泛亞汽車軟件開發(fā)及質(zhì)量管理體系數(shù)字化技術(shù)研究與實踐

◆李鶴群 王丹 鄧凱 / 文

編者按“2018年全國質(zhì)量標桿”名單新鮮出爐！38家單位獲封年度全國質(zhì)量標桿。其中，上海4家，分別是泛亞汽車技術(shù)中心有限公司、上海無線電設(shè)備研究所、沃爾沃建筑設(shè)備（中國）有限公司、上海燃氣（集團）有限公司。為發(fā)揮優(yōu)秀企業(yè)的標桿引領(lǐng)作用，促進“質(zhì)量標桿”經(jīng)驗交流借鑒，推動企業(yè)實現(xiàn)質(zhì)量提升，本刊自本期起將陸續(xù)刊登獲獎企業(yè)最佳質(zhì)量實踐和經(jīng)驗，敬請關(guān)注。

1 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、無人駕駛、智能出行等技術(shù)的普及，汽車行業(yè)正發(fā)生著一場勢不可擋的數(shù)字革命，整個產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生翻天覆地的變化?；ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)和新勢力企業(yè)憑借自身的優(yōu)勢紛紛快速進入汽車行業(yè)，并引領(lǐng)汽車市場的數(shù)字革命。面對競爭，傳統(tǒng)汽車企業(yè)亟需網(wǎng)聯(lián)化、電動化、智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型。其中，數(shù)字化更是汽車研發(fā)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的必由之路。

與此同時，未來定義汽車價值的不再是傳統(tǒng)的技術(shù)與性能指標，而是以人工智能為核心的軟件技術(shù)。汽車電子電氣軟件質(zhì)量將成為未來汽車的生命活力所在。為此，泛亞汽車技術(shù)中心（以下簡稱“泛亞”）在軟件質(zhì)量提升方面做了大量的工作，于2014年構(gòu)建了滿足CMMI Level3要求的軟件開發(fā)過程體系（以下簡稱SWDP，Software Development and management Process）并在各個自主軟件開發(fā)項目中得到了部署和應(yīng)用。然而，隨著團隊復雜度的提高，SWDP運行的困難日益凸現(xiàn)。主要體現(xiàn)在：

（1）系統(tǒng)實施依托大量工程開發(fā)文檔和管理文檔，增加了工程師的負擔；

（2）項目團隊大多跨職能組，各組之間的溝通存在職能墻，影響了開發(fā)效率；

（3）基于文檔的開發(fā)方式導致了需求追溯困難、測試完整性難以確定等問題，從而影響項目的質(zhì)量；

（4）基于文檔的項目管理和質(zhì)量管理方式使得信息的溝通不及時、不透明。

本文將以泛亞的實踐為例，介紹軟件開發(fā)及質(zhì)量管理體系數(shù)字化技術(shù)的研究與實踐。

圖1 三層功能體系

2 軟件開發(fā)及質(zhì)量管理體系數(shù)字化技術(shù)實踐概述

軟件開發(fā)及質(zhì)量管理體系數(shù)字化技術(shù)將公司SWDP從系統(tǒng)運行角度進行轉(zhuǎn)化，通過縱、橫雙向集成兩個維度開發(fā)需求解決方案，從而建立軟件開發(fā)和質(zhì)量管理數(shù)字化平臺。平臺縱向打通全生命周期開發(fā)工具鏈路，實現(xiàn)軟件持續(xù)集成、測試、需求開發(fā)和管理等功能；橫向貫穿跨職能協(xié)作開發(fā)功能，實現(xiàn)共平臺的軟件項目管理、問題管理、過程管理、度量管理。同時，平臺涵蓋軟件持續(xù)集成、自動化測試、需求管理、自動度量管理、項目管理等功能，打通工程開發(fā)過程之間的溝通壁壘，實現(xiàn)了SWDP的系統(tǒng)化運轉(zhuǎn)，減少了線下文檔的管理，實現(xiàn)自動化、跨團隊的線上協(xié)作開發(fā)。此外，通過流程的自動化、度量數(shù)據(jù)的自動化收集，實時監(jiān)控和分析數(shù)據(jù)背后的問題，持續(xù)改進開發(fā)流程和產(chǎn)品質(zhì)量，從而實現(xiàn)軟件開發(fā)的全面質(zhì)量管理。

3 軟件開發(fā)及質(zhì)量管理體系數(shù)字化技術(shù)實踐具體做法

3.1頂層設(shè)計及組織保障

軟件開發(fā)及質(zhì)量管理體系數(shù)字化技術(shù)實踐是一項系統(tǒng)工程，基礎(chǔ)工作尤為艱巨。做好頂層設(shè)計，自上而下穩(wěn)步推進，才能搭建好整個體系并為后續(xù)的精益化提升奠定堅實的基礎(chǔ)。公司于2014年成立了CMMI軟件過程改善組，導入了軟件開發(fā)行業(yè)普及的CMMI3模型。2015年初，又在CMMI軟件過程改善組下特設(shè)軟件開發(fā)和質(zhì)量管理數(shù)字化研發(fā)團隊，著手構(gòu)建汽車電子軟件開發(fā)和管理協(xié)同平臺，實現(xiàn)SWDP數(shù)字化的系統(tǒng)目標。團隊成員收集了多個項目的軟件開發(fā)及質(zhì)量數(shù)據(jù)，從工程開發(fā)、質(zhì)量管理、項目管理幾大領(lǐng)域入手，著重分析了影響開發(fā)效率及質(zhì)量的問題原因，設(shè)計了如圖1所示的三層功能體系，從而最終明確了軟件開發(fā)及質(zhì)量管理體系數(shù)字化技術(shù)實踐的目標：通過構(gòu)建互聯(lián)互通的協(xié)同開發(fā)管理平臺，實現(xiàn)工程開發(fā)智能化、質(zhì)量管理透明化及項目管理高效化。

圖2 需求、設(shè)計、實現(xiàn)、測試及任務(wù)的鏈接創(chuàng)建和管理示意圖

3.2結(jié)合項目特點打造軟件開發(fā)及質(zhì)量管理數(shù)字化平臺

根據(jù)梳理出的過往項目的痛點難點，團隊結(jié)合軟件項目特點打造軟件開發(fā)及質(zhì)量管理數(shù)字化平臺。該平臺打破傳統(tǒng)的獨立開發(fā)模式，提出了點線面的軟件開發(fā)和質(zhì)量管理數(shù)字化平臺設(shè)計思路，實現(xiàn)了電子電控軟件研發(fā)數(shù)字化管理。點，即產(chǎn)品數(shù)字化，通過工具實現(xiàn)各領(lǐng)域自動化。線，即業(yè)務(wù)數(shù)字化，通過工具鏈集成實現(xiàn)業(yè)務(wù)鏈自動化。面，即過程數(shù)字化，實現(xiàn)SWDP全程管理在系統(tǒng)的落地。通過橫向管理鏈交織縱向工具鏈的雙向集成，最終形成了點線面一體的軟硬件協(xié)同開發(fā)管理系統(tǒng)解決方案。

3.2.1實現(xiàn)軟件開發(fā)過程數(shù)字化

（1）實現(xiàn)軟件開發(fā)工具鏈互通互聯(lián)

平臺應(yīng)用開放式生命周期協(xié)作服務(wù)，為軟件工程中的需求、設(shè)計、實現(xiàn)、測試交付物提供了互通互聯(lián)的實現(xiàn)方案。圖2顯示了從架構(gòu)需求到功能需求到軟件需求的分解鏈路，以及需求到軟件代碼或模型、測試用例、開發(fā)任務(wù)的關(guān)聯(lián)，通過互通互聯(lián)的協(xié)作開發(fā)，提高了團隊生產(chǎn)率。

圖3 需求交換場景示意圖

（2）應(yīng)用ReqIF技術(shù)，實現(xiàn)軟件需求管理智能化

需求管理是工程開發(fā)中重要的組成部分，在眾多不成功項目中，有很大比例的失敗是源自需求問題。平臺創(chuàng)新引入了ReqIF技術(shù)，開發(fā)ReqIF引擎作為一種標準的需求交換格式，并通過定義和傳輸符合ReqIF格式的XML文件來實現(xiàn)整車廠和各個供應(yīng)商的需求協(xié)同管理。圖3顯示了不同類型的需求是如何在整車廠和供應(yīng)商之間實現(xiàn)無縫的信息交換和傳遞。

（3）數(shù)字化、自動化系統(tǒng)測試

平臺通過建立測試用例庫，實現(xiàn)系統(tǒng)測試的數(shù)字化，創(chuàng)新地在測試用例與需求、任務(wù)、測試臺架之間打通鏈路，實行了系統(tǒng)測試的數(shù)字化。

·測試用例數(shù)字化

基于系統(tǒng)創(chuàng)新實現(xiàn)測試用例庫的多元應(yīng)用，從而實現(xiàn)了測試用例管理的數(shù)字化。主要體現(xiàn)在：支持excel文件的測試用例導入導出應(yīng)用，利于存儲和分發(fā)；條目化管理測試用例，利于維護和追溯，如圖4所示；支持自動測試、手動測試的多維度篩選，強化定制化操作；支持用戶篩選某特定平臺下的測試用例，利于測試用例的復用管理；多角度統(tǒng)計應(yīng)用，指導測試實施活動改進等。

圖4 測試用例管理

·測試追溯數(shù)字化

測試用例到需求之間通過建立驗證的鏈接關(guān)系，平臺可以自動統(tǒng)計出測試用例對需求的覆蓋率，確保需求測試無遺漏，創(chuàng)新解決了通過文檔管理測試用例時，測試用例對需求的統(tǒng)計依靠人工點數(shù)，不僅容易遺漏，準確性也存在一定風險的問題。另一方面，測試用例與執(zhí)行結(jié)果關(guān)聯(lián)，通過系統(tǒng)可以自動統(tǒng)計出測試用例的執(zhí)行覆蓋率，從而可以計算出需求的測試執(zhí)行率，從而判斷測試的充分性，以便作出決策。

HIL（Hardware In Loop）硬件在環(huán)測試已經(jīng)成為ECU開發(fā)流程中非常重要的一環(huán)。它不僅減少了實車路試的次數(shù)，縮短了開發(fā)時間和降低成本，而且大大提高了ECU的軟件質(zhì)量，降低車廠的質(zhì)量風險。平臺充分考慮了HIL自動化測試的可能性，如何將平臺中的集成產(chǎn)物（軟件包）與自動化測試臺架、自動化測試用例相結(jié)合，是平臺開發(fā)的主要創(chuàng)新思路之一。持續(xù)集成工作后，將集成打包好的軟件包自動部署到自動化測試臺架上，同時篩選出自動化測試腳本發(fā)送到自動化測試臺架上，并啟動自動化測試。自動化測試臺架將運行的結(jié)果、測試的統(tǒng)計數(shù)據(jù)以報告的形式反饋給測試用例管理模塊，完成一次自動測試任務(wù)，從而建立了持續(xù)集成、構(gòu)建、自動化測試的流水線作業(yè)模式，大幅縮短了軟件的開發(fā)驗證進程，提升了軟件的可靠性。

·測試缺陷智能化

當某條測試用例的執(zhí)行結(jié)果不通過時，可以在平臺中一鍵提交到缺陷管理模塊，同時基于平臺實現(xiàn)的測試用例與需求追溯的數(shù)字化，平臺提供了從需求→實現(xiàn)→測試→缺陷的追溯關(guān)系圖，為缺陷原因分析提供了快速的分析路徑。

3.2.2實現(xiàn)項目管理數(shù)字化

（1）以工作項驅(qū)動軟件全過程開發(fā)及部署

針對軟件項目管理中常見的溝通協(xié)作問題，系統(tǒng)搭建了一套以工作項驅(qū)動的全過程開發(fā)方法，以提高項目管理效率，幫助項目團隊達成目標。

圖5 項目計劃動態(tài)調(diào)整

圖6 跨項目人力資源配置

圖7 項目關(guān)注的多功能儀表盤

·打造動態(tài)項目計劃

但是，與此同時，還需要注意隨時監(jiān)測辦公室工作人員的同理心是否使恰當，因為過度使用同理心會導致道德判斷失當，從而使得辦事突破底線，置制度于不顧，將服務(wù)對象的利益當作自己的利益，最后導致對他人的錯誤視而不見，甚至自身行為失當。

在平臺的計劃功能中，項目經(jīng)理可以新建工作包，將工作包直接分派給相關(guān)技術(shù)負責人，由負責人進行具體的細化。同一個子系統(tǒng)的開發(fā)任務(wù)或是具有相關(guān)邏輯性的工作項，可以放在同一個工作包中。工作項之間通過系統(tǒng)建立前置、后繼關(guān)系。如圖5所示，當各工作項的人力資源投入發(fā)生變化時，系統(tǒng)的甘特圖會自動進行更新。

·合理利用資源池

為了防止部分身兼數(shù)個項目的開發(fā)人員對各項目的資源投入進行過度承諾。系統(tǒng)引入了資源池概念。如圖6所示，系統(tǒng)制定每位開發(fā)人員可支配的工作總量，一般情況下不超過100%。同時支持配置非工作日的加班工作量。當人力資源發(fā)生沖突時，由系統(tǒng)驅(qū)動各項目經(jīng)理完成資源的協(xié)調(diào)，確保所有排入計劃的資源都是可獲取的。

（2）數(shù)字化儀表盤的開發(fā)與應(yīng)用

軟件項目開發(fā)過程中，要客觀地反映項目質(zhì)量、進度狀況，就必須要用數(shù)據(jù)來說話。平臺基于OSLC技術(shù)提供了多功能儀表盤以及創(chuàng)新的組織級綜合儀表盤，如圖7及圖8所示。

圖8 組織級綜合儀表盤

創(chuàng)新的數(shù)字化儀表盤開發(fā)，大大減少了項目經(jīng)理制作項目數(shù)據(jù)的工作量。以圖表的形式向各相關(guān)人展示項目狀態(tài)，是本系統(tǒng)的一大亮點。

圖9 平臺狀態(tài)遷徙圖

3.3 軟件開發(fā)及質(zhì)量管理體系數(shù)字化技術(shù)實踐的保障與推廣

3.3.1系統(tǒng)保障

在系統(tǒng)部署數(shù)字化構(gòu)架的同時，公司也多管齊下，多角度完善各項架構(gòu)運行保障工作，并不斷對流程進行優(yōu)化，最終形成當前的數(shù)字化管理體系，實現(xiàn)了軟件開發(fā)及質(zhì)量管理的飛躍。

（1）組織制度保障

在組織制度及政策方面，一方面通過專門成立CMMI軟件過程改善組保證此項工作的權(quán)責到人，另一方面通過公司決議實施公告流程正式通告該平臺在公司管理系統(tǒng)上的正式啟用，從公司流程上保證平臺的廣泛使用；

（2）技術(shù)保障

公司采用將管理技術(shù)及流程嵌套在平臺內(nèi)的運行模式，確保開發(fā)及質(zhì)量管理工作的即時推進，通過狀態(tài)遷徙圖明確任務(wù)的當前結(jié)點和相關(guān)責任人，如圖9所示；

（3）培訓實施保障

在提升全員相應(yīng)技能方面，CMMI軟件過程改善組通過公司在線學習平臺E-Learning系統(tǒng)展開全員培訓，詳細解讀系統(tǒng)各功能塊，讓全員熟悉各功能塊具體操作步驟，讓系統(tǒng)的使用更清晰、更高效。

3.3.2領(lǐng)域間橫向推廣

2014年起至今，本平臺已從車身電子及電氣化領(lǐng)域陸續(xù)推廣應(yīng)用到娛樂信息系統(tǒng)、駕駛輔助、動力總成、電氣化、底盤等各個領(lǐng)域的數(shù)十個項目開發(fā)中。通過自主軟硬件體系標準和平臺的部署，大幅提升了產(chǎn)品的開發(fā)質(zhì)量，提高了開發(fā)效率，成功支持了多款量產(chǎn)車的開發(fā)。此外，該標準體系以及根據(jù)體系梳理的最佳實踐及相關(guān)模板、Checklist等已經(jīng)推廣和部署到公司實施軟硬件開發(fā)的各個部門應(yīng)用，實現(xiàn)了由車身領(lǐng)域到汽車電子全領(lǐng)域的全面橫向推廣。

3.3.3工程開發(fā)過程縱向推廣

本平臺已廣泛應(yīng)用在如上各個項目中，由軟件開發(fā)本身推廣到架構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)驗證、標定等多個工程開發(fā)領(lǐng)域。截至目前，平臺中涉及到需求開發(fā)、軟件建模及集成、系統(tǒng)測試、質(zhì)量保證等角色的用戶（包括供應(yīng)商）已有700多人，部署的需求工件超過5萬條，測試用例超過1.3萬條；平臺中技術(shù)維度的需求開發(fā)、持續(xù)集成、系統(tǒng)測試等多個開發(fā)工具的部署，不僅建立了互聯(lián)互通的開發(fā)環(huán)境，提高了工程師的開發(fā)效率，而且大幅減少了人工出錯的機會；平臺還支持可定制的評審流程及評審類型，將評審活動貫穿整個開發(fā)過程，通過盡早發(fā)現(xiàn)問題，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量；平臺在管理緯度上為項目經(jīng)理及管理者提供了多角度、全過程的儀表盤，以便精確、實時展示項目狀態(tài)，指導項目管理活動開展；此外，平臺通過自動收集工程開發(fā)中的各項數(shù)據(jù)，支持精細化的數(shù)據(jù)分析及預測功能，目前應(yīng)用的功能又通過對需求測試覆蓋率自動統(tǒng)計分析，識別測試短板；通過預測產(chǎn)品質(zhì)量，識別測試的退出時機，協(xié)助項目經(jīng)理做出科學決策。

4 結(jié)語

軟件開發(fā)及質(zhì)量管理體系數(shù)字化技術(shù)實踐從項目管理、工程開發(fā)、質(zhì)量管理三大領(lǐng)域入手，針對十一大系統(tǒng)功能，由點及線，構(gòu)建工程開發(fā)縱向集成、項目管理及質(zhì)量管理橫向集成的兩條工具鏈，并由線及面，建立互聯(lián)互通、充分協(xié)同的軟件開發(fā)和管理平臺，從而實現(xiàn)了產(chǎn)品、業(yè)務(wù)及過程的數(shù)字化管理，為整車軟件開發(fā)的高效高質(zhì)量運行提供了強有力的保障，也為車企數(shù)字化建設(shè)提供了知識儲備和技術(shù)基礎(chǔ)。