面对成本压力，谁从汽车电子标准中获益
出处：2011年德国汽车工程年会， 会议论文集
作者：Andre P. Slowak, Hohenheim大学，德国斯图加特
Masato Itohisa, 东京大学，日本东京
翻译：代仙，吴临政(校对) 2012年1月5日
摘要
本文主要以德国、日本和中国为例解析不同地域汽车企业在汽车电子标准化进程中扮演的角色及对标准的应用情况，所谓的标准主要是FlexRay、AUTOSAR和Genivi。在分析德国、日本和中国汽车产业结构差异的基础上，得出结论：德国的汽车OEM主要面向高端车市场，他们积极应用国际标准且从中受益，日本OEM则受益于其本土范围的汽车标准，而对中国OEM来说，没有任何国际标准反而是最好的。本文还就不同国家间通过分工合作来实现标准制定、建立不同的OEM价值网络、以及整个国家对待标准的态度等方面，做了对比并得出一些结论。
1、简介
德国和日本OEM对待标准的态度不同。日本所制定的标准适用范围仅局限于以其企业集团为中心的固定利益链，比如说，Toyota自己开发和使用自己的CAD（Togo CAD）和CAM系统（TINCA）。Toyota一向以其跨产品链及车型平台而成熟的高度模块化复用和集成式开发著称。日本其它OEM因其内部标准所体现的优势也只限于其企业集团内部。
与日本OEM对汽车国际标准呈现的消极态度不同的是，德国OEM不断将其新技术融入到新标准中。为了保持他们在高端车市场的竞争优势，德国OEM不断将新技术进行标准化，并从标准化过程中寻求研发成本的优化。标准的建立使OEM之间可以共享新技术研发成果，从而从总体上可以节约技术研发成本。同时标准也对新增部件实现进行规范，可以有效降低成本，同时也强化了OEM和供应商之间传统的严格分工和协作组成：OEM汽车集成商，大的Tier-1（如Bosch和Continental）子系统供应商和其它特殊部件供应商及生产厂。
美国OEM正忙于更新已过时的产品生产线，因此在国际标准制定方面表现比较弱势但后劲很足。中国OEM在标准制定方面无所作为，为了与西方OEM如VW等合作，他们可能会加入一些已有标准。总之中国OEM目前在国际汽车市场实力还太弱，目前主要还是更关注其国内日益成长的本土市场。
随着汽车ECU和传感器数量呈指数上升，汽车电子系统越来越复杂。一方面，软硬件集成和类似ASIL安全等级要求的应用要求资深工程师；另一方面，系统复杂度和新的安全要求降低了部件的重用度，即使相同的硬件，也需要对系统新模型重新进行工程投入，软件的开发周期也不断增长。标准正是为了应对这些挑战而提出的，其作用是：调整汽车行业的产业结构，对系统的每个功能层面进行模块化。
如下所示，本文首先分析德国、日本和中国汽车产业结构的差异，然后再对目前比较有前景的国际标准进行简单描述。
2、产业结构（价值网络）的差异
图2 德国汽车产业结构
德国的汽车产业结构既存在横向又存在纵向联系，企业之间关系比较灵活，同时也松散复杂。具体来说，技术流和信息流的形成是基于某个具体的汽车项目的。根据供应商规模和技术能力不同，如Bosch和Continental会跟所有的OEM都有合作关系，而小的Tier-1可能没有能力同时为多个OEM配套。除Tier-2和Tier-3外，还存在一些专门技术的公司如Behr（热能技术），他们也会和Tier-1一起参与OEM的联合开发项目。
日本的汽车产业结构由几个主要的企业集团组成，企业集团之间界限十分清晰。从OEM到Tier-1，Tier-n的架构十分严格，且在多个项目中维持不变，企业间合作关系的好坏直接体现着企业集团的生产力。比如，Toyota（OEM），Jtekt（转向系统供应商）和Denso（ECU供应商）为开发Toyota某款先进车型平台的转向系统而经常合作。为此，他们建立起长期彼此信任的联系，甚至为加强沟通与合作而共同向所在企业集团的某项特定资产进行注资。基于这种产业结构生产的汽车，尤其是高级车整车结构集成度更好，因为OEM更容易在技术和成本的矛盾中寻求到最优解决方案。
在中国，据ADL称，在未来几年，一些小的OEM会发生很大的变动，会被SAIC、FAW、ChangAn和Dongfeng合并或收购。最后中国整车厂的数量会减少到4个大的OEM集团。此处，我们暂且称其为“New”SAIC、“New”FAW等。
中外合资和一系列仍然很弱小的OEM是中国汽车产业链的主要组成。上图描述的场景表明中国汽车产业结构比较稳定，不会有其它更大的OEM进入。重要的是中国汽车行业缺乏Tier-2供应商网络和高质量的Tier-1供应商。正因如此，西方和日本的Tier-1，尤其像Bosch、Delphi、Denso等才得以趁机占领中国市场。
是产业结构的差异导致了不同汽车地域对标准的不同表现，而不是从技术能力的角度作出解释的。日本和北美被公认为在消费IT和手机硬件行业全球技术领先，德国在机械工程及制造业方面表现突出，中国汽车市场则更多地表现为德国和日本OEM的合资企业，且到目前为止，中国还没有自己完全主导的汽车电子革新和自制标准。
3、建立标准的联盟：FlexRay和AUTOSAR
FlexRay是用于主动安全系统的时间确定总线。FlexRay基于Byteflight，由BMW及其合作伙伴为主动安全系统研发。实际上，与其说FlexRay是一个标准，不如说是一门新技术。FlexRay标准在1999-2001期间由BMW、Daimler、Bosch、Motorola和Philips组成的联盟提出，其它一些OEM和Tier-1在2004年陆续加入，在2004-2006年间很多德国的中小汽车企业也加入其中。因此，FlexRay是由德国工业主导的工程技术标准。FlexRay技术经过相应裁剪主要用于高端车市场的X-by-wire重要应用场合。FlexRay是一个“原本是小范围的本地标准，但经过几年时间被全球汽车业行业广泛接受”的例子。对于FlexRay技术：一方面，德国OEM意识到早期的创新投入可带来时间领先优势；另一方面，其它后来者（包括OEM和ECU供应商）在其首次开发FlexRay产品/车型时承受很高的成本压力。
和FlexRay不同，AUTOSAR是更通用的概念型的标准，进而也更快被世界所接受。BMW、Bosch、Daimler和VW在2002年成立了AUTOSAR联盟。2003年，Ford汽车、Peugeot Citroen和Toyota加入该联盟。FlexRay和AUTOSAR联盟不同的成员类别对标准拥有不同的义务和权利。在德国，先是BMW，然后是Audi和Daimler率先应用了AUTOSAR，但起先都只实现了AUTOSAR标准的一部分。在日本，Nissan和Toyota探索性地在某些部件上实施了AUTOSAR标准。其中，Nissan在Fuga车型的转向系统上应用了AUTOSAR标准，Toyota在Lexus
LS460的安全系统（前端和车尾摄像头）中应用了AUTOSAR和FlexRay。
AUTOSAR将汽车电子嵌入式软件从技术上划分为几个层，最上层是复杂的应用程序模块，下层是OEM之间通用的商用化基础软件组件。相对FlexRay来说，越来越多的企业加入AUTOSAR联盟表示AUTOSAR标准所带来的好处并不局限于早期那些会员。不过AUTOSAR标准似乎对西方OEM体现了更多的优势。为什么这么说？
AUTOSAR将汽车电子嵌入式软件划分为硬件（MCU和操作系统），“基础软件”和“应用程序”三层，这种架构分层使各层软件之间接口清晰。AUTOSAR允许OEM将系统开发项目进一步细分到ECU软件的各个层。层与层之间不需要有很强的合作关系，标准的软件接口为系统集成提供保障。在每一层内部，尤其是“基础软件”和“应用程序”，AUTOSAR标准促进了供应商企业的专业分工，每个供应商可以同时为不同的OEM提供软件功能模块。这种横向的社会分工形式与德国研发项目的传统横向任务合作相一致，但和日本没有横向合作的企业集团结构形式相冲突。日本供应商更愿意为其企业集团中某一个固定的OEM提供特定的产品，他们与某一个OEM之间形成的绑定关系使纵向的企业集团结构形式得以维系。
所有的西方OEM（尤其美国和德国）和日本OEM都同时感受到新兴竞争国家（例如中国的奇瑞/长安等-注）所带来的成本压力，因此标准便成为OEM、Tier-1以及竞争对手之间进行成本分摊的一种手段。西方的国际标准如AUTOSAR体现着符合西方汽车产业结构的特点，因此日本OEM和供应商：Toyota、Nissan、Honda、Denso和Toyotsu electronics（丰田通商电子）成立了JasPar联盟，发布了JasPar标准。JasPar标准与AUTOSAR标准是一致的，只是将西方的方式用日本的方式进行翻译和转换，同时它也可以说是对AUTOSAR标准形成的一个壁垒（以保护日本汽车行业-注）。JasPar相比AUTOSAR应用性更强一些，同时也和AUTOSAR一样支持降低开发成本以及在OEM和中小型企业之间确立合作关系。
标准化软件接口对西方OEM的好处在于：减少和避免OEM之间、OEM和供应商之间以及供应商之间的软件接口形式的多样化。使用通用的软件接口可以减少独立于硬件的功能软件的开发工作，简化基于模型的开发流程，并使应用AUTOSAR代码生成工具成为可能。对于供应商而言，不同OEM之间的软件模块可以重用；对于OEM而言，不同供应商的软件模块互换性增强。
对于日本OEM来说，OEM之间很少互换技术和信息。所以德国的OEM似乎更能受益于AUTOSAR标准。AUTOSAR将系统纵向分层，横向模块化，从而可以将研发成本问题扩展到整个行业来考量，利于降低研发成本。
4、建立标准的联盟：Genivi
在汽车信息娱乐系统领域形成了三个主要的相互竞争操作系统标准。Continental和Deutsche Telekom（德国电信）提出了一个名叫AutoLinQ的新系统，主要由Android派生而来；Intel和其它几个公司尝试建立了一个新的平台称作MeeGo；而BMW、Bosch和其它OEM主推Genivi。MeeGo和Genivi都是开源的，基于Linux内核。MeeGo原本是手机和智能电话的操作系统标准。
Genivi与FlexRay和AUTOSAR标准类似，不同的是Genivi正面临与其它标准的竞争。这种汽车信息娱乐系统领域的竞争是一场关于标准的开放与封闭之争。MeeGo是最开放的标准，而目前Toyota采用封闭的、专有的QNX操作系统，Ford和Fiat采用嵌入式Windows。汽车行业可能存在一种趋势：OEM正逐渐放弃对信息娱乐系统标准的控制权，而只专注于上层应用软件。
软件开源可以有效降低开发和维护成本。Genivi是作为汽车信息娱乐系统设备的嵌入式系统软件标准被提出的。汽车工业担心消费行业和信息技术的技术渗透，所以标准化的目的在于保护汽车行业不受其它工业行业的入侵。
5、讨论
德国OEM主要面向高端车市场，他们引入技术标准可以有效屏蔽来自以量取胜的中/低端车市场的竞争。任何汽车电子标准都必须是在成本可接受的前提下提出的新技术和新方法。此外，安全相关标准则体现的是为中国OEM进入欧洲市场所设的门槛。日本OEM的产品策略是面向量大的中级车市场，同时也包括混合动力车市场，这些车具有很好的成本优势。所以日本OEM可能会依靠成本优势去应用一些标准，不过他们需要时刻面对中端车市场众多的竞争压力。AUTOSAR更适合面向整个行业范围严格纵向分层合作的产业结构模式，日本OEM更倾向于局限在企业集团范围内的横向合作产业模式，他们更推崇封闭的系统模式，这样他们可以在OEM及其关联的供应商圈子内寻求到更成熟更优化的分工合作方式。如果新的国际技术标准被强制实施，那么日本OEM的生产力在一段时间内将受到削弱。
在亚洲，中端车市场面临来自如Hyundai等新竞争者，不过Volkswagen正成为中端车市场的领军制造商。新的亚洲竞争者们相比其它地区OEM的制造和劳动力成本更低，但是他们也有嵌入式软件开发成本日益增长的压力。德国OEM尤其担心他们本土的嵌入式软件工程成本会高得不可接受，软件开发必须符合特定的ASIL等级要求，德国的工程劳动力成本比印度和中国要高出很多。
西方的汽车电子标准在中国强制执行可以缓解一些经济成本压力（对于西方OEM来说-注），强制执行可以给不符合标准的OEM增加额外的开发成本，从而可以削弱中国OEM和印度OEM（Tata）的成本优势。国际标准如AUTOSAR的强制实施同时也带来系统开发任务的进一步细分和模块化，细分是将可竞争和可货架的部件分开，模块化是将高成本和低成本的开发任务分开。总的来说，标准化所带来的好处可以归结为以下三个方面：
- 系统细分：有些部件在标准中已经包含，可以做成通用的货架产品。其它部件在标准中规定不是很明确，各OEM实现可以不同；
- B类模块化：在系统软件架构中具体某一层内部进行模块划分，可将某个行业标准再次细分成多个模块来实现，有利于加强竞争和促进分工合作；
- 完善产业结构：通过与企业集团内部供应商的频繁沟通确立通用规则和内部标准，这些规则和内部技术标准有利于提高生产力和产品化。
要从系统细分和模块化方面获益，必须建立国际标准。日本企业集团内部也会有模块化，但是性质不一样，因为它并不是面向整个行业的，我们称之为“A类模块化”，而此文中所提到的面向整个行业的模块化称之为“B类模块化”。在“B类模块化”方面，德国OEM是标准的发起者和制定者，日本OEM是跟随者，中国OEM则是后起的标准使用者。
6、结论
从德国的角度来说，汽车电子技术标准通过新技术共享的方式使OEM开发成本得以分摊，并为Tier-1制定了通用的框架，使得Tier-1在明确技术标准基础上进行部件/子系统开发的竞争更加激烈。标准是定义通用概念、一致性要求和技术接口的文档，它可能离具体实现还有一段距离，也不会具体到生产环节。标准也是将可竞争和可货架部件加以细分的规则。从日本的角度看，技术标准也是分摊OEM开发成本的一种方法。但是在日本企业集团内部，OEM和供应商已经有通过长时间合作所达成一致的实现框架，而且企业集团内部的供应商们对其OEM的开发需求了如指掌。总之，国际标准对于日本OEM来说意义会有所不同。中国OEM包括印度Tata可能会凭借开发和制造成本的独特优势很容易地打入市场，但是，他们在符合软件安全标准的产品开发方面缺乏经验。中国OEM总是case-by-case地确立供应商体系，他们在技术know-how方面还严重依赖国外OEM的合资企业。