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西部數(shù)據(jù):敏捷工作流程在汽車(chē)行業(yè)的用例

作者:西部數(shù)據(jù)公司中國(guó)及亞太區(qū)銷(xiāo)售副總裁Stefan Mandl 時(shí)間:2022-08-19 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

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本文引用地址:http://2s4d.com/article/202208/437498.htm

公司中國(guó)及亞太區(qū)銷(xiāo)售副總裁Stefan Mandl

隨著造車(chē)新勢(shì)力的崛起及近期疫情的影響,汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造正逐步采用更為創(chuàng)新、敏捷的開(kāi)發(fā)流程。2021-2022年間,全球半導(dǎo)體行業(yè)面臨著多方挑戰(zhàn),這也給汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了制約。新的敏捷流程能夠幫助汽車(chē)企業(yè)更好地應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

 

近日,聯(lián)合Coughlin Associates發(fā)布了白皮書(shū)[1],以分析的應(yīng)用。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析師Tom Coughlin在白皮書(shū)中寫(xiě)道,采用更快、更好、更有效的敏捷流程的汽車(chē)企業(yè)將具有明顯的、可衡量的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),其原因在于:1) 這些企業(yè)使用的零部件與主流半導(dǎo)體產(chǎn)品更加一致;2) 它們的工作速度更快,可實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程同步運(yùn)行;3) 及早的執(zhí)行可以降低成本,并提高盈利能力。

 

除此之外,實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的駕駛功能、信息娛樂(lè)需要更多的汽車(chē)電子設(shè)備,同時(shí)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng),對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和內(nèi)存的需求與日俱增。事實(shí)上,現(xiàn)今汽車(chē)中所使用的軟件代碼量已經(jīng)超過(guò)了戰(zhàn)斗機(jī)、筆記本電腦和社交媒體網(wǎng)站,并預(yù)計(jì)將持續(xù)大幅增長(zhǎng)。

 

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軟件代碼量對(duì)比

 

存儲(chǔ)器和內(nèi)存對(duì)于實(shí)現(xiàn)更靈活的汽車(chē)設(shè)計(jì)與制造,當(dāng)下和未來(lái)豐富的汽車(chē)功能的實(shí)現(xiàn)也發(fā)揮著日益重要的作用。

 

Tom Coughlin在白皮書(shū)里探討了汽車(chē)制造商采用來(lái)優(yōu)化和推動(dòng)未來(lái)生產(chǎn)力時(shí)需要考慮的四個(gè)快速變化的因素,包括:

 

1.       開(kāi)發(fā)和認(rèn)證流程 – 加快上市速度,快速過(guò)渡到更新的技術(shù)

2.       硬件技術(shù) – 采用最新的半導(dǎo)體技術(shù),實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和先發(fā)優(yōu)勢(shì),并且節(jié)約成本

3.       平臺(tái) – 創(chuàng)建可升級(jí)、無(wú)依賴(lài)性且可以快速采用實(shí)施的硬件、軟件平臺(tái),以實(shí)現(xiàn)持續(xù)增量改進(jìn)

4.       協(xié)作 – 利用反饋閉環(huán),確保未來(lái)的需求可預(yù)測(cè),盡量避免干擾實(shí)現(xiàn)需求

 

 

開(kāi)發(fā)與認(rèn)證流程

多年來(lái),傳統(tǒng)汽車(chē)公司一直在努力縮短新車(chē)型的開(kāi)發(fā)周期。隨著越來(lái)越多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用尖端半導(dǎo)體企業(yè)快速開(kāi)發(fā)的模式,傳統(tǒng)汽車(chē)公司也愈加需要縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間,并在采用創(chuàng)新技術(shù)。

 

此外,在新冠疫情期間,汽車(chē)公司在制造過(guò)程中采用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)自動(dòng)化,進(jìn)一步加快響應(yīng)速度。在2021年4月的一次行業(yè)活動(dòng)上,寶馬公司介紹了公司如何使用數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)優(yōu)化汽車(chē)裝配廠(chǎng)的運(yùn)營(yíng),包括多項(xiàng)機(jī)器人功能[2]。

 

數(shù)字孿生是實(shí)體設(shè)備或系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型,能夠精確地模擬建模實(shí)體的屬性和操作。這些計(jì)算機(jī)模型可用于優(yōu)化和測(cè)試建模實(shí)體,比在設(shè)備或系統(tǒng)上更快地進(jìn)行實(shí)際操作。數(shù)字孿生技術(shù)的不斷改善,將加快推進(jìn)汽車(chē)設(shè)計(jì)和制造創(chuàng)新。

 

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數(shù)字孿生技術(shù)推動(dòng)實(shí)物與機(jī)械設(shè)計(jì)流程,加快優(yōu)化與測(cè)試

 

汽車(chē)研究中心 (CAR) 的Brett Smith指出:“在很大程度上,汽車(chē)公司是由其制造流程驅(qū)動(dòng)的。利用技術(shù)提高工廠(chǎng)質(zhì)量、良品率和產(chǎn)量對(duì)于行業(yè)的革新至關(guān)重要。”

 

硬件技術(shù)

半導(dǎo)體已成為現(xiàn)代化汽車(chē)中最重要的組件之一,汽車(chē)原始設(shè)備制造商紛紛將半導(dǎo)體采購(gòu)作為更優(yōu)先的事項(xiàng)。原始設(shè)備制造商正在轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體供應(yīng)商(包括代工廠(chǎng))直接采購(gòu),而不是將半導(dǎo)體視為二級(jí)組件,從分包商處采購(gòu)。

 

2021年11月,福特汽車(chē)與芯片供應(yīng)商Global Foundries開(kāi)展合作,增加公司短期和長(zhǎng)期半導(dǎo)體芯片供應(yīng)[3]。高通等其他芯片供應(yīng)商也越來(lái)越多地被半導(dǎo)體原始設(shè)備制造商視為一級(jí)組件供應(yīng)商和關(guān)鍵合作伙伴, 賦予下一代汽車(chē)更多新功能。

 

在2022年CES大會(huì)上,高通指出,隨著行業(yè)往電動(dòng)汽車(chē)(EV)[4]的方向發(fā)展,公司用于互聯(lián)和智能車(chē)輛的Snapdragon數(shù)字底盤(pán)的多項(xiàng)新功能將發(fā)揮越來(lái)越高的價(jià)值。數(shù)字底盤(pán)中值得特別關(guān)注的功能包括車(chē)輛數(shù)字孿生系統(tǒng),它可以管理車(chē)輛的整個(gè)生命周期,并允許對(duì)最新的軟件進(jìn)行測(cè)試,然后將其推送到邊緣和車(chē)輛中。另外,軟件定義的車(chē)輛方法可以采用在云端托管和基于微服務(wù)的架構(gòu),來(lái)運(yùn)行一些與底層硬件架構(gòu)無(wú)關(guān)的應(yīng)用。

 

這一思路為車(chē)輛的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、診斷和更新提供了新的機(jī)遇。該架構(gòu)考慮了需要與硬件和嵌入式軟件嚴(yán)格匹配的功能,以確保安全性和低延遲,并提高靈活性,使各項(xiàng)功能以微服務(wù)形式更好地運(yùn)行。

 

電動(dòng)汽車(chē)需要達(dá)到傳統(tǒng)汽車(chē)的預(yù)期壽命,而這遠(yuǎn)超許多大眾市場(chǎng)消費(fèi)類(lèi)設(shè)備。因此,可能需要通過(guò)采用模塊化、刀片式或盒式的新硬件架構(gòu),從而通過(guò)升級(jí)硬件來(lái)延長(zhǎng)車(chē)輛的整體壽命。

 

通過(guò)將車(chē)輛的一些功能從嚴(yán)格的硬件控制轉(zhuǎn)為由軟件控制,將是保持車(chē)輛功能的同時(shí)進(jìn)行硬件更換(包括半導(dǎo)體)的一個(gè)重要因素。它有助于更靈活地采購(gòu)組件,從而避免未來(lái)汽車(chē)半導(dǎo)體的短缺。模塊化的硬件升級(jí)方法也將有助于車(chē)輛在整個(gè)生命周期內(nèi)保持最新?tīng)顟B(tài)。

 

除了這些芯片和軟件定義的架構(gòu)之外,新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法也能有助于更低光刻節(jié)點(diǎn)(大眾市場(chǎng)半導(dǎo)體)產(chǎn)品通過(guò)汽車(chē)公司的認(rèn)證,包括在車(chē)輛測(cè)試中使用數(shù)字孿生技術(shù),以減少對(duì)物理測(cè)試的依賴(lài),并且轉(zhuǎn)向與軟件定義的架構(gòu)相關(guān)的并行汽車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,從而設(shè)計(jì)出科技行業(yè)常用的敏捷設(shè)計(jì)流程。

 

平臺(tái)

諸多因素促使車(chē)輛使用更多的半導(dǎo)體設(shè)備,包括內(nèi)存和存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體用于高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) (包括嵌入式AI系統(tǒng))、車(chē)對(duì)車(chē)和車(chē)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施通信、信息娛樂(lè)和遠(yuǎn)程信息處理、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制,甚至用于車(chē)身和提供便利功能。此外,電動(dòng)汽車(chē)的增長(zhǎng)將進(jìn)一步推動(dòng)對(duì)汽車(chē)電子產(chǎn)品的需求增加。

 

根據(jù)S&P Global Mobility(前身為IHS Markit的汽車(chē)團(tuán)隊(duì)[5])的數(shù)據(jù),在美國(guó)輕型汽車(chē)生產(chǎn)領(lǐng)域,存儲(chǔ)器集成電路 (IC) 和傳感器將成為銷(xiāo)量最高的七大類(lèi)汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)品之一,到2030年,年使用量預(yù)計(jì)將超過(guò)10億件。據(jù)估計(jì)在2020年,內(nèi)存和存儲(chǔ)器在汽車(chē)半導(dǎo)體設(shè)備中占到了7%[6]。

 

S&P Global Mobility估計(jì),由于業(yè)界對(duì)各種擁有照明和生物識(shí)別功能的傳感器需求巨大,到2031年,45-110納米半導(dǎo)體產(chǎn)量的累計(jì)年增長(zhǎng)率 (CAGR) 將達(dá)到42.9%。

 

據(jù)S&P Global Mobility預(yù)測(cè),為了存儲(chǔ)來(lái)自這些傳感器和其他電子功能的信息,以用于人工智能分析等用途,10-18納米內(nèi)存IC(LPDDR、DRAM和NAND閃存)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到28.4%,到2031年,美國(guó)輕型汽車(chē)生產(chǎn)需要的內(nèi)存IC將達(dá)到12億塊5。

 

電動(dòng)(包括混合動(dòng)力)汽車(chē)的銷(xiāo)量占比持續(xù)增長(zhǎng)。例如在美國(guó),電動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)份額從2019年的約4.3%上升到2021年的9.5%[7]。未來(lái),政策的支持將推動(dòng)這一需求持續(xù)增高。例如,拜登總統(tǒng)呼吁到2030年[8]實(shí)現(xiàn)無(wú)排放汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到50%,且諸多汽車(chē)制造商已宣布在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域投入大量資金——福特宣布在五年內(nèi)投入300億美元[9];通用汽車(chē)表示,到2025年[10],公司將投入350億美元;梅賽德斯-奔馳表示,到2026[11]年,公司將投入600億歐元;大眾將在五年內(nèi)投入1,000億美元[12]。多家汽車(chē)公司已宣布到2030年及以后,它們銷(xiāo)售的大部分汽車(chē)都將是電動(dòng)汽車(chē)。

 

電動(dòng)汽車(chē)將需要更多的電子產(chǎn)品,加上ADAS(包括AI)、信息娛樂(lè)、云通信、動(dòng)力總成控制和便捷功能,都將推動(dòng)汽車(chē)半導(dǎo)體需求激增,包括汽車(chē)中與功能無(wú)關(guān)的固態(tài)存儲(chǔ)和內(nèi)存數(shù)量的增長(zhǎng)。

 

協(xié)作

隨著汽車(chē)開(kāi)發(fā)出更多的自主功能,產(chǎn)生出多樣化的海量數(shù)據(jù),而管理所有這些應(yīng)用則需要進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃、精心協(xié)調(diào)和智慧執(zhí)行能力。半導(dǎo)體供應(yīng)商、一級(jí)供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商必須采用并遵守與軟件定義的架構(gòu)相關(guān)且基于并行設(shè)計(jì)方法的。這是整個(gè)行業(yè)成功的核心。

 

“敏捷意味著要保持一個(gè)積極的反饋閉環(huán)。反饋閉環(huán)對(duì)電子元件制造商、一級(jí)供應(yīng)商和汽車(chē)制造商都非常重要,這能夠讓他們協(xié)調(diào)未來(lái)產(chǎn)品新功能的設(shè)計(jì),因?yàn)樾鹿δ艿膶?shí)現(xiàn)要求元件供應(yīng)商改進(jìn)其產(chǎn)品。同樣,處理器、傳感器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步需要及時(shí)傳達(dá)給汽車(chē)制造商和一級(jí)供應(yīng)商,讓他們利用最新的功能。這種強(qiáng)大的反饋機(jī)制就像一種結(jié)締組織,可以更有效地讓整個(gè)行業(yè)和電子元件供應(yīng)商保持協(xié)調(diào)一致?!?公司中國(guó)及亞太區(qū)銷(xiāo)售副總裁Stefan Mandl 談道。

 

作為全球存儲(chǔ)架構(gòu)提供商,西部數(shù)據(jù)的一個(gè)重要反饋閉環(huán)是與汽車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師合作——幫助他們準(zhǔn)確計(jì)算汽車(chē)的潛在數(shù)據(jù)工作負(fù)載。如果在設(shè)計(jì)車(chē)輛系統(tǒng)時(shí)沒(méi)有提前計(jì)劃,在汽車(chē)使用壽命結(jié)束之前,ADAS、eCockpit或信息娛樂(lè)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)空間就有可能耗盡。

 

Stefan Mandl提到,因?yàn)橐呀?jīng)知道存儲(chǔ)設(shè)備的耐久性取決于寫(xiě)入的數(shù)據(jù)量(以TB為單位),而且這會(huì)根據(jù)存儲(chǔ)容量而變化。每件設(shè)備都有一個(gè)限額,因此,根據(jù)車(chē)輛生命周期內(nèi)的實(shí)際系統(tǒng)工作負(fù)載確定數(shù)據(jù)寫(xiě)入要求非常重要。

 

對(duì)于硬件工程師,了解基于軟件的車(chē)輛的未來(lái)工作負(fù)載正成為一項(xiàng)更棘手的挑戰(zhàn)。他們要根據(jù)大容量軟件更新的潛在意外場(chǎng)景,以及更新后的軟件如何讀取和寫(xiě)入存儲(chǔ)設(shè)備而提前做出規(guī)劃。

 

西部數(shù)據(jù)還認(rèn)為,企業(yè)可以通過(guò)組建更多跨職能團(tuán)隊(duì)而實(shí)現(xiàn)更高的敏捷性,這些團(tuán)隊(duì)會(huì)為實(shí)現(xiàn)共同的目標(biāo)而持續(xù)協(xié)作。對(duì)于傳統(tǒng)的工作結(jié)構(gòu),獨(dú)立的團(tuán)隊(duì)會(huì)爭(zhēng)搶資源,并且可能會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)交接、溝通錯(cuò)誤、重復(fù)工作和延遲等問(wèn)題。

 

Stefan Mandl表示:“新一代汽車(chē)系統(tǒng)需要管理大量傳感器、攝像頭數(shù)據(jù)以及豐富、復(fù)雜的車(chē)載應(yīng)用,這對(duì)車(chē)載存儲(chǔ)系統(tǒng)提出了更高的挑戰(zhàn)。西部數(shù)據(jù)擁有閃存和HDD兩大核心技術(shù)優(yōu)勢(shì),能夠提供具備高性能、大容量、高可靠性的存儲(chǔ)解決方案,以支持車(chē)-邊-云新型數(shù)據(jù)架構(gòu)在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí),西部數(shù)據(jù)公司在全球跨職能項(xiàng)目、制造和營(yíng)銷(xiāo)團(tuán)隊(duì)中實(shí)施嚴(yán)格的管理制度,以更高效的方式將新車(chē)推向市場(chǎng),并利用創(chuàng)新成果,幫助行業(yè)取得更大的成功。



[1]敏捷工作流在的用例https://tomcoughlin.com/wp-content/uploads/2022/04/The-Case-for-Agile-Workflows-in-the-Auto-Industry-0422pdf.pdf

[2] 寶馬集團(tuán)和NVIDIA將虛擬工廠(chǎng)計(jì)劃提升到新的高度,寶馬新聞稿,2021413日。

[3] GlobalFoundries與福特聯(lián)手應(yīng)對(duì)汽車(chē)芯片供應(yīng)短缺并滿(mǎn)足日益增多的需求,福特新聞稿,20211118日。

[4] CES 2022: Snapdragon數(shù)字底盤(pán)如何推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)轉(zhuǎn)型,高通博客,202214

[5] IHS Markit定制美國(guó)輕型車(chē)輛半導(dǎo)體需求預(yù)測(cè),20216

[6] 美國(guó)國(guó)際貿(mào)易委員會(huì)貿(mào)易行政簡(jiǎn)報(bào),20195月。

[7] 半導(dǎo)體和汽車(chē)有何利害關(guān)系?CAR Bernard SwieckiSEMICON West 2021上的演講

[8] 拜登推動(dòng)逐步淘汰汽油車(chē),推出更嚴(yán)格的污染法規(guī),《紐約時(shí)報(bào)》202185日。

[9] 福特宣布向電動(dòng)汽車(chē)投入300億美元的增長(zhǎng)計(jì)劃令投資者驚嘆《底特律新聞》,2021526

[10] 通用汽車(chē)宣布在電動(dòng)汽車(chē)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)的投資到2025年增加到350億美元,通用汽車(chē)新聞稿,2021616

[11] 監(jiān)事會(huì)確認(rèn)商業(yè)計(jì)劃:梅賽德斯-奔馳未來(lái)將投資600億歐元,梅賽德斯-奔馳新聞稿,2021122

[12] 大眾汽車(chē)將電動(dòng)汽車(chē)投入增加到1,000億美元,CNN,2021129日。

 




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