談談EEA建設的系統思維
2021年9月9日 09:31瀏覽：2426
來源 | 侯哥工作感悟-20201017
動態復雜系統的行為，是不可能被預測和被控制的。我們能夠做的，是盡可能地去傾聽系統、理解系統，順應它的特性，跟上它的節拍，然后，優雅地"與系統共舞"。--梅多斯
最近一直在思考怎么從系統的角度來把EEA（電子電氣架構）的建設思路來說清楚，因為不知不覺中好像成為了汽車電子電氣架構領域的一個小網紅
——經常有一些素不相識的朋友聯系我討論一些相關的問題，還要經常面對各種各樣的靈魂拷問。比如：
雖然我一直很努力很誠懇的想回答清楚，給別人一個滿意的答案，可是在嘗試了很多方式之后，總是覺得有些事情沒有辦法從科學的角度去說清楚，直到最近看到了這本書《系統之美》。終于可以用近似科學的方式來回答一些問題了。
作者：德內拉?梅多斯，畢業于麻省理工學院的系統學專業，師從系統動力學的創始人杰伊?福瑞斯特。梅多斯畢生從事系統思考的研究和教學，被譽為系統思考大師。梅多斯還是《第五項修煉》的作者、管理學大師彼得?圣吉的老師，彼得?圣吉所說的“第五項修煉”，就是指系統思考。
在討論EEA相關的問題前，我們先來看一個著名的哲學悖論，這是羅馬帝國時期一個叫普魯塔克的哲學家提出的：忒修斯有一艘船，可以在海上航行幾百年。船體如果有木板腐爛了，會被馬上替換掉，久而久之，這條船上所有的木板都重新被換過了一遍。那么問題來了：這艘忒修斯之船，還是原來那艘嗎？
對于這個問題，不同的人有不同的答案。讓我們看看架構的演變，就拿目前的主流的中央網關為主的那種架構來說，雖然大家把這種架構歸為一類，可是仔細看看，沒有一個OEM的網絡拓撲圖和別人的完全一樣，即使在一個OEM的內部，網絡拓撲圖也會隨著車型的配置而變化。即使拓撲圖不變，里面的控制器的軟件、硬件也在不停的變化。那么，問題來了？這些架構是同一個架構嗎？
按照《系統之美》中的定義，系統不是一堆事物的簡單集合，而是由一組相互連接的要素構成的、能夠實現某個目標的整體。任何一個系統，都由三種要件構成，分別是：要素，連接，功能。如果將船看做一個系統的話，從系統的角度出發，這個問題很好回答。船的要素是一堆木板，連接就是這些木板的相對位置和鉚合關系，也就是這艘船的結構，而功能就是航行。
梅多斯說，當我們看一個系統時，往往只會注意到系統的要素，而忽略掉系統的連接和功能。實際上，對一個系統來說，要素往往是最不重要、隨時可替換的。但是，如果改變了系統的連接，那么系統就會發生巨大的變化。忒修斯之船只是要素更新了，而連接和功能沒變，所以它仍然是原來那條船。
架構也是一樣，即使把里面的控制器都更新了，也只是更新了要素，連接和功能沒有大變化的前提下，架構就還是原來的架構。就像無論怎么進行控制器層級的整合、無論引入了多么強大的域控制器或者網絡總線，只要各個控制器之間的連接關系與架構承載的功能沒有本質的變化，架構還是沒有真正的變化。
舉個栗子，如果大學里，不是由教授給學生打分，而是由學生給教授打分（連接關系的變化），那么雖然大學里面的人還是那些人，但大學就不再是大學，而成了培訓機構。如果大學的功能不再是教書育人，而是賺錢營利，那么大學顯然也就變成了另外一種系統。比連接更重要的是系統的功能。功能是決定系統行為最關鍵的因素。
對于EEA架構來說，各種控制器只是元素，網絡拓撲展示的是在網絡層面的連接關系，電氣架構描述的是物理層面的連接關系，而架構所支撐起的功能列表才是最核心的因素，而功能也是有層級的，不是所有的功能都能夠引起架構的本質變化或是代際變化。僅增加一個無鑰匙啟動不能引起一個架構的升級，但是TJP（Traffic Jam Pilot）應該就可以引起一個架構的升級了，L4級別的自動駕駛功能則可以引起架構的全面革新了，因為這個功能可以讓架構這個復雜系統中的元素、連接和功能都發生變化。
對于域控制式架構來說，重要的點不在于域控制器這個元素本身，也不在于以太網的高速通信（以太網也只是系統中的一個元素），連接關系的本質變化和功能的提升才是重點。關于連接關系，有兩個層面。一個是看得見的，參考下面這個著名的圖就足夠了。
另一個是看不見的，也就是邏輯功能的連接關系的變化。原來的各控制器中的邏輯處理功能
統統上移到各個域控制器里面，域控制器下面通過總線來與只具有采集和輸出控制的智能執行器連接，每個域的邏輯處理功能絕大部分由本域的域控制器來完成。
對于有的域控制器，在目前的軟件技術支撐下，就可以實現SOA（面向服務的架構）了。SOA又是一種連接關系的變革。服務（Service）的引入，是EEA中的一次革命，將以前固定關系的控制器間的連接變更為可以被調用的原子級的模塊，從而可以實現在SOP后的低成本、快速功能更新。
從功能層面，下一代的架構主要新增的功能有兩大類：網聯類、智駕類。這些都是需要大數據量處理、高速數據傳輸和大算力支持的，而且涉及到各種數據的融合，甚至AI（人工智能）。這是目前大部分車的架構所無法支撐的，這些新功能的需求，加上各種基礎技術的支撐，綜合的導致了EEA的元素（控制器）本身的變更和元素之間的連接關系的變更，從而導致了整個EEA（系統）的升級。
對于EEA這個復雜系統來說，連接不止是物理上的連接，更重要的是那些看不到的邏輯層面的連接和歸屬關系。大家可以想象一下在一個開放式的辦公室中，你所看得見的座位分布往往無法反應員工間的實際關系，而背后那些看不見的組織架構、人際關系才是真正起決定作用的。
“忒修斯悖論”還暗含了一個陷阱，就是，當系統出現了問題，我們最容易發現的，就是要素層面的問題，所以首先會想到去更換要素。這種解決問題的思路，對一條木船可能是適用的，但對于EEA這樣一個復雜得多的系統，可能就不適用了。
EEA設計所做的工作既包括元素的設計，也包括各種連接關系的設計。這一點就像一個學校，要素就是學校里的師生、建筑和教學設施，連接就是把這些要素整合在一起的關系，比如校規校紀、教學方法、學習氛圍，以及師生、同學關系等等，學校的功能就是傳授知識、培養人才。但是，一堆沙子就不是一個系統，它只有要素，但要素之間沒有固定的連接，也沒有共同的目標。
搞清楚了系統的
基本結構后，我們來研究一下系統是如何變化的，以及系統變化的關鍵特性。
系統中能夠影響變化的結構性客觀存在，一般可以分為存量、流量、增強回路、調節回路等。
存量是指系統中現有的那些東西，比如EEA中的各種元素，包括架構的各個層面：功能架構、網絡架構、軟件架構和電氣架構等，也包括與EEA相匹配的組織架構、流程體系等。
流量指的是系統的輸入和輸出?？梢詫贓EA系統中的很多東西，比如說功能增加與變化，控制器和其他零部件的變化，以及人員的變化等。
增強回路與調節回路指的是系統中的“正反饋”。它會不斷地放大、增強一開始的發展態勢，像滾雪球一樣越滾越大。現實中有很多增強回路的例子，比如我們常說的“贏者通吃”“馬太效應”。
增強回路是讓系統偏離初始狀態越來越遠，而調節回路是努力把系統拉回到原來的狀態。比如空調，當室內溫度高于設定溫度，就開始制冷；一旦到達設定溫度，就停止制冷。
在EEA系統中，增強回路與反饋回路不是很容易描述?？梢赃@么理解，能夠快速迭代升級的架構中增強回路就比較強，不容易拓展升級的架構增強回路就弱。而那種讓架構越來越復雜，最終到了難以維護、升級成本越來越高的設計（體系）就是反饋回路強。
在現實中系統的增長與衰退都是很多個調節關系所決定的，不是單因單果，而是多因多果；系統的變化不是線性變化，而是非線性變化，系統可能保持原狀，可能加速增長，也可能突然被打斷，取決于增強回路和調節回路誰能夠占主導地位。
現在很多車企把特斯拉視為大敵或者是行業的顛覆者，原因不在于特斯拉賣了多少車，而在于特斯拉已經表現出了近似幾何級數增長的潛力，而這種潛力必然是特斯拉已經建立一個增強回路占主導地位的系統。而在特斯拉的建立的系統中，EEA則是其中最重要的系統。我們在談的EEA的時候，很多人習慣于談論技術，其實最應該談論的是特斯拉的整個體系。
這個體系不同于以往的任何體系，實現了幾倍速度的迭代增長。其中最容易觀察到的就是軟件的更新速度：傳統的OEM基本需要2~3年才能去完成的事情，特斯拉可以在幾個月甚至幾周就完成了。這才是最可怕的！縱使特斯拉的起點不高，可是按照這種迭代速度，5年以后世界是什么樣子就很難說了。
新的EEA的建設的重中之重不是域控制器，而是這種可以支持快速迭代的體系：既包括技術層面的軟件、硬件、網絡，更要包括與之匹配的組織架構、流程、工具和方法等。如何建立這種增強回路占主導地位、負反饋盡量弱的架構，是每個EEA的參與者要優先思考的問題。最近大家討論SDV（軟件定義汽車）很火熱，其實，我覺得SDV最核心的價值就是提供了一種建立增強回路的思路。
但是，大家請務必不要忘記一個基本規律：在有限的環境中，沒有一個物理系統可以無止境地增長下去。一開始，系統可能增長得很快，調節回路不明顯，好像沒起作用；但隨著增長的持續，調節回路的力量會壓倒增強回路，讓增長逐漸放緩，直到停止。所以，想畢其功于一役的想法是不現實的，唯一可行的就是不斷的變革來適應最新的情況。
系統變化有一個關鍵特性：反饋延遲。反饋延遲要求我們不對系統的短期變化做出過激反應、頻繁干預系統，而是應該降低反應的力度和頻率，著眼于長期視角。也許，越是處于一個快速變化的系統中，我們越應該提醒自己，慢下來。有一句耳熟能詳的的話：選擇比努力更重要。無論你做出何種選擇或者努力，想立即看到成果都是很難的，尤其像EEA建設這種工作，如果你期望在兩三年內就把銷量翻番，那么還是去把精力和資金投入到其他方面更有希望，可是如果你考慮的是5~10年以后的生存與發展，那么，Please do it now.
那些能夠有耐心讓子 彈飛一會兒的人，只要不死在今天，就一定有一個美化的明天！
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