前言
01
近兩年牽頭參與了多個，基于SOA的全新架構項目。在和客戶一起開展項目的過程中，也遇到了很多共性的問題。所以想借這個機會，和大家分享一下，希望對大家有所啟發。有錯誤，不恰當的地方，歡迎大家指正。
開發過程中的痛點
02
近年來，由于汽車電子電氣架構的快速迭代，很多主機廠都處于新老架構交替的重要時期，搭建一個全新的架構，對于任何團隊都將是一個不小的挑戰。任何新生事物的出現，都是對傳統的革命，我們需要抱著積極的心態，至少在一定程度上打破原有的思維和框架，從而建立新的秩序。
在SOA架構設計項目中，無論是和主機廠，或是我們團隊內部，都對項目開展了多次復盤總結，大概得出了下圖中的這些共性問題。包括：“職責邊界”，“傳統和變革共存”，“服務是什么”......
這些問題需要從宏觀上，或者從思維意識上，給予特別的重視。今天我們就——“職責邊界”，來重點聊一聊。
我們知道，汽車電子電氣是個異常復雜的系統，不可能由一個人，一個組織來完成。所以站在主機廠角度，梳理出正確的事情，然后把他們交給正確的組織來做，就顯得異常重要。
當然這也涉及到公司的業務策略，對未來的定位，比如公司是否致力于主導打造完整的生態鏈，還是掌握核心的軟件，還是僅僅專注于市場需求的理解及實現，等等。
無論如何，宏觀的職責分工在一開始就需要規劃清楚，否則所有的工作是沒法有效開展的，就算開展了，也會逐步偏離初衷，變得難以控制。
職責定義
03
在我們討論職責邊界之前，應該先清晰一個問題，“職責由何而來？”，只有清楚了職責的由來，才能梳理出職責的準確定義，并進一步明確職責的邊界。
為了得到答案，先讓我們回到最初的起點，看看我們對車輛的定義是怎樣的。車輛是僅僅作為交通工具，還是發展成為所謂的第三生活空間？無論是哪種發展方向，有一點是肯定的：車輛都是為人來服務的。
從下圖中，我們可以看到車輛使用時的三個要素：環境，車輛和用戶。車輛需要感知環境，來滿足用戶的需求。從這點來看，也能說明為什么把整個車輛作為系統的邊界來定義用戶需求。（環境和用戶在這里都是廣義的，我們就不展開了。）
接下來我們撥開車輛的外殼，進到車輛的內部，來看下車輛是如何感知環境來滿足用戶需求的。這個層級已經屬于解決方案了，核心元素是傳感器，ECU和執行器。
從上圖中，我們可以看到，環境中的一切物理表象，通過傳感器轉化為對應的電信號，然后這些模擬電信號，傳輸到在ECU內部，轉化為數字信號。然后在軟件世界進行溝通，計算和分析，之后將控制指令轉化為模擬信號。模擬信號傳遞到執行器，執行器遵照這些指令，結合自身的物理特性，執行器完成功能在物理世界的最終實現。這個層級看得見摸得著，傳統的零部件供應商基本也是按照這個職責來劃分。
對于傳感器和執行器，目前的現狀和趨勢是各家的技術和方案逐漸趨同，以后應該是向標準化的方向發展了。當然這些不是我們今天討論的范圍，ECU才是我們今天討論的重點。我們可以看到ECU在感知環境和滿足用戶的過程中起到了關鍵的分析與控制的角色，所以ECU才是滿足車輛定義的核心元素。由此，也回答了我們之前的問題，當我們討論架構開發中的職責，其實本質是溯源到ECU所承擔的職責。
接下來我們再撥開ECU的外殼，到ECU內部來看看。這里我們提到的ECU是個泛化概念，對于用戶，不太在乎是1個ECU還是100個ECU實現了他們所期望的功能。但是從架構的角度，我們需要評估需要有哪些ECU，這些ECU分別承擔什么職責是最優化的。
我們詳細來看看ECU可能承擔的職責，這里將忽略ECU的中間件，應用層，操作系統......這些是用以 “實現” ECU職責的部件，但我們今天單講 “職責”，不講 “實現”。
在下圖中，我們根據不同的職責，將ECU分成多個軟件層級。
最底層的是Device (S&A) abstraction，這里是指傳感器，執行器這些物理部件的抽象。
當我們和其他人進行溝通，或者協作時，首先要保證有同樣的語言。如果都不能理解對方說了什么，好的溝通結果根本無從保證。
這里的Device (S&A) Abstraction其實就是這個作用，他們是在軟件世界里對實際物理設備的抽象，或者說翻譯。
除了Device (S&A) abstraction以外，其他的每一層都發揮著獨有的作用，為了更好的理解ECU每一層所承擔的職責，我們可以將他與人體機能進行類比，如下圖所示：
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Device (S&A) abstraction：
這個最底層的作用就相當于人的雙手，雙腳，是最終接觸這個世界的對象。
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Device (S&A) control：
這層就是對Device的控制，比如對天窗電機的控制，開還是關等等，類似于人手部的肌肉，控制手的活動。
-
Gateway of communication：
這層主要是通訊的樞紐，類似于人的關節，連接身體的各個部位。
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Domain/zone level control：
這層是功能域控制，是對控制之間的協調。比如為了保證車身的穩定，需要考慮如何協調制動控制和轉向控制。類似于神經系統，如何協調手腳，來保持身體平衡。
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Cross-domain/vehicle scope control：
這層就是整車范圍內的規劃。比如所謂的場景定義汽車，基于場景來進行整車范圍內的規劃。這類似于人的大腦，處理一個項目，考慮要做哪些事情，前后次序是什么等等。
這個層級架構，從下往上，層級越高，處理的事務就越復雜，就越需要規劃和計算，層級越低，越簡單，只需要條件反射。這和人，也是一樣的。
在了解了ECU可能承擔的職責以后，接下來我們來看看，架構在演變過程中ECU的職責是怎么變化的。
分布式架構
首先是最傳統的分布式架構，ECU承擔了設備抽象和設備控制的職責，每個ECU基本上是各司其職，盡可能不打擾對方。這個架構里，人承擔了總體規劃，思考分析，及車輛行為的協調的職責。
域（Domain）控架構
接下來是功能域架構，在原來的基礎上增加了功能域控制器，來承擔域內的協調及域間的溝通。
區域控制+中央計算架構
最后，就升級為區域控制+中央計算的架構，在這個架構中，人大腦的職責也要被取代了。到這一步，車輛將真正發展成為數據世界中的一環。
因為每個公司或多或少都有遺留的資產或者負擔，包括基于原有架構的打造的，車型，組織架構，流程和工具，原有的零部件和供應鏈體系等等。另外，支持新架構的產品體系還沒有完全打通，尤其是在性能，功能安全等方面，所以這個架構還處于，傳統控制器和新架構控制器同時存在的中間狀態，各自的職責還在不斷的發生演進，這背后會有不同的力量在推動。
接下來，我們聊下為什么要分層？
這和我們對架構的理解，以及供應商合作方式都有很大的關系。
我們暫且以ECU這個顆粒度來舉例。在上圖中，如果把一個ECU和另一個ECU的交互定義為一個復雜度，那么左邊這平級架構中的每個ECU因為自身功能，需要溝通的話，都將有3個可能的復雜度。最終，這4個ECU組成的架構，一共將存在3*4，12個復雜度。
而如果把其中一個ECU提高一個層級，通過這個ECU來協調底層的ECU。這個ECU將依然保持3個復雜度，但是底層的每個ECU，復雜度都將變成1。那這4個ECU組成的架構，就變為6個復雜度。
大家可以看下這個差異。同樣是4個ECU的總數，但最終的復雜度數量卻減少了一半。ECU數量越大，兩種架構的復雜度差異也將越大。
另外，因為不同層級復雜度的明確，對于如何宏觀分配資源，規劃平臺，我們就心中有數了。
需要注意的是，這個例子，只是以ECU為單位，對功能實現來講，顆粒度必須下沉到軟件單元才有意義。這種情況下，因為架構分層引起的數量差就更加可怕了。
從這點上，也能理解，為什么在傳統的架構和供應商體系中，有任何小的改動都如此緩慢和昂貴了。我們如果不從根本上解決復雜度，其他的措施都是揚湯止沸，治標不治本。
職責邊界
04
從車輛定義再到ECU層級的拆解，我們對開發過程中ECU所承擔的職責已經較為清晰了。最后，根據ECU所承擔的職責，我也對實際開發過程中的職責邊界給出自己的看法。
在上圖中，我們先將整個開發分為兩個大的階段，需求開發和產品開發，然后根據之前提到的ECU層級，將產品開發劃分為3級，每一級又拆分為軟件產品和硬件產品。然后基于這個分類，應當由主機廠，還是合作商來承擔某一分類的職責，在圖中給出了推薦程度。
因為傳統OEM的開發設計人員，不太懂軟件，而傳統的軟件商只關注單個ECU，沒有整車視野，所以在這個變革的歷史階段，市場上需要有能結合兩種能力和視野的方案供應商，來彌補缺失的地方。（在實際的情況中，方案商也可能是軟件供應商。）
最后，重點說明兩點：
-
在新的架構體系下，主機廠除了負責需求開發，還應該掌控域控制器及中央控制器的軟件開發，只有這樣，才真正培養迭代能力，保證產品質量，擁有真正的話語權。
注：掌控不一定代表需要事必躬親，什么都是自己來做。
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最底層的ECU，建議軟硬件同一供應商，因為在這一層軟硬件耦合性較大。再往上，域和中央控制器的ECU，建議軟硬分離，由不同的供應商負責，而且因為領域的不同，可能存在多個軟件供應商，如此一來，主機廠的協調溝通就尤其重要。
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05
END
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