Software automotivo: opções para desenvolvimento estratégico

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Em meu artigo anterior, escrevi sobre a crescente importância do software automotivo e usei o conceito de uso de marketing de construção para mostrar como o software difere do hardware. O ponto desse artigo é que uma estratégia de plataforma de software é a melhor maneira de ter sucesso no mercado de software automotivo.



É um fato notório que o desenvolvimento de software é muito difícil de planejar e implementar - é especialmente difícil estimar o tempo gasto na criação de grandes produtos de software. Esse estado de coisas se arrasta desde a década de 1960, tudo isso é descrito em detalhes no livro "O Mítico Homem-Mês". Este é um livro de Fred Brooks, foi publicado em 1975 e atualizado em 1995. Os problemas de levar o processo de desenvolvimento de software ao final podem ser formulados pela Lei de Brooks: se você não cumprir o prazo, recursos humanos adicionais só irão aumentar o tempo de desenvolvimento.



Neste artigo, daremos uma olhada no estado atual do mercado de plataformas de software automotivo. Qualquer plataforma de software depende do hardware necessário para executar programas. Vou cobrir os segmentos de mercado de software automotivo e fornecer exemplos de produtos importantes. Mas, primeiro, precisamos entender o que são as plataformas de software e também considerar suas vantagens e desvantagens.



Visão geral da plataforma



Uma plataforma é uma tecnologia que permite criar produtos semelhantes, usando os resultados de desenvolvimentos anteriores. Como parte de uma estratégia de implementação de plataforma, muitos produtos ou famílias de produtos podem ser desenvolvidos a um custo muito mais baixo do que desenvolver cada produto individualmente. A indústria automotiva faz amplo uso de chassis comuns com uma variedade de motores, interiores e formatos. As plataformas BEV estão se tornando uma tendência importante na indústria automotiva. Além disso, essa abordagem é muito comum na indústria de computadores - muitas vezes você pode encontrar plataformas de diferentes níveis (de processador e hardware a plataformas de software e aplicativos).



O uso de plataformas de software tornou-se uma estratégia chave em todos os segmentos da indústria de computadores - de mainframes e minicomputadores a computadores pessoais e tablets. As plataformas de software também são a espinha dorsal do mercado de smartphones e se tornaram um dos principais impulsionadores do iOS e do Android. As plataformas de software também estão ganhando importância na indústria automotiva e são especialmente importantes no mercado emergente de veículos dependentes de software.



As plataformas de software também apresentam desvantagens. Sua implementação requer a escrita de grandes quantidades de código e geralmente são mais lentos. Eles também podem aumentar os requisitos de hardware. No entanto, na maioria dos casos, as vantagens superam as desvantagens.



Uma plataforma de software geralmente é uma coleção de vários módulos de software para implementar funcionalidades específicas. No entanto, também podem ser pequenos programas usados ​​em plataformas maiores. Assim, as plataformas de software podem variar muito em tamanho e complexidade de código. O principal aspecto é a reutilização de módulos de software para economizar custos de desenvolvimento e manutenção, além de aumentar o nível de confiabilidade, reduzindo o número total de erros de software.



A chave para usar e implementar plataformas de software são APIs que permitem criar uma estrutura de bloco modular e fornecer comunicação entre módulos ou plataformas diferentes. APIs para segmentos de mercado de software específicos, se bem-sucedidos, formam um ecossistema de módulos de software complementares que aumentam significativamente o custo e o uso da plataforma ao longo do tempo.



Plataformas de software automotivo



As plataformas de software no mercado automotivo estão crescendo rapidamente e têm um grande impacto em toda a indústria de software automotivo, com crescimento esperado para continuar na próxima década. A tabela a seguir resume o status das principais plataformas de software utilizadas na indústria automotiva. Existem muitas outras plataformas que não são abordadas neste artigo devido à falta de detalhes sobre seu desenvolvimento. As seções a seguir fornecem uma visão geral de cada uma das plataformas de software listadas na tabela.



SO



Todas as ECUs automotivas precisam de software para controlar os vários componentes de hardware, bem como os aplicativos que serão executados pela unidade de controle.



Todas as unidades de controle automotivo requerem software para controlar os vários programas que controlam os componentes de hardware e aplicativos que todas as ECUs são projetadas para suportar. O Automotive Consortium desenvolveu e continua a expandir as capacidades da plataforma AUTOSAR. AUTOSAR é uma arquitetura de software em camadas com APIs padrão para aplicativos executados por ECUs. Ele também possui uma interface independente que é compatível com a maioria das arquiteturas de microprocessador usadas na indústria automotiva. AUTOSAR é a plataforma de software líder da indústria para sistemas de assistência ao motorista e outras aplicações ECU tradicionais. No entanto, o AUTOSAR não pode gerenciar blocos com uma base de código complexa e extensa da mesma forma que os sistemas de infoentretenimento.



Tudo isso abriu as portas para os sistemas operacionais, que passaram a ser utilizados na indústria de alta tecnologia aplicada aos sistemas automotivos. Os sistemas operacionais foram as primeiras plataformas de software de alta tecnologia a ter um grande impacto na indústria automotiva. Sistemas operacionais de alta tecnologia são usados ​​em sistemas modernos de informação e entretenimento e telemática. Além disso, sistemas operacionais complexos são usados ​​em ECUs, sistemas ADAS também estão se movendo nessa direção.



Algumas unidades de controle têm requisitos de segurança aumentados e exigem sistemas que tenham sido aprovados na certificação (por exemplo, ISO 26262). Atualmente, nenhuma das versões do Linux possui tais certificações. Esses blocos usam QNX, Green Hills e outros sistemas operacionais semelhantes que possuem certificados de segurança.



Os sistemas de infoentretenimento são o nível mais alto de desenvolvimento para sistemas que usam o SO. No mercado de plataforma de sistema operacional, há uma batalha entre o QNX e várias versões do Linux - AGL, Android e versões compatíveis com GENIVI. O Android do Google está se desenvolvendo aos trancos e barrancos. O sucesso do Android vem da fundação da Open Automotive Alliance (OAA) em 2014. A aliança atualmente inclui 60 marcas, incluindo OEMs líderes como Chrysler, Fiat, Ford, GM, Honda, Hyundai, Mazda, Mercedes-Benz, Nissan, Renault, Toyota e VW.



A plataforma do sistema operacional geralmente possui vários programas integrados relacionados ao chamado middleware, necessários para fornecer uma variedade de funcionalidades. Middleware é uma espécie de cola de software. Este software fornece vários aplicativos com acesso a serviços não disponíveis no kernel do sistema operacional. O middleware varia de utilitários a interfaces de hardware para componentes automotivos. HMIs e interfaces de usuário também são freqüentemente chamadas de middleware.



Hipervisor de SO



Um hipervisor é uma pequena plataforma de software para gerenciar vários sistemas operacionais e seus aplicativos.



Essa plataforma também pode ser chamada de monitor de máquina virtual (VMM). A virtualização tem sido usada na indústria de computadores desde 1960 e é uma tecnologia chave para centros de dados. Os hipervisores estão se tornando cada vez mais importantes no software automotivo porque resolvem uma série de problemas e podem ser uma solução econômica.



Existem dois exemplos que demonstram os benefícios dos hipervisores. Primeiro exemplo: um monitor de backup, que deve ser instalado em todos os veículos vendidos nos Estados Unidos, é um componente de sistemas com maiores requisitos de segurança. Segundo exemplo: um monitor em um sistema de infoentretenimento pode ser um meio de backup ideal para exibir informações, mas o Linux não pode ser usado neste esquema porque não possui as certificações de segurança necessárias. A solução pode ser um hipervisor que integra Linux com QNX, Green Hills ou outro sistema operacional com certificações de segurança.



A integração do conjunto de instrumentos e do entretenimento informativo é outro exemplo de situação em que um hipervisor é a solução. Além disso, os hipervisores podem ser usados ​​em combinação com unidades de controle eletrônico específicas.



Sistemas telemáticos



Os sistemas telemáticos têm plataformas de software integradas que interagem com serviços SaaS que funcionam com dados telemáticos. Os sistemas telemáticos a bordo usam sistemas operacionais e o QNX é o líder neste segmento de mercado (devido ao fato de que o QNX é usado no OnStar). Os principais fornecedores de nível 1 integram software e hardware em sistemas telemáticos. Vários dos fornecedores Tier-1 de sistemas de infoentretenimento também são fornecedores líderes de sistemas telemáticos.



As plataformas de software de telemática SaaS são propriedade de Telematics Service Providers (TSPs) (como OnStar, SiriusXM, Verizon Telematics e WirelessCar). OnStar é usado apenas em veículos da GM, mas outros fornecedores têm vários clientes OEM. O sistema WirelessCar é atualmente propriedade da VW, e a infusão de recursos adicionais provavelmente expandirá sua posição no mercado.



Os provedores de serviços de telemática estão começando a aproveitar os recursos baseados em nuvem da Microsoft, AWS e Google à medida que as empresas estão implantando plataformas SaaS para funcionalidade de carro em rede.



Sistemas de infoentretenimento



Os sistemas de infoentretenimento de alta tecnologia são os sistemas automotivos mais sofisticados da produção em série. Eles geralmente têm sistemas de exibição sofisticados integrados com sistemas de som e navegação e uma variedade de aplicativos diferentes.



Existem sistemas com a capacidade de se conectar a sistemas telemáticos, grupos de instrumentos e HUDs. Os sistemas de infoentretenimento também possuem uma ampla interface de usuário para controlar e interagir com o motorista ou passageiro. Muitos sistemas de infoentretenimento fornecem conectividade a uma plataforma de software para uso de smartphones e vários aplicativos em conjunto com os assistentes pessoais virtuais (VPA) descritos abaixo. Os sistemas de infoentretenimento também fazem uso extensivo de tecnologias de software over-the-air e cibersegurança, que também serão discutidas nas próximas seções.



Assim, várias plataformas de software diferentes podem ser usadas em conjunto com um sistema de infoentretenimento. A plataforma de software chave neste esquema é o sistema operacional, uma vez que é ele que controla indiretamente todo o software relacionado ao sistema de infoentretenimento. Nestes sistemas, a principal fatia de mercado é ocupada por vários sistemas operacionais do grupo Linux, em particular, o Android está se tornando cada vez mais importante. No entanto, a escolha do sistema operacional para o sistema de infoentretenimento varia muito dependendo do OEM.



Além disso, muitas plataformas de infoentretenimento usam sistemas de software de navegação - cerca de 25% (a parcela depende do país). As plataformas de software de navegação são geralmente fornecidas por empresas especializadas em navegação na indústria automotiva e outras. Os fornecedores Tier-1 também podem fornecer software de navegação.



A maioria dos sistemas de infoentretenimento modernos usa monitores e o tamanho médio dos monitores está crescendo a cada ano. Os monitores agora estão integrados em cerca de 60% dos sistemas de infoentretenimento. Alguns sistemas de última geração até usam aceleradores gráficos para melhorar o desempenho da saída de vídeo.



Integração de smartphones e aplicativos móveis



Hoje em dia, o smartphone tornou-se parte integrante da vida do motorista. Muitos motoristas desejam usar aplicativos de seus smartphones em seus sistemas de infoentretenimento para reduzir a distração do dispositivo. Vários OEMs desenvolveram plataformas para integração de aplicativos móveis em sistemas de infoentretenimento. No entanto, a popularidade do CarPlay da Apple e do Android Auto eclipsou todos os outros. Muitos sistemas de infoentretenimento são compatíveis com CarPlay e Android Auto para interagir com a maioria dos smartphones modernos. O Baidu CarLife é usado principalmente na China e lá o sistema tem uma posição muito forte, pois o Android Auto não está disponível na China.



A popularidade do CarPlay e do Android Auto é impulsionada por dois fatores principais: uma interface de usuário familiar e um grande número de aplicativos específicos para carros para ambas as plataformas. No entanto, os aplicativos iOS e Android não funcionam como os aplicativos CarPlay ou Android sozinhos. Esses aplicativos devem ser modificados para funcionar com uma plataforma específica. Os mais populares são aplicativos com mapas, dados de estacionamento e tráfego, música, podcasts, audiolivros, notícias, mensagens e um calendário.



Mais de 500 modelos de automóveis de 65 fabricantes de automóveis diferentes trabalham com o CarPlay. O Android Auto é executado em aproximadamente o mesmo número de veículos de 60 fabricantes de automóveis.



Assistentes pessoais virtuais



Assistentes de voz, ou assistentes pessoais virtuais (VPAs), provaram ser bons na indústria automotiva. Muitos motoristas usam assistentes de voz em seus smartphones ou dispositivos domésticos. Os OEMs tentaram criar seus próprios assistentes, mas as plataformas de alta tecnologia com assistentes de voz assumiram o controle. Os principais desenvolvedores de assistentes de voz são as mesmas empresas que lideram o mercado de smartphones e residências inteligentes: Amazon e sua Alexa, Google e sua assistente, Apple e Siri. Os avanços nas tecnologias de IA e reconhecimento de voz moldaram a demanda por assistentes de voz, pois ajudam os motoristas a se distrair menos.



Existem duas maneiras de usar assistentes de voz no carro: por meio da integração do aplicativo móvel no CarPlay ou Android Auto, ou por meio de uma plataforma de software separada com um assistente dentro do sistema de infoentretenimento do carro. O líder em assistentes integrados é Alexa, com o assistente do Android ocupando um sólido segundo lugar. O Siri da Apple é usado principalmente no CarPlay, já que a Apple é líder de mercado na integração de smartphones. Alexa e Google Assistant também são usados ​​para integrar aplicativos móveis.



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