“Bài toán khó” trong việc tạo ra các phương tiện được xác định bằng phần mềm

Đơn cử như việc để nâng cao chuyên môn của mình, Mercedes đã đầu tư hơn 200 triệu euro (216 triệu USD) vào một trung tâm phần mềm tại trung tâm công nghệ gần Stuttgart, Đức. Nhà sản xuất ô tô này cho biết 1 tỷ USD trong tổng số 150 tỷ USD doanh thu toàn cầu vào năm 2022 đến từ việc nâng cấp xe dựa trên phần mềm.

Phương tiện được xác định bằng phần mềm rất dễ hình dung nhưng như các công ty ô tô đang phát hiện ra thực tế rất khó thực hiện

Các nhà sản xuất ô tô hy vọng rằng việc chuyển trọng tâm từ phần cứng sang phần mềm sẽ cắt giảm chi phí phát triển, củng cố lòng trung thành của khách hàng và tăng doanh thu.

Tuy nhiên, việc tạo ra "điện thoại thông minh trên bánh xe" đòi hỏi phải xem xét lại hoàn toàn việc phát triển phương tiện, mối quan hệ với nhà cung cấp mới và cải tổ văn hóa doanh nghiệp.

Theo nghiên cứu của công ty tư vấn Accenture, đến năm 2030, các dịch vụ kỹ thuật số có thể tạo ra doanh thu bổ sung lên tới 1,5 nghìn tỷ USD cho ngành công nghiệp toàn cầu, tăng lên 3,5 nghìn tỷ USD, chiếm tới 40% tổng doanh thu của ngành ô tô vào năm 2040.

Trong khi đó, vào năm 2030, thị trường cho các tính năng và đăng ký được cung cấp qua mạng dự kiến sẽ đạt 14 tỷ USD, tăng từ mức 3,3 tỷ USD vào năm ngoái, theo dữ liệu từ công ty tư vấn Deloitte.

Quá trình chuyển đổi chủ yếu gây ra sự chậm trễ và sai lầm, công khai nhất là tại Cariad đang gặp khó khăn của Tập đoàn Volkswagen. Những thất bại ở bộ phận phần mềm đã cản trở việc ra mắt mẫu Audi Q6 E-tron chạy hoàn toàn bằng điện mới và mẫu Porsche Macan chạy bằng pin.

Những nạn nhân khác của "cuộc chạy đua vũ trang" kỹ thuật số mới bao gồm hai mẫu xe điện Volvo. Mẫu SUV hàng đầu EX90 của nhà sản xuất ô tô đã bị trì hoãn vì những thách thức trong khi thử nghiệm phần mềm "nhiệm vụ quan trọng", trong khi việc giao mẫu SUV cỡ nhỏ EX30 bị đình trệ trong nửa tháng vì bản cập nhật phần mềm quan trọng chỉ có thể được thực hiện tại các đại lý chứ không phải qua mạng.

Và không có mẫu nào trong số bốn mẫu này là phương tiện được xác định bằng phần mềm thực sự.

Những gì được coi là sản phẩm xác định bằng phần mềm "thực sự" vẫn còn đang được tranh luận nhưng hầu hết đều đồng ý rằng nó cần phải có một hệ thống máy tính tập trung chỉ với một số ECU mạnh mẽ kiểm soát một loạt chức năng tích hợp cũng như luồng dữ liệu đến và đi từ đám mây.

Jean-Marie Lapeyre, giám đốc công nghệ và đổi mới phụ trách ô tô của Capgemini cho biết: “Lời hứa về phương tiện được xác định bằng phần mềm cũng giống như lời hứa về phương tiện tự hành. Thật khó khăn”.

Lapeyre đã đề cập đến “chu kỳ cường điệu” của Gartner, đại diện cho năm giai đoạn chính trên con đường trưởng thành của công nghệ. Ông vẽ các phương tiện được xác định bằng phần mềm trên đường trượt đi xuống tiến gần đến đáy vỡ mộng, điểm thấp tiếp nối đỉnh điểm của những kỳ vọng tăng cao khi một ý tưởng hay chuyển sang giai đoạn khó thực hiện.

Giám đốc điều hành Renault Luca de Meo muốn hãng sản xuất ô tô này ra mắt chiếc xe được điều khiển bằng phần mềm đầu tiên vào năm 2026.

Kỳ vọng cao

Những kỳ vọng không hề giảm bớt bất chấp những thách thức gần đây. Ví dụ, Stellantis dự đoán họ sẽ tạo ra doanh thu gia tăng 20 tỷ euro (21,6 tỷ USD) vào năm 2030 khi khách hàng tận dụng phần mềm để thanh toán cho các tính năng bổ sung, nâng cấp và đăng ký.

Trong khi đó, Renault hy vọng sẽ giảm 50% thời gian phát triển phương tiện bằng cách sử dụng lại phần mềm được phát triển trên đám mây và tải xuống "khung gầm kỹ thuật số" mới được tạo ra với sự trợ giúp của nhà sản xuất chip Qualcomm và chạy hệ điều hành Android. Công ty cho biết, sự nhấn mạnh vào phần mềm cũng sẽ góp phần giúp Renault giảm 40% chi phí xe điện.

Theo dữ liệu từ Deloitte, vào năm 2021, chỉ 2,4% phương tiện trên đường có thể được mô tả là được xác định bằng phần mềm (chủ yếu là các mẫu Tesla).

Đến năm 2030, “90% trở lên” sẽ phù hợp với định nghĩa đó, công ty tư vấn dự báo trong một báo cáo gần đây về tương lai của phương tiện được xác định bằng phần mềm

Renault và Qualcomm đang hợp tác trên kiến trúc điện toán tập trung cho các phương tiện được điều khiển bằng phần mềm trong tương lai của nhà sản xuất ô tô này.

Người đứng đầu bộ phận ô tô của Qualcomm, Nakul Duggal, cho biết trong một cuộc thảo luận bàn tròn gần đây do The Financial Times chủ trì: “Khách hàng có kỳ vọng về sản phẩm tiêu dùng là gì bởi vì họ luôn cầm điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng trên tay”.

Qualcomm đã sử dụng kiến thức chuyên môn của mình về điện tử tiêu dùng với tư cách là nhà cung cấp chip cho ngành điện thoại thông minh để trở thành một công ty quan trọng.

Phương pháp khác nhau

Ngày nay, giá trị phần cứng của điện thoại thông minh chỉ là thứ yếu so với giá trị mà nó tạo ra từ việc cung cấp các dịch vụ dựa trên phần mềm thông qua ứng dụng. Tuy nhiên, cách mà ngành công nghiệp điện thoại thông minh và ô tô nắm bắt được giá trị rất khác nhau. Các nhà sản xuất ô tô vẫn chủ yếu kiếm tiền bằng cách tính thêm phí cho các tính năng phần cứng của khách hàng.

Duggal nói: “Lịch sử của ngành công nghiệp ô tô là giá trị gia tăng nằm ở hệ thống ống nước của ô tô. Bạn không thay đổi những thứ nền tảng của hệ thống ống nước”.

Quá trình đó đã dẫn đến các kiến trúc điện/điện tử (E/E) ngày nay, kiến trúc này chỉ có thể bổ sung thêm các tính năng nếu một bộ điều khiển điện tử khác được lắp đặt. Kết quả là thường có 100 ECU trở lên trên mỗi ô tô.

Lapeyre của Capgemini nói: “Cấu trúc E/E kế thừa của một số nhà sản xuất ô tô lớn là một cơn ác mộng”.

Alex Koster, người đứng đầu về ô tô tại Boston Consulting Group, cho biết tại sự kiện Financial Times: “Dòng tiền của ngành vẫn chủ yếu đến từ những thứ cũ vẫn đang được bán rất có lãi. Dành toàn bộ thời gian và sự chú ý của bạn vào những thứ mới sẽ tạo ra đủ loại xung đột trong ngành. Tôi nghĩ điều đó giải thích tại sao hiện tại chúng ta có quán tính như vậy”.

Hầu hết các nhà sản xuất ô tô hiện đã kết hợp màn hình người lái với màn hình cảm ứng trung tâm theo kiểu tiền thân của kiến trúc máy tính vùng để tạo ra một hệ thống thông tin giải trí mạch lạc với các bản cập nhật qua mạng và các tính năng bổ sung có thể tải xuống.

Mercedes-Benz cho biết 1 tỷ USD trong tổng số 150 tỷ USD doanh thu toàn cầu vào năm 2022 đến từ việc nâng cấp xe dựa trên phần mềm.

Lớp phức tạp mới

Nhưng giống như hầu hết các phát triển công nghệ trong ngành công nghiệp ô tô, Tesla đang dẫn đầu trong cuộc đua tạo ra phương tiện được điều khiển bằng phần mềm. Các công ty khởi nghiệp Trung Quốc như Nio cũng không bị tụt lại phía sau quá xa, tương tự không bị hạn chế bởi văn hóa phát triển truyền thống.

Siggi Dirr, phó chủ tịch, người đứng đầu bộ phận công nghệ và dịch vụ kỹ thuật toàn cầu tại đơn vị phần mềm Continental Elektrobit cho biết: “Là người mới, bạn có toàn quyền tự do. Bạn có thể thiết kế sản phẩm của mình, hợp tác với bất kỳ loại người chơi nào và sau đó bắt đầu ngay lập tức”.

Nguy cơ thực hiện các thay đổi sâu rộng về phần mềm trong một nhà sản xuất ô tô đã có uy tín là lớn hơn. Bắt đầu sản xuất đúng thời hạn đã đủ khó nếu không cần phải tìm ra lỗi trong kiến trúc E/E mới chạy phần mềm mới từ các nhà cung cấp mà nhà sản xuất ô tô chưa từng hợp tác trước đây.

Dirr nói: “Nếu bạn làm mọi thứ cùng một lúc, bạn sẽ làm quá tải quá trình phát triển và có thể gây rủi ro cho tiến độ”.

Những lịch trình đó đang bị hoãn lại vì các nhà sản xuất ô tô biết rằng họ phải chấp nhận rủi ro nếu muốn biến chiếc ô tô thành một thiết bị thông minh cung cấp các bản cập nhật, dịch vụ và trí thông minh dựa trên dữ liệu liền mạch.

Lapeyre cho biết: “Với kiến trúc hiện tại, bạn không thể dễ dàng triển khai các dịch vụ mà mọi người mơ ước. Bạn phải có một hệ thống máy tính trung tâm”

Georges Massing, phó chủ tịch MB.OS, hệ điều hành trên ô tô của Mercedes-Benz, phát biểu tại sự kiện FT: “Trước đây, chúng tôi hoàn toàn phụ thuộc vào một số nhà cung cấp nhất định. Chúng tôi chỉ viết 1.000 trang thông số kỹ thuật 5 năm trước khi ra mắt ô tô và hy vọng đây sẽ chính xác là thứ mà khách hàng sẽ cần.

Đối với các mẫu xe tiếp theo, Mercedes có thể đã thay đổi nhà cung cấp. Massing nói: “Điều đó có nghĩa là chúng tôi không thể cập nhật các mẫu xe thế hệ cũ và mới cùng nhau.

Việc thiếu giao tiếp giữa các ECU chạy các tính năng điện tử khác nhau dẫn đến sự lặp lại rất lớn.

Remco Timmer, người đứng đầu công nghệ tại nhà cung cấp dịch vụ định vị Here, phát biểu tại một sự kiện tập trung vào các phương tiện được xác định bằng phần mềm tại: “Trước đây, chúng tôi sẽ cung cấp gần như cùng một nội dung hai hoặc ba lần tùy thuộc vào miền chức năng khác nhau của phương tiện”.

Một nhà sản xuất ô tô đã quyết định coi phần mềm như một phần vật lý trong hệ thống theo dõi của mình, không tính đến việc phần mềm có thể được cập nhật hàng ngày thay vì hai năm một lần.

“Hệ thống không thể xử lý được”, Lapeyre nói và từ chối nêu tên nhà sản xuất ô tô.

Khởi động lại mối quan hệ

Khi các mối quan hệ đối tác mới phát triển, rõ ràng là các nhà cung cấp tập trung vào phần mềm có quyền truy cập vào dữ liệu và thông tin chi tiết do việc sử dụng ô tô tạo ra. Trước đây chưa bao giờ có sẵn.

Ví dụ: Tập đoàn Volkswagen đã chứng kiến chuyên gia Mobileye của ADAS thu thập dữ liệu từ chip EyeQ dẫn đầu thị trường từ toàn bộ đội xe của VW để xây dựng bản đồ có nguồn gốc từ cộng đồng. Điều này đã giúp ích cho VW cũng như cho cả các đối thủ của nó.

Dirk Hilgenberg, cựu giám đốc Cariad, cho biết tại CES 2023: “Đó là lý do tại sao Cariad được thành lập, bởi vì chúng tôi không có quyền truy cập. Chúng tôi muốn có quyền truy cập và có quy trình phát triển dựa trên dữ liệu của riêng mình”.

Trong khi Mobileye tranh cãi rằng VW không có quyền truy cập vào dữ liệu, VW vẫn quyết định tự mình thực hiện toàn bộ quá trình. Động thái này phản tác dụng vì mặc dù đã thuê hơn 6.000 chuyên gia phần mềm nhưng quy mô nhiệm vụ quá lớn đối với Cariad.

Năm ngoái Hilgenberg đã được thay thế và bộ phận này được cho là đang lên kế hoạch cắt giảm 2.000 việc làm.

Dirr của Elektrobit cho biết: “Họ đã cố gắng tự mình làm mọi thứ. Bây giờ họ khiêm tốn hơn và nói: Được rồi, chúng tôi cần làm việc nhiều hơn với các nhà cung cấp hiện có. Việc phát triển phần mềm có thể rất tốn kém nếu bạn muốn tự mình làm mọi thứ”.

Deloitte ước tính rằng một nhà sản xuất ô tô sẽ cần chi 2,7 tỷ USD mỗi năm để có bộ phận phần mềm nội bộ của riêng mình.

Tuy nhiên, việc quản lý mối quan hệ với các nhà cung cấp trong thời đại phần mềm không hề dễ dàng.

Christian Sobottka, Chủ tịch mảng Ô tô của Harman, cho hay việc chuyển đổi sang kiến trúc phần mềm hiện đại trên ô tô là “tốn kém, đau đớn và căng thẳng”

Christian Sobottka, chủ tịch mảng ô tô của chuyên gia thông tin giải trí Harman thuộc sở hữu của Samsung, cho biết ngành công nghiệp này cần chuyển từ “chuỗi giá trị” sang “mạng giá trị”.

Sobottka, đồng thời là CTO của nhà cung cấp Robert Bosch, nói: “Đã có giai đoạn một số nhà sản xuất ô tô cố gắng áp dụng mô hình công nghiệp cũ cho thử thách mới. Trong hai năm qua, một số trong số họ đã gặp khó khăn và thất bại”.

Cần phải có một sự chuyển đổi về văn hóa. Sobottka nhấn mạnh: “Mô hình hợp tác trước đây, nơi nhà sản xuất ô tô xác định mọi thứ và chỉ huy một nhóm nhà cung cấp nhất định là không tốt để đưa chúng ta đến tương lai. Cần có một mối quan hệ hợp tác lớn”.

Khó khăn xảy ra khi tạo và kết hợp tất cả các thành phần phần mềm

Chiếc xe cần hoạt động như một "máy tính biên" khép kín nhưng cũng kết nối với đám mây để nhận các bản cập nhật và cung cấp tất cả các dịch vụ do ứng dụng điều khiển.

Tất cả các cảm biến cần được kết nối với máy tính tập trung nhưng cũng phải hoạt động với mức độ bảo mật tuyệt đối.

Sobottka nói: “Về mặt kỹ thuật, đó không phải là khoa học tên lửa vì các lĩnh vực khác đã làm được điều đó, nhưng việc thay đổi hướng tới một kiến trúc phần mềm rất hiện đại, nhất quán là tốn kém, đau đớn và căng thẳng”.

Tìm kiếm sự tiêu chuẩn hóa

Cung cấp một ngôn ngữ chung là điều mà ngành công nghiệp điện thoại thông minh đã giải quyết theo thời gian bằng cách hợp nhất hai hệ điều hành: Apple cho điện thoại của riêng họ và Android cho hầu hết mọi thứ khác.

Nhưng ngành công nghiệp ô tô vẫn chưa có. Để tạo động lực, một liên minh đã được ra mắt tại CES nhằm thúc đẩy sự hài hòa giữa các tiêu chuẩn và phương pháp phát triển.

Liên minh tập hợp một số cơ quan công nghiệp đang thúc đẩy tiêu chuẩn hóa các yếu tố khác nhau của phương tiện được xác định bằng phần mềm bao gồm Autosar, Covsea, Eclipse SDV và Soafee.

Ý tưởng là mọi thứ được phát triển dưới dạng phần mềm sau đó sẽ dễ dàng giao tiếp với lớp giữa và lớp cơ sở của phần mềm trong ô tô, cho phép viết và kiểm tra mã mới trên đám mây (phương pháp "song sinh kỹ thuật số"). Về mặt lý thuyết, điều này sẽ cắt giảm thời gian phát triển mẫu xe hàng tháng và tiết kiệm hàng triệu đô la bằng cách tránh thử nghiệm băng ghế "phần cứng trong vòng lặp" trên xe nguyên mẫu.

Nhà thiết kế chip Arm đã tạo ra Soafee (viết tắt của kiến trúc mở có thể mở rộng cho cạnh nhúng) để mang đến cho ngành công nghiệp xe hơi được xác định bằng phần mềm một cú hích rất cần thiết. Các thành viên của Soafee bao gồm Continental, Tata Motors, Geely, Qualcomm và Harman.

Dipti Vachani, người đứng đầu bộ phận ô tô tại Arm, nói: “Các nhà sản xuất ô tô đang gặp khó khăn. Vì vậy, chúng tôi tạo ra Soafee để giải quyết một số vấn đề của họ. Càng nhiều giải pháp, càng nhiều phương tiện được xác định bằng phần mềm thì Arm càng tốt”.

Trong mối quan hệ nhà cung cấp mới này, các nhà sản xuất ô tô có thể tập trung vào phần mềm mà khách hàng nhìn thấy, từ đó tạo ra sự khác biệt cho thương hiệu.

Trong khi đó, các nhà cung cấp có thể làm việc trên các lớp bên dưới, cho phép họ tạo ra quy mô bằng cách sử dụng lại phần mềm.

Các nhà phát triển ứng dụng độc lập có thể làm việc trên các dịch vụ dành riêng cho ô tô với kiến thức rằng chúng sẽ tương thích với nhiều thương hiệu nhờ có lớp "trừu tượng" chung.

Các nhà sản xuất ô tô đang dựa rất nhiều vào các nhà sản xuất chip như Qualcomm, Nvidia và Renesas để cung cấp các hệ thống tập trung trên chip (SoC) đủ mạnh để xử lý màn hình ngày càng tăng, đồ họa nâng cao và xử lý dữ liệu bổ sung cần thiết.

Các khoản đầu tư

Vào năm 2022, Qualcomm cho biết hệ thống đặt hàng ô tô của họ trị giá 30 tỷ USD.

Mặc dù các công ty công nghệ đang tập trung vào một không gian gần như chỉ chiếm lĩnh được hỗ trợ bởi các nhà cung cấp ô tô truyền thống, một số công ty lâu đời cũng đang giành được công việc kinh doanh đáng kể.

Giám đốc điều hành Valeo Christophe Perillat nói: “Hậu quả chính của phương tiện được xác định bằng phần mềm đối với chúng tôi là việc thay thế các ECU nhỏ trị giá 10 euro đến 20 euro bằng các máy tính lớn, phức tạp trị giá vài trăm euro. Đối với chúng tôi, đó là một cơ hội lớn để phát triển”.

Harman năm ngoái đã giành được đơn đặt hàng mà Sobottka mô tả là đơn đặt hàng ô tô lớn nhất từ trước đến nay cho hệ thống máy tính tập trung cho một công ty duy nhất trị giá “nhiều tỷ USD”.

Mobileye năm ngoái đã đặt hàng các đơn hàng chuyển tiếp trị giá 7,4 tỷ USD. Sau trải nghiệm với Cariad, công ty thuộc sở hữu của Intel đã chuyển chiến lược từ cung cấp sản phẩm ADAS “hộp đen” sang cho phép các nhà sản xuất ô tô điều chỉnh sản phẩm cuối cùng thông qua hệ điều hành DXP của mình.

Giám đốc điều hành Mobileye Amnon Shashua cho biết: “Khi bạn có một thứ gì đó quá rộng rãi, nhà sản xuất ô tô muốn sở hữu những yếu tố khác biệt”. Shashua nhấn mạnh DXP đang củng cố việc "áp dụng rất nhanh" hệ thống bán tự động Giám sát tiên tiến của Mobileye.

Liệu số tiền đổ vào các phương tiện được xác định bằng phần mềm có được trả lại hay không vẫn là một câu hỏi mở khi các nhà cung cấp và nhà sản xuất ô tô điều tra xem khách hàng sẽ sẵn sàng trả thêm tiền để có nội dung và dịch vụ nào.

Lapeyre của Capgemini cho biết: “Những gì tôi chưa thấy từ các nhà sản xuất ô tô truyền thống là một trường hợp rất hấp dẫn. Chúng tôi đã nghe những thông báo như 20% doanh thu của chúng tôi sẽ đến từ dịch vụ. Nhưng tất cả những con số khổng lồ này đều không thể đạt được”.

Tại Stellantis, các ý tưởng đăng ký bao gồm huấn luyện địa hình cho chủ xe Jeep hoặc nâng cấp mã lực cho xe hiệu suất Dodge trong thời gian trong tương lai khi sản lượng đầu ra bị hạn chế ngoại trừ ở một số khu vực nhất định.

Điều không nhất thiết sẽ hiệu quả là yêu cầu khách hàng trả tiền để mở khóa phần cứng nhúng, một vấn đề mà BMW gặp phải gần đây sau khi hứa từ bỏ ý tưởng đăng ký ghế sưởi.

Mamatha Chamarthi, giám đốc phát triển kinh doanh về trải nghiệm phần mềm tại Stellantis, nói: “Nếu tôi bước vào đại lý và mua một chiếc ô tô có ghế sưởi, tôi hy vọng ghế sưởi đó sẽ hoạt động chứ không phải để nó được cung cấp như một dịch vụ”.

Khả năng cập nhật của ô tô cũng phụ thuộc vào việc liệu phần cứng có thể đáp ứng được những nâng cấp ngày càng nặng về dữ liệu hay không.

Việc tạo ra một chiếc ô tô có chip cỡ lớn là một khả năng có thể xảy ra, nhưng mong muốn cải thiện kiến trúc E/E với thiết bị mới nhất cho các mẫu xe tiếp theo sẽ loại bỏ một số khả năng tiết kiệm chi phí nhờ khả năng lặp lại.

“Không có gì tồn tại mãi mãi”, Giám đốc điều hành Fisker Henrik Fisker nói. “Nếu đúng như vậy thì bạn vẫn sẽ chạy loanh quanh với chiếc iPhone đầu tiên của mình”.

Những cải tiến trong ADAS và tiềm năng cho việc lái xe rảnh tay có thể tải xuống như những nguồn doanh thu đầy hứa hẹn sẽ thúc đẩy một cuộc chạy đua sức mạnh máy tính.

Danny Shapiro, người đứng đầu bộ phận ô tô tại Nvidia, nói với bảng điều khiển xe được xác định bằng phần mềm tại CES: “Điều bất biến là bạn cần nhiều máy tính hơn. Có mối liên hệ trực tiếp giữa số lượng máy tính trong ô tô và mức độ an toàn của chiếc ô tô đó”

Cho dù có những vấn đề lớn trong việc tạo ra phương tiện được điều khiển bằng phần mềm, cuộc đua giải quyết chúng đang trở nên gay gắt hơn khi Tesla và một số công ty khởi nghiệp Trung Quốc giải quyết những vấn đề tương tự mà không bị lôi kéo bởi các nền văn hóa kế thừa.

Koster của BCG cho biết: “Những người chơi mới hơn đó giờ đây đã đạt đến một quy mô mà họ thực sự đe dọa những người chơi cổ điển hơn. Bạn thực sự cần phải đạt được tốc độ của họ nếu muốn cạnh tranh”.