汽车电子控制器软件在线灌装系统的开发

卢璋

（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804）

汽车电子控制器软件在线灌装系统的开发

卢璋

（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804）

针对汽车电子控制器的软件零件和硬件零件的零件信息以及软件实体文件的发布制定了全新的管理控制方法，同时将工程数据发布系统，生产制造系统以及售后服务系统进行相应升级，实现了汽车整车厂对汽车电子控制器的软硬件零件统一管理，发布，并在总装线上实施软件在线灌装，并支持售后服务系统能及时更新控制器有关的信息。

在线灌装 电子控制器 软件零件 硬件零件

1 前言

随着汽车技术的不断发展，汽车电子控制器在汽车上的应用愈来愈广泛。通常一辆中高档轿车装备有约20个电子控制器硬件，对应有约200到300个控制器软件文件。这些电子控制器几乎管理和控制着整车所有的性能，如动力性、安全性、舒适性、驾驶操控性，以及环保节能性等。一旦这些电子控制器软硬件出现问题，将可能对整车性能造成非常严重的影响。因此在整车的研发、生产制造、售后服务等等各个环节中，如何有效管理好电子控制器的软硬件零件，是至关重要的。目前汽车电子控制器软件的在线灌装技术逐步成为技术发展的趋势。软件在线灌装系统能使整车厂对控制器软件开发、集成、验证、发布等各个环节进行管理[1]。对控制器核心技术进行掌控：（1）可提高控制器硬件的通用性，降低物流系统和售后备件系统对控制器硬件的库存；（2）能使售后服务系统及时有效地获取控制器软硬件的信息。本文结合上汽集团乘用车公司实际已开发完成并投入批量生产的项目，介绍汽车电子控制器在线灌装系统的开发和建立。

2 汽车电子控制器软件在线灌装系统的整体架构

汽车电子控制器在线灌装系统需要从工程数据发布管理，生产制造管理以及售后服务管理方面全面地对电子控制器有关的软硬件零件进行管理，其整体架构见图1。

从工程数据发布方面，控制器软件文件需要和硬件零件一样，需要生成零件号并在工程零件信息发布系统中发布零件号以及零件有关属性；同时工程软件文件发布系统中需要发布软件实体文件，这些软件实体文件将类似于硬件零件一样在整车厂的总装线上进行装配（软件灌装）。

生产管理系统需要针对控制器软件零件和硬件零件进行区分管理。软件零件不需要零件库存管理，不需要进行生产物料拉动。控制器软件灌装前需要针对每个控制器硬件及其需要灌装的软件零件进行匹配，并识别每个软件的属性。灌装完成后需要读取控制器实际灌装的软件零件号并与要求灌装的软件零件号进行对比校验。

来稿日期：2012-11-27

图1 汽车电子控制器软件在线灌装系统整体架构图

售后服务系统需要从生产制造系统获取每辆车实际装配的控制器软硬件信息，同时需要从工程数据发布系统中获取软件实体文件信息以及工程更改信息。

3 汽车电子控制器软硬件在工程信息发布系统以及软件文件发布系统中的管控

3.1 汽车电子控制器软件和硬件的组成结构

在研究如何在工程数据发布阶段对电子控制器软硬件进行管控前，首先需要了解电子控制器软、硬件的组成结构。灌装完软件的汽车电子控制器主要包含以下软件和硬件结构：汽车控制器终端模块（供应商给整车厂供货状态的控制器零件），标定文件，配置文件，Utility文件等。其中控制器终端模块又细分为控制器基础模块和操作文件，操作文件通常在供应商处灌装进入控制器基础模块后形成控制器终端模块并给整车厂供货。在在线灌装系统中，通常标定文件，配置文件以及Utility文件需要在整车厂的总装线上进行软件灌装。操作文件通常在供应商处进行灌装，在整车厂的总装线上不需要进行灌装，但是在整车厂的灌装完成后进行软件校验时需要对其进行校验；同时售后服务系统也需要获取控制器所有软硬件信息包括操作文件用于售后服务需求。图2是电子控制器软硬件的组成结构图。

图2 控制器软硬件的组成结构图

3.2 汽车电子控制器名称的标准化定义

汽车电子控制器在汽车上的应用非常广泛。通常一辆轿车装备有十几或二十多个电子控制器，每个控制器又包含众多的软件零件，单从零件号上无法识别每个控制器对应的有关软件零件。为实现软件的在线灌装，需要对控制器名称进行标准化定义。每个控制器对应的软件零件或硬件零件都需要采用同一定义的控制器名称，以此来分类识别每个控制器对应的软件零件和硬件零件。表1是控制名称的标准化定义，通常每个控制器的名称以大写的字母缩写来定义。

表1 控制器名称的标准化定义

3.3 汽车电子控制器软硬件ID的定义

一个电子控制器往往有多种需要灌装的软件，如操作文件，配置文件，Utility文件，标定文件等等。在整车厂总装线上进行软件在线灌装时需要对于不同性质的灌装软件进行识别，同时灌装顺序也有一定要求。为了实现系统识别和自动化管理，需要针对控制器的各种性质的软件文件以及硬件零件定义ID号。表2是控制器模块ID的定义。

3.4 汽车电子控制器软硬件零件的分类管理

为了实现整车厂总装线上的控制器软件在线灌装，整车厂的工程数据发布系统、生产制造系统以及售后服务系统还需要满足以下要求：

（1）生产制造系统能自动判断哪些控制器软硬件需要在整车厂总装线上进行灌装，而且一旦有工程变更，变更后的信息能通过工程数据发布系统自动更新到生产制造系统中。

表2 控制器模块ID的定义

（2）控制器软件灌装完成后，生产制造系统能自动读取控制器内部实际灌装的信息并和要求灌装的信息进行对比校验，确保软件灌装的准确性和完整性。

（3）生产制造系统能自动识别哪些控制器零件需要进行生产和库存管理，哪些不需要生产和库存管理，软件零件以及一些二次供应的硬件零件不需要进行生产拉动和库存管理，系统需要自动识别。

（4）工程数据发布系统和生产制造系统能自动识别需要传递给售后系统的信息并自动进行传递。为了满足以上的要求，需要对于控制器有关的每个软件零件以及硬件零件进行分类，以满足生产制造和售后服务的需求。为了便于工程发布，将控制器有关的零件分成了5类，见表3。

3.5 电子控制器软硬件零件在工程系统中的发布管理

为了实现控制器软件在线灌装的要求，电子控制器软硬件零件在工程零件信息发布系统中发布时需要增加上文中介绍的3个特殊属性：标准化定义的控制器名称，控制器软硬件的ID，控制器软硬件的类别。在工程零件信息发布平台上增设了这3个特殊属性的选项框，工程师在零件信息发布时通过下拉式菜单进行选择和发布。

软件零件是一类比较特殊的零件，除了零件号等信息需要发布外，其软件本身作为一种特殊零件，也需要在工程软件发布系统中发布，并传输至生产制造系统（见图1）。硬件零件是靠物流将零件按照生产计划准备到生产线上用于装配生产，软件零件则是靠工程软件发布系统将软件文件传递至生产制造系统中，再由生产制作系统根据每辆车的生产计划来准备对应的软件文件并装配（灌装）到整车上去。

表3 电子控制器软硬件零件分类

需要注意的是，软件零件作为一种特殊零件，在工程发布阶段是分2步并行在进行，一是在零件信息发布系统中发布零件号等信息或属性，二是在软件发布系统中将软件文件进行发布。当软件零件有工程变更时，需要建立有效的机制确保软件零件在零件信息发布系统和软件文件发布系统中进行同步更改控制，同步释放（如图3）。如果释放不同步，生产断点控制将无法实现，甚至可能会造车生产线的停线风险。比如软件工程更改时零件信息先行释放给了生产制造系统，而软件文件尚未发布，生产制造系统根据零件信息发布系统传来的最新的BOM来组织生产，但是在软件灌装时在无法获取对应的软件文件，这时生产线将因为缺料报警，生产无法继续，可能会造车生产停线。因此释放的同步控制是非常关键的步骤。

图3 软件零件工程更改时的同步控制示意图

4 汽车电子控制器软硬件零件在生产制造系统中的管控

4.1 物流对控制器软件零件的生产库存管理

软件零件是一种特殊的零件，不需要物流进行生产拉动和库存管理。但是它和其他普通硬件零件一样需要在零件信息发布系统中发布并在BOM中体现，单从零件号上无法区分软件零件和硬件零件，这样往往会对物料的生产准备和库存管理造成混乱。为此在生产拉动和库存管理上需要对于软件零件进行区别处理。在工程数据发布时，针对控制器有关零件进行了用途分类（见表3）。分类信息是零件的属性之一，生产制造系统能根据该属性识别出哪些是软件零件。针对这些软件零件，物流不需要进行生产物料拉动和库存管理。这些软件文件是通过工程软件文件发布系统自动传输到生产制造系统中，相当于在生产制造管理系统中已经备好了物料（待灌装的软件文件）。

4.2 控制器软件灌装的实施

在实施软件在线灌装前，需要确保软件文件的正确性，避免软件文件在从工程软件文件发布系统传输到生产制造管理系统中时发生软件损坏或传输过程造成的软件错误[2]。为此设定了通过CRC32校验的文件传输的防错方法。

生产制造管理系统根据工程零件信息发布系统传输来的控制器名称信息（见表1），识别每个控制器对应的软件文件以及硬件零件。例如系统会识别出发动机控制器（ECM）的硬件零件号以及它对应的软件零件有哪些。

生产制造管理系统根据工程零件信息发布系统传输来的控制器软硬件的类别属性（见表3），识

别出哪些软件是需要在线灌装的，哪些软件是在控制器供应商已经灌装好而整车厂总装线仅需要进行校验。

生产制造管理系统根据工程零件信息发布系统传输来控制器软硬件的ID信息（见表2），识别出软件零件和硬件零件的性质并准备好软件灌装的顺序。

以上工作准备就绪后，生产制造系统就开始实施软件的在线灌装，见图4。

4.3 控制器软件灌装后的校验

软件灌装完成后，需要校验灌装进入车辆的软件是否在灌装过程中出现错误或遗漏以及灌装的软件是否是要求灌装的软件。为此，从灌装完成的车辆中读取控制器软件信息，将其与生产制造系统中实际要求灌装的控制器软件零件状态进行对比，完全一致则说明软件刷新成功（见图5）。

图5 生产线上软件灌装示意图

5 汽车电子控制器软硬件零件在售后服务系统中的管控

当整车完成报交后，该车的生产数据将会锁定，同时这些生产数据将会通过生产制造系统传递给售后服务系统，售后服务系统以此能获取每辆生产车装备的控制器软件和硬件零件信息。

同时售后服务系统还和工程的零件信息发布系统和软件零件发布系统保持着时时联系，当有零件发生工程更改发生时，最新的零件信息以及最新的软件文件会传输到售后系统中。当社会车辆进入4S店进行维修保养的时候，4S店通过生产制造系统中传来的信息可以了解该车的控制器软硬件零件状态，通过工程数据发布系统传递来的工程更改信息，4S店能判断该车的控制器软件是否有更新，是否需要刷新最新状态的软件。

软件文件从工程软件文件发布系统传输到售后系统中时，为了确保文件的正确性和完整性，通过CRC32校验的方法对文件传输进行校验。

6 电子控制器软件在线灌装系统实施的意义

（1）有助于整车厂形成核心开发能力

在线灌装系统的建立使整车厂能够掌控电子控制器软件的开发、验证、发布，生产制造、售后维护等各个业务环节，为真正具备自己的核心竞争力打下了坚实的基础。

（2）提高控制器零件的通用性，降低生产物料库存成本和售后备件成本

在线灌装系统使得多款车型能共用同一款控制器硬件，大大降低了控制器零件的物料管理和库存的成本以及售后备件的库存成本。比如，上汽集团的荣威950目前有7款车型。这7款车的车身控制器的硬件是完全一样的，由于每款车型配置的差异，灌装完软件的控制器总成彼此之间是有差异的。如果不采用在线灌装系统，车身控制器需要在供应商处进行灌装软件，供应商将灌装好软件的控制器总成给整车厂供货，为此不得不生成7种车身控制器总成料号。这7种车身控制器总成料号都需要分别进行生产物料的库存管理，售后备件的管理等。如果采用在线灌装系统，因软件在整车厂进行灌装，7款车型能共用同一个车身控制器硬件，这样很大程度地提高了零件的通用性，同时大大降低了生产物料的库存成本以及售后备件的库存成本，大大降低了因工程变更引起的零件报废。

（3）提高改进的响应速度和追溯的精确性

在线灌装系统确保了在生产过程中对每辆车控制器软硬件的精确控制，从而确保了对控制器软硬件的精确追溯。一旦出现电子控制器有关的重大质量问题时，整车厂能立即采取措施而不需要通过供应商来响应，从而提高市场质量问题的响应速度和追溯的精确性。

（4）提高控制器软件使用的安全性

在线灌装系统的建立，使得电子控制器的软件由整车厂负责发布，管理和灌装，避免了软件文件在传递过程中以及在供应商处的人为的或者是系统错误造成的风险，同时降低了控制器软件向外界泄露的风险，提高了车辆使用的安全性。

（5）零件信息及时准确传递到售后服务系统

在线灌装系统的建立，使得售后服务系统能从生产制造系统中获得每辆车装备的零件信息，从工程数据发布系统中获得每个零件最新状态的信息和最新的软件实体文件，同时通过CRC32校验的方法对文件传输进行校验。提供了售后系统获取售后服务信息的准确性，及时性，同时降低了传输的风险。

（6）满足差异化需求，实现柔性化制造

在线灌装系统的建立，能够针对每个控制器进行差异化软件灌装，满足客户的差异化需求，实现生产线的柔性化制造。

7 结语

汽车控制器软件在线灌装系统是一个综合性的涵盖了车辆整个生命周期的管理系统，它将工程开发，生产制造、售后服务等系统有机结合，它有助于工程形成电子控制器的核心开发能力，有利于生产制造的通用性和可靠性以及生产线的柔性化生产，同时也提升了售后服务质量。该系统在上汽集团乘用车公司已建立并在旗舰产品上投入了批量生产，系统运作良好，达到了预期的效果，该系统也将计划向其他车型的生产上推广。

1孙永佳，张睿．汽车动态测试－DVT[J]．沈阳航空工业学院学报，2004（2）．

2千承辉，苏建，刘玉梅．现场总线技术在汽车检测线上的应用[J]．公路交通科技，2006（2）．

Development of Automotive ECU Softwares Online Flash System

Lu Zhang
（SAIC Motor Technical Center,Shanghai 201804,China）

New p rocess and methods is developed to manage and control how to release parts information of ECU software and hardware.Meanwhile engineering parts release system,production management system and after sales service system are upgraded to realize that OEM can control and release ECU related software and hardware,ECU software can be flashed on OEM assembly line,and after sales service system can be updated timely with latest ECU information.

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卢璋（1974-），男，硕士，主要研究方向为汽车开发流程管理。

10.3969/j.issn.1671-0614.2013.01.006