編輯 邵華
2021年6月17日-19日，由中國汽車工業協會主辦的第11屆中國汽車論壇在上海嘉定舉辦。站在新五年起點上，本屆論壇以“新起點 新戰略 新格局——推動汽車產業高質量發展”為主題，設置“1場閉門峰會+1個大會論壇+2個中外論壇+12個主題論壇”，全面集聚政府主管領導、全球汽車企業領袖、汽車行業精英，共商汽車強國大計，落實國家提出的“碳達峰、碳中和”戰略目標要求，助力構建“雙循環”新發展格局。其中，在6月19日上午舉辦的主題論壇“中德智能網聯汽車產業發展論壇”上，上海機動車檢測認證技術研究中心有限公司副總經理蒼學俊發表了演講。以下內容為現場演講實錄：
各位領導，各位行業同仁，非常榮幸今天有機會能和大家分享一下關于智能網聯汽車功能安全和預期功能安全在的一些思考。
談到智能網聯汽車的功能安全，不得不涉及未來汽車電子架構的變化趨勢。眾所周知，我們正經歷著汽車產品的重大變化，核心就是汽車底層電子架構的變化。電子架構的變化是基于汽車電動化、也是基于信息技術、電子技術的發展催生而來的的。
汽車誕生100多年來，汽車功能不斷增加，不斷累計和堆砌了大量的電器系統，上百個分布在汽車各個系統中的ECU為汽車帶來了各種各樣的功能。但是這些ECU來自不同的供應商，底層的軟件和代碼各不相同，OEM無法對各個ECU板塊進行升級和維護，整體算力低，無法協同，給功能擴展和智能化帶來很多困難。
汽車行業已經認識到這些問題，并采取了很多措施，比如說基于AUTOSAR協議，但是AUTOSAR只能解決一些底層基礎的問題，對于未來汽車大規模智能化的功能擴展還是有一定的局限。
未來的電子架構是什么呢？汽車電子架構正經歷著從分布式向集中域架構再到區架構變化的過程，最后形成中央架構，精簡為數個高算力的GPU或者是中央計算機。實現更靈活的功能更新迭代，更強的信息交互處理能力，大幅減少了汽車線束的長度和中央處理器的重量以及空間的尺寸，能夠為未來汽車智能化的擴展以及新的商業模式的誕生奠定了很強的基礎。
傳統OEM企業再這方面已經下了很多功夫，做了很多工作，這里簡單舉了幾個例子：豐田提出了區概念、特斯拉標桿式分區域的計算平臺架構、上汽從域架構逐步過渡到中央計算功能，同時華為也提出了芯、網、云融合的CC架構，大眾推出的MQB平臺等等。
未來汽車將從機電產品演變成為數字化產品。大家知道，手機是數字化產品，在深圳華強北市場上轉一天，就可以攢出一個山寨機出來。這是數字產品特點決定的，數字化產品算力是集中的，軟硬件是解耦的，協議接口標準化、開放性，硬件架構是模塊化、平臺化，軟件控制系統是集中的，很多的功能是可以定制的，就是說很多的商業模式可以在里面附加進去的。如果一旦實現了汽車中央電子架構，將帶來什么好處呢？軟硬件解耦、接口標準化的模式能夠有效降低整車廠的開發成本，軟件和硬件可以分布式進行開發和測試，由于實現了統一操作系統、統一的協議和接口之后，可以專業化的對軟件、硬件分工，大大降低成本。據有關機構測算，研發成本可以降低一半以上，比傳統架構減輕約30%計算平臺總重和空間占用，并相應減輕20%線束重量。
汽車產品供應鏈也很長，供應商的層次也很長，TL1、TL2。。。這樣排下去，如果一旦實現中央架構以后，供應商的層次將大幅減少，另外制造成本在價值鏈中比重大幅下降，手機可以代工的，為什么汽車很少代工？因為傳統汽車制造價值在整體價值鏈中占比較高，未來一旦汽車成為數字數字產品，可以想象制造的價值在價值鏈中占的比例相對下降。后續的軟件服務等等成本價值鏈當中大幅度上升。汽車也會出現可以代工的現象。
中央架構出現以后，可能重構產業的模式，催生很多新的模態，產業鏈大幅延長，推動汽車由產品向出行服務的加速演變，實現真正的軟件定義汽車，將產生一個巨大的開放生態。
由于OTA大規模應用，會大大延長汽車的生命周期，特斯拉會用OTA推送非常炫的功能升級，會使很多追求科技感的年輕人眼前亮。上述這些，催生汽車產業發生重大的變革。
原來預計傳統OEM自身電子架構的演變會比較慢，但是目前出現比較新的狀態，很多鯰魚涌入了，很多的互聯網企業，很多制造數字產品的企業，他們用制造數字產品的思維進入汽車行業，有著名的IT行業的大佬講：“汽車說難也難，說簡單也難，你當一個產品做就好了”。就像很多人說的，未來汽車就是一個電腦加四個輪子。由于這些鯰魚的進入，汽車成為數字產品的時代會加快到來，應該講未來十年汽車行業經歷的變化比過去100年都要大，一個新的時代將要來臨了。在這個新的時代當中，中國肯定成為主角，為什么這么講？第一，中國的市場規模非常巨大，這是全世界最大的汽車市場，一個新的技術，一個新的商業模式的應用，必須要有一定的市場規模支撐的。第二，在中國，資本對數字汽車的追逐非常狂熱，一些互聯網車企的市值增長非常快，中國資本市場對新技術追逐比較狂熱。第三，中國消費者對新技術的接受程度，對科技感的追求是全世界最強的，他們非常開放，而且非常激進，對科技感的體驗非常向往，尤其是年輕的Z世代的消費者。
汽車在經歷這樣變革當中主要的制約什么呢？這個過程當中不是一帆風順的，會遇到很多問題，大家可能會想到從分布計算到中央計算會存在什么瓶頸呢？是帶寬、主頻、實時性、算力？計算機硬件半導體行業的發展非常迅速，遵循摩爾定律的發展，這些問題在不遠的時間里面可以得到解決，最大的問題就是功能安全與預期功能安全問題，很多數字產品的制造商對功能安全和預期功能安全是忽視的，他們認為汽車就像手機一樣，當成數字產品做就可以了，其實不是這樣的。他們可能認為出現bug的時候重啟一下不就可以了嗎？但是實際上真正運行過程當中，一旦有一些問題，其實有一些教訓了，比如說剎車的算法出現bug會帶來交通事故和人的生命遭到損害，功能安全和預期功能安全是制約我們變革當中最重要的問題。
集中仙子架構的對功能安全整體的思考、設計、驗證以及測試、管理都帶來了新的問題。大家知道傳統的電子架構是獨立的，像電源、傳感器、計算器、執行器、通信線路、嵌入式算法都是分布式相對獨立的。未來的集中式電子架構，很多功能是復用或者說共用的，中央網絡部署的電源和線路，復用的傳感器、計算器、執行器、集中部署的算法都是共用的這對功能安全就帶來了一定的挑戰。
集中式架構和分布式架構相比，系統與驅動程序中央架構依賴關系和交互，以及板內時序更加復雜，我們功能安全標準ISO26262中強調“互相獨立”概念很難實現。故障探測、邏輯仲裁輸入變量增多，輸入條件不明確，更為復雜。功能獨立性與復用性之間在邏輯上的平衡，物理隔離與邏輯隔離結合要做好。故障注入覆蓋大部分的硬件和軟件，要想斷路、短路等等之后，輸入的用例更復雜，同時需要覆蓋基礎軟件將故障上報，設計起來相當復雜。還有測試當中要考慮多個輸入變量實現邏輯，深度學習的算法，用傳統的方法很難確定。我們知道特斯拉這種，在路上不斷地進行學習功能，算法的迭代，通過OTA在車端進行升級。傳統的V型的功能安全開發流程是不是未來的人工智能算法當中再適用呢？可能會遇到一些挑戰，更應該是W型的，或者是L型的，在產品全生命周期中不斷地開發驗證。還有就是生產發布的時候，剛才講過可能是W型的，可能是L型的，變量因素增多，邏輯復雜，需要進行多層級的驗證，各種各樣反復的驗證的工作，工作量也會增加很多。
解決相關問題我們有一些思考：
一是要建立公共的傳感冗余。過去功能安全最好的解決方法就是增加冗余，但是分布架構下的冗余會造成成本的災難，但是在集中架構下可以建立公共冗余。比如說就像打仗一樣，設立一個戰略預備隊，在發生問題的時候，戰略預備隊會頂上去，進行反復的交叉驗證，增加可靠性。
二是適度的計算和存儲硬件冗余，計算過程當中和存儲過程當中要有適時的備份和冗余，這個在寶馬推出的新的中央式的電子架構上實施實時的備份，進行了已經充分考慮了。
三是物理隔離與邏輯隔離相結合。在硬件方面，在計算系統和處理系統，對重要安全信號設置獨立輸入接口，避免復用接口產生時序、頻率之間的干擾，重要的功能要部署在CPU獨立核內，設有獨立的時鐘。從軟件方面，從物理隔離轉變為邏輯獨立。
四是多層次的試驗驗證，不同輸入變量考慮下，豐富變量庫，同時做成多層次驗證，東功能、系統到集成的多層次試驗驗證。
從上述介紹看起來，似乎中央架構更復雜，給功能安全帶來很大問題。但是中央架構，會使整車成本會大幅降低，包括公而能安全的驗證，這事因為一旦形成了統一的標準，統一的架構，統一的接口，統一的協議，我們就會形成統一的驗證用例庫，統一的驗證的工具，統一的驗證方法，這對功能安全未來的發展是有好處的。
剛才王耀博士介紹了我們依托中德中心，與嘉定國際汽車城和北德一起合作建立了功能安全的行業公共服務平臺，這個平臺里面除了引用很重要的方法之外，對中央架構的基于功能驗證的方法測試驗證和評審的方法進行新的研究，實際上這項工作已經開展了。另外這個平臺還建立了大量的試驗驗證技術能力，基于MIL/SIL、HIL測試、感知系統、車載計算系統、線控系統，整個集成系統的硬件，整車集成驗證的方法。也希望跟在座的行業同仁共同努力，提高汽車產品的功能安全和預期功能安全的水平，為消費者提供更安全、更好用，更滿意的產品，謝謝大家！
