基于全新電子架構的整車軟件質量管理研究

摘 要：汽車領域正處于一個極具挑戰性的歷史時刻，電動化、智能化、網聯化和共享化是這個不斷變化的主要領域。汽車正日益成為軟件密集型的復雜系統，汽車行業的大部分創新都是基于電子和軟件。本文通過公司全新電子架構的整車開發案例，根據門徑管理提出了基于全新電子架構的整車軟件質量管理平臺并應用實踐，旨在通過該項目質量管理模式的探討和研究，能為汽車行業新產品開發質量管理模式提供可借鑒的解決方案。

關鍵詞：電子架構 軟件開發 門徑管理 質量管理

1 引言

當前汽車領域正處于一個極具挑戰性的歷史時刻，隨著電動化、智能化、網聯化和共享化等不斷變化的應用場景，大量新興的業務和技術需求急速增長，汽車正日益成為軟件密集型的復雜系統，汽車行業的大部分創新都是基于電子和軟件?，F代汽車可以有100多個電子控制模塊，這些控制模塊都是小型計算機，一起執行數十億字節的軟件。電子控制模塊通過車輛內部的通訊網絡協議相互連接，同時通過車聯實現車與車、車與云端的相互連接。這些創新要求改變軟件的設計和生產方式，并對汽車的電氣和軟件架構進行顛覆性的革新。在這篇論文中，通過公司新車型全新電子架構的整車開發案例，描述了基于全新電子架構的整車軟件質量管理平臺搭建以及實施應用，并根據汽車行業電子架構發展趨勢提出了新產品開發質量管理的挑戰和建議，以應對當前和未來汽車的復雜性和需求。

2 當前汽車電子架構

電子架構簡稱E/E架構，也稱為EEA（Electrical/Electronic Architecture），它是指對汽車傳感器、中央處理器、ECU電子控制模塊、車載信息娛樂系統以及底盤系統等整車軟硬件進行系統設計的方案，進而實現車內高效的信號傳輸和集成系統布置等。近幾年，隨著汽車行業電動化和智能化的發展，傳統E/E電子架構開始受到挑戰。

先是特斯拉以新一代集中式布局的E/E架構率先發力，后有供應商如博世、安波福、大陸等強調E/E電子架構要從分布式向集中式轉變，如圖1所示，傳統車企大眾、通用和豐田等也開始布局新一代E/E架構，加碼電子架構和軟件技術投入。近兩年中外各大車企包括供應商，紛紛投入資源開發全新一代電子架構以適應激烈市場競爭。

2019年3月，大眾汽車發布基于MEB平臺的全新電子架構及其應用車型ID.3，并宣布其集團軟件部門將作為獨立業務部門運作。

2019年3月，豐田汽車發布新一代基于中央+區域方案的電子架構，目標是通過集成電子模塊實現軟件迭代。

2019年5月，通用汽車發布全新電子架構Global B，為未來產品的電氣化、主動安全、車載娛樂、智能互聯以及Super Cruise 等在內的整車OTA升級提供支持，最新搭載該架構的是全新凱迪拉克CT5。

2019年10月，華為提出“計算+通信”的CC電子架構，打造包括智能駕駛、智能座艙、智能電動、智能網聯和智能車云的五個智能系統平臺，通過強大算力和操作系統打造“HI”華為智能汽車解決方案，并相繼發布和眾多主機廠戰略合作的新產品汽車;

2020年6月，長安汽車全球軟件中心落戶重慶，建立汽車智能軟件開發體系，打造整車操作系統，開發自動駕駛以及車聯網等智能化技術。

2020年7月，上汽集團宣布成立軟件中心“零束”，落地智能化發展戰略，聚焦新一代中央集中式電子架構、智能駕駛、云服務平臺、基礎軟件平臺和數據工廠等項目。

作為車輛實現更快數據處理速度、更全面智能網聯、更可靠網絡安全的核心“基石”， E/E電子架構和軟件開發的核心能力，已成為汽車品牌在復雜多變的行業環境下保持產品核心競爭力的關鍵因素。通過電子架構的開發，來滿足全新汽車產品的敏捷開發、汽車生態系統的搭建、軟件和功能的快速迭代以及與供應商的快速協同開發，應對當前和未來汽車的復雜性和需求，切切實實滿足市場需求，提高終端客戶體驗和滿意度。

3 門徑管理流程理論

羅勃特·G.庫珀博士是新產品管理領域里的世界級專家，長期致力于產品創新開發管理研究，他是門徑管理流程的奠基人，在1986年出版的《新產品開發流程管理》一書中，第一次系統性介紹了門徑管理（SGS：Stage-Gate System）流程理論和相關研究實證。門徑管理理論面世以來，經過眾多國內外專家和現代企業不斷在實踐中應用和總結，這個充滿生命力的流程，已被世界上眾多的主流公司廣泛地運用于新產品的開發。

門徑管理理論以新產品開發為主線（新產品構思—確定范圍—項目立項—新產品開發—檢驗與矯正—投放市場），主要由階段和關口并列組成。它將新產品開發劃分成一系列預先設定的階段，每一個階段由一組規定的、跨職能的活動組成。關口放置在每個階段之后進行獨立、強制執行，起到質量控制和決策檢查點作用。典型的門徑管理流程有4～6個階段，如圖2所示，每一個階段收集把項目推進到下一個階段或者決策點所需要信息，每一個關口由可交付成果、標準和決策構成。通過嚴格的門徑交付物評審機制，提高產品開發的質量和成功率，縮短新產品的開發時間，加速產品上市，提高企業核心競爭力。

4 全新Global B電子架構

隨著電動化、智能化、網聯化和共享化的技術發展，電子架構、軟件開發、計算能力和各類傳感器正逐漸取代發動機/變速箱的統治地位?，F如今一輛汽車的電子控制單元ECU已經是10 年前同類產品的2～5倍，隨之而來的軟件代碼行數（SLOC）暴增，由2010年主流車型代碼SLOC 1000萬行發展到2020年1.5億行左右。用于整車發動機/變速箱、三電系統、智能網聯、自動駕駛、車身底盤控制等的全新電子架構變得日益重要，正因如此，公司于2019年宣布了全新一代電子架構Global B技術，并同步發布率先搭載應用的全球戰略車型--凱迪拉克CT5。

凱迪拉克CT5率先搭載的Global B全新一代電子架構，作為引領行業的前瞻科技，以超高速的網絡數據傳輸、卓越的整車云FOTA更新功能以及全方位的網絡安全設計，為客戶帶來更高效、更安全的出行體驗。新一代Global B電子架構能夠為公司后續汽車新產品開發提供系統技術支持，具備每小時處理4.5TB的數據計算能力，全面支持 OTA 更新迭代，通過軟件來維護車輛全生命周期內整車所有子系統模塊的迭代更新和功能拓展，同時各類信息認證、車載娛樂系統以及車載接口等網絡信息安全保護，都已加入到電子架構底層設計安全保護范疇中。凱迪拉克CT5首發新電子架構僅僅是開始，公司目標是通過全新電子架構技術，在未來車型上搭載上更多高科技，例如更完全的電氣化、更智能的主動安全系統、網絡互連乃至未來的自動駕駛。

5 整車軟件質量管理平臺搭建

5.1 ASPICE電子架構及軟件開發流程

整車電子架構和軟件已經成為汽車行業創新的主要領域，其研發過程的復雜度主要由電子架構和軟件需求的規模、互聯、智能化、自動化以及嚴格的法律法規要求等因素決定，這種復雜度帶來了架構和軟件與整車集成協同研發管理的迫切需求，這里Automotive SPICEV開發模型，如圖3 所示，就是整車企業保證其軟件產品開發體系的強力工具，包括用于其指導軟硬件生態開發供應商的的開發流程和質量保證。

ASPICE中文全稱是汽車軟件過程改進及能力評定，是“Automotive Software Process Improvement and Capacity Determination”縮寫簡稱，是汽車行業用來評價軟件開發團隊能力水平的模型框架。最初由歐洲主要汽車制造商共同制定，于2005年發布，目的是為了指導汽車零部件研發廠商的軟件開發流程，從而改善車載軟件的質量，當前國內才剛剛引入此開發標準。2020年8月份，公司工程中心通過了ASPICE 3級國際權威資質認證，率先成為國內首批獲得該等級能力認證的整車研發機構，標志著公司的軟件開發能力達到國際領先水平。

5.2 整車軟件質量SWQRR管理平臺構建

電子架構和軟件與整車集成的協同研發，對于汽車新產品開發的項目質量管理提出了新的課題，就是如何構建覆蓋新產品開發全過程的質量管理流程，同時結合ASPICE軟件開發過程對于追溯性和一致性要求，從客戶需求、系統需求、系統架構、軟件需求、軟件架構、軟件設計、到測試結果等全過程交付物的評審，確保電子架構和軟件開發質量，向客戶提供高質量的汽車新產品。

為此開發了基于門徑管理理論的SWQRR（Software Quality Readiness Review）整車軟件質量管理平臺，如圖4所示，它將同步整車開發的電子架構和軟件開發過程各職能部門關鍵工作，納入統一的質量管理平臺，設置項目關鍵門徑來評審交付物的進度和狀態，確定項目風險，從而調動公司內外部資源，來化解風險，確保項目按計劃進入下一個階段。

6 汽車電子架構趨勢及質量管理挑戰

2017年博世在德國一個汽車行業會議上曾分享過其在整車電子電氣架構方面的戰略圖，汽車電子架構的發展被分為了5個階段，依次為模塊化、集成化、集中化、域融合、車載電腦和車.云計算，如圖5所示。按照博世六個階段進行對比，我們看到除了特斯拉Model 3、通用凱迪拉克CT5和大眾ID.3車型，進入博世“集中化”階段的智能汽車并不多見，大多數車企的新一代電子架構正處于“整合集成化”階段向“集中化”階段過渡的節點，并且隨著自動駕駛引入更高算力和更多傳感器件，尤其式5G技術的引入，將進一步加速電子電氣架構朝著集成式、甚至云服務器這一方向前行。

隨著電子架構/軟件在整車價值中的比重不斷增長，將由現在占整車價值10%增長到2030年的30%。汽車價值鏈上的所有企業都在嘗試從電子架構和軟件技術帶來的創新中獲利，各大車企正進入電子架構、操作系統、信號處理等更底層的技術領域，傳統一級供應商以及新進軟件公司正在競爭成為整車企業的一級供應商，并涉足操作系統，加深在汽車“技術?！敝械膮⑴c度。

電子架構的演進對汽車新產品開發的質量管理提出了更高的要求。對于具備跨品牌、跨平臺、跨車型應用場景的電子架構，我們需求研究如何深度挖掘用戶用車需求的軟件產品，需求研究如何確保車端子系統、整車集成、業務鏈APP軟件開發、云端服務器等全業務場景的硬件、軟件和服務驗證，包括對于賬號權限、應用風控、功能迭代和內容發布的質量管理，實現新功能在應用市場的審核、上架等迭代需求，最終動態地滿足千人千面的終端客戶需求，真正實現軟件定義汽車的愿景，形成以用戶體驗為核心的汽車新產品質量管理體系。

7 結語

汽車電子架構和軟件創新的新時代已經開啟，車企和供應商可以組建行業聯盟來實現電子架構標準化，IT巨頭可以引入車載云平臺和自動駕駛平臺，出行方案供應商可以開發開源車輛堆棧和軟件功能，車企也可引入更加先進的智能網聯和自動駕駛新產品汽車。

汽車企業正在逐漸從以硬件為中心轉變為以軟件為導向，轉型新四化并逐漸轉向軟件定義汽車，大力開發SOA （Service Oriented Architecture） 面向服務的架構，從而實現為用戶提供全生命周期的軟件服務，并通過靈活的功能配置滿足用戶的個性化用車需求。劇變的業務模式和競爭格局以及不斷增長的客戶需求，將使得汽車行業的所有參與者要根據全新的環境作出改變，思考和定位自身的價值并立即行動起來。

參考文獻：

[1]羅伯特.G.庫珀，新產品開發流程管理—以市場為驅動[M]，北京：電子工業出版社，2011.

[2]陳煜，酈亦非，基于門徑管理的項目質量風險管理機制研究[J]，企業改革與管理，2014（13）：9-10.

[3]陸彥達，汽車電子電氣架構設計與優化措施[J].時代汽車，2018（6）：74-75.