統(tǒng)一軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

       導(dǎo)讀：隨著汽車(chē)電子技術(shù)在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的廣泛應(yīng)用，汽車(chē)電控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)日益復(fù)雜，而汽車(chē)產(chǎn)品更新越來(lái)越快，要求電控單元開(kāi)發(fā)周期越來(lái)越短，汽車(chē)電子軟件開(kāi)發(fā)管理難度增大，復(fù)用性和移植性變差，因此，采用規(guī)范的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，提高軟件開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量已迫在眉睫。本文主要介紹了構(gòu)建軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的背景、可借鑒的實(shí)施技術(shù)方案、構(gòu)建統(tǒng)一管理平臺(tái)所取得的效果和遺留問(wèn)題對(duì)策。

       進(jìn)入21世紀(jì)，特別是最近十年，智能網(wǎng)聯(lián)和新能源車(chē)型的開(kāi)發(fā)進(jìn)入快車(chē)道，汽車(chē)行業(yè)軟件開(kāi)發(fā)在整車(chē)開(kāi)發(fā)中的占比越來(lái)越高，軟件開(kāi)發(fā)不再是一個(gè)小部門(mén)完成零部件類(lèi)開(kāi)發(fā)，而是需要從整車(chē)需求定義開(kāi)始，整合電子電氣架構(gòu)開(kāi)發(fā)，到系統(tǒng)架構(gòu)、軟件架構(gòu)、軟件代碼開(kāi)發(fā)、單元測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試直到整車(chē)測(cè)試一整套完整的V-model模型開(kāi)發(fā)流程支持。由于軟件開(kāi)發(fā)對(duì)團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)、質(zhì)量控制提出了更高的要求，因此構(gòu)建一個(gè)全價(jià)值鏈軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境成為汽車(chē)研發(fā)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)管理中的重要一環(huán)。

       隨著電子技術(shù)的發(fā)展，商用車(chē)電子電氣系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，整車(chē)的安全性、舒適性、娛樂(lè)性包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制及排放升級(jí)，任何一項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用和提升都離不開(kāi)電子技術(shù)。整車(chē)上的各種ECU（Electronic Control Unit）越來(lái)越多，相互之間交互的信號(hào)越來(lái)越多、網(wǎng)絡(luò)的通信方式越來(lái)越復(fù)雜，如此復(fù)雜的電控系統(tǒng)對(duì)整車(chē)的功能、性能、成本、開(kāi)發(fā)周期都有更高的要求，很多時(shí)候它決定了整車(chē)產(chǎn)品的性能和競(jìng)爭(zhēng)力達(dá)成。電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)大部分工作集中在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)和測(cè)試階段，針對(duì)軟件開(kāi)發(fā)和測(cè)試的管理，要求建立一套完善的軟件開(kāi)發(fā)管理平臺(tái)。

       企業(yè)對(duì)業(yè)務(wù)需求梳理后認(rèn)為，建立軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境已經(jīng)刻不容緩，迫在眉睫。

       1）電控和智能網(wǎng)聯(lián)軟件開(kāi)發(fā)在動(dòng)力總成及整車(chē)產(chǎn)品中占據(jù)越來(lái)越重要的地位，決定著產(chǎn)品性能和競(jìng)爭(zhēng)力達(dá)成。

       2）軟件開(kāi)發(fā)是多部門(mén)、多任務(wù)、多地點(diǎn)的協(xié)同開(kāi)發(fā)模式，提升軟件開(kāi)發(fā)質(zhì)量、效率，保證數(shù)據(jù)安全。

       3）軟件開(kāi)發(fā)目前不受控，各個(gè)項(xiàng)目組內(nèi)部管控，數(shù)據(jù)存放在個(gè)人手中，存在信息安全風(fēng)險(xiǎn)。

       4）軟件開(kāi)發(fā)涉及開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)能力的積累，需要軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境項(xiàng)目提供技術(shù)支持，將企業(yè)軟件開(kāi)發(fā)知識(shí)資產(chǎn)積累和沉淀。

       5）當(dāng)前企業(yè)多個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目已進(jìn)入全面鋪開(kāi)階段，項(xiàng)目之間急需協(xié)同開(kāi)發(fā)，并對(duì)需求和代碼、測(cè)試進(jìn)行有效管控，急需一個(gè)成熟的系統(tǒng)平臺(tái)支持。

       3、軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境建設(shè)技術(shù)方案

       項(xiàng)目預(yù)研究階段，項(xiàng)目組調(diào)研獲悉國(guó)內(nèi)軟件開(kāi)發(fā)行業(yè)已大部分建立了完整的開(kāi)發(fā)體系，并通過(guò)了高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。汽車(chē)行業(yè)部分企業(yè)已建立完成標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。部分汽車(chē)企業(yè)也通過(guò)了A-SPICE（Automotive Software Process Improvement and Capacity Determination）成熟度認(rèn)證。某企業(yè)在構(gòu)建軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境前，電控軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境處于空白，僅僅使用了部分開(kāi)發(fā)工具軟件，沒(méi)有完整的軟件開(kāi)發(fā)流程環(huán)境，軟件開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)存放在個(gè)人計(jì)算機(jī)內(nèi)，軟件需求、代碼、測(cè)試未建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，沒(méi)有版本管理和配置管理，軟件發(fā)放和交換靠人工拷貝或郵件，無(wú)系統(tǒng)追蹤記錄。與國(guó)內(nèi)同行業(yè)開(kāi)發(fā)水平存在較大差距，不利于核心數(shù)據(jù)的信息安全和可靠性。

       在制定軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境技術(shù)方案過(guò)程中，首先考慮導(dǎo)入一款成熟的工程控制系統(tǒng)，其主要功能包含如下幾點(diǎn)：

       配置管理：梳理配置管理流程，配置管理包括代碼，模型以及相關(guān)文件，實(shí)現(xiàn)版本、分支、合并、變更以及對(duì)比等功能，利用項(xiàng)目變型支持并行軟件的開(kāi)發(fā)。

       變更管理：定義變更管理、缺陷管理、質(zhì)量管理流程。定義變更的涉及范圍，定義變更流程，實(shí)現(xiàn)變更的可控和追蹤記錄。實(shí)現(xiàn)缺陷追蹤管理，實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果和缺陷的追溯，結(jié)合質(zhì)量管理，將質(zhì)量和缺陷流程數(shù)據(jù)作為變更原因驅(qū)動(dòng)變更流程。

       檢查驗(yàn)證：測(cè)試用例管理、測(cè)試計(jì)劃管理、測(cè)試目標(biāo)管理、測(cè)試任務(wù)和測(cè)試結(jié)果。實(shí)現(xiàn)測(cè)試用例分級(jí)分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)需求和測(cè)試的雙向追溯，提供需求覆蓋度計(jì)算，測(cè)試執(zhí)行率計(jì)算等。

       軟件質(zhì)量：支持產(chǎn)品測(cè)試、評(píng)審等質(zhì)量活動(dòng)中產(chǎn)品缺陷的提出，缺陷具有分析、追溯流程。

       需求追朔性：所有工程文件必須關(guān)聯(lián)，需求與代碼、測(cè)試文件等建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，具備可追溯性。能夠?qū)崿F(xiàn)需求與子需求之間的追溯。

       需求分解：定義需求結(jié)構(gòu)，需求管理流程。實(shí)施需求過(guò)程管理，包括：系統(tǒng)需求、軟件需求、硬件需求，同時(shí)在系統(tǒng)需求層面實(shí)現(xiàn)ISO26262功能安全部分。

       版本控制：軟件項(xiàng)目和軟件代碼的版本管理, 基線管理以及軟件代碼的權(quán)限控制,主流IDE的集成。

       文檔管理：軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中所有文檔具備樹(shù)形結(jié)構(gòu)化管理方案，文檔創(chuàng)建核發(fā)布有審批流程和生命周期狀態(tài)定義。

       導(dǎo)入系統(tǒng)平臺(tái)同時(shí)，需要同步制定企業(yè)軟件管理各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，具體包括項(xiàng)目管理、需求管理、軟件代碼、測(cè)試文檔等開(kāi)發(fā)文檔的命名規(guī)范、評(píng)審規(guī)范，版本管理規(guī)范等。

       為了保證軟件代碼和相關(guān)文檔的信息安全，除了系統(tǒng)中設(shè)定相關(guān)權(quán)限管理外，利用當(dāng)前云桌面技術(shù)，所有應(yīng)用都在云桌面上運(yùn)行，包括軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái)、軟件開(kāi)發(fā)工具等，所有涉及到的開(kāi)發(fā)和測(cè)試數(shù)據(jù)都保存在云服務(wù)器上，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)募用芴幚�。確保軟件數(shù)據(jù)的完整性和安全性。

       經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組大量的評(píng)審和測(cè)試，最終確定應(yīng)用一款成熟的ALM(Application Lifecycle Management)系統(tǒng)作為軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境基礎(chǔ)平臺(tái)，在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)軟件項(xiàng)目全過(guò)程的管理，包括需求分析、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、代碼編譯發(fā)布等，并能夠按照業(yè)界實(shí)踐對(duì)其過(guò)程進(jìn)行管控和各過(guò)程間的連接，能夠充分滿足汽車(chē)行業(yè)客戶對(duì)于車(chē)載軟件研發(fā)管理系統(tǒng)平臺(tái)的功能訴求，過(guò)程示意如下：

       在軟件開(kāi)發(fā)的全生命周期管理的全過(guò)程，能夠與常規(guī)應(yīng)用的工具進(jìn)行集成，包括matlab、Microsoft Word、Microsoft Excel、Eclipse、Visual Studio等。

       4、軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái)構(gòu)建實(shí)現(xiàn)效果

       1）完成需求過(guò)程管理，包括：系統(tǒng)需求、軟件需求、硬件需求，同時(shí)在系統(tǒng)需求層面實(shí)現(xiàn)ISO26262功能安全部分。

       2）完成測(cè)試管理：測(cè)試用例管理、測(cè)試計(jì)劃管理、測(cè)試目標(biāo)管理、測(cè)試任務(wù)和測(cè)試結(jié)果。實(shí)現(xiàn)測(cè)試用例分級(jí)分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)需求和測(cè)試的雙向追溯，提供需求測(cè)試覆蓋度計(jì)算，測(cè)試執(zhí)行率計(jì)算等。

       3）管理缺陷的追蹤流程，對(duì)缺陷、變更、質(zhì)量等問(wèn)題提供狀態(tài)分布圖、趨勢(shì)圖、分類(lèi)圖、延誤圖，實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果和缺陷的追溯。

       4）追溯關(guān)系，建立需求、測(cè)試、缺陷、模型、代碼之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和可追溯性管理。

       5）根據(jù)現(xiàn)有開(kāi)發(fā)流程，定義配置庫(kù)結(jié)構(gòu)，定義主線和分支管理規(guī)則，軟件項(xiàng)目和軟件代碼的版本管理,基線管理以及軟件代碼的權(quán)限控制,主流IDE(Integrated Development Environment)的集成。

       6）建設(shè)變更管理標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)過(guò)程版本管理，修改留有痕跡和記錄，避免犯同一錯(cuò)誤或同一錯(cuò)誤重復(fù)出現(xiàn)，借助系統(tǒng)進(jìn)行變更受影響范圍快速分析，對(duì)變更進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

       7）系統(tǒng)的集成，打通整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)工具鏈，整合電子電氣架構(gòu)開(kāi)發(fā)工具到一體化的電控軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái)中，并實(shí)現(xiàn)與測(cè)試平臺(tái)集成，將 電控軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境中測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試報(bào)告?zhèn)鞯綔y(cè)試平臺(tái)。

       8）建立知識(shí)共享庫(kù)、集中共享企業(yè)和各專(zhuān)業(yè)的業(yè)務(wù)規(guī)范、將知識(shí)轉(zhuǎn)化為可以應(yīng)用的形式。

       9）實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效性和安全性控制，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)資產(chǎn)的有效保護(hù)。

       10）標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性的支持，遵循國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，作為汽車(chē)行業(yè)A-SPICE HIS2級(jí)部分流程的編寫(xiě)和管理工具，管理部分活動(dòng)和交付物。

       5、軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái)建設(shè)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和價(jià)值貢獻(xiàn)

       1）建立起一整套符合企業(yè)業(yè)務(wù)模式的軟件產(chǎn)品生命周期管理流程，并在搭建的電控軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境系統(tǒng)中落地。借助軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，支持多項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)V Model開(kāi)發(fā)模式，對(duì)軟件的配置項(xiàng)進(jìn)行過(guò)程管理，利用系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)跨專(zhuān)業(yè)的協(xié)同。

       2）借助軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái)建設(shè)，企業(yè)實(shí)現(xiàn)軟件代碼開(kāi)發(fā)全面云上運(yùn)行，一方面保證軟件代碼數(shù)據(jù)安全，另一方面，實(shí)現(xiàn)云上辦公，充分利用云上辦公資源，實(shí)現(xiàn)硬件資源的靈活部署和分配。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公，實(shí)時(shí)處理開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，大大提高了軟件開(kāi)發(fā)效率和質(zhì)量。

       3）通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建，對(duì)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行全面規(guī)范化，按照A-SPICE 成熟度模型進(jìn)行完善軟件開(kāi)發(fā)流程，并借助軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境固化流程，達(dá)到開(kāi)發(fā)過(guò)程質(zhì)量受控，開(kāi)發(fā)測(cè)試全過(guò)程可追溯、可審計(jì)，有力保證了軟件開(kāi)發(fā)質(zhì)量，提高汽車(chē)產(chǎn)品可靠性。

       6、遺留問(wèn)題與對(duì)策

       軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境構(gòu)建完成后，軟件代碼在ALM系統(tǒng)中管理，企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)變更管理在PDM(Product Data Management)系統(tǒng)中管控，如何將軟件代碼作為零部件進(jìn)行發(fā)布和變更，帶來(lái)另外一個(gè)問(wèn)題。即軟件代碼與產(chǎn)品變更單之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系需要建立并管控。

       因此，企業(yè)需要在構(gòu)建軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái)同時(shí)，考慮建立ALM與PDM之間的接口集成，并監(jiān)控控制規(guī)范和校驗(yàn)流程，確保軟件代碼在準(zhǔn)確的時(shí)間，搭載到準(zhǔn)確的產(chǎn)品車(chē)型上，同步刷寫(xiě)到下線產(chǎn)品車(chē)輛中，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)制造的一條龍管理。 

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