵，包括Rivian、Lucid、Polestar、蔚来汽车和尼古拉。这样的新公司确实有几十家，它们正迫使现有的汽车制造商以非常不同的方式思考如何做出改变。
召回经济学
对所有这些公司来说，仍有一些谨慎之处。汽车制造商需要确定更新是否绝对必要，以及实现这一目标最经济的方式是什么。但电子架构可能会提供更快更便宜的路线，特别是如果更改可以简单地下载到车辆中。
今年早些时候，梅赛德斯-奔驰美国公司宣布召回自2016年以来售出的129万辆汽车。某些配备自动呼叫系统的车型在发生碰撞时可能会报告不准确的车辆位置。该公司打算通过空中(OTA)或经销商网络提供软件更新。
相比之下，特斯拉回忆根据美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)的要求，今年早些时候共有13.5万辆汽车被召回。被召回的特斯拉汽车的媒体控制单元故障导致除霜、气候控制设置和外部转向灯失效。由于多个系统相连，故障意味着倒车的司机没有后视镜显示。纠正措施需要更换整个介质控制单元。
召回成本很高。除了对利润的影响，它们还可能损害品牌。但是，当它们不需要车主采取任何行动时，它们就不那么具有侵入性，也不那么令人难忘。
召回通常属于计划外更新的范畴。当发现问题导致紧急车辆召回时，原始设备制造商被要求解决问题。如果OEM对有缺陷的设备负责，那么OEM将承担费用。如果有缺陷的设备来自一级供应商，那么供应商将承担更新的成本。通常，OEM或供应商都有商业保险，最终由商业保险支付费用。
对于计划中的升级，一级供应商会提前同意在一年内向OEM提供四种舱内系统的新功能。供应商通常事先签订合同协议，明确所涉及的费用。在这种情况下，OEM可以通过OTA或其他方式提前计划并安排软件/固件更新。
全面质量管理
最终目标是生产安全可靠、零缺陷的产品，实现利润最大化、负债最小化。为了实现这些目标，oem必须确保其产品符合安全标准。此外，必须遵循网络安全标准。没有安全性，车辆就永远不会安全，任何联网电子设备都需要不断进行安全更新。
对于汽车行业来说，已经制定了许多标准。其中包括:
“整车厂面临的很大一部分挑战是管理软件更新，”西门子汽车安全与安保高级经理Chris Clark表示Synopsys对此的汽车集团。“OEM必须验证和测试软件更新，以确保它能在车辆上运行，并且在安全上路之前没有次要副作用。国际标准化组织(ISO)目前正在制定一项新标准(ISO 24089)，以指导汽车制造商进行无线软件更新。至关重要的是，整个供应链(从原始设备制造商到一级供应商，再到提供芯片设计工具的公司)都要保持良好的沟通，以确保遵守网络安全最佳实践。”
监控过程
所有原始设备制造商都有某种企业资源计划(ERP)系统。它允许原始设备制造商跟踪整个供应链的所有记录和活动。用于制造车辆的材料清楚地列在BOM中，其中包括每种半导体、电子元件和许可软件的详细信息，以及发布级别、发布日期、供应商信息和规格。任何变更，无论是由谁发起，都必须附有工程变更请求(ECR)或产品变更请求(PCR)表格。当进行变更时，需要明确书面的工程变更单(ECO)或产品变更单(PCO)表格。所有这些信息都必须存储在ERP系统中。
如今，全球供应链涵盖了来自世界各地的资源。一级和二级供应商经常雇佣分包商来制造他们的部分产品。原始设备制造商需要确保合同协议到位，以确保一级和二级供应商都能通过满足预定义的规格来提供他们所承诺的质量。最后，原始设备制造商需要定期进行供应商审计，以确保每个供应商都是积极的。有时，OEM所使用的软件的中断是事后才发现的。有了良好的监控过程，这种惊人的发现就不会发生。
“在汽车设计中跟踪关键集成电路或处理器集成电路的一种方法是为每个硅晶片提供唯一的标识，”Lee Harrison说，该公司汽车测试解决方案经理西门子EDA．“一个硬件信任的根源(RoT) ID可以作为制造过程的一部分生成。一旦设备完全测试完毕，就会提供ID。它是与某一特定车辆所使用的设备相关的生活数据的唯一标识。OEM不仅可以跟踪关键处理器，而且如果设备被偷来的或黑市上的设备所取代，也可以很容易地检测到，并采取适当的行动——要么功能/功能被禁用，要么整个设备/ECU可能被车辆拒绝。这确保了车辆的安全性和完整性，特别是当IC用于安全关键系统时。”
然而，这很快就会变得非常复杂。理解复杂电子器件的性能和完整性与理解机械部件甚至是简单的半导体有很大不同。有时，跟踪问题的唯一方法是分析传感器产生的数据，机器学习系统如何解释这些数据。
“汽车领域的许多设计都是高度可配置的，它们甚至可以根据从传感器获得的数据进行动态配置，”at的营销主管西蒙·兰斯(Simon Rance)说ClioSoft．“数据从这些传感器返回到处理器。从车辆到数据中心再回到车辆的大量数据，所有这些都必须被追踪。如果出现问题，他们必须追踪并找出根本原因是什么。这就是需要填补的地方。”
质量控制
全面质量管理包括设计、制造和整个供应链。最终的质量取决于它最薄弱的环节。除了供应链管理，进出仓库的组件和模块也需要随时监控。供应商规范应明确规定，供应链(Tier 1、Tier 2、分包商、组件和半导体供应商)必须向原始设备制造商报告任何组件形式、配合或功能更改。
两大新兴趋势将对汽车行业产生重大影响。首先，汽车平台将使用更强大的处理器来整合一些嵌入式计算机控制器。例如，与使用一个平台进行舱内操作和一个平台进行信息娱乐不同，一个组合平台将同时执行这两项功能。
车内系统配有智能摄像头和人工智能软件，用于监控乘客，以提高安全性。当驾驶员的眼睛离开道路或被检测到分心驾驶时，车内系统将与OEM人机界面结合，向驾驶员发出警报。拥有强大处理器的大型平台的另一个额外好处是，它将一些处理负担从软件转移到硬件，减少了组件的使用。
“在未来的汽车计算架构设计中，速度更快FPGA以及图形处理器单元(GPU)将被用于为机器学习提供更快的计算功能。随着处理器变得更快更强大，更多的嵌入式电子产品将被整合。OTA将为未来的半导体更新提供更好的途径，”Veoneer的产品总监Tom Herbert表示，该公司生产用于乘员保护的舱内系统。
第二个趋势是汽车和移动技术的融合。“随着Wi-Fi、5G、射频、卫星和V2X等无线技术的发展，车辆将变得更加互联。然而，来自消费者方面的移动技术发展得比汽车同行快得多，”Qorvo运输业务部门总经理戈登·库克(Gorden Cook)表示。
除非汽车行业迅速做出调整，否则汽车可能会落后于消费者的需求。例如，管理信息娱乐系统的汽车远程信息处理控制单元(TCU)的发展速度比消费者移动产品慢。典型的新汽车平台开发，无论是车内平台还是信息娱乐平台，都需要大约4 - 7年的时间，而消费者平台可能需要2 - 3年的时间。此外，智能手机供应商经常通过空中(OTA)向用户发送操作系统更新。任何智能手机用户都知道如何进行更新。但汽车行业的情况就不一样了。如今，汽车OTA更新仍处于起步阶段。随着时间的推移，预计汽车行业将从消费者方面吸取教训。
结论
更新有多种形式，原因也各不相同。但随着越来越复杂的电子设备被应用到汽车上，随着汽车越来越多地连接到基础设施和汽车之间，这些更新将变得更加频繁，并影响到汽车内的更多系统。
修复和更新会对经济、安全和品牌认知产生影响，而且它们会延伸到全球供应链，其中包括可能在特定部件的预期寿命内被收购或倒闭的初创公司。这使得供应链的管理更具挑战性，最终可能会迫使汽车制造商拆除多年来存在于设计、生产和维修之间的一些竖井。在这个日益电子化的汽车世界里，线路的区别越来越小，需要更频繁地进行更改。
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