La aplicación y perspectivas de SOA en la industria automotriz
La arquitectura orientada a servicios (SOA) es una tecnología de software típica introducida en la industria automotriz desde la industria de la tecnología de la información/Internet. Actualmente, hay mucha discusión y práctica en torno a SOA en la industria automotriz, centrándose principalmente en el concepto mismo de SOA y su aplicación práctica en automóviles inteligentes. Algunas personas piensan que SOA es una solución única. Con SOA, se pueden tener las capacidades de software para competir con Tesla, otros piensan que SOA es relativamente débil y que los usuarios no tienen experiencia directa con SOA, por lo que es posible que sí lo tengan. No podremos vender más coches. No hay duda de que la introducción de nuevas tecnologías siempre va acompañada de controversia. Esto se debe principalmente a diferentes antecedentes profesionales. Si se analiza un problema de software desde la perspectiva de un ingeniero en electrónica, comunicaciones o electricidad del automóvil, siempre surgirán diversas sospechas. Hay muchas demandas y el problema no tiene nada que ver con SOA. Queremos que SOA resuelva estas brechas de entendimiento interprofesional. Después de todo, el software para automóviles sigue siendo software, no señales, electrónica o chips. Muchos problemas todavía tienen que remontarse al campo del software para comprender correctamente el concepto de SOA y los problemas que puede resolver. El EEE tradicional es en gran medida una solución de integración de hardware (por supuesto, la complejidad es varios órdenes de magnitud mayor que la de un teléfono móvil, sin Tesla, este sistema maduro aún podría usarse durante muchos años y nadie lo ha considerado). Aplicar directamente la arquitectura de software y hardware de la industria de TI a los automóviles, pero ahora esto lo ha hecho Tesla, y cada vez más empresas de tecnología con antecedentes similares han entrado e imitado, y varios tipos de software para automóviles también han aumentado dramáticamente. Para los fabricantes de automóviles tradicionales, según su experiencia profesional, en esta ronda de actualizaciones tecnológicas, básicamente pueden ver nuevas tecnologías como controladores de dominio, nuevos sensores, Ethernet en el vehículo, sistemas operativos, aplicaciones y varios algoritmos. Sin embargo, cómo integrarlos de manera efectiva para crear productos inteligentes con una excelente experiencia de usuario y al mismo tiempo garantizar el control de costos es un gran desafío. El nuevo hardware es fácil de aprender si lo desarmas, puedes entender aproximadamente lo que están haciendo tus oponentes, pero el software y el código, así como la operación, el mantenimiento y los modelos de ganancias basados en este software, para la industria automotriz tradicional, sí lo son. la llamada economía virtual y "Alma", ni la entiendo bien ni tengo resistencia interna al cambio. Por lo tanto, lo que los OEM necesitan es encontrar formas de integrar estas nuevas tecnologías diferentes de manera iterativa sobre la base del EEE existente de una manera más rápida y efectiva, manteniendo al mismo tiempo los costos y riesgos bajo control, en lugar de derribar las estructuras y el suministro existentes. cadenas y empezar de nuevo. Desde una perspectiva de software, este objetivo requiere efectivamente que los OEM puedan integrar todo el software del vehículo.
Sin embargo, la integración de software de sistemas a gran escala es una capacidad que falta en la EEE tradicional, porque los componentes existentes están acoplados con software y hardware. La integración del software integrado en vehículos tradicionales es básicamente componentes y redes CAN. se puede ajustar Dado que CAN se basa en la transmisión, no existe una conexión directa entre los distintos componentes del software real. A medida que ingresa cada vez más software no integrado a los automóviles, los datos se transmitirán directamente entre sí según la interfaz de software Ethernet (las llamadas API y las transmisiones de señales CAN son cosas completamente diferentes). El diseño de API es una cuestión de software, no una cuestión de software. Problemas de comunicación, al mismo tiempo, el software del automóvil nuevo tendrá líneas de ciclo de vida independientes para garantizar que se pueda conectar una gran cantidad de software nuevo a través de una red Ethernet. Para garantizar que grandes cantidades de software nuevo puedan funcionar juntos a través de Ethernet, los OEM deben introducir nuevas capacidades de integración de software a gran escala independientes del hardware, lo que equivale a establecer una arquitectura de software independiente para todo el vehículo.
Las funciones básicas de esta arquitectura de software son:
Integrar software para ECU, DCU, ZCU y gateways distribuidos/gateways centralizados, etc. La parte más importante de la integración de software es diseñar un conjunto unificado de interfaces de software y formatos de transmisión de datos y, por supuesto, una serie de especificaciones de seguridad, rendimiento y otros aspectos.
Para garantizar que grandes cantidades de software nuevo puedan funcionar juntos a través de redes Ethernet, los OEM deben introducir una nueva capacidad de integración de software a gran escala independiente del hardware. El aspecto más importante de la integración de software es el diseño de un conjunto unificado de interfaces de software y formatos de transmisión de datos y, por supuesto, especificaciones de seguridad y rendimiento. Con esta solución completa de integración de software para vehículos, el OEM puede permitir que el software de cada proveedor o proveedor de servicios transmita datos de acuerdo con un estándar unificado acordado de antemano.
De lo contrario, cada proveedor definirá el nombre y los parámetros de la interfaz por sí mismo. Los datos de salida serán variados y los estándares de seguridad serán inconsistentes. Al final, el OEM tendrá que adaptarlos y conectarlos. El software se integrará en el vehículo y las interfaces se coordinarán. La complejidad y el esfuerzo de adaptación están fuera del alcance de los OEM, que son órdenes de magnitud superiores al diseño de una matriz CAN.
Por lo tanto, la industria automotriz ahora elige la arquitectura orientada a servicios (SOA) como arquitectura de software del vehículo, principalmente para resolver el problema del intercambio de datos y la comunicación entre componentes. ¿Es esta la dirección correcta? Podemos analizarlo desde la intención original de diseñar SOA en la industria de TI.
La arquitectura amplia orientada a servicios, o el "servicio" amplio en sí, es el concepto más básico que siempre ha existido, desde el software independiente hasta el software de red. El software integrado de ECU automotriz tradicional se considera software independiente y el procesamiento de datos de la interfaz funcional se realiza básicamente en el mismo hardware. Sin embargo, en la industria de TI / software, no existe el concepto de interfaz frontal + servicio back-end. a WAN, Internet y otras cosas Las redes y otro software ya han completado la arquitectura en capas, desde la primera arquitectura Cliente/Servidor (C/S) del software LAN hasta la arquitectura B/S de la era web, en los últimos diez años, SOA, microservicios , arquitectura sin servicios, etc. se han iterado. El concepto de servicio siempre ha existido y ha seguido evolucionando a lo largo del desarrollo del software. En pocas palabras, el complejo código comercial del software se ejecuta en el llamado "servidor", que es una computadora de alto rendimiento implementada de forma remota en la sala de computadoras. El software que se ejecuta en estos servidores se denomina colectivamente "servicio de backend". El software que se ejecuta en el terminal del usuario (el software en una computadora (como una PC, un teléfono móvil o un teléfono móvil) o el software que se ejecuta en un terminal de usuario (como una PC, un teléfono móvil o un teléfono móvil) se denomina colectivamente " servicios backend". El software que se ejecuta en terminales de usuario como PC, teléfonos móviles o hardware inteligente se denomina "interfaz frontal", que en realidad es la interfaz hombre-máquina que a menudo se menciona en la industria automotriz. La razón principal para separar la interfaz interactiva y el módulo comercial (algoritmo) es que el terminal tiene una cantidad limitada de cálculos. Para evitar el desarrollo repetido de módulos complejos, puede ser *, por lo que se coloca este tipo de módulo. en el "servidor back-end" y convertido en un "servidor back-end".
La razón principal de la separación de la interfaz interactiva y el módulo empresarial (algoritmo) es la potencia informática limitada del terminal.
Por lo tanto, la tendencia de actualizar el software automotriz desde un software de sistema integrado a un software de sistema a gran escala es que mientras exista una red, la arquitectura basada en servicios es inevitable. Las plataformas de alta potencia informática o controladores de dominio son servidores en el automóvil que sirven como interfaces de software con otro software en la red Ethernet dentro o fuera del automóvil, proporcionando control de varios componentes del automóvil.
Pero, ¿es necesaria SOA (arquitectura orientada a servicios) en un sentido estricto, especialmente los conceptos SOA y bus empresarial que la industria automovilística tomó prestados de IBM? No, la solución SOA de IBM es una tecnología obsoleta por varios motivos, generalmente relacionados con el declive de las empresas de software empresarial.
Lo anterior presenta los entresijos de la arquitectura orientada a servicios. Es relativamente fácil aclarar que el uso de la arquitectura orientada a servicios es una arquitectura que surgió en base a entornos operativos de software y hardware muy maduros. de la industria de TI Se utiliza para La superposición de módulos de software significa que algunos códigos públicos que consumen recursos informáticos se abstraen en servicios, se ejecutan en un servidor dedicado separado y se comparten con otros módulos de software. usar. Cuando se propuso SOA hace más de una década, quedó claro que la industria automotriz todavía necesitaba implementar primero comunicaciones Ethernet en los vehículos, controladores de dominio y actualizaciones del sistema operativo. Si la industria de TI está haciendo SOA de 0 a 1, entonces la industria automotriz está haciendo SOA de -1 a 0, y luego de 0 a 1, porque todavía tienen que resolver el problema de las actualizaciones de hardware, y -1 a 0 es Los OEM tienen que compensar el hardware (por supuesto, la conducción autónoma o las aplicaciones de cabina requieren inherentemente hardware actualizado), lo que implica costos y retorno de la inversión a largo plazo, los OEM tradicionales tienen que compensar eso. ROI y cómo los OEM tradicionales ven el valor de SOA.
Desde la perspectiva del costo del vehículo, SOA ahorrará a los OEM un cierto porcentaje de los costos de desarrollo de componentes para cada nueva generación de vehículos. Sin embargo, solo comenzará a utilizar SOA en los vehículos de segunda generación, después de que los vehículos de primera generación utilicen SOA. Es posible que los OEM no puedan pagar varios costos nuevos, como la actualización de la red y la introducción de middleware. Por lo tanto, si el valor a largo plazo de la arquitectura del software no está claro, el costo total de propiedad será menor que el costo total de propiedad. de todo el vehículo. Por lo tanto, es difícil calcular este costo total sin una comprensión clara del valor a largo plazo de la arquitectura del software. Desde una perspectiva técnica, los OEM en realidad necesitan completar los tres pasos de actualización de la red de comunicaciones, actualización de hardware y actualización de software (establecimiento ecológico, modelo de ganancias) en un corto período de tiempo, lo que puede llevar más de diez años en otras industrias. por lo que los desafíos que enfrenta la industria automotriz son mucho más complejos.
¿Qué problemas puede resolver SOA por sí solo, qué problemas no puede resolver y cuáles son sus beneficios?
El alcance de SOA incluye:
La función más importante de SOA:
SOA garantiza que todo el software dentro y fuera del vehículo que utiliza comunicación Ethernet utilice la El mismo conjunto de formatos de datos para intercambiar datos, evitando una gran cantidad de adaptaciones de interfaz de software e incompatibilidades de datos, brindando tanto a los fabricantes como a los proveedores de equipos originales la oportunidad de utilizar el mismo formato de datos. A largo plazo, SOA será la base de las futuras plataformas abiertas para automóviles. Si algún día Tesla abre una tienda de aplicaciones similar a la de Apple, la arquitectura orientada a servicios seguramente se convertirá en la capa inferior de la base tecnológica.
SOA no incluye:
Además, los OEM también necesitan la capacidad de desacoplar hardware y software, que deben ser proporcionadas por los desarrolladores del sistema operativo y del middleware SOA****. El sistema operativo puede transformar componentes estándar de uso común en interfaces del sistema mediante modelos de controladores, abstracciones de hardware y árboles de dispositivos. Sin embargo, muchos componentes OEM no están estandarizados y el sistema operativo no tiene interfaces estandarizadas.
En la implementación real de proyectos SOA, se encontrarán varias limitaciones de hardware y red del vehículo, especialmente el rendimiento general de SOA, lo que implicará el rendimiento y los cuellos de botella de carga de la red y la ECU existentes del vehículo. están obligados a utilizar sistemas SOA como herramientas para mejorar el rendimiento y la carga del vehículo. Los cuellos de botella en el rendimiento y la carga deben ser resueltos conjuntamente por los fabricantes de equipos originales y los proveedores de componentes, lo cual constituye un gran desafío. Además, aunque SOA es una arquitectura de back-end, también se cuestionará qué tipo de experiencia de usuario puede brindar. Esto implica el desarrollo de la capa de aplicación, y de hecho se necesitan algunas aplicaciones nuevas o nuevos escenarios para verificar el rol. de SOA.
Durante muchos años, los ingenieros de la industria automotriz han estado acostumbrados a buscar primero estándares y herramientas de la industria, luego desarrollarlos y fabricarlos, y finalmente utilizar estándares para probar y verificar el circuito cerrado. Este proceso es típico. modelo de fabricación, todo debe ser primero verificar si existen estándares de la industria y las empresas upstream y downstream utilizarán el mismo conjunto de estándares. Finalmente, el automóvil se construirá con el menor costo y el menor riesgo. pero este tipo de modo de pensamiento hará que el automóvil sea más difícil de usar. El proceso es muy estable, pero este modo de pensar hará que los ingenieros dependan demasiado de los estándares y herramientas y pierdan sus capacidades reales de I+D e innovación, especialmente en la arquitectura del vehículo. Muchos estándares y protocolos están definidos por Europa, Estados Unidos y Japón. Se invierte una gran cantidad de dinero en el extranjero, fabricantes de herramientas y empresas extranjeras de primer nivel, pero los gastos de investigación y desarrollo del equipo de ingeniería son muy pequeños. Ahora este círculo cerrado se ha roto. Tesla ha tomado la iniciativa al proponer conceptos y tecnologías más avanzadas y también ha creado productos líderes a lo largo de los siglos, demostrando la viabilidad del software de código abierto en los automóviles. Además, el nuevo software inteligente no requiere tantas especificaciones como el hardware o el software integrado. El desarrollo de software automotriz tradicional es similar a completar preguntas en blanco. Solo podemos hacer la parte menos técnica. , mientras que el software inteligente es un desarrollo independiente basado en las necesidades de los usuarios, es más como escribir un ensayo proposicional y dejar el resto a sus propios dispositivos. Este cambio es la mejor oportunidad para que una nueva generación de automóviles inteligentes o una nueva generación de proveedores de software automotriz mejoren sus capacidades de I+D, y existe suficiente motivación empresarial para completar la localización de la nueva generación de software y herramientas centrales.
Autor:
Luke Chen
CEO de Kuai Kong Technology
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