基于ASPICE模型的汽車軟件開發(fā)質(zhì)量管理

前言當(dāng)前汽車領(lǐng)域正處于一個極具挑戰(zhàn)性的歷史時刻，隨著電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化和共享化等不斷變化的應(yīng)用場景，大量新興的業(yè)務(wù)和技術(shù)需求急速增長，汽車正日益成為軟件密集型的復(fù)雜系統(tǒng)，汽車行業(yè)的大部分創(chuàng)新都是基于電子和軟件?，F(xiàn)代汽車可以有100多個電子控制模塊，這些控制模塊通過汽車智能電子架構(gòu)，一起執(zhí)行數(shù)十億字節(jié)的軟件，同時通過車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)車與車、車與云端的相互連接。汽車智能網(wǎng)聯(lián)時代的到來，越來越依賴于汽車軟件開發(fā)質(zhì)量。隨著IATF16949:2016換版發(fā)布，嵌入式軟件的產(chǎn)品開發(fā)集成能力成熟度模型CMMI（CapabilityMaturityModelIntegration）體系要求進一步細化。另外，ISO26262功能安全認證，也在一些汽車公司和供應(yīng)商中開始導(dǎo)入實施，規(guī)范了汽車軟件開發(fā)的相關(guān)流程。但隨著“軟件定義汽車”時代的到來，汽車企業(yè)需要一個專門針對汽車軟件開發(fā)的規(guī)范及實踐，來指導(dǎo)和規(guī)劃汽車軟件的開發(fā)，以提升汽車軟件開發(fā)的質(zhì)量和效率。本文基于ASPICE模型的汽車軟件開發(fā)，應(yīng)用門徑管理，建立了汽車軟件開發(fā)質(zhì)量管理平臺并應(yīng)用實踐，根據(jù)汽車軟件發(fā)展趨勢提出了汽車新產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量管理的挑戰(zhàn)和建議，以不斷提升汽車軟件開發(fā)質(zhì)量，提高開發(fā)效率，應(yīng)對當(dāng)前和未來汽車的復(fù)雜性和需求。汽車軟件發(fā)展趨勢隨著對汽車傳感器、中央處理器、ECU電子控制模塊、車載信息娛樂系統(tǒng)以及底盤系統(tǒng)等整車軟硬件進行系統(tǒng)設(shè)計的需求，以實現(xiàn)車內(nèi)高效的信號傳輸和集成系統(tǒng)布置，近幾年，汽車行業(yè)紛紛發(fā)力全新電子架構(gòu)，以適應(yīng)電動化和智能化的發(fā)展需求。電子架構(gòu)簡稱E/E架構(gòu)，也稱為EEA（Electrical/ElectronicArchitecture）。最近幾年，各大車企包括供應(yīng)商，紛紛投入資源開發(fā)全新一代電子架構(gòu)以適應(yīng)激烈市場競爭。先是特斯拉以新一代集中式布局的E/E架構(gòu)率先發(fā)力，隨后有供應(yīng)商如博世、安波福、大陸等跟進，促使E/E電子架構(gòu)從分布式向集中式轉(zhuǎn)變，如圖1所示。圖1電子架構(gòu)從分布式向集中式轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)車企如大眾、通用和豐田等，也開始布局新一代汽車E/E電子架構(gòu)，加碼電子架構(gòu)和軟件開發(fā)技術(shù)投入，以應(yīng)對汽車軟件開發(fā)需求。比如，大眾汽車基于MEB平臺的全新電子架構(gòu)、豐田汽車“基于中央+區(qū)域”方案的電子架構(gòu)、通用汽車的GlobalB電子架構(gòu)、華為“平臺+生態(tài)”的CC電子架構(gòu)、上汽“零束”面向服務(wù)的SOA軟件平臺架構(gòu)等。各企業(yè)聚焦新一代電子架構(gòu)和軟件平臺，通過高算力的芯片，從域控制器到一個統(tǒng)一的車載電腦，實現(xiàn)車輛更快的數(shù)據(jù)處理速度、更全面的智能網(wǎng)聯(lián)和更可靠的網(wǎng)絡(luò)安全。通過電子架構(gòu)和軟件開發(fā)能力的提升，滿足全新汽車產(chǎn)品的敏捷開發(fā)、汽車生態(tài)系統(tǒng)的搭建、軟件和功能的快速迭代，以及與供應(yīng)商的快速協(xié)同，以應(yīng)對當(dāng)前和未來汽車的復(fù)雜性和需求，提高終端客戶體驗和滿意度。ASPICE模型ASPICE全稱“AutomotiveSoftwareProcessImprovementandCapacityDetermination”，即汽車軟件過程改進及能力測定模型，是汽車軟件的開發(fā)過程標準。最初由歐洲20多家主要汽車制造商共同制定，目的是指導(dǎo)整車廠以及供應(yīng)商零部件研發(fā)廠商的軟件開發(fā)流程，評價軟件開發(fā)團隊的研發(fā)能力水平，從而改善汽車電子控制單元的質(zhì)量和汽車軟件開發(fā)的質(zhì)量，以減少汽車軟件問題，提升用戶體驗。自2005年該模型發(fā)布起，歐洲主要汽車企業(yè)及全球越來越多的整車廠及零部件供應(yīng)商開始將ASPICE作為評價其軟件供應(yīng)商的準入標準。從過程來看，ASPICE模型包含8個過程組，分別為系統(tǒng)工程過程組（SYS）、軟件工程過程組（SWE）、采購過程組（ACQ）、供應(yīng)商管理過程組（SPL）、支持過程組（SUP）、管理過程組（MAN）、重用管理過程組（REU）和過程改進過程組（PIM），共計32個細化過程。從能力等級來說，ASPICE分為L0～L5級共6個等級——不完整級、已執(zhí)行級、已管理級、已建立級、可預(yù)測級和創(chuàng)新級。能力等級越高，意味著團隊在軟件開發(fā)和軟件管理能力上水平越高，更有可能開發(fā)出高質(zhì)量、高客戶滿意度的軟件產(chǎn)品，如圖2所示。目前，歐洲品牌奧迪、寶馬、奔馳、大眾等整車廠均要求其供應(yīng)商至少通過16個過程的L2等級認證，而當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)剛剛引入此開發(fā)標準，整車廠和供應(yīng)商也已先后加入到ASPICE標準的認證實施中。ASPICE正在成為衡量汽車軟件開發(fā)能力的事實標準。圖2ASPICE汽車軟件過程改進及能力測定模型能力等級汽車軟件質(zhì)量管理平臺搭建1.基于ASPICE模型的汽車軟件開發(fā)流程整車電子架構(gòu)和軟件已經(jīng)成為汽車行業(yè)創(chuàng)新的主要領(lǐng)域，其研發(fā)過程的復(fù)雜度主要由電子架構(gòu)和軟件需求的規(guī)模、互聯(lián)、智能化、自動化以及嚴格的法律法規(guī)要求等因素決定。這種復(fù)雜度帶來了架構(gòu)和軟件與整車集成協(xié)同研發(fā)管理的迫切需求。基于ASPICE模型的V型軟件開發(fā)流程，如圖3所示，是整車企業(yè)保證其軟件產(chǎn)品開發(fā)的強力工具，包括用于指導(dǎo)整車廠自己的軟硬件生態(tài)開發(fā)，以及評估供應(yīng)商的開發(fā)流程和質(zhì)量保證。圖3基于ASPICE模型的V型汽車軟件開發(fā)流程上汽通用基于ASPICE標準模型要求，結(jié)合功能安全標準及多年開發(fā)經(jīng)驗，對汽車軟件開發(fā)中的需求分析、設(shè)計實現(xiàn)、測試驗證、質(zhì)量問題處理等環(huán)節(jié)制定了標準的開發(fā)流程，通過嚴格的軟件開發(fā)質(zhì)量評審機制及管理機制，制定了符合ASPICE標準要求的軟件開發(fā)流程、實施指南、交付物模板以及評審檢查單，并將標準流程導(dǎo)入項目實施，于2020年8月通過了ASPICE3級國際權(quán)威資質(zhì)認證，率先成為國內(nèi)首批獲得該等級能力認證的整車研發(fā)機構(gòu)，標志著公司的軟件開發(fā)能力和軟件質(zhì)量管理能力達到國際領(lǐng)先水平。2.門徑管理理論自1988年羅勃特.G.庫珀在其發(fā)表于《市場管理雜志》的一篇文章中，第一次使用門徑管理（SGS：Stage-GateSystem）這個術(shù)語，正式形成早期的門徑管理理論以來，經(jīng)過眾多國內(nèi)外專家和現(xiàn)代企業(yè)在實踐中的不斷學(xué)習(xí)和總結(jié)，這個充滿生命力的流程，正在不斷得到發(fā)展和改善。門徑管理以設(shè)計新產(chǎn)品研發(fā)（新產(chǎn)品構(gòu)思-確定范圍-確立商業(yè)項目-新產(chǎn)品開發(fā)-測試與修正-投放市場）為主線，確定新產(chǎn)品研發(fā)的流程管理目標，關(guān)注產(chǎn)品開發(fā)流程。它將創(chuàng)新流程劃分成一系列預(yù)先設(shè)定的階段，在每一個階段都有一個門徑交付物評審機制。這些審核有一套嚴格的評估體系，通過將產(chǎn)品開發(fā)流程劃分成一系列預(yù)先設(shè)定的階段和入口，每一個階段由一組預(yù)先規(guī)定的、跨職能的、同時進行的活動和交付物組成；而門徑入口控制著這些活動和交付物，并起到質(zhì)量控制和生殺決策檢查點的作用，是決定開發(fā)活動向下一項活動或者下一個階段交付物推進的關(guān)口，從而實現(xiàn)整個項目按節(jié)點推進。門徑管理流程的應(yīng)用不僅可以提高產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量和成功率，而且可以縮短整體上的開發(fā)時間，加速產(chǎn)品上市，提高企業(yè)核心競爭力。典型的門徑管理流程有4～6個階段，如圖4所示。圖4新產(chǎn)品開發(fā)流程——門徑管理流程模型3.汽車軟件開發(fā)質(zhì)量管理平臺構(gòu)建ASPICE軟件開發(fā)過程要求的追溯性和一致性，對汽車新產(chǎn)品開發(fā)的項目質(zhì)量管理提出了全新的課題，即如何構(gòu)建覆蓋新產(chǎn)品開發(fā)的汽車軟件開發(fā)全過程的質(zhì)量管理流程，實現(xiàn)從客戶需求、系統(tǒng)需求、系統(tǒng)架構(gòu)、軟件需求、軟件架構(gòu)、軟件設(shè)計到測試結(jié)果等全過程交付物的評審，確保汽車軟件開發(fā)質(zhì)量，減少開發(fā)過程中的軟件問題，向用戶及社會提供滿意的高質(zhì)量的產(chǎn)品。為此上汽通用開發(fā)了基于門徑管理理論的SWQRR（SoftwareQualityReadinessReview）汽車軟件開發(fā)質(zhì)量管理平臺，如圖5所示。它將同步整車開發(fā)的電子架構(gòu)和軟件開發(fā)過程中各職能部門負責(zé)的關(guān)鍵工作，納入統(tǒng)一的管理平臺，設(shè)置項目關(guān)鍵門徑/節(jié)點評審項目進度和狀態(tài)，通過對交付物的評審，來確定交付物風(fēng)險和相應(yīng)項目的風(fēng)險。當(dāng)項目質(zhì)量風(fēng)險可控時，項目按計劃進入到下一階段；而當(dāng)質(zhì)量風(fēng)險需要得到額外資源解決的話，項目需要調(diào)動公司內(nèi)外部資源，采取措施，化解質(zhì)量風(fēng)險，確保項目按計劃進入后續(xù)階段。通過標準化軟件開發(fā)質(zhì)量管理流程，約束軟件開發(fā)過程，持續(xù)優(yōu)化軟件開發(fā)質(zhì)量管理的最佳實踐，不斷提升汽車軟件開發(fā)質(zhì)量，打造更高性能、高安全、高智能的汽車新產(chǎn)品。圖5SWQRR汽車軟件開發(fā)質(zhì)量管理平臺汽車軟件發(fā)展趨勢及質(zhì)量管理挑戰(zhàn)2017年，博世在德國一個汽車行業(yè)會議上曾分享其在整車電子電氣架構(gòu)方面的戰(zhàn)略圖，汽車電子架構(gòu)的發(fā)展被分為6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。按照博世六個階段的劃分，我們看到除了特斯拉Model3、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(shù)車企的新一代電子架構(gòu)正處于“整合集成化”向“集中化”階段過渡的節(jié)點。隨著5G技術(shù)、ADAS自動駕駛等新技術(shù)的應(yīng)用，以及引入更高算力和更多傳感器件，進一步加速了汽車軟件開發(fā)同步電子架構(gòu)朝著集成式、云服務(wù)器這一方向前行，對汽車軟件開發(fā)的質(zhì)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(yīng)用場景的軟件開發(fā)，我們需要研究如何深度挖掘用戶用車需求，如何確保車端子系統(tǒng)、整車集成、業(yè)務(wù)鏈APP軟件開發(fā)、云端服務(wù)器等全業(yè)務(wù)場景的硬件、軟件和服務(wù)驗證，包括對于賬號權(quán)限、應(yīng)用風(fēng)控、功能迭代和內(nèi)容發(fā)布的質(zhì)量管理，實現(xiàn)新功能在應(yīng)用市場的審核、上架等迭代需求，最終動態(tài)地滿足千人千面的終端客戶需求，真正實現(xiàn)“軟件定義汽車”的愿景，形成以用戶體驗為核心的汽車軟件開發(fā)質(zhì)量管理體系。結(jié)束語汽車電子架構(gòu)和軟件創(chuàng)新的新時代已經(jīng)開啟，諸多戰(zhàn)略性舉措可能就此催生：車企可以組建行業(yè)聯(lián)盟來實現(xiàn)車輛架構(gòu)標準化，IT巨頭可以引入車