Содержание

Проводники и пассажиры

Машин в салонах нет, очереди на них выстроились на несколько месяцев, отдельные компании останавливают конвейеры. Из-за пустячного, копеечного компонента – полупроводниковых микросхем – споткнулась и распласталась на земле крупнейшая отрасль мировой экономики – автопром.

Как дошли до жизни такой? Попробую описать вкратце. Во-первых, когда началась пандемия, спрос на автомобили сократился, а на смартфоны вырос в разы. Производители этих микрочипов и переключились на телефонистов, а автомобилисты остались с носом. Во-вторых, где-то в Малайзии еще чуть раньше некстати сгорел большой завод этих самых чипов. В-третьих, когда все это произошло, часть биг-боссов мирового автопрома надеялись, что проблема рассосется сама, и ничего не предпринимали. Другие же, наоборот, почуяв стремительный рост цен на чипы, скупали их и гнали на склад, еще выше взвинчивая цены и увеличивая дефицит этих самых чипов.

И опять проводник выдаст белье и чай

Теперь давайте разберемся, что это за микросхемы такие и почему автомобилю без них не обойтись.

Широкое промышленное внедрение электроники в автопроме началось в семидесятые годы прошлого века. Сначала в виде систем транзисторного зажигания, радиоприемников и магнитол, систем диагностики функций автомобиля. Старики помнят: первая «семерка» BMW 23-й серии щеголяла полностью электронной системой, которая контролировала, закрыты ли двери, не перегорели ли где лампочки осветительных приборов и т.д. С появлением и внедрением АБС использование полупроводниковых микросхем в конструкции автомобиля усилилось и приобрело фактически лавинообразный характер. Затем были системы впрыска и блоки управления двигателем, автоматической коробкой передач, эйрбеги, климат-контроли, системы стабилизации, навигации.

Внедрение полупроводниковых приборов в конструкцию автомобиля сопровождалось мощнейшей информационной и рекламной поддержкой, призванной убедить покупателя в том, что машина с транзисторами гораздо более совершенна, чем точно такая же по конструкции, но без оных. В массовом сознании сформировалось устойчивое мнение о чисто механических машинах как о чем-то крайне архаичном и отсталом, ну почти как о паровозе. Так ли это на самом деле? Действительно ли современный Ford Fiesta с электронным впрыском и другими электронными фенечками – шедевр инженерии по сравнению с Mercedes-Benz Gullwing 1953 года с механическим впрыском?

Если верить статистике, в 1950 году электронные системы составляли менее одного процента стоимости новой машины. В 1980 году с повсеместным внедрением электронного впрыска они составляли уже десять процентов. В 2010-м, когда к подушкам безопасности, АБС/ESP и эйрбегам добавились ассистенты, использующие радары и прочую дорогую технику, электронные системы стали составлять уже 35 процентов стоимости. Прогноз на 2030 год – 50 процентов

Лосиный тест и от осла уши

Никто не спорит с тем, что применение дешевых и надежных полупроводниковых компонентов способствовало существенному улучшению потребительских качеств автомобиля, прежде всего безопасности и комфорта. Но есть и обратная сторона. Со временем электроника в конструкции современного автомобиля стала, по сути дела, исправлять и нивелировать ошибки и недоработки инженеров-механиков, возникающие из-за физической невозможности провести весь спектр научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в отпущенное на них время, которое все сокращается в силу ускорения темпов разработки новых моделей и постановки их на конвейер.

Я прекрасно помню и до сих пор восторгаюсь ходовыми качествами и комфортом своего Mitsubishi Galant 1991 года выпуска, на котором молодым аспирантом катался с девочками. Кроме электронного впрыска, в нем не было ничего «компьютерного», даже АБС. Мало того что с мотором 1,8 литра, развивавшим 90 л.с., он ходил по автобану под 210 км/ч, так и в силу большой ширины, классной подвески и оптимальной развесовки даже нарочно, на гололеде сорвать его в занос было практически невозможно.

В этом контексте уместен другой, прямо противоположный, пример из девяностых, ставший хрестоматийным. Речь про первый Mercedes-Benz A-Класса. Машину проектировали изначально как электромобиль на топливных элементах. Специально под батареи сделали двойной пол, но потом поняли, что эта прекрасная технология не дозрела до массового гражданского применения и городской автомобильчик будет стоить, как чугунный мост. Спроектировали заново плоский, частично заходящий под днище машины ДВС, чтобы засунуть его туда, куда он не засовывался в принципе. Но все равно, без батарей центр тяжести у автомобиля оказался слишком высоко, и при «лосином тесте» A-Класс «сделал уши». Модели расширили колею, а электронщики поколдовали с настройками систем управления, так что худо-бедно маленький «Мерседес» поехал.

Отказаться от лишнего

Появившись почти 140 лет назад, «безлошадный экипаж» был чисто механической игрушкой. Я уверен, что и нынешний автомобиль может остаться вполне себе современным, если откажется от части своей электронной начинки. Предпосылкой для подобного оптимизма является не сколько нынешний полупроводниковый кризис, высветивший всю уязвимость зависимого от них автопрома, а то, что уровень разработки механических конструкций, качество их изготовления, точность механообработки, уровень совершенства традиционных машиностроительных технологий росли все это время непрестанно. Появились совершенно новые среды и принципы проектирования, производственные технологии. Это не так наглядно для обывателя, как совершенствование электроники, в плоды которого он буквально тычет пальцем ежеминутно, пользуясь тем или иным своим гаджетом. И это, к слову, первая подсказка, от чего можно отказаться.

Зачем в современном автомобиле штатная музыкально-развлекательная система вкупе с навигацией, за которую приходится доплачивать от одной до трех тысяч евро? Она к тому же устаревает так быстро, что уже на пятилетнем автомобиле смотрится не как шик, а как анахронизм.

Любой современный смартфон уже в ценовом диапазоне от ста до трехсот евро имеет не только все вышеперечисленные, но и несметное количество других функций. По смартфону есть у каждого члена семьи, часто даже не по одному. Смартфон всегда под рукой, без него никак и никуда: включаем навигацию, музыку – едем, слушаем, звоним, снимаем на камеру.

Убрать политику

Ну хорошо, это, положим, «развлекуха», а как же быть с электронными датчиками и индикацией уровня масла в двигателе, давления в шинах, температуры за бортом и внутри салона. Да как быть – очень просто! Перед выездом самостоятельно проведи инспекцию автомобиля: проверь масло, воду, тормозную жидкость, достаточно ли накачаны шины, хватает ли топлива… Более того, если кто забыл, это прямая обязанность водителя убедиться в полной исправности и безопасности его транспортного средства перед тем, как тронуться в путь. Никакие электронные помощники с него эту ответственность не снимают.

Кроме того, если вы не удостоверились в наличии достаточного уровня масла в моторе, а потом на автобане при скорости за двести ваш электронный помощник сообщит, что вот теперь его стало мало, то информация эта может оказаться запоздалой и мотор, скорее всего, «отвалится». Для ленивых наклоняться к каждому из четырех колес с манометром есть такие специальные копеечные колпачки на каждый сосок с маячками под прозрачной крышечкой: зелёный – давление в норме, красный – мало.

Только в Северной Америке местные автопроизводители из-за нехватки полупроводников недопоставили в этом году более миллиона автомобилей. Больше всего это сказалось на пикапах F-серии, 109 710 единиц. На втором месте – Jeep Cherokee, 98 584 экземпляра. «Бронза» у Chevrolet Equinox, 81 833 штуки

«А как же пресловутая безопасность, например система эйрбегов со всеми их датчиками и компьютерным управлением срабатывания? Вот уж где без чипов совсем никуда». Ну почему же? Еще в восьмидесятые годы прошлого столетия одним умным немецким инженером была разработана и доведена до серии полностью механическая система эйрбега. Никакой электроники, срабатывание вызывалось встроенным в подушку инерционным механизмом: устройство поджигало заряд пороха при превышении некой критической величины отрицательного ускорения при замедлении, вызванном столкновением с препятствием. Срабатывал механизм четче и точнее, чем ныне широко известная схема, стоил намного дешевле! Это и создало проблемы.

«А как же быть с электронным управлением впрыском двигателя, чтобы хоть как-то втиснуться во все более ужесточаемые экологические нормы?» – спросит мой воображаемый оппонент. Мне кажется, первым делом нужно привести сами эти нормы в порядок, сделать их адекватными, избавив от разгула зеленой шизофрении, – убрать политику, оставив технику. Например, в Китае после введения Евро 4 кардинально решилась проблема со смогом в мегаполисах, а переход на Евро 5 показал лишь весьма несущественное улучшение по сравнению с уже достигнутым уровнем выбросов при существенном возрастании затрат, ложащихся на все народное хозяйство. Переход на Евро 6 был признан, исходя из этого практического опыта и уже достигнутого положительного результата, ненужным и нецелесообразным: затраты огромны, а эффект в рамках статистической погрешности.

Принято считать, что совокупная стоимость полупроводников в электрифицированных автомобилях в среднем в три раза выше, чем в машинах, которые приводит в движение двигатель внутреннего сгорания. В деньгах это выглядит так. Бензиновый автомобиль – порядка 300 долларов. Гибрид – около 900 долларов. Полностью электрическое транспортное средство – свыше 1000 долларов

И, кстати, почему бы не вернуться к надежному и высокоточному механическому впрыску, который был изначально и вплоть до начала девяностых годов прошлого века? Кроме того, никто не мешает нам поставить в систему выхлопа катализаторы существенно большего объема, благо их цена существенно снизилась, так как из-за развития техники и технологии отпала необходимость использовать в них дорогущую платину.

Собрав воедино все вышеперечисленные технические и компоновочные решения, можно получить крайне надежный автомобиль, который и в дикой природе не пропадет, и в городе будет смотреться уместно.

Один день в гараже «электроника»

Волей случая довелось побывать в боксе у гаражного мастера, занимающегося выявлением и устранением неисправностей по электрической части. Точнее, даже по электронике — как более привычное название для систем на микропроцессорах. Не будет преувеличением сказать, что автоэлектронщики все равно как нейрохирурги в медицине — им приходится иметь дело с «мозгами» и прочей нервной системой у тех, что тысячами снуют по дорогам и улицам. Но здесь особенность еще в том, что Вадим зачастую реанимирует сложные экземпляры, которые по тем или иным причинам «зависли» в других сервисах (в том числе дилерских) или просто в ходе длительной эксплуатации.

Тонкая работа

С учетом текущей обстановки разговор больше получился не о «железе», а о жизни. Сегодня, когда маленький частный бизнес в России испытывает очередные трудности, в первую очередь интересно было узнать — а как вообще дела на данном фронте? Спрос на услуги не уменьшился?

— У меня запись на две недели вперед, с разными вопросами обращаются, не отказываюсь. Друзья иногда говорят — зачем берешься за это, у тебя и так машин других много. Всегда отвечаю: а если ты к врачу придешь, и он скажет — зачем я за тебя буду браться, у меня и так пациентов хватает? Как видно, народу много, еще же все ходят, отвлекают. Бывает, и в 6 утра приезжаю, пока никого нет, а рабочий день обычно до 19 часов, но потом еще приходится закрывать дверь и сидеть дальше разбираться в свое удовольствие.

Насколько все проблематично сейчас в автомобилях, какие подводные камни могут ожидать автовладельцев и каковы шансы на успешное решение, особенно у более современных моделей с их, как принято считать, концепцией одноразовости?

— В этом смысле электроника тоже не вечная, но проблему можно найти всегда, какой бы она ни была. Другое дело — можно ли устранить, и нужно ли. Я могу разобрать блок и сказать, в чем проблема, взять и перепаять. Но ведь можно сидеть два дня под микроскопом паять, а этот блок на разборке стоит 500 рублей, и тогда смысла с ним возиться нет. Или по-другому — блок может быть залит определенным составом, который разрушить без повреждения микросхемы нельзя. И в конечном итоге ремонт этого модуля нерационален, может, проще будет купить, загнать к дилеру, с гарантией все это сделать. Машины 90-х, нулевых, я бы сказал, где-то до 2007-2008 годов, в них можно сделать все что угодно. Дальше уже не так, производители преследуют какие-то свои цели. Вот поменяли вы на своей машине электрогидроусилитель, поставили бэушный, он работает, управление без проблем, но будет чек гореть и в системе ошибка, что вин-код не соответствует модели. Хотя тоже разбирается, все программируется, но это уже не очень выгодно. Со смоткой пробегов тоже все изменилось, данные теперь записываются во многих модулях, люди задумаются, стоит ли связываться с этим. Если у человека на БМВ запросят 30 тысяч, он лучше его продаст по другой цене. Есть, конечно, индивидуумы, кто пригоняет Мерседес, где пробег под миллион, и отдают большие деньги, чтобы смотать. Но это все на совести людей.

Хорошо, скрутка пробегов все же специфичная вещь, этакая теневая сторона автоэлектроники в момент купли-продажи машины на вторичном рынке, но люди в основном сталкиваются с проблемами, которые возникают в ходе эксплуатации. На автомобилях с разным пробегом, и небольшим тоже. Вадим показывает на очередного «потерпевшего», который уже несколько дней находится в «коме».

— Мне нравится покопаться, особенно когда это кто-то уже не смог сделать. И владельцы в таких случаях обычно уже сильно не торопят. Вот Ниссан стоит, сказали, главное — сделай, а когда, неважно. У него дроссельная электронная заслонка начала вываливаться из синхронизации. Водитель хотел проскочить перекресток, дал газу, а машина только дернулась и дальше поехала медленно, чуть не устроив ДТП. Переключили зажигание, вроде все как обычно, но потом это повторялось. Когда ездить стало страшно, обратились в сервис, там что-то делали, и дроссель снимали, но ничего не изменилось. Машина пошла по сервисам — и безрезультатно, в итоге под капотом накидали каких-то проводов, что-то порезали, человеку по ушам поездили, и все. Владелец просто в панике.

Да, о таких неудачных опытах при обращении в сервисы приходилось слышать. Этот случай из разряда тяжелых?

— Скорее неоднозначных. В конце концов, что я нашел, сняв блок управления двигателем? Часть уже отмыл, вот левый штекер черненький, а вот здесь нижние ноги — окись. Внутри был какой-то гель. В корпусе блока есть свой сапун, процессор ведь дышит, нагревается и остывает, вот для этого и сделан клапанок. Скорее всего, когда мойщики старательно мыли двигатель с химией, она могла туда проникнуть. Вот блестящая пайка, а здесь все помутнело. И как раз эти выводы идут на датчик положения педали газа. И еще — кто-то снимал штекер, сломал защелку, резинка съехала, порвалась в двух местах, сюда попала вода, а этот штекер как раз питает дроссельную заслонку. Я снял все косы, проверил и нашел, что провода перетертые. Кстати, есть такое у Ниссанов — гниет проводка. На вид провод целый и живой, начинаешь тянуть, а внутри труха. Бывает, где-то в изоляции трещинка. Сейчас все собираю, думаю, завтра заведется и поедет. Будет неделя испытаний. Без денег, машина просто неделю покатается, вернется, подключу сканер. Неделя обычно все показывает, если проблема не ушла, она выскочит за это время.

То есть насчет оплаты труда варианты могут быть разные, приходится переоценивать работу и не всегда можно получить, на что рассчитываешь?

— Обычно же как — клиент спрашивает, сколько будет стоить. К примеру, отвечаю — 1,5 тысячи. Но многие люди не понимают всякие нюансы, поэтому часто говорю так — посмотрю, разберусь, отзвонюсь по стоимости. Если потом отказываются, просто беру за диагностику, ну, там 500 рублей, и все. Если ремонтировать, то сумму конкретную обговариваем. Если работа была несложной, и что-то из нее взял для себя, то есть как опыт, да еще смотря какой контингент, опять же, если это дедушка или женщина, то гибко подхожу к оценке. Люди ведь некоторые очень близко принимают все, у кого-то и сердце начинает болеть. Обычно говорю, что это не конь, а железяка, все ремонтируется. Для объективности подключаю сканер, смотрим, психологически утешаешь, и все равно кто-то машину забирает и говорит, что она у меня раньше ездила вот так, а сейчас эдак. Очень много людей, которые единожды проблему поймают и потом она им мерещится даже при покупке уже новой машины. Так что по оплате разные ситуации. Но у меня же еще работают ученики, они в любом случае нуждаются в поощрении.

Кстати, как себя показывают молодые кадры, они должны быть очень продвинутыми в данном деле?

— У меня было много учеников, в том числе очень толковых. Несколько парней стажировались с кафедры промэлектроники, как-то не очень остался впечатлен. А ведь кому-то из них придется иметь дело, например, с атомными реакторами. Вообще, я смотрю на молодежь, и думаю — нас бы так обучали, все показывали и разжевывали. Ведь тогда не было еще интернета, накопленного опыта, по-русски говоря, все высасывали из пальца, пользовались ломаными дилерскими программами. А сейчас у молодежи первый вопрос — сколько будете платить? Отвечаю — надо начинать с того, что вы умеете. Умеете нормально, ничего не жалко, пожалуйста.

Рейтинги — неблагодарное дело

Какие факторы больше всего сказываются на работоспособности электронных систем — марка автомобиля, модель, происхождение, стоимость, возраст, манера вождения? Могут ли престижные бренды гарантировать надежность?

— У них отказы даже почаще бывают. Сугубо мое мнение — это все же наши условия эксплуатации. Вот заезжал дорогой немецкий автомобиль — он ехал по трассе, и задняя часть просто упала, сдулись пневморессоры. Добрался, скребя днищем и со скрежетом шин о крылья. Причем элементарно не оказалось отбойников, чтобы на такой крайний случай не цеплять подкрылки, не ободрать их. Залезли смотреть. Идут датчики на задний клиренс, гофры со штекерами и провода, очень тоненькие. Хотел проводку вытащить, гофру снимаю, а оттуда, не соврать, кучка пепла вывалилась — они просто сгнили там. Гофра плохо изолирована от влаги, в принципе нормально не защищена. Потом у него же вторая проблема была: его где-то хорошо обрызгали, закинуло сильно лобовое стекло. На следующий день машину выгоняет, три цилиндра не работают — отказали форсунки. А машина непростая, двигатель би-турбовый. Снимаем «дворники», а под ними стоит блок управления, весь залитый водой. Понятно, что если бы его поставили в салон, то такой проблемы бы не было. Вода и грязь вообще главный враг, никого не щадит. Бывает, в сервисе поменяют лобовое стекло неудачно, вода заливает электрику под панелью со всеми вытекающими последствиями, вот вам и человеческий фактор.

Опытные мастера наверняка составили собственный рейтинг надежности и ремонтопригодности автомобилей в зависимости от марки, модели, прочих составляющих. Однако если такой «черный список» и существует, далеко не все однозначно его раскроют.

— Трудно сказать, у меня самого разные машины были. Конечно, если Тойота 90-х — это стандарт, одни и те же неисправности, практически полная предсказуемость, то сейчас не так. И другой пример — БМВ, где есть такая проблема — слетает блок распределения питания, когда клемму с аккумулятора снимаешь. Об этом все знают, пережевано сто раз, можно исправить, но не исправляют. А так многие автомобили сейчас похожи, одни и те же поставщики у них. Те же системы впрыска — во многом одинаковы, а сейчас уже применяется гибридный впрыск. Если вспомнить, когда начали поступать еще первые машины с непосредственным впрыском в Россию, где бензин непонятно какой, попробуй-ка на рынке сказать об этом, никто не купит. Бензин, который должен сгореть идеально, все равно оставляет сажу, она налипает на распылителях, те начинают брызгать струей, датчики фиксируют неправильные данные, мощность теряется, мотор нормально не работает — и все, приехали. Но автопроизводители тоже делают выводы, сейчас Мазды, Тойоты, вся Европа на таких двигателях, потому что КПД выше. И теперь у простой Камри всплывает баннер — почисти форсунки. Надо каждые 10 тысяч км заливать в бак специальную присадку, у меня знакомый на Лексусе, он регулярно этим занимается.

Когда отказывает электрика, бывает, происходят невероятные вещи, машина буквально сходит с ума: не просто что-то отключается, а начинают сами по себе работать стеклоочистители, включаться фары, «поворотники», а то и все вместе. В общем, начинается настоящее светопреставление. И это не на старых «аналоговых» автомобилях, а на современных «цифровых». Наверняка поиск и решение таких проблем занимает куда больше времени и ресурсов.

— Если у машины перестают работать фары, кажется, элементарная причина, но не все так просто может обернуться. Например, недавно занимался с японским кроссовером, свежего, 2015 или 2016 года, у него погасли фары. Оказалось, неисправен так называемый блок комфорта, который заведует светом, «дворниками», центральным замком и так далее. Гарантия у дилера закончилась, если обратиться туда, замена блока стоит очень дорого, причем, бывает, люди меняют и потом снова приезжают. Начал копать все это дело, пришлось два раза ремонтировать родной модуль, неудачно, потом хозяин привез бэушные блоки, от разных комплектаций, которые наполовину не работали. В конце концов удалось из двух собрать один работоспособный, и машина ездит без проблем. Но что в итоге: по моим данным, ремонт должен был занять где-то четыре часа, а я провел в общей сложности с машиной четыре дня. Таких нюансов тоже хватает.

Вне электроники

Курьезные случаи, переходящие потом в разряд баек, наверняка были у всех водителей с опытом. Хорошо, если это не обернется в лишние и даже большими затратами, обойдется «бесплатным жизненным опытом». А если нет? И ведь это может коснуться многих, в том числе тех, кто по обслуживанию обращается в дилерские центры.

— Приезжают и такие, у которых были проблемы и дилеры не могли их решить, а потом еще оказывается, не там искали. Вот случай: у не старого еще японского кроссовера начали клинить тормоза. Водитель где-нибудь в пробке нажимает педаль, ее клинит, машина встает колом. Пока через штуцеры прокачки суппортов жидкость не сольют, тормоза не разблокируются. Приехали к дилеру, так и так. А у тех стандартный подход — ну давайте будем менять. Все попеременяли, полмашины, причем не задаром, но не ушла проблема, так же клинят. Приезжает ко мне, из моего опыта давно была такая проблема еще по российским машинам, там надо было шток главного тормозного цилиндра отрегулировать. Высказал мнение, он не поверил, посмеялся даже, но в итоге так и оказалось, устранил ему чисто механическую неисправность. Правда, еще перекалибровал все системы, потому как непонятно, что там делали. Получается, дилеры не разобрались, они вообще, как я понимаю, не делают аппаратные ремонты. Если коробка или рейка сломались, меняют агрегатно, не морочатся.

Красота требует

Комфорт в салоне, управление основными и вспомогательными сервисными функциями, приборная информация — все это тоже давно перебазировалось с аналоговых технологий на «красивые» платформы с оптитронными шкалами, ЖК-дисплеями, сенсорными панелями. Как они уживаются с понятиями о надежности и неприхотливости, тем более что внедряются как в обычные легковые автомобили для города, так и в весьма еще брутальные внедорожники.

— Машины 2000 годов, у них все эти люминесцентные подсветки начинают умирать естественным образом. Приходится переделывать на светодиоды. В некоторых случаях получается использовать обычные светодиодные ленты, ставить их со стабилизаторами, чтобы не было никаких скачков напряжения и работало долго. Если на борту 13,5 вольта, а светодиодная лента на 12 вольт, то 1,5 вольта для диода критично. Перегорит — это полбеды, а если загорится? Заезжал Крузер-«сотка», у которого панель приборов погасла полностью. Поменял все внутренности, сделал, все засветилось красиво, но человек поездил, ему кажется тускловато. Сделать там поярче хотя бы с точки зрения безопасности — нежелательно, но все же потом разобрал, кардинально переделал, с другими светодиодами, более яркими, все распределил красиво, клиент остался доволен. И это тоже опыт, теперь если будет Крузер с такой же проблемой, сделаю быстрее, лучше, людям понравится. Кстати, вот Хонда стоит, у нее погас штатный центральный дисплей, а на ней «климат» и прочее. Тоже сначала сказали — тускловато, надо ярче. Переделал, причем так, что днем светит ярко, с включением габаритов притухает. Со светодиодами сложновато это, но реализовал, все работает.

В современных автомобилях, нашпигованных электроникой, десятки блоков управления — без них ни согреться, ни запарковаться, ни тем более включить автопилот. Кажется, все очень переусложнено и, наверное, это сказывается на общей надежности?

— Это усложнение с точки зрения обывателя, я бы сказал. На деле все наоборот. Все упрощается в какой-то степени. Если раньше шли толстые пучки проводов, работа с аналоговым подключением, то сейчас шины. Единственно, конечно, если шина где-нибудь ляжет, все отрубится и встанет в аварийный режим, ничего работать не будет, вся панель засветится. Да, системы идут сложнее, но ремонтировать их даже попроще. Опять же, если есть соответствующее оборудование. Вот так пальцем лазить, с одной «контролькой», конечно, нельзя уже. Сейчас, когда автомобильные технологии шагают вперед, совершенствуется и оборудование.

Менять нельзя ремонтировать

Нередко именно с электронными устройствами автовладельцы связывают такие понятия, как одноразовые, неразборные, неремонтопригодные, по крайней мере в наиболее ответственных системах, связанных с безопасностью.

— Много чего можно восстановить. Тут ведь как, если блок без болтиков, то это не значит, что он не разбирается и не ремонтируется. Но дело еще в другом. Блок управления двигателем на вид неразборный, но его купить — это полбеды, туда же еще надо данные записать, машина же не поедет на абы каком процессоре. И с остальными так же. Вот у меня ждут своей очереди блоки АБС и ЕСП, на вид неразборные, но они тоже ремонтируются. То есть разбираешь, расклепываешь, все распаиваешь, потом запаиваешь, заклеиваешь и так далее. Все это, наверное, процентах в 60-ти ремонтируется. Вопрос, опять же, рациональности, стоит ли оно того.

Блоки управления полным приводом у популярных нынче кроссоверов находятся в этом же ряду?

— Конечно, но с такими системами обычно другая беда. Приезжают люди с жалобой — не работает полный привод, там, где задняя ось муфтой подключается. Это бывает у «японцев» тоже, но чаще на корейских кроссоверах встречал. Прозваниваю муфту, но уже наверняка знаю, в чем дело. По электрике маловероятно, в 80 процентах случаев — агрегат просто разваливается внутри. Не выдерживает нагрузки, это происходит особенно в условиях, если резко трогается, когда передние колеса на льду, а задние на асфальте. Механическая поломка довольно серьезная, здесь работа для других специалистов, надо разбирать, ремонтировать или менять.

И все же ситуации по электронике, когда не удалось докопаться до истины, а клиента пришлось отправить ни с чем, бывают?

— Если честно, таких случаев не припомню. Да и с запчастями сейчас проблем нет. Хотя у меня, может, еще консервативная тактика — применять меньше запчастей. Если есть возможность восстановить родную деталь, я стараюсь восстанавливать. Потому что по затратам намного меньше, и второй момент — эта деталь все-таки родная, и она будет ходить. Знаю, есть в сервисах позиция, мол, не экономьте деньги клиента. Может, это и правильно, но мне такой подход не нравится. Если есть возможность восстановить, почему нет? Если не могу, отправляю человека за деталью, он покупает, но на разборку от нас пока еще никто не поехал. Стараемся, чтобы не было таких ситуаций. И свое время терять зачем, лучше его с семьей проведу. Не очень люблю с «европейцами» связываться. Но, бывает, человек приезжает, в отчаянии говорит, я уже везде был, куда только ни обращался, что мне теперь делать, на разборку сдавать? Стараюсь помочь. Считаю, что самое важное, когда клиент говорит — ну прямо супер! Вот это самая большая награда.

ИТ и архитектуры автомобилей будущего

Архитектура автомобильных бортовых систем стремительно меняется — физическая и электронная архитектура автомобиля аккумулирует в себя опыт из ИТ и потребительской электроники, становясь основой самоорганизации подсистем «самоходной повозки».

Ключевые слова / keywords:
BMW
BMW
SOA, Web-сервисы
Безопасные архитектуры
Беспилотные автомобили
Unmanned vehicles
Платформы
Потребительская электроника, периферия

Цифровая трансформация приведет к изменению покупательских ожиданий — например, можно будет рассчитывать на автоматическое дистанционное обновление функций автомобиля, архитектура ПО и электроники которого претерпит существенные изменения. Развитию автомобильной электроники будут помогать стандарты ИТ и потребительской электроники, однако многие из этих технологий придется подвергнуть доработке в связи с более строгими требованиями в автомобилестроении.

Оснащение современного автомобиля средствами коммуникации и информационно-развлекательными системами превратило его в распределенную ИТ-систему, которая имеет доступ в облако, обладает самообновляющейся функциональностью и получила связь с картографическими сервисами, медиаконтентом, окружающей инфраструктурой и с другими автомобилями. Цифровая трансформация меняет наши представления о мобильности, и автомобиль как часть сетевого мира предлагает водителю и пассажирам новые возможности информирования, управления, развлечения и все более автоматизированные средства обеспечения комфорта. Все эти новшества потребуют ускорения темпов развития электроники, программного обеспечения и средств связи. Ключом к порядку в условиях все более сложных систем станет физическая и электронная архитектура автомобиля. Качество ПО, дистанционное обновление, интеграция программных функций различных поставщиков, а главное — самостоятельная разработка ПО производителями машин станут важнейшими факторами успеха, как и повышение скорости передачи данных, поддержка различных форматов, шлюзы, отказоустойчивость и энергоэффективность.

Рассмотрим основные возможности, появившиеся в результате переноса опыта и методов из отраслей ИТ и потребительской электроники в автомобильную.

Возможности для автомобильной отрасли

Компании цифрового мира, такие как Google, Apple и Amazon, располагают решениями, которые можно адаптировать и для автомобильной индустрии.

Один из возможных подходов к реализации таких решений — сервисная архитектура (Service Oriented Architecture, SOA), включающая операционную систему (например, iOS). Данная архитектура позволит разработчикам создавать новые функции (мобильные приложения), которые можно интегрировать в экосистему устройства (скажем, iPhone). Благодаря простоте интеграции можно обеспечивать персонализацию для конкретного пользователя. Дистанционные обновления обеспечивают оптимизацию, повышение качества и гибкое управление жизненным циклом. Другие возможности обусловлены использованием высокопроизводительных процессоров и понятными шаблонами проектирования, построенными на иерархии и масштабируемости.

Высокая степень интеграции благодаря быстрым процессорам

Доступность высокопроизводительных чипов для потребительской электроники способствует созданию новых интеграционных платформ для архитектур автомобильной отрасли. Вместе с такими процессорами в автомобилестроении начали применять мощные динамические ОС вроде Linux (рис. 1), которая, в частности, используется в системах для мультимедиа и навигации.

Рис. 1. Высокопроизводительные процессоры из мира потребительской электроники станут основой новых интеграционных платформ для архитектур автомобильной отрасли. AUTOSAR (Automotive Open System Architecture) — стандарт открытой архитектуры автомобильной системы

В отраслевом альянсе GENIVI разрабатывают стандарт программной архитектуры, включающий динамическую ОС. В ближайшем будущем подобные архитектуры понадобятся для новых электронных блоков управления (ЭБУ), в том числе предназначенных для роботизированного вождения. Продолжится совершенствование стандарта открытой системной архитектуры для автомобилей AUTOSAR, на основе которого с использованием стандарта POSIX будет создана адаптивная платформа AUTOSAR [1]. Благодаря новым технологиям появятся новые методы структурирования и проектирования архитектур автомобильной электроники.

Цельная иерархическая архитектура

До сих пор архитектуры бортовой электроники в основном развивались эволюционно с акцентом на локальных решениях. Это означает следующее: функции секционируются в зависимости от доступности вычислительной мощности, а при разработке электроники широко применяются зависящие от конкретного проекта методы; все электронные блоки управления отвечают общим системным требованиям OEM-производителя, что приводит к проектированию с заведомо завышенными требованиями; разработка блоков фокусируется на достижении локальных оптимумов в связи с жестким разделением ответственности и целей.

Чтобы изменить ситуацию, в BMW создали иерархическую архитектуру бортовой электроники для автомобилей нового поколения (рис. 2), обладающую рядом преимуществ: классификация блоков основана на требованиях; вместо специфических для каждого блока используются адаптированные, унифицированные методы разработки; для каждого класса блоков формулируются конкретные системные требования; высший приоритет принадлежит оптимизации на системном уровне, которую обеспечивают архитекторы.

Рис. 2. Мощные интеграционные платформы служат основой цельной иерархической архитектуры бортовой автомобильной электроники (ЭБУ — электронный блок управления)

В такой архитектуре центральные вычислительные платформы (уровень 1 на рис. 2) секционированы по основным программным функциям, которые обычно разрабатываются самим производителем автомобиля. Такие платформы обеспечивают высокую производительность и отвечают самым строгим требованиям к надежности и безопасности. Интеграционные ЭБУ устраняют разрыв между центральными вычислительными платформами и стандартными блоками, используемыми, например, для реализации критичных ко времени функций, для которых необходим прямой доступ к датчикам или приводам. Для простых функций, не являющихся оригинальной разработкой автопроизводителя, допустимо использовать стандартные блоки, датчики и приводы. В идеале такие устройства будут основаны на типовых коммерчески доступных деталях.

Масштабируемая архитектура

Современные сетевые архитектуры отличаются повышенным уровнем сложности и большим разнообразием, а парадигмы их проектирования зачастую основываются на принципах связи «отправитель-получатель», что нередко ведет к большому числу зависимостей и ограниченной масштабируемости.

Следующее поколение сетевых архитектур будет иметь центральный коммуникационный сервер, поддерживающий инкапсуляцию, что позволит локально обеспечивать расширяемость. Для таких архитектур характерны следующие особенности (рис. 3): вся информация о сетевой архитектуре будет находиться в ведении центрального информационного сервера и посредника; архитектура электроники будет инкапсулированной и масштабируемой с меньшим уровнем разнообразия в пределах всего ассортимента, от простых автомобилей до конфигураций с полной комплектацией; связь в пределах сетевой архитектуры будет структурированной и иерархической; будет осуществляться автоматическое преобразование данных между различными протоколами, такими как LIN (Local Interconnet Network), CAN (Controller Area Network), FlexRay, Ethernet, беспроводные протоколы связи между машинами и с окружающей инфраструктурой; физический, информационный и сервисный уровни будут раздельными и обладающими функциями межсетевых экранов.

Рис. 3. Основой масштабируемой архитектуры бортовой электроники станет центральный коммуникационный сервер

На системном уровне коммуникационный сервер обеспечит возможности оптимизации физической и логической топологии. Например, на физическом уровне какой-либо нижестоящий шлюз можно будет заменить высокомощным маршрутизирующим механизмом коммуникационного сервера. Для оптимизации на логическом уровне сервер позволит избавиться от зависимостей, характерных для конфигурации «отправитель-получатель», заложив почву для постепенного введения SOA.

Сервисная архитектура

Инновации в сфере автомобильных функций должны идти такими же темпами, как и в ИТ-индустрии и в области потребительской электроники. При этом автомобильные функции становятся все сложнее. Пример эволюции — переход от простого круиз-контроля к активному, а со временем — и к автопилоту. Сегодня функциональность зависит от сигналов от устройств и сенсоров, на секционирование функций сильно влияют унаследованные системы, ресурсы ЭБУ и возможности компании-сборщика. Фокусировки на уровне ЭБУ будет недостаточно, чтобы справляться со сборкой изделия в условиях роста уровня сложности [2]. Поэтому в BMW ввели сервисную архитектуру электроники (рис. 4), предоставляющую все необходимые абстрагированные сервисы для системы в целом. Строгая инкапсуляция и иерархия позволяют тестировать системы с использованием интерфейсов и Agile-методов, снижая таким образом сложность. Кроме того, теперь будет гораздо проще обеспечить многократное использование программных компонентов в автомобилях разных поколений.

Рис. 4. Сервисная архитектура поможет BMW справляться с растущей сложностью функциональных сетей бортовой электроники

Внутриавтомобильная и серверная архитектуры

Внутриавтомобильная архитектура электроники и серверная архитектура сегодня развиваются параллельно — все больше функций автомобиля обмениваются данными с серверами или на них выполняются, поэтому актуальными становятся задачи, связанные с изоляцией функций, шифрованием и межсетевыми экранами. Соответствующие шаблоны безопасности уже существуют в ИТ и потребительской электронике и могут быть перенесены в автомобильную индустрию. Большое значение имеет наличие связи между автомобильной сетью и серверами. Основные требования к такой связи: использование коммуникационных стандартов (LTE, Wi-Fi, 5G), высокое качество обслуживания и доступность заданной пропускной способности.

Серверы предоставляют базовые механизмы для различных приложений, выполняя различные функции (например, для роботизированного вождения или мультимедиа), сервисы водителя и анализ информации, передаваемой автомобилем.

Простота соединения внутриавтомобильной и серверной архитектур, а также использование строительных блоков (коммуникационный сервер, SOA, иерархическая архитектура бортовой электроники) позволят сделать большой шаг вперед, подготовив бортовую инфраструктуру к новациям будущего. На рис. 5 показана общая структура системы и архитектура ПО для функций, которые могут выполняться на ЭБУ или на серверах.

Рис. 5. Общий обзор внутриавтомобильной и серверной архитектур. Показаны механизмы безопасности и приватности, которые должны реализоваться обеими архитектурами для обеспечения безупречной работы. РВ — функции роботизированного вождения, ДА — данные, полученные от множества автомобилей, БДС — бортовые диагностические системы, NFC (Near Field Communication)

Важнейшими факторами успеха являются безупречная структура и подробная документация по внутриавтомобильной и серверной архитектурам. Это касается обработки данных, дистанционного обновления и программного обеспечения, реализующего функции, выполняемые на ЭБУ или серверах.

Изменение процессов, методов и инструментов

Сейчас при разработке бортовой электроники используется множество различных методов и инструментов. Зачастую в каждом отделе автопроизводителя или его поставщика, участвующем в проекте, применяются свои методики, рабочие процессы и инструментальная оснастка. Заимствование лучших методов и инструментов из индустрии ИТ позволит устранить нынешнюю неразбериху и создать более однородную среду разработки. На рис. 6 показаны нынешняя ситуация и то, каким видится будущее. Техническая эволюция обеспечит оптимальный процесс выявления требований на различных этапах, от взаимодействия с клиентом до создания программной архитектуры; упрощенное полноценное моделирование архитектур бортовой электроники на основе SOA; инкапсуляцию контента для распределенной разработки с использованием принципов проектирования SOA; применение процессов Agile-разработки, формирование объединенных команд Scrum и совместно используемых репозиториев кода; внедрение непрерывной интеграции и раннее применение методов виртуальной интеграции.

Рис. 6. Разработка автомобильной электроники сегодня (а) и в будущем (б). Критически важные факторы успеха — безупречная архитектура и подробная документация по внутриавтомобильной и серверной архитектурам. ПДА — проектная документация архитектуры, СК — средства обеспечения комфорта, СВБ — содействие водителю и безопасность, АСКУ — аппаратные средства в контуре управления, ИС — информация и связь, САШ — силовой агрегат и шасси, ПСКУ — программные средства в контуре управления

Цифровая трансформация и доступность связи приведут к изменению ожиданий покупателей автомобилей — например, можно будет рассчитывать на автоматическое дистанционное обновление функций машины. Появятся новые игроки (подобные Tesla), вырастет потребность в новых законодательных нормах, в частности, касающихся распределения ответственности для систем беспилотного вождения.

Развитию автомобильной электроники будут помогать стандарты ИТ и потребительской электроники, однако многие из этих технологий придется доработать в связи с более строгими требованиями в автомобилестроении. Автомобильная электроника будет отличаться от классических программных систем — требования, связанные с безопасностью, быстродействием, удобством использования, будут диктоваться необходимостью обеспечения высочайшего качества и надежности всех узлов автомобиля, что не всегда нужно для потребительской электроники. Разумное использование и адаптация методов из мира ИТ и потребительской электроники откроют много возможностей и позволят избежать ошибок и ловушек, приведших к ослаблению классических программных систем.

Источник https://www.kommersant.ru/doc/5087014

Источник https://www.drom.ru/info/misc/78367.html

Источник https://www.osp.ru/os/2017/03/13052700