Phát triển xe được xác định bằng phần mềm (SDV)

Giới thiệu

Ngành công nghiệp ô tô đang trải qua một sự chuyển đổi sâu sắc khi các phương tiện truyền thống phát triển thành các phương tiện được xác định bằng phần mềm (SDV), các nền tảng thông minh, được kết nối được điều khiển bởi phần mềm thay vì các ràng buộc về phần cứng. Không giống như các phương tiện thông thường, nơi chức năng được kết hợp chặt chẽ với các thành phần vật lý, SDV được xây dựng trên kiến ​​trúc phần mềm xe linh hoạt cho phép cập nhật tính năng động, cập nhật qua mạng (OTA), cá nhân hóa nâng cao và khả năng phản hồi theo thời gian thực.

Khi kiến ​​trúc E/E ô tô chuyển từ mô hình dựa trên miền sang mô hình vùng, SDV tích hợp điện toán biên, Nền tảng thích ứng AUTOSAR và các công nghệ do AI điều khiển để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về an toàn, kết nối và tính tự chủ. Sự thay đổi mô hình này mở ra những thách thức và cơ hội mới trong phát triển phần mềm ô tô, đòi hỏi các OEM và nhà cung cấp phải áp dụng các công cụ phát triển SDV tiên tiến, phương pháp nhanh nhẹn và các giải pháp quản lý yêu cầu mạnh mẽ để đảm bảo an toàn, tuân thủ và khả năng mở rộng.

Bài viết này khám phá toàn bộ vòng đời của Phát triển phương tiện được xác định bằng phần mềm, từ kiến ​​trúc và công nghệ đến tuân thủ, thách thức và phương pháp hay nhất, đồng thời cung cấp thông tin chuyên sâu về cách các OEM và nhà cung cấp có thể điều hướng thành công quá trình chuyển đổi sang phương tiện di chuyển thông minh lấy phần mềm làm trung tâm.

Phương tiện được xác định bằng phần mềm (SDV) là gì?

Xe được xác định bằng phần mềm (SDV) là một hệ thống ô tô hiện đại, trong đó các chức năng của xe chủ yếu được kiểm soát, kích hoạt và nâng cao thông qua phần mềm. Không giống như các loại xe truyền thống, nơi hầu hết các khả năng được cố định tại nhà máy sản xuất, SDV cho phép các nhà sản xuất cung cấp từ xa các tính năng mới, bản sửa lỗi và cải tiến hiệu suất trong suốt vòng đời của xe bằng cách sử dụng các bản cập nhật qua mạng (OTA).

Sự tiến hóa từ xe truyền thống sang xe SDV

Sự chuyển đổi từ các hệ thống tập trung vào phần cứng và cơ học sang kiến ​​trúc tập trung vào phần mềm đánh dấu một sự chuyển đổi lớn trong kỹ thuật ô tô. Các phương tiện truyền thống được vận hành trên các Đơn vị điều khiển điện tử (ECU) được cô lập chặt chẽ với phần cứng cụ thể. Ngược lại, SDV dựa vào kiến ​​trúc phần mềm xe tập trung hoặc theo vùng, được hỗ trợ bởi phần mềm trung gian ô tô và nền tảng điện toán hiệu suất cao, cho phép đổi mới liên tục và khả năng mở rộng tính năng.

Sự trỗi dậy của các hệ thống ô tô kết nối, thông minh và thích ứng

SDV là trung tâm của cuộc cách mạng xe kết nối, kết hợp điện toán biên, giao tiếp Vehicle-to-Everything (V2X) và trí tuệ nhân tạo để cho phép bảo trì dự đoán, khả năng lái xe tự động và khả năng phản hồi của hệ thống theo thời gian thực. Khả năng kết nối này giúp xe thích ứng với sở thích của người dùng, điều kiện môi trường và các quy định về an toàn đường bộ đang thay đổi.

Tầm quan trọng của SDV trong tương lai của ngành công nghiệp ô tô

Khi kỳ vọng của người tiêu dùng chuyển sang trải nghiệm lái xe cá nhân hóa, giàu phần mềm, SDV đang trở thành nền tảng của khả năng di chuyển thế hệ tiếp theo. Chúng cho phép các chu kỳ đưa ra thị trường nhanh hơn, khả năng tái sử dụng phần mềm, tăng cường an ninh mạng và kiếm tiền từ các dịch vụ kỹ thuật số. Đối với các OEM và nhà cung cấp, việc áp dụng SDV là rất quan trọng để duy trì khả năng cạnh tranh trong một thị trường được thúc đẩy nhanh chóng bởi sự đổi mới, tự động hóa và tích hợp phần mềm toàn bộ vòng đời.

Các khái niệm cốt lõi của phát triển SDV

Kiến trúc phần mềm xe trong phát triển SDV

Cốt lõi của mọi Xe được xác định bằng phần mềm (SDV) là một kiến ​​trúc phần mềm xe mạnh mẽ và có khả năng mở rộng, kiến ​​trúc này xác định cách các thành phần phần mềm tương tác với phần cứng, mạng và hệ thống bên ngoài. Khi xe chuyển từ chế độ điều khiển bằng phần cứng sang chế độ tập trung vào phần mềm, một kiến ​​trúc hiện đại trở nên thiết yếu để hỗ trợ chức năng thời gian thực, cập nhật qua mạng (OTA) và tính linh hoạt của tính năng.

Kiến trúc tập trung so với kiến ​​trúc phân vùng

Xe truyền thống sử dụng kiến ​​trúc ECU phân tán, trong đó mỗi bộ điều khiển xử lý một chức năng cụ thể (ví dụ: phanh, thông tin giải trí). Tuy nhiên, mô hình này dẫn đến sự phức tạp và khả năng mở rộng hạn chế.

Ngược lại, SDV áp dụng kiến ​​trúc tập trung, trong đó các đơn vị điện toán hiệu suất cao quản lý nhiều miền hoặc kiến ​​trúc vùng, nhóm các ECU dựa trên vùng vật lý (mặt trước, mặt sau, v.v.). Kiến trúc vùng làm giảm độ phức tạp của hệ thống dây điện, cải thiện tính mô-đun và tăng cường hỗ trợ cho điện toán biên thời gian thực.

Tách rời phần cứng và phần mềm

Một trong những nguyên tắc xác định của phát triển SDV là tách phần cứng khỏi phần mềm. Sự tách biệt này cho phép các OEM và nhà cung cấp Tier 1 nâng cấp hoặc bảo trì các thành phần của xe một cách độc lập mà không làm gián đoạn toàn bộ hệ thống, thúc đẩy khả năng tái sử dụng phần mềm, bảo trì dễ dàng hơn và khả năng mở rộng vòng đời.

Thông qua sự trừu tượng hóa này, các nhà phát triển có thể triển khai các ứng dụng không phụ thuộc vào nền tảng, giảm sự phụ thuộc vào các ECU hoặc nhà cung cấp phần cứng cụ thể và đẩy nhanh quá trình đổi mới trên toàn bộ hệ sinh thái xe được xác định bằng phần mềm.

Vai trò của phần mềm trung gian và hệ điều hành xe

Phần mềm trung gian ô tô và hệ điều hành xe (OS) thời gian thực đóng vai trò quan trọng trong việc cho phép giao tiếp, bảo mật và phối hợp giữa các mô-đun phần mềm và lớp phần cứng khác nhau. Các giải pháp như AUTOSAR Adaptive Platform cung cấp nền tảng cho các ứng dụng năng động và quan trọng về an toàn trong SDV, hỗ trợ tuân thủ ISO 26262 và tích hợp liền mạch các hệ thống chạy bằng AI, V2X và khuôn khổ OTA.

Phần mềm trung gian đảm bảo trao đổi dữ liệu đáng tin cậy, trong khi hệ điều hành thực thi lập lịch thời gian thực, quản lý bộ nhớ và an ninh mạng, khiến chúng trở nên cần thiết cho quá trình phát triển nhanh nhẹn của các phương tiện được xác định bằng phần mềm.

Kiến trúc E/E ô tô và SDV

Kiến trúc Điện/Điện tử (E/E) của các phương tiện hiện đại đóng vai trò nền tảng trong việc cho phép chuyển đổi sang Phương tiện được xác định bằng phần mềm (SDV). Các hệ thống phân tán truyền thống, từng đủ cho các phương tiện lấy phần cứng làm trung tâm, không còn khả thi để hỗ trợ nhu cầu ngày càng tăng về kết nối, tính tự chủ và thực thi phần mềm theo thời gian thực. Ngày nay, các OEM đang xem xét lại thiết kế E/E để phù hợp với khả năng mở rộng và tính linh hoạt cần thiết cho quá trình phát triển SDV thế hệ tiếp theo.

Kiến trúc E/E hiện đại là gì?

Kiến trúc E/E cũ bao gồm hàng chục Đơn vị điều khiển điện tử (ECU), mỗi đơn vị chuyên trách các chức năng cụ thể như điều khiển hệ thống truyền động, thông tin giải trí hoặc ADAS. Các hệ thống biệt lập này thường được nối cứng và không linh hoạt, hạn chế việc cập nhật phần mềm và đổi mới.

Kiến trúc E/E hiện đại tập trung vào SDV hợp nhất các chức năng thành ít đơn vị tính toán mạnh hơn, có khả năng quản lý nhiều miền thông qua kiểm soát tập trung và mạng truyền thông tốc độ cao. Sự thay đổi này cho phép quản lý vòng đời phần mềm liền mạch, tăng cường bảo mật hệ thống và giảm độ phức tạp của phần cứng.

Chuyển sang Bộ điều khiển miền và vùng

Để hỗ trợ tính mô-đun và giao tiếp hiệu quả, các nhà sản xuất ô tô đang áp dụng kiến ​​trúc theo miền và theo vùng:

• Bộ điều khiển miền nhóm ECU theo chức năng (ví dụ: khung gầm, thông tin giải trí, ADAS), giúp đơn giản hóa việc triển khai phần mềm và logic điều khiển.
• Bộ điều khiển phân vùng sắp xếp lại bố cục hệ thống theo vị trí vật lý (ví dụ: phía trước bên trái, phía sau bên phải), giảm bớt dây điện, giảm trọng lượng và cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn trên toàn bộ xe.

Sự phát triển này hoàn toàn phù hợp với nhu cầu của SDV về khả năng mở rộng, xử lý theo thời gian thực và cập nhật qua mạng (OTA) dễ dàng hơn.

Tích hợp điện toán biên trong phát triển SDV

Để đáp ứng các yêu cầu về độ trễ thấp, độ tin cậy cao trong môi trường tự động và kết nối, điện toán biên hiện là một thành phần chính của kiến ​​trúc E/E. Bằng cách xử lý dữ liệu cục bộ trong xe, thay vì chỉ dựa vào đám mây, SDV có thể đưa ra quyết định trong tích tắc, cung cấp các tính năng dựa trên AI và hỗ trợ giao tiếp Xe-đến-Mọi-thứ (Vehicle-to-Everything - V2X).

Điện toán biên cũng cho phép bảo mật dữ liệu tốt hơn, cải thiện khả năng chịu lỗi và hỗ trợ các ứng dụng quan trọng như bảo trì dự đoán, hệ thống điều khiển thích ứng và khả năng truy xuất trực tiếp hành vi của phương tiện.

Sự chuyển đổi sang kiến ​​trúc E/E tập trung, theo vùng và tích hợp cạnh là nền tảng để mở khóa toàn bộ tiềm năng của quá trình phát triển xe được xác định bằng phần mềm. Khi các chức năng của xe ngày càng được kiểm soát bằng phần mềm, việc đầu tư vào thiết kế E/E mạnh mẽ là điều cần thiết để đảm bảo an toàn, hiệu suất và tính linh hoạt trong vòng đời.

Công nghệ chính thúc đẩy phát triển SDV

Sự phát triển của Xe được xác định bằng phần mềm (SDV) phụ thuộc vào một số công nghệ tiên tiến cho phép khả năng mở rộng, tính linh hoạt và trí thông minh trong suốt vòng đời của xe. Từ các tiêu chuẩn phần mềm cơ bản như AUTOSAR Adaptive đến các cải tiến hiện đại như cập nhật qua mạng (OTA) và trí tuệ nhân tạo, các công nghệ này tạo thành cốt lõi của quá trình phát triển phần mềm ô tô thế hệ tiếp theo.

Nền tảng thích ứng AUTOSAR

Vì SDV đòi hỏi các bản cập nhật phần mềm động, công suất tính toán cao và giao tiếp với các mạng bên ngoài, nên Nền tảng thích ứng AUTOSAR đã trở nên thiết yếu. Không giống như Nền tảng cổ điển AUTOSAR hỗ trợ các chức năng tĩnh, thời gian thực trên các bộ vi điều khiển, Nền tảng thích ứng được thiết kế cho các ECU hiệu suất cao và hỗ trợ:

• Kiến trúc hướng dịch vụ (SOA)
• Triển khai phần mềm động
• Hệ điều hành dựa trên POSIX

Sự khác biệt: AUTOSAR Classic so với Adaptive

Tại sao AUTOSAR thích ứng lại cần thiết cho SDV

Nền tảng thích ứng AUTOSAR cho phép tích hợp liền mạch các tính năng dựa trên AI, hỗ trợ cơ chế cập nhật OTA và đảm bảo tuân thủ ISO 26262, lý tưởng cho môi trường phần mềm phát triển nhanh trong SDV. Nó cũng hỗ trợ điện toán biên và giao tiếp V2X, phù hợp hoàn hảo với nhu cầu của kiến ​​trúc phần mềm xe hiện đại.

Cập nhật qua mạng (OTA)

Một trong những tính năng nổi bật của SDV là khả năng cập nhật phần mềm từ xa theo thời gian thực, giảm nhu cầu đến tận nơi bảo dưỡng và tăng hiệu quả hoạt động.

Lợi ích chính của việc cập nhật OTA trong SDV:

• Cung cấp và bảo trì phần mềm theo thời gian thực
• Sửa lỗi và cải tiến tính năng mà không cần thay đổi phần cứng
• Giảm chi phí thu hồi và cải thiện thời gian hoạt động của xe
• Các bản vá bảo mật được triển khai từ xa, giảm thiểu lỗ hổng

Chức năng OTA hỗ trợ trực tiếp phạm vi vòng đời yêu cầu đầy đủ, vì phần mềm có thể liên tục phát triển sau khi triển khai, dựa trên phản hồi, phân tích hoặc nhu cầu tuân thủ mới.

Trí tuệ nhân tạo trong xe được xác định bằng phần mềm

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang thay đổi cách các phương tiện nhận thức, quyết định và hành động. Trong SDV, AI đóng vai trò quan trọng trong việc cho phép:

• Bảo trì dự đoán bằng cách phân tích dữ liệu cảm biến để dự báo lỗi
• Quyết định tự động trong ADAS và hệ thống tự lái
• Cá nhân hóa trong cabin để mang lại sự thoải mái, an toàn và trải nghiệm cho người dùng
• Tối ưu hóa hiệu quả năng lượng thông qua học tập hành vi thời gian thực

Việc tích hợp AI được hỗ trợ bởi điện toán biên, nền tảng phần mềm trung gian và hệ điều hành thời gian thực, đồng thời yêu cầu phải tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn an toàn chức năng của ô tô.

Cùng nhau, AUTOSAR Adaptive, cập nhật OTA và công nghệ AI tạo thành xương sống kỹ thuật số của quá trình phát triển xe được xác định bằng phần mềm. Chúng cho phép các nhà sản xuất ô tô chuyển từ sản xuất xe tĩnh sang đổi mới năng động, do phần mềm điều khiển, đảm bảo tính linh hoạt, khả năng mở rộng và giá trị xe lâu dài.

Lợi ích của Kiến trúc xe được xác định bằng phần mềm

Việc chuyển sang kiến ​​trúc Xe được xác định bằng phần mềm (SDV) cho phép các OEM và nhà cung cấp vượt qua những hạn chế của các thiết kế tập trung vào phần cứng truyền thống. Bằng cách tách phần mềm khỏi phần cứng và áp dụng các mô hình điện toán tập trung hoặc theo vùng, SDV mở ra nhiều lợi thế về mặt kỹ thuật và kinh doanh trong toàn bộ vòng đời phát triển phần mềm ô tô.

Khả năng mở rộng và khả năng tái sử dụng phần mềm

Một trong những lợi ích quan trọng nhất của kiến ​​trúc SDV là khả năng mở rộng và tái sử dụng phần mềm. Các nhà phát triển có thể xây dựng các thành phần phần mềm có thể tái sử dụng, mô-đun chạy trên nhiều nền tảng và biến thể xe khác nhau, giúp giảm trùng lặp và thời gian đưa ra thị trường.

Tính mô-đun này cho phép:

• Triển khai nhanh hơn các tính năng mới trên nhiều mô hình
• Giảm nỗ lực phát triển và xác thực
• Bảo trì và cập nhật đơn giản
• Yêu cầu nâng cao về khả năng tái sử dụng và quản lý cấu hình

Việc tái sử dụng như vậy phù hợp với các chiến lược phát triển yêu cầu nhanh nhẹn và giúp thúc đẩy hiệu suất phần mềm nhất quán ở quy mô lớn.

Nâng cấp tính năng theo thời gian thực và hỗ trợ OTA

Kiến trúc xe được xác định bằng phần mềm hỗ trợ cập nhật qua mạng (OTA), cho phép các nhà sản xuất ô tô đẩy các bản nâng cấp tính năng theo thời gian thực, sửa lỗi và bản vá tuân thủ sau khi sản xuất. Khả năng này nâng cao độ tin cậy của xe và giá trị lâu dài trong khi giảm thiểu việc thu hồi vật lý và chi phí dịch vụ.

Với sự hỗ trợ OTA mạnh mẽ, SDV cho phép:

• Cung cấp liên tục các cải tiến phần mềm
• Cải thiện trực tiếp tính an toàn, UX và hiệu suất hệ thống
• Phản ứng nhanh nhạy với các mối đe dọa an ninh mạng và những thay đổi về quy định
• Căn chỉnh với phạm vi vòng đời yêu cầu đầy đủ

Nâng cao giá trị cá nhân hóa và vòng đời của xe

Người tiêu dùng hiện đại đòi hỏi những chiếc xe có thể thích ứng với sở thích của họ. Kiến trúc SDV cho phép cá nhân hóa trong xe, từ chế độ lái và cài đặt thông tin giải trí đến các tính năng an toàn và thoải mái do AI điều khiển.

Những lợi ích cá nhân hóa chính bao gồm:

• Học tập dựa trên AI cho hành vi của từng người dùng
• Các gói phần mềm và dịch vụ có thể tùy chỉnh
• Kích hoạt tính năng sau bán hàng và nâng cấp theo đăng ký
• Giá trị mở rộng thông qua khả năng truy xuất nguồn gốc theo thời gian thực và phân tích hiệu suất

Điều này không chỉ cải thiện trải nghiệm của người lái mà còn cho phép các OEM tạo ra doanh thu định kỳ và tạo ra sự khác biệt trong thị trường cạnh tranh.

Kiến trúc xe được xác định bằng phần mềm là chất xúc tác cho sự đổi mới trong ngành ô tô. Nó mang lại khả năng mở rộng vô song, cho phép quản lý vòng đời phần mềm dựa trên OTA và hỗ trợ cá nhân hóa xe năng động, đặt nền tảng cho các giải pháp di động thông minh, thích ứng và lấy khách hàng làm trung tâm.

Thách thức và giải pháp trong vòng đời phát triển SDV

Quá trình chuyển đổi sang Xe được xác định bằng phần mềm (SDV) mang đến cả sự đổi mới và tính phức tạp. Khi xe trở nên thông minh hơn, kết nối hơn và tự động hơn, các nhóm phát triển phải đối mặt với những thách thức quan trọng liên quan đến hiệu suất thời gian thực, tính phức tạp của ngăn xếp phần mềm, tính tuân thủ và an ninh mạng. Để vượt qua những rào cản này, cần áp dụng các giải pháp phần mềm kỹ thuật yêu cầu mạnh mẽ, các công cụ quản lý vòng đời và các nền tảng an toàn, có khả năng mở rộng.

Yêu cầu về hiệu suất và an toàn theo thời gian thực

SDV phải thực hiện các nhiệm vụ nhạy cảm với thời gian như phanh, giữ làn đường và phản hồi ADAS với độ tin cậy theo thời gian thực. Các chức năng này rất quan trọng đối với an toàn và phải đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn chức năng ô tô nghiêm ngặt, chẳng hạn như ISO 26262.

Thách thức:

• Đảm bảo thực hiện xác định trong môi trường động
• Cân bằng độ phức tạp của phần mềm với các hạn chế về thời gian
• Tích hợp AI mà không ảnh hưởng đến sự an toàn

Giải pháp:

• Sử dụng hệ điều hành thời gian thực (RTOS)
• Triển khai Nền tảng thích ứng AUTOSAR
• Quy trình xác thực thử nghiệm và truy xuất yêu cầu mạnh mẽ

Quản lý sự phức tạp trong ngăn xếp phần mềm

Khi SDV phát triển, số lượng lớp phần mềm, từ phần mềm trung gian và mô hình AI đến các ứng dụng nhúng và giao diện đám mây, tăng theo cấp số nhân.

Thách thức:

• Điều phối hàng nghìn thành phần phần mềm trên ECU
• Duy trì phạm vi vòng đời yêu cầu nhất quán
• Đảm bảo khả năng tương thích giữa các miền và nền tảng

Giải pháp:

• Thiết kế kiến ​​trúc mô-đun và phát triển dựa trên mô hình
• Công cụ quản lý vòng đời yêu cầu đầu cuối
• Tích hợp các nền tảng ALM để quản lý phát triển, thử nghiệm và xác thực ở quy mô lớn

Tuân thủ quy định (ISO 26262, ASPICE)

Việc đáp ứng các tiêu chuẩn quy định là không thể thương lượng trong ngành ô tô. Các nhà phát triển phải đảm bảo an toàn chức năng (ISO 26262), độ trưởng thành của quy trình (ASPICE) và chất lượng nhất quán trong suốt vòng đời.

Thách thức:

• Theo kịp với các tiêu chuẩn đang phát triển
• Trình bày tài liệu sẵn sàng kiểm toán và khả năng truy xuất nguồn gốc
• Điều chỉnh quá trình phát triển phần mềm phù hợp với quy trình an toàn

Giải pháp:

• Triển khai các công cụ kỹ thuật yêu cầu với các mẫu tuân thủ tích hợp sẵn
• Tự động hóa ma trận truy xuất nguồn gốc và quy trình xác thực
• Sử dụng các nền tảng như Visure Requirements ALM để liên kết phát triển với các tiêu chuẩn ISO và ASPICE

Mối quan ngại về an ninh mạng và lỗ hổng V2X

Với SDV liên tục được kết nối với các dịch vụ đám mây và mạng bên ngoài, an ninh mạng đang là mối quan tâm ngày càng tăng. Xe phải được bảo vệ khỏi các mối đe dọa đối với giao tiếp Vehicle-to-Everything (V2X), ECU và hệ thống dữ liệu.

Thách thức:

• Bảo vệ mạng lưới và giao diện trong xe khỏi sự xâm nhập
• Bảo mật các bản cập nhật OTA và các nút xử lý biên
• Đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn như ISO/SAE 21434

Giải pháp:

• Nhúng các yêu cầu về an ninh mạng từ giai đoạn phát triển ban đầu
• Thực hiện mô hình hóa mối đe dọa liên tục và đánh giá rủi ro
• Tận dụng cơ chế khởi động an toàn, mã hóa và IDS (Hệ thống phát hiện xâm nhập)

Giải quyết những thách thức trong quá trình phát triển SDV đòi hỏi một cách tiếp cận toàn diện, kết hợp quản lý yêu cầu mạnh mẽ, kiến ​​trúc thời gian thực, tuân thủ an toàn và các chiến lược an ninh mạng. Với phần mềm kỹ thuật yêu cầu phù hợp, nền tảng ALM và các biện pháp thực hành tốt nhất, OEM và nhà cung cấp có thể tự tin phát triển các phương tiện được xác định bằng phần mềm an toàn, tuân thủ và hiệu suất cao.

Các phương pháp và công cụ tốt nhất để phát triển SDV

Để thành công trong thế giới phát triển nhanh chóng của Phần mềm xác định phương tiện (SDV), các nhóm ô tô phải áp dụng các phương pháp linh hoạt, kỹ thuật hệ thống dựa trên mô hình (MBSE) và quản lý vòng đời yêu cầu đầu cuối. Những phương pháp hay nhất này, kết hợp với các công cụ Quản lý vòng đời ứng dụng (ALM) mạnh mẽ, trao quyền cho các OEM và nhà cung cấp để đẩy nhanh quá trình phân phối, đảm bảo tuân thủ và quản lý sự phức tạp trong suốt vòng đời phát triển phần mềm ô tô.

Phát triển theo mô hình và Agile

SDV hiện đại đòi hỏi các chu kỳ phát triển lặp đi lặp lại phù hợp chặt chẽ với các yêu cầu về phần cứng và phần mềm đang phát triển. Phát triển linh hoạt cho phép các nhóm phản ứng nhanh với sự thay đổi, ưu tiên các tính năng và giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn tích hợp.

Lợi ích chính của phát triển nhanh nhẹn trong SDV:

• Hỗ trợ phát hành phần mềm thường xuyên và cập nhật OTA
• Tăng cường sự hợp tác của nhóm và tích hợp đa chức năng
• Cải thiện khả năng phản ứng với nhu cầu về an toàn, quy định và thị trường

Song song đó, Kỹ thuật hệ thống dựa trên mô hình (MBSE) cung cấp phương pháp tiếp cận trực quan, hướng đến hệ thống để quản lý mối quan hệ phụ thuộc phức tạp giữa các lĩnh vực điện, cơ khí và phần mềm.

Lợi ích của MBSE đối với Kiến trúc SDV:

• Tạo điều kiện xác nhận sớm các yêu cầu và hành vi của hệ thống
• Nâng cao độ chính xác và tính nhất quán của thiết kế trên toàn bộ xe
• Giảm thiểu rủi ro bằng cách mô phỏng và thử nghiệm các mô hình trước khi triển khai

Kết hợp giữa phương pháp Agile và MBSE tạo nên nền tảng vững chắc, có khả năng mở rộng cho việc thiết kế yêu cầu, xác thực thiết kế và quản lý tuân thủ trong các dự án SDV.

Công cụ ALM SDV & Quản lý yêu cầu (Visure)

Với phạm vi rộng lớn của các ngăn xếp phần mềm SDV, việc quản lý toàn bộ vòng đời, từ yêu cầu đến thử nghiệm và tuân thủ, là một thách thức lớn. Đây là nơi các nền tảng Quản lý vòng đời ứng dụng (ALM) chuyên biệt như Visure Requirements ALM đóng vai trò quan trọng.

Tại sao công cụ ALM lại cần thiết cho việc phát triển SDV:

• Tập trung tất cả các yêu cầu, rủi ro, trường hợp thử nghiệm và liên kết truy xuất nguồn gốc
• Cho phép cộng tác thời gian thực giữa các nhóm phân tán
• Hỗ trợ các yêu cầu về phiên bản, đường cơ sở và tái sử dụng
• Đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc và xác thực đầu cuối để tuân thủ ISO 26262, ASPICE và ISO/SAE 21434

Với Visure, các tổ chức ô tô được hưởng lợi từ:

• Kiểm tra chất lượng yêu cầu được hỗ trợ bởi AI
• Hỗ trợ tích hợp cho các công cụ phát triển dựa trên mô hình
• Kết nối liền mạch với hệ thống quản lý phiên bản và kiểm soát thử nghiệm
• Kiểm soát nâng cao đối với toàn bộ vòng đời phát triển SDV

Việc áp dụng các phương pháp linh hoạt, tận dụng MBSE và triển khai các nền tảng quản lý yêu cầu mạnh mẽ như Visure là rất quan trọng để làm chủ sự phức tạp của quá trình phát triển xe được xác định bằng phần mềm. Các phương pháp hay nhất này đảm bảo tính đổi mới, tuân thủ và khả năng mở rộng trong khi vẫn hỗ trợ phạm vi vòng đời yêu cầu đầy đủ trong môi trường ô tô được kết nối và điều khiển bằng phần mềm ngày nay.

Bản sao kỹ thuật số và mô phỏng thời gian thực trong SDV

Khi các phương tiện được xác định bằng phần mềm (SDV) ngày càng phức tạp, việc đảm bảo độ tin cậy, hiệu suất và khả năng tuân thủ của chúng trở nên ngày càng khó khăn. Đây là lúc công nghệ song sinh kỹ thuật số và mô phỏng thời gian thực đóng vai trò quan trọng trong việc cho phép xác thực ảo, giảm tạo mẫu vật lý và đẩy nhanh quá trình phân phối sản phẩm trong suốt vòng đời phát triển phần mềm ô tô.

Vai trò của Digital Twins trong việc kiểm tra và xác nhận

Bản sao kỹ thuật số là bản sao ảo theo thời gian thực của một phương tiện hoặc hệ thống vật lý, sao chép hành vi, cảm biến, logic phần mềm và tương tác của nó. Trong quá trình phát triển SDV, bản sao kỹ thuật số được sử dụng để mô hình hóa và mô phỏng:

• Động lực học của xe và phản ứng của hệ thống
• Phần mềm nhúng và tương tác ECU
• Các tính năng quan trọng về an toàn và hành vi tự động
• Các kịch bản do môi trường và người dùng điều khiển

Lợi ích của Digital Twins đối với SDV:

• Xác định sớm các lỗi thiết kế trước khi triển khai phần cứng
• Xác thực liên tục các yêu cầu và trường hợp thử nghiệm
• Kiểm tra an toàn hơn các trường hợp ngoại lệ cho ADAS và các tính năng tự động
• Giảm sự phụ thuộc vào môi trường thử nghiệm vật lý tốn kém

Bản sao kỹ thuật số cho phép xác thực và kiểm tra các yêu cầu về ô tô trong môi trường mô phỏng, hỗ trợ phạm vi vòng đời yêu cầu đầy đủ và giảm thiểu rủi ro phát triển sau này.

Tăng tốc thời gian đưa sản phẩm ra thị trường bằng cách sử dụng mô phỏng

Bằng cách sử dụng mô phỏng thời gian thực, OEM và nhà cung cấp có thể tăng tốc quá trình phát triển phần mềm, tích hợp và tuân thủ. Mô phỏng cho phép các nhóm đánh giá hiệu suất, gỡ lỗi sự cố và xác minh tính an toàn chức năng mà không cần chờ phần cứng khả dụng.

Những lợi thế chính của mô phỏng trong phát triển SDV:

• Phát triển và tích hợp phần cứng/phần mềm song song
• Chu kỳ lặp lại ngắn hơn bằng cách sử dụng môi trường thử nghiệm ảo
• Xác nhận nhanh chóng các yêu cầu về chức năng, hiệu suất và an toàn
• Nâng cao hiệu quả trong việc đáp ứng các tiêu chuẩn như ISO 26262 và ASPICE

Phát triển theo hướng mô phỏng cũng tăng cường khả năng truy xuất nguồn gốc, giúp các nhóm kết nối các yêu cầu với các tình huống thử nghiệm và kết quả, rất quan trọng đối với việc quản lý yêu cầu, khả năng sẵn sàng kiểm toán và chứng nhận.

Công nghệ song sinh kỹ thuật số và mô phỏng thời gian thực là những công cụ thiết yếu cho việc phát triển yêu cầu nhanh nhẹn trong SDV. Chúng trao quyền cho các nhóm ô tô để kiểm tra, xác thực và tối ưu hóa các hệ thống phức tạp sớm và liên tục, dẫn đến giảm chi phí phát triển, thời gian đưa ra thị trường nhanh hơn và chất lượng sản phẩm được cải thiện.

Tuân thủ và Quản lý vòng đời trong Phát triển SDV

Đảm bảo tuân thủ và duy trì kiểm soát toàn bộ vòng đời phần mềm là những trụ cột nền tảng của sự phát triển thành công của Software-Defined Vehicle (SDV). Khi xe trở nên tự chủ hơn, kết nối hơn và an toàn hơn, các OEM và nhà cung cấp phải tuân thủ các tiêu chuẩn công nghiệp nghiêm ngặt như ISO 26262 về an toàn chức năng và Automotive SPICE (ASPICE) về khả năng xử lý, đồng thời quản lý các yêu cầu phức tạp, liên tục thay đổi trong suốt vòng đời phát triển.

Đáp ứng các yêu cầu của ISO 26262 và ASPICE

ISO 26262 là tiêu chuẩn toàn cầu về an toàn chức năng trong các hệ thống ô tô. Tiêu chuẩn này yêu cầu các yêu cầu nghiêm ngặt về khả năng truy xuất nguồn gốc, phân tích mối nguy và quy trình xác thực trong suốt vòng đời SDV để giảm thiểu rủi ro trong các chức năng quan trọng về an toàn.

Tương tự như vậy, ASPICE (SPICE ô tô) định nghĩa các mô hình trưởng thành cho các quy trình phát triển phần mềm ô tô, đòi hỏi kỹ thuật yêu cầu chặt chẽ, phạm vi kiểm thử và tính nhất quán của quy trình.

Những thách thức tuân thủ chính trong SDV:

• Duy trì sự liên kết giữa các yêu cầu về an toàn và việc triển khai phần mềm
• Quản lý các lần lặp lại phần mềm nhanh chóng mà không ảnh hưởng đến việc xác thực
• Tạo tài liệu sẵn sàng kiểm toán trong tất cả các giai đoạn vòng đời

Giải pháp:

• Triển khai phần mềm quản lý vòng đời yêu cầu với hỗ trợ tích hợp cho ISO 26262 và ASPICE
• Tận dụng ma trận truy xuất nguồn gốc để lập bản đồ các yêu cầu đối với rủi ro, thử nghiệm và hoạt động xác minh
• Sử dụng các nền tảng như Yêu cầu thăm quan ALM để tự động hóa tài liệu tuân thủ, phiên bản và phân tích tác động

Quản lý vòng đời phần mềm đầu cuối

Bản chất của SDV đòi hỏi phạm vi vòng đời yêu cầu đầy đủ, từ thu thập và chỉ định đến xác thực, xác minh, triển khai và bảo trì. Khi phần mềm tiếp tục phát triển sau sản xuất thông qua các bản cập nhật Over-the-Air (OTA), việc quản lý khả năng truy xuất nguồn gốc và kiểm soát phiên bản trở nên quan trọng.

Các biện pháp thực hành tốt nhất để quản lý vòng đời SDV:

• Áp dụng nền tảng Quản lý vòng đời ứng dụng (ALM) tích hợp để thống nhất các yêu cầu, rủi ro, trường hợp thử nghiệm và yêu cầu thay đổi
• Cho phép kiểm soát phiên bản yêu cầu và cấu hình cho nhiều biến thể SDV
• Đảm bảo sự cộng tác thời gian thực giữa các nhóm kỹ thuật phần cứng, phần mềm và hệ thống
• Sử dụng các công cụ do AI điều khiển để nâng cao chất lượng yêu cầu và giảm việc làm lại

Với các công cụ và quy trình phù hợp, các nhóm phát triển có thể đạt được khả năng truy xuất trực tiếp, hỗ trợ ra quyết định nhanh hơn và duy trì sự tuân thủ trong suốt vòng đời phát triển SDV.

Để đáp ứng nhu cầu của các hệ thống ô tô hiện đại, việc tuân thủ ISO 26262 và ASPICE, kết hợp với quản lý vòng đời yêu cầu mạnh mẽ, là điều không thể thương lượng. Bằng cách tận dụng các công cụ được xây dựng có mục đích như Yêu cầu thăm quan ALMCác OEM và nhà cung cấp có thể hợp lý hóa quá trình phát triển, tự động hóa việc tuân thủ và đảm bảo kiểm soát toàn diện đối với phần mềm đang phát triển trong các phương tiện được xác định bằng phần mềm.

Xu hướng tương lai của xe được xác định bằng phần mềm

Khi ngành công nghiệp ô tô chuyển sang tương lai ưu tiên phần mềm, làn sóng phát triển Xe được xác định bằng phần mềm (SDV) tiếp theo sẽ được định hình bởi các công nghệ chuyển đổi và mô hình kinh doanh mới. Việc tích hợp các kiến ​​trúc gốc đám mây, 5G và chiến lược kiếm tiền từ phần mềm sẽ xác định cách các OEM và nhà cung cấp Cấp 1 cung cấp giá trị, mở rộng quy mô đổi mới và cạnh tranh trong hệ sinh thái di động ngày càng kết nối.

Phần mềm kiếm tiền trong ô tô

Với SDV, các nhà sản xuất ô tô không còn bị giới hạn trong việc bán xe một lần nữa. Thay vào đó, họ có thể mở khóa các luồng doanh thu định kỳ thông qua các dịch vụ dựa trên phần mềm, đăng ký và mở khóa tính năng được cung cấp thông qua các bản cập nhật qua mạng (OTA).

Các mô hình kiếm tiền mới nổi bao gồm:

• Đăng ký trong cabin để có thông tin giải trí, dẫn đường và điều chỉnh hiệu suất
• Tính năng theo dịch vụ (FaaS): Trả tiền theo lần sử dụng cho dịch vụ lái xe tự động hoặc hỗ trợ đỗ xe
• Dịch vụ chẩn đoán từ xa và bảo trì dự đoán
• Kiếm tiền từ dữ liệu thông qua phân tích dựa trên đám mây

Sự thay đổi này đòi hỏi một quy trình quản lý vòng đời yêu cầu mạnh mẽ để hỗ trợ việc quản lý phiên bản tính năng, tuân thủ và cá nhân hóa ở quy mô lớn.

Sự trỗi dậy của hệ sinh thái SDV và nền tảng cộng tác

Sự phức tạp của SDV đòi hỏi các hệ sinh thái phát triển mở, tích hợp, nơi các OEM, nhà cung cấp, nhà cung cấp công nghệ và nhà phát triển hợp tác theo thời gian thực. Tương lai của phát triển SDV nằm ở các hệ sinh thái dựa trên nền tảng kết hợp:

• Bộ công cụ phát triển phần mềm dùng chung (SDK)
• Chuẩn hóa phần mềm trung gian (ví dụ: AUTOSAR Adaptive)
• Công cụ quản lý yêu cầu và ALM dựa trên đám mây
• Khung song sinh kỹ thuật số để mô phỏng và xác thực chung

Các môi trường cộng tác này đẩy nhanh quá trình phát triển yêu cầu nhanh nhẹn, giảm trùng lặp và thúc đẩy khả năng tái sử dụng phần mềm trên nhiều thương hiệu và mô hình.

Vai trò của kiến ​​trúc đám mây gốc và 5G

Kiến trúc đám mây gốc và điện toán biên sẽ cho phép SDV mở rộng triển khai phần mềm, phân tích và lưu trữ trên toàn đội xe theo thời gian thực. Kết hợp với kết nối 5G, xe sẽ có thể hỗ trợ các ứng dụng có độ trễ cực thấp như:

• Giao tiếp từ xe đến mọi thứ (V2X)
• Bản đồ HD thời gian thực và nhận thức môi trường
• Chẩn đoán từ xa và gỡ lỗi qua mạng
• Hỗ trợ lái xe bằng AI và các tính năng tự động

Những đổi mới này về cơ bản sẽ nâng cao khả năng truy xuất nguồn gốc trực tiếp, tính an toàn và khả năng phản hồi, đồng thời hỗ trợ quản lý toàn bộ vòng đời SDV.

Tương lai của Xe được xác định bằng phần mềm gắn chặt với đổi mới đám mây, hợp tác liên ngành và kiếm tiền từ các tính năng được xác định bằng phần mềm. Khi các xu hướng này tăng tốc, thành công của các chương trình SDV sẽ phụ thuộc vào kiến ​​trúc có thể mở rộng, kết nối an toàn và các giải pháp phần mềm kỹ thuật yêu cầu mạnh mẽ cho phép truy xuất nguồn gốc từ đầu đến cuối và đổi mới nhanh chóng.

Kết luận

Sự gia tăng của Xe được xác định bằng phần mềm (SDV) đánh dấu sự thay đổi cơ bản về cách thức thiết kế, bảo dưỡng và trải nghiệm xe hiện đại. Từ kiến ​​trúc phần mềm xe đang phát triển và hệ thống E/E tập trung đến các công nghệ tiên tiến như AUTOSAR Adaptive, cập nhật qua mạng (OTA) và khả năng do AI điều khiển, phát triển SDV đòi hỏi một cách tiếp cận mới, cách tiếp cận này bao gồm tính linh hoạt, khả năng mở rộng và tuân thủ.

Để điều hướng thành công quá trình chuyển đổi này đòi hỏi phần mềm kỹ thuật yêu cầu mạnh mẽ, quản lý vòng đời yêu cầu toàn diện và các công cụ hỗ trợ phát triển yêu cầu nhanh nhẹn, khả năng truy xuất trực tiếp và tuân thủ toàn diện các tiêu chuẩn như ISO 26262 và ASPICE.

Khi hệ sinh thái SDV phát triển và kiến ​​trúc đám mây gốc đóng vai trò trung tâm, các nhóm phát triển phải dựa vào các nền tảng tích hợp để quản lý sự phức tạp, đảm bảo chất lượng và đẩy nhanh quá trình đổi mới.

Hãy xem bản dùng thử miễn phí 14 ngày tại Visure Solutions, Nền tảng Kỹ thuật Yêu cầu hàng đầu được xây dựng để hỗ trợ toàn bộ vòng đời SDV, được hỗ trợ bởi AI và được các ngành công nghiệp quan trọng về an toàn trên toàn thế giới tin dùng.