基于全新电子架构的整车软件质量管理研究

摘 要：汽车领域正处于一个极具挑战性的历史时刻，电动化、智能化、网联化和共享化是这个不断变化的主要领域。汽车正日益成为软件密集型的复杂系统，汽车行业的大部分创新都是基于电子和软件。本文通过公司全新电子架构的整车开发案例，根据门径管理提出了基于全新电子架构的整车软件质量管理平台并应用实践，旨在通过该项目质量管理模式的探讨和研究，能为汽车行业新产品开发质量管理模式提供可借鉴的解决方案。

关键词：电子架构 软件开发 门径管理 质量管理

1 引言

当前汽车领域正处于一个极具挑战性的历史时刻，随着电动化、智能化、网联化和共享化等不断变化的应用场景，大量新兴的业务和技术需求急速增长，汽车正日益成为软件密集型的复杂系统，汽车行业的大部分创新都是基于电子和软件。现代汽车可以有100多个电子控制模块，这些控制模块都是小型计算机，一起执行数十亿字节的软件。电子控制模块通过车辆内部的通讯网络协议相互连接，同时通过车联实现车与车、车与云端的相互连接。这些创新要求改变软件的设计和生产方式，并对汽车的电气和软件架构进行颠覆性的革新。在这篇论文中，通过公司新车型全新电子架构的整车开发案例，描述了基于全新电子架构的整车软件质量管理平台搭建以及实施应用，并根据汽车行业电子架构发展趋势提出了新产品开发质量管理的挑战和建议，以应对当前和未来汽车的复杂性和需求。

2 当前汽车电子架构

电子架构简称E/E架构，也称为EEA（Electrical/Electronic Architecture），它是指对汽车传感器、中央处理器、ECU电子控制模块、车载信息娱乐系统以及底盘系统等整车软硬件进行系统设计的方案，进而实现车内高效的信号传输和集成系统布置等。近几年，随着汽车行业电动化和智能化的发展，传统E/E电子架构开始受到挑战。

先是特斯拉以新一代集中式布局的E/E架构率先发力，后有供应商如博世、安波福、大陆等强调E/E电子架构要从分布式向集中式转变，如图1所示，传统车企大众、通用和丰田等也开始布局新一代E/E架构，加码电子架构和软件技术投入。近两年中外各大车企包括供应商，纷纷投入资源开发全新一代电子架构以适应激烈市场竞争。

2019年3月，大众汽车发布基于MEB平台的全新电子架构及其应用车型ID.3，并宣布其集团软件部门将作为独立业务部门运作。

2019年3月，丰田汽车发布新一代基于中央+区域方案的电子架构，目标是通过集成电子模块实现软件迭代。

2019年5月，通用汽车发布全新电子架构Global B，为未来产品的电气化、主动安全、车载娱乐、智能互联以及Super Cruise 等在内的整车OTA升级提供支持，最新搭载该架构的是全新凯迪拉克CT5。

2019年10月，华为提出“计算+通信”的CC电子架构，打造包括智能驾驶、智能座舱、智能电动、智能网联和智能车云的五个智能系统平台，通过强大算力和操作系统打造“HI”华为智能汽车解决方案，并相继发布和众多主机厂战略合作的新产品汽车;

2020年6月，长安汽车全球软件中心落户重庆，建立汽车智能软件开发体系，打造整车操作系统，开发自动驾驶以及车联网等智能化技术。

2020年7月，上汽集团宣布成立软件中心“零束”，落地智能化发展战略，聚焦新一代中央集中式电子架构、智能驾驶、云服务平台、基础软件平台和数据工厂等项目。

作为车辆实现更快数据处理速度、更全面智能网联、更可靠网络安全的核心“基石”， E/E电子架构和软件开发的核心能力，已成为汽车品牌在复杂多变的行业环境下保持产品核心竞争力的关键因素。通过电子架构的开发，来满足全新汽车产品的敏捷开发、汽车生态系统的搭建、软件和功能的快速迭代以及与供应商的快速协同开发，应对当前和未来汽车的复杂性和需求，切切实实满足市场需求，提高终端客户体验和满意度。

3 门径管理流程理论

罗勃特·G.库珀博士是新产品管理领域里的世界级专家，长期致力于产品创新开发管理研究，他是门径管理流程的奠基人，在1986年出版的《新產品开发流程管理》一书中，第一次系统性介绍了门径管理（SGS：Stage-Gate System）流程理论和相关研究实证。门径管理理论面世以来，经过众多国内外专家和现代企业不断在实践中应用和总结，这个充满生命力的流程，已被世界上众多的主流公司广泛地运用于新产品的开发。

门径管理理论以新产品开发为主线（新产品构思—确定范围—项目立项—新产品开发—检验与矫正—投放市场），主要由阶段和关口并列组成。它将新产品开发划分成一系列预先设定的阶段，每一个阶段由一组规定的、跨职能的活动组成。关口放置在每个阶段之后进行独立、强制执行，起到质量控制和决策检查点作用。典型的门径管理流程有4～6个阶段，如图2所示，每一个阶段收集把项目推进到下一个阶段或者决策点所需要信息，每一个关口由可交付成果、标准和决策构成。通过严格的门径交付物评审机制，提高产品开发的质量和成功率，缩短新产品的开发时间，加速产品上市，提高企业核心竞争力。

4 全新Global B电子架构

随着电动化、智能化、网联化和共享化的技术发展，电子架构、软件开发、计算能力和各类传感器正逐渐取代发动机/变速箱的统治地位。现如今一辆汽车的电子控制单元ECU已经是10 年前同类产品的2～5倍，随之而来的软件代码行数（SLOC）暴增，由2010年主流车型代码SLOC 1000万行发展到2020年1.5亿行左右。用于整车发动机/变速箱、三电系统、智能网联、自动驾驶、车身底盘控制等的全新电子架构变得日益重要，正因如此，公司于2019年宣布了全新一代电子架构Global B技术，并同步发布率先搭载应用的全球战略车型--凯迪拉克CT5。

凯迪拉克CT5率先搭载的Global B全新一代电子架构，作为引领行业的前瞻科技，以超高速的网络数据传输、卓越的整车云FOTA更新功能以及全方位的网络安全设计，为客户带来更高效、更安全的出行体验。新一代Global B电子架构能够为公司后续汽车新产品开发提供系统技术支持，具备每小时处理4.5TB的数据计算能力，全面支持 OTA 更新迭代，通过软件来维护车辆全生命周期内整车所有子系统模块的迭代更新和功能拓展，同时各类信息认证、车载娱乐系统以及车载接口等网络信息安全保护，都已加入到电子架构底层设计安全保护范畴中。凯迪拉克CT5首发新电子架构仅仅是开始，公司目标是通过全新电子架构技术，在未来车型上搭载上更多高科技，例如更完全的电气化、更智能的主动安全系统、网络互连乃至未来的自动驾驶。

5 整车软件质量管理平台搭建

5.1 ASPICE电子架构及软件开发流程

整车电子架构和软件已经成为汽车行业创新的主要领域，其研发过程的复杂度主要由电子架构和软件需求的规模、互联、智能化、自动化以及严格的法律法规要求等因素决定，这种复杂度带来了架构和软件与整车集成协同研发管理的迫切需求，这里Automotive SPICEV开发模型，如图3 所示，就是整车企业保证其软件产品开发体系的强力工具，包括用于其指导软硬件生态开发供应商的的开发流程和质量保证。

ASPICE中文全称是汽车软件过程改进及能力评定，是“Automotive Software Process Improvement and Capacity Determination”缩写简称，是汽车行业用来评价软件开发团队能力水平的模型框架。最初由欧洲主要汽车制造商共同制定，于2005年发布，目的是为了指导汽车零部件研发厂商的软件开发流程，从而改善车载软件的质量，当前国内才刚刚引入此开发标准。2020年8月份，公司工程中心通过了ASPICE 3级国际权威资质认证，率先成为国内首批获得该等级能力认证的整车研发机构，标志着公司的软件开发能力达到国际领先水平。

5.2 整车软件质量SWQRR管理平台构建

電子架构和软件与整车集成的协同研发，对于汽车新产品开发的项目质量管理提出了新的课题，就是如何构建覆盖新产品开发全过程的质量管理流程，同时结合ASPICE软件开发过程对于追溯性和一致性要求，从客户需求、系统需求、系统架构、软件需求、软件架构、软件设计、到测试结果等全过程交付物的评审，确保电子架构和软件开发质量，向客户提供高质量的汽车新产品。

为此开发了基于门径管理理论的SWQRR（Software Quality Readiness Review）整车软件质量管理平台，如图4所示，它将同步整车开发的电子架构和软件开发过程各职能部门关键工作，纳入统一的质量管理平台，设置项目关键门径来评审交付物的进度和状态，确定项目风险，从而调动公司内外部资源，来化解风险，确保项目按计划进入下一个阶段。

6 汽车电子架构趋势及质量管理挑战

2017年博世在德国一个汽车行业会议上曾分享过其在整车电子电气架构方面的战略图，汽车电子架构的发展被分为了5个阶段，依次为模块化、集成化、集中化、域融合、车载电脑和车.云计算，如图5所示。按照博世六个阶段进行对比，我们看到除了特斯拉Model 3、通用凯迪拉克CT5和大众ID.3车型，进入博世“集中化”阶段的智能汽车并不多见，大多数车企的新一代电子架构正处于“整合集成化”阶段向“集中化”阶段过渡的节点，并且随着自动驾驶引入更高算力和更多传感器件，尤其式5G技术的引入，将进一步加速电子电气架构朝着集成式、甚至云服务器这一方向前行。

随着电子架构/软件在整车价值中的比重不断增长，将由现在占整车价值10%增长到2030年的30%。汽车价值链上的所有企业都在尝试从电子架构和软件技术带来的创新中获利，各大车企正进入电子架构、操作系统、信号处理等更底层的技术领域，传统一级供应商以及新进软件公司正在竞争成为整车企业的一级供应商，并涉足操作系统，加深在汽车“技术栈”中的参与度。

电子架构的演进对汽车新产品开发的质量管理提出了更高的要求。对于具备跨品牌、跨平台、跨车型应用场景的电子架构，我们需求研究如何深度挖掘用户用车需求的软件产品，需求研究如何确保车端子系统、整车集成、业务链APP软件开发、云端服务器等全业务场景的硬件、软件和服务验证，包括对于账号权限、应用风控、功能迭代和内容发布的质量管理，实现新功能在应用市场的审核、上架等迭代需求，最终动态地满足千人千面的终端客户需求，真正实现软件定义汽车的愿景，形成以用户体验为核心的汽车新产品质量管理体系。

7 结语

汽车电子架构和软件创新的新时代已经开启，车企和供应商可以组建行业联盟来实现电子架构标准化，IT巨头可以引入车载云平台和自动驾驶平台，出行方案供应商可以开发开源车辆堆栈和软件功能，车企也可引入更加先进的智能网联和自动驾驶新产品汽车。

汽车企业正在逐渐从以硬件为中心转变为以软件为导向，转型新四化并逐渐转向软件定义汽车，大力开发SOA （Service Oriented Architecture） 面向服务的架构，从而实现为用户提供全生命周期的软件服务，并通过灵活的功能配置满足用户的个性化用车需求。剧变的业务模式和竞争格局以及不断增长的客户需求，将使得汽车行业的所有参与者要根据全新的环境作出改变，思考和定位自身的价值并立即行动起来。

参考文献：

[1]罗伯特.G.库珀，新产品开发流程管理—以市场为驱动[M]，北京：电子工业出版社，2011.

[2]陈煜，郦亦非，基于门径管理的项目质量风险管理机制研究[J]，企业改革与管理，2014（13）：9-10.

[3]陆彦达，汽车电子电气架构设计与优化措施[J].时代汽车，2018（6）：74-75.