Como os desenvolvedores de software podem assumir o controle da indústria automotiva

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As primeiras sete entradas nesta tabela foram abordadas em um artigo anterior . As demais plataformas de software são resumidas e marcadas em vermelho na primeira coluna.



Nota: AUTOSAR = Arquitetura de sistema aberto AUTomotive; AGL = Linux de grau automotivo; CS = Cibersegurança; ECU = Unidade de controle eletrônico; NCAP = Programa Europeu de Avaliação de Novos Carros; SoC = Sistemas em um Chip; SW = SW; TSP = Provedor de Serviço Telemático; UN = UN.




As montadoras precisam de estratégias de software inteligentes. A crescente quantidade de funcionalidade de software em novos modelos de automóveis exigirá que os fabricantes aprimorem suas habilidades nessa área, mas ainda assim falta algo na indústria automotiva.



Conhecimento e experiência em software estão se tornando competências essenciais que faltam na indústria automotiva. A crescente quantidade de funcionalidade de software em novos modelos de carros exigirá que os OEMs, fornecedores de Nível 1 e desenvolvedores de software atualizem suas habilidades. O desenvolvimento da plataforma de software é uma estratégia necessária para acompanhar o boom do software impulsionado pelo aumento da demanda por veículos conectados, sistemas de infoentretenimento multi-aplicativos e vários recursos ADAS.



Neste artigo, vou resumir minha visão geral dos desafios e oportunidades na indústria automotiva. Para fazer isso, consideraremos plataformas de software para automóveis, condições de mercado e tendências de tecnologia. Este é o terceiro de uma série de artigos publicados ao longo de um mês - todos com foco em plataformas de software.



Em primeiro lugar, vou resumir o estado atual do mercado de plataformas de software atuais na indústria automotiva - para isso, a tabela acima é apresentada.



Plataformas de software over the air



A tecnologia de atualização de software pelo ar (OTA) veio da indústria de alta tecnologia e esses sistemas estão se tornando parte integrante do mercado de software automotivo. É especialmente importante para a indústria automotiva trabalhar com plataformas-chave que podem ser atualizadas pelo ar - e os fornecedores de Nível 1 devem estar na liderança neste mercado.



Harman (em conjunto com as aquisições de 2015 da Red Bend e Symphony-Teleca) é o fornecedor líder de sistemas over-the-air. Além disso, após a compra da Movimento em 2017, a Aptiv ingressou neste segmento de mercado. Existem também vários outros fornecedores Tier-1 que fornecem soluções OTA por meio de aquisições ou parcerias com fornecedores de alta tecnologia. Esta linha inclui GM, Ford, BMW e Tesla, e outros OEMs podem se juntar no futuro. As atualizações de software da Tesla são baseadas em soluções da Harman. A Tesla está liderando o caminho no espaço OTA - a empresa atualmente lança cerca de 10 atualizações importantes em seus ECUs a cada ano (sem contar as inúmeras atualizações para o sistema de piloto automático).



Algumas montadoras desenvolvem suas próprias plataformas OTA, geralmente combinando seu próprio know-how e tecnologias disponíveis de soluções existentes. A plataforma de software Redbend OTA da Harman é considerada líder em atualizações remotas de software para a indústria automotiva.



Há também uma nova tecnologia de atualização over-the-air emergindo agora e está posicionando o OTA como software de gerenciamento de ciclo de vida com foco nas fases de desenvolvimento e uso. Assim, a funcionalidade OTA será integrada às plataformas de desenvolvimento de software como parte de suas ferramentas de manutenção. Um exemplo de empresa que segue essa abordagem é a Aurora Labs. A estratégia é usar a plataforma OTA como ferramenta de previsão de software para ajudar a identificar e corrigir bugs de software. Essa tendência também está empurrando as plataformas OTA para o mercado de serviços.



Plataformas de cibersegurança



O software de segurança cibernética deve proteger os vários sistemas presentes no veículo. Em veículos com funcionalidade de rede, os componentes responsáveis ​​pela rede são extremamente importantes. Para protegê-los, você precisa de um software especial (e componentes de hardware integrados) que seja responsável por garantir a segurança cibernética. Além disso, os dispositivos de rede podem ser equipados com software para proteger os dados processados ​​por vários sistemas do veículo. As ECUs mais críticas também possuem software de proteção de dados integrado. Existem muitas empresas de segurança cibernética que se concentram na indústria automotiva (e muitas delas eram apenas startups). Exemplos dessas empresas são Argus (adquirida pela Continental), GuardKnox, Karamba, Iredeto, Regulus Cyber, SafeRide Technologies e Trillium Secure.



A Argus é considerada líder de mercado em segurança cibernética automotiva. As soluções Regulus Cyber ​​incluem proteção contra spoofing de GPS (que é um problema cada vez mais sério). As soluções SafeRide protegem redes Ethernet automotivas.



É necessário também destacar a importância das soluções de cibersegurança, que são plataformas SaaS em nuvem - normalmente chamadas de centros de operações de cibersegurança (SOCs - Security Operation Center). As plataformas Cloud SaaS podem ser usadas sem clientes de cibersegurança automotiva para frotas. A Upstream Security é um dos principais fornecedores de serviços semelhantes para a indústria automotiva. Algumas empresas que oferecem software de segurança cibernética para clientes também oferecem plataformas SaaS que interagem com seus clientes de software automotivo e / ou hardware.



Plataformas de ECU usadas na cabine



As ECUs da cabine combinam as funções de exibição da cabine e infotainment em um único sistema. Os sistemas com essas unidades de controle podem incluir vários visores - como visores de instrumentos, visores centrais e HUD. Os sistemas de infoentretenimento incluem vários subsistemas: áudio do carro, uma variedade de interfaces de usuário (botões, telas sensíveis ao toque, reconhecimento de voz) e integração de aplicativos para smartphones. É provável que os sistemas telemáticos sejam implementados em versões de ponta.



Essa integração requer plataformas de software mais poderosas e é construída em plataformas de hardware de alto desempenho com sistemas em chips. Essa integração tem a vantagem de eliminar vários ECUs e subsistemas, resultando em economia de custos de hardware, menos peças e fornecedores e economia de peso e espaço.



Em sua maior parte, as plataformas de software para ECUs de cabine são baseadas em plataformas para sistemas de infoentretenimento (como sistemas operacionais, sistemas OTA, soluções de cibersegurança, assistentes de voz, sistemas de integração de aplicativos de smartphone e outros). Por definição, um SO deve servir a sistemas críticos de segurança - isso é exigido pela certificação ISO 26262. Se o Linux for usado, um hipervisor e um SO certificado adicional serão necessários.



A indústria de salões ECU ainda está se desenvolvendo, já que a produção em grande escala só começou em 2017. O potencial de crescimento das plataformas de software e chips SoC é significativo (dezenas de milhões desses dispositivos podem ser produzidos após 2025).



Um dos primeiros líderes no mercado de unidades de controle de salões foi a Visteon (junto com a Aptiv, a primeira a entrar no mercado). Além disso, muitos fornecedores Tier-1 estão prontos para a produção em série de seus produtos nesta área: Bosch, Continental, Harman, Marelli e Panasonic.



Plataformas de software para ADAS



Os sistemas ADAS incluem muitas funções para auxiliar os motoristas enquanto dirigem. Os sistemas ADAS levam em consideração os níveis de autonomia SAE: de 0 a 3. Não há automação no nível zero, apenas implica funções de alerta (por exemplo, assistência ao estacionamento, ponto cego, saída de faixa e avisos de colisão e monitoramento do motorista) ... Recursos de nível zero estão disponíveis em quase todos os veículos vendidos na maioria dos países.



As funções de nível 1 fornecem assistência ao motorista e controle limitado do veículo. As três características principais deste nível são controle de cruzeiro adaptável, centralização de faixa e estacionamento semiautomático. O segundo nível implica em automação parcial, mas o motorista ainda precisa monitorar o carro constantemente. Os recursos de segundo nível incluem assistência em congestionamentos e piloto automático parcial. O terceiro nível é predominantemente composto por sistemas avançados de piloto automático para várias condições de direção (como rodovias, áreas urbanas de baixa velocidade e estacionamento automático). O motorista pode se distrair do processo de direção, mas deve estar pronto para assumir o controle em alguns segundos se o sistema de terceiro nível exigir.



Todas as funções dos sistemas ADAS são determinadas por software que recebe dados de câmeras, radares e sensores ultrassônicos. Para os sistemas dos níveis 2 e 3, os lidars orçamentários estão sendo desenvolvidos.



Os regulamentos são um fator muito importante para falar sobre o crescimento do mercado de ADAS, visto que a ONU adotou padrões de segurança abrangentes. Esses padrões estão sendo implementados por muitas organizações regionais NCAP. As Organizações Européias de Avaliação de Novos Carros estão em uma programação muito agressiva.



Inicialmente, o mercado criou unidades de controle para sistemas ADAS com o objetivo de integrar funcionalidades de nível 0 e 1. O foco principal no trabalho em tais ECUs é feito nas funções dos níveis 2 e 3, para os quais vários sistemas em chips e grandes plataformas de software são usados.



Se você estiver procurando informações detalhadas sobre a implementação do ADAS, o IHS Markit possui dados históricos e preditivos de modelos de dispositivos e OEMs no contexto de todas as funcionalidades do ADAS (incluindo sensor, aplicativo e informações do fornecedor).



Plataformas de software para carros autônomos



As plataformas de software para veículos autônomos serão multifuncionais e complexas. O software de driver virtual provavelmente precisará das plataformas mais complexas com uma enorme base de código. Muitas empresas estão desenvolvendo plataformas de software para veículos não tripulados. Para se ter uma ideia dos diversos players desse mercado, este artigo apresenta uma visão geral das empresas-chave e das conexões entre elas. Essa foto foi coletada no início de maio de 2020 e muita coisa já mudou. O diagrama será atualizado neste outono.



O software do conjunto de sensores é outra área de desenvolvimento de plataforma de software intimamente relacionada ao software de driver virtual. Essas plataformas incluem uma variedade de tecnologias de IA. Muitas empresas desenvolvem, testam e melhoram a funcionalidade de conjuntos de sensores, componentes de plataforma ou algoritmos subjacentes. A maioria das empresas de software de driver virtual também está desenvolvendo plataformas de software para kits de sensores.



Além disso, muitos esperam que o mercado venha a ser plataformas de software muito importantes para o controle remoto de veículos não tripulados. O controle remoto é obrigatório na Califórnia em veículos onde não há motorista humano para garantir a segurança ao dirigir (e muitas outras regiões copiam esta política). As empresas de tecnologia de controle remoto incluem Phantom Auto, Ottopia, Designated Driver e DriveU.



O software do veículo autônomo exigirá um sistema operacional moderno para gerenciar todo o software e hardware, incluindo vários sensores. A QNX está bem posicionada no mercado de UAV, e a Nvidia e muitas outras o escolheram para suas soluções.



É importante lembrar que a maioria dos OEMs deseja sua própria versão da plataforma de software do veículo autônomo. Esta é a abordagem padrão na indústria automotiva e provavelmente se expandirá para plataformas de software para veículos autônomos. Resta uma pergunta - os fornecedores Tier-1 estarão envolvidos em plataformas de software para OEMs (e se sim, quantos participantes haverá neste mercado?)



O segmento de plataforma de software para veículos não tripulados é diversificado, multifacetado e está crescendo rapidamente. Quando houver mais informações, vale a pena escrever um artigo separado sobre o assunto.



Perspectivas para o custo de software na área automotiva



Estimar o custo de software automotivo é frequentemente uma forma de arte e não é mais fácil de fazer do que para software em outras indústrias. Vamos dar uma olhada no quadro geral primeiro - quanto custará para desenvolver todo o novo software para um carro? Digamos que a base de código de tal projeto seja de 100 milhões de linhas. Portanto, precisamos calcular o custo de escrever uma linha de código. Existem muitos dados sobre vários segmentos do mercado de desenvolvimento de software. Acho que os dados mais úteis (no contexto do software automotivo) virão de uma postagem de Phil Koopman publicada em outubro de 2010.



Esta postagem afirma que o custo por linha de código para software incorporado varia de US $ 15 a US $ 40. Por US $ 40, você obtém um código de nível industrial robusto e bem elaborado que pode ser aplicado à indústria automotiva. Como esses dados têm quase dez anos, o custo provavelmente aumentou, mas começarei com a cifra de $ 40. Isso significa que custaria US $ 4 bilhões para desenvolver um sistema adequado para uso em carros com uma base de código de linha de 100 milhões. Obviamente, muitas pessoas desejam reutilizar e atualizar as plataformas de software automotivo tanto quanto possível.



O próximo aspecto da estimativa de custos de software são os royalties de software por cliente incluídos nas vendas anuais de veículos. Normalmente, esses royalties são de alguns dólares (ou menos) por unidade vendida. Os royalties pelo uso de um sistema operacional (como o QNX) variam de US $ 10 ou menos (para sistemas telemáticos) a US $ 15 (para sistemas de infoentretenimento). Isso não inclui o custo de manutenção e atualização do software - eles geralmente são negociados separadamente como parte de um projeto de desenvolvimento.



O custo de desenvolvimento de software automotivo varia dependendo do segmento de ECU. O desenvolvimento de software para sistemas de infoentretenimento é comum e é uma necessidade para a maioria dos novos modelos. O sistema de infoentretenimento de última geração para o novo modelo custará cerca de US $ 20 milhões para software e o mesmo para hardware. O período médio de desenvolvimento será de 2 a 3 anos (incluindo todos os testes e verificações).



E quanto ao custo do software do veículo sem motorista? Há muito que não sabemos ainda devido ao fato de que muitos aspectos não estão claros. Seja como for, os investimentos de capital de risco nesse setor já ultrapassaram US $ 20 bilhões, embora nem todo esse dinheiro tenha sido gasto até agora.



A indústria de veículos autônomos usará várias plataformas de software que irão gerar royalties de vendas (bem como taxas de serviço para serviços SaaS até o final de seu ciclo de vida). Os royalties no mercado de software para veículos autônomos custarão significativamente mais, variando de US $ 150 a US $ 300 por veículo. No entanto, o grosso da receita de software de veículo autônomo virá de taxas mensais de serviço SaaS coletadas de todos os veículos autônomos na estrada. As taxas anuais serão aproximadamente iguais aos royalties originais. As taxas de serviço SaaS podem ser recalculadas com base na milhagem - então, o custo de cada veículo individual será menor.



Conclusão



OEMs capazes de alavancar e combinar plataformas de software e expertise e expertise de terceiros com suas próprias soluções serão vencedores a longo prazo no mercado de transporte orientado a software em rápida evolução (dadas as muitas inovações provenientes de empresas de software de alta tecnologia).



OEMs querem mais controle sobre o software, pois ele define a maioria das funções do carro (e como os usuários interagem com seus carros). No entanto, os OEMs devem contar com plataformas de software modulares e inovações criadas pelos fornecedores de software.



O modelo de negócios de software automotivo está mudando para serviços e relacionamentos baseados em SaaS. Isso é bom para os fornecedores de software, pois suas receitas são proporcionais às receitas de automóveis (que podem ser 10 vezes mais do que as vendas anuais). Mas os OEMs precisarão reduzir os custos gerais construindo um software mais confiável. Os OEMs também esperam que a funcionalidade de software atualizado gere mais receita ao longo da vida do software (como a Tesla já faz).










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Vagas
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