基于Scrum的汽車(chē)電子控制器開(kāi)發(fā)的應(yīng)用研究

郭昱慧

（威馬汽車(chē)科技集團(tuán)有限公司成都研究院 四川省成都市 610000）

近幾年來(lái)隨著節(jié)能、數(shù)字化等話(huà)題不斷的強(qiáng)化；電動(dòng)機(jī)逐步崛起，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)逐漸淘汰；5G 逐步落地，自動(dòng)駕駛迅速發(fā)展。全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)不斷變革，并逐步走向“新四化”維度——電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化。伴隨著“新四化”的深入發(fā)展，軟件和整車(chē)電子架構(gòu)正在重新定義汽車(chē)行業(yè)。2019年中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)年會(huì)，匯集了來(lái)自汽車(chē)領(lǐng)域的專(zhuān)家們?cè)诖髸?huì)上深度探討5G、人工智能、智能網(wǎng)聯(lián)、汽車(chē)輕量化、新能源、安全與檢測(cè)等熱點(diǎn)話(huà)題。預(yù)言未來(lái)的汽車(chē)將成為搭載全新差異化元素的平臺(tái)。[1]這種差異化元素可能包括最新的車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛和智能安全等以“高容錯(cuò)性”為根本的功能。[1]軟件將通過(guò)智能傳感器與硬件整合，進(jìn)一步深入數(shù)字堆棧。[1]

在需求多樣化和技術(shù)復(fù)雜化的時(shí)代，項(xiàng)目的成功率將成為各大企業(yè)的決勝因素。Stacey Matrix 是Ralph Douglas Stacey 為了整合主流管理理論與復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)，提出的一個(gè)圖表。該圖表說(shuō)明了決策和控制的適當(dāng)形式取決于所面臨的變化情況的性質(zhì)。如圖1 所示是Zimmerman 改良版的Stacey Matrix。橫坐標(biāo)是確定性程度與確定或定義原因和影響之間的聯(lián)系有關(guān)度，即技術(shù)層面的復(fù)雜度；縱坐標(biāo)是團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)與組織之間就問(wèn)題或決策達(dá)成一致的程度，即需求層面的復(fù)雜度。隨著技術(shù)和需求的復(fù)雜性不斷提高，人們利用過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)計(jì)劃未來(lái)的行動(dòng)并達(dá)到預(yù)期效果的思路將越來(lái)越模糊甚至混亂。為了降低復(fù)雜度并提高產(chǎn)品的成功率，定義過(guò)程（傳統(tǒng)）和經(jīng)驗(yàn)過(guò)程（敏捷）已成為各大企業(yè)的不二選擇。但當(dāng)定義過(guò)程的復(fù)雜度過(guò)高的時(shí)候，采用經(jīng)驗(yàn)過(guò)程將更為合適。表1 所示定義過(guò)程與經(jīng)驗(yàn)過(guò)程的原則對(duì)比。

本文將傳統(tǒng)汽車(chē)電子元器件開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)過(guò)程與敏捷思想（Scrum）相結(jié)合，提出一種基于Scrum 的汽車(chē)電子元器件開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，旨在加快產(chǎn)品交付速度、保證產(chǎn)品軟硬件質(zhì)量以及產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，為工程實(shí)踐過(guò)程中敏捷開(kāi)發(fā)部分提供參考。

1 Scrum

1.1 Scrum定義

Scrum 是目前應(yīng)用最廣泛和最受人歡迎的敏捷思想，它包括一系列實(shí)用原則、組織價(jià)值觀和復(fù)雜工作管理方案。Scrum 是scrummage 的縮寫(xiě)，源自英式橄欖球的一種打法：兩組前鋒面對(duì)面排成緊湊的隊(duì)形，試圖將被扔在他們之間的球踢回給隊(duì)友。1986年作者Hirotaka Takeuchi 和 Ikujiro Nonaka 在《哈佛商業(yè)評(píng)論》里的一篇文章中，將高績(jī)效、跨職能的團(tuán)隊(duì)與橄欖球隊(duì)使用的Scrum形式進(jìn)行了類(lèi)比。

盡管Scrum 源自于軟件開(kāi)發(fā)，但現(xiàn)如今它作為一種輕量級(jí)的框架，運(yùn)用于各行各業(yè)來(lái)交付復(fù)雜、創(chuàng)造性的產(chǎn)品和服務(wù)。Scrum 主要幫助人們解決復(fù)雜的適應(yīng)性問(wèn)題，重點(diǎn)關(guān)注短期創(chuàng)造性的交付可能具有最高價(jià)值的商業(yè)價(jià)值。雖然Scrum 容易理解，但卻很難掌握。

1.2 Scrum 原理

Scrum 依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)過(guò)程控制理論。經(jīng)驗(yàn)主義認(rèn)為：知識(shí)源自經(jīng)驗(yàn)，決定基于已知的事物。它采用迭代、增量的方法來(lái)優(yōu)化可預(yù)測(cè)性和控制風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)施經(jīng)驗(yàn)過(guò)程控制的三大支柱是透明、審視和適應(yīng)。

透明：要求所有定義的方面都必須有一個(gè)共同的準(zhǔn)則（標(biāo)準(zhǔn)），以至于檢視者對(duì)于他們所看到的事物有一個(gè)共同的理解。

表1：定義過(guò)程與經(jīng)驗(yàn)過(guò)程

表2：Scrum 事件

表3：Scrum 工件

圖1：Zimmerman 改良版Stacey Matrix

審視：為了防止偏離期望的過(guò)程或者最終產(chǎn)品，需要人們定期檢查。審視工作應(yīng)分時(shí)間段進(jìn)行，但不能過(guò)度頻繁以至于妨礙正常的工作開(kāi)展。

適應(yīng)：當(dāng)監(jiān)測(cè)者發(fā)現(xiàn)在工作實(shí)施過(guò)程中有一項(xiàng)或者多項(xiàng)目標(biāo)超出了可接受的范圍，或者產(chǎn)品結(jié)果不可接受時(shí)，實(shí)施過(guò)程或者資源必須要進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

圖2：ASPICE 實(shí)現(xiàn)引擎

圖3：基于Scrum 的汽車(chē)電子元部件開(kāi)發(fā)過(guò)程

1.2.1 Scrum 價(jià)值觀

承諾、勇氣、專(zhuān)注、開(kāi)放、尊重是Scrum 團(tuán)隊(duì)的價(jià)值觀。只有當(dāng)五大價(jià)值觀全面融于整個(gè)團(tuán)隊(duì)及組織的時(shí)候，經(jīng)驗(yàn)過(guò)程三大支柱才能被賦予生命并創(chuàng)建團(tuán)隊(duì)成員之間的信任。

承諾：Scrum 團(tuán)隊(duì)只需要承諾他們估算能完成的內(nèi)容。

勇氣：Scrum 團(tuán)隊(duì)需要有勇氣去面對(duì)阻礙他們成功的問(wèn)題，勇敢的說(shuō)不并尋求幫助，或者嘗試新的事物。

專(zhuān)注：Scrum 團(tuán)隊(duì)無(wú)論開(kāi)始什么，他們都必須專(zhuān)注這項(xiàng)內(nèi)容并完成。

開(kāi)放：Scrum 團(tuán)隊(duì)要持續(xù)尋找新思想和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，當(dāng)團(tuán)隊(duì)需要幫助的時(shí)候應(yīng)表現(xiàn)出需求。

尊重：Scrum 團(tuán)隊(duì)成員需相互尊重，尊重彼此的想法，認(rèn)可彼此的成就，偶爾允許對(duì)方度過(guò)糟糕的一天。

1.2.2 Scrum 團(tuán)隊(duì)

Scrum 團(tuán)隊(duì)由一位產(chǎn)品負(fù)責(zé)人(Product Owner)、開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)(Development Team)和Scrum Master 三部分共同組成。Scrum 團(tuán)隊(duì)是自組織和跨職能的。Scrum 團(tuán)隊(duì)模型旨在優(yōu)化靈活性、創(chuàng)造性及生產(chǎn)力。

產(chǎn)品負(fù)責(zé)人：負(fù)責(zé)從開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)工作產(chǎn)品中最大化產(chǎn)品價(jià)值，且必須是一個(gè)人。

開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)：由專(zhuān)業(yè)人員組成，負(fù)責(zé)每個(gè)沖刺結(jié)束時(shí)，交付潛在可發(fā)布的“已完成”的產(chǎn)品增量。

Scrum Master: 負(fù)責(zé)推進(jìn)和支持Scrum 定義的工作事務(wù)，幫助團(tuán)隊(duì)中每個(gè)成員理解Scrum 理論，實(shí)踐，規(guī)則和價(jià)值觀。

1.2.3 Scrum 事件

Scrum 中使用規(guī)定的事件來(lái)創(chuàng)建規(guī)則，并最小化對(duì)Scrum 中未定義的會(huì)議需求。Scrum 中定義了四個(gè)事件：沖刺計(jì)劃、每日站立會(huì)、沖刺評(píng)審、沖刺回顧。如表2 所示。

1.2.4 Scrum 工件

Scrum 工件代表著團(tuán)隊(duì)工作或者價(jià)值，賦予審視和適應(yīng)兩大支柱一個(gè)透明的機(jī)會(huì)。工件包括產(chǎn)品積件(Product Backlog)、沖刺積件(Sprint Backlog)、產(chǎn)品增量(Increment)。如表3 所示。

1.2.5 沖刺

圖4：Scrum 團(tuán)隊(duì)單次沖刺過(guò)程

沖刺（Sprint）是Scrum 的核心，也是Scrum 團(tuán)隊(duì)工作的一個(gè)工作時(shí)間盒，每次沖刺都應(yīng)保持在1 周到一個(gè)月之間。沖刺必須是連續(xù)的，一個(gè)接一個(gè)的，從而保證一個(gè)穩(wěn)定的、固定的項(xiàng)目節(jié)奏。每次沖刺都以開(kāi)發(fā)計(jì)劃為起點(diǎn)，以評(píng)審已完成的工作和額外的評(píng)審團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式為終點(diǎn)。每次沖刺都由整個(gè)Scrum 團(tuán)隊(duì)共同完成整個(gè)產(chǎn)品或項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)增量。每個(gè)完成的增量必須是潛在可釋放的，也就是每一個(gè)增量必須是在沖刺結(jié)束后經(jīng)過(guò)充分測(cè)試和充分認(rèn)可的。

2 電子元器件開(kāi)發(fā)過(guò)程

質(zhì)量專(zhuān)家戴明博士說(shuō)過(guò)：“如果你不能描述做事情的過(guò)程，那么你就不知道你在做什么”。過(guò)程是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中有能力的工程師和先進(jìn)的技術(shù)結(jié)合的紐帶，因此產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和研發(fā)。

2.1 ASPICE

ASPICE(Automotive software process improvement and capacity determination) 興起于歐洲，于2005 年由AutoSIG 發(fā)布，是SPICE（ISO/IEC15504）在汽車(chē)行業(yè)的衍生標(biāo)準(zhǔn)，作為一種用于改進(jìn)和評(píng)估機(jī)電系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)，從安全及安保的角度支持關(guān)鍵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造，主要關(guān)注汽車(chē)行業(yè)的軟件改進(jìn)和能力測(cè)定。廣泛用于整車(chē)廠和供應(yīng)企業(yè)自身的過(guò)程能力改進(jìn)，以及對(duì)供應(yīng)商的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

ASPICE 的管控過(guò)程分為3 類(lèi)：主要生命周期過(guò)程、組織生命周期過(guò)程和支持生命周期過(guò)程。隨著需求和應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，機(jī)械及電子元器件部分越來(lái)越受各大廠家的關(guān)注，圖2 是Automotive SPICE 第三版的“插件概念”階段的過(guò)程。整個(gè)階段貫穿項(xiàng)目管理(MAN.3)、風(fēng)險(xiǎn)管理(MAN.5)、重用項(xiàng)目管理(REU.2)、供應(yīng)商監(jiān)管(ACQ.4)、質(zhì)量保證(SUP.1)、文檔管理(SUP.7)、配置管理(SUP.8)、問(wèn)題解決管理(SUP.9)、變更需求管理(SUP.10)。左上角是硬件設(shè)計(jì)V 模型，右上角是軟件設(shè)計(jì)V 模型，正下方分別是機(jī)械設(shè)計(jì)V模型、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)V 模型以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)V 模型。最中間的三個(gè)V 模型組成的是組件及單元級(jí)別的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，中間靠外側(cè)的是域子系統(tǒng)級(jí)別的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，最外側(cè)的是系統(tǒng)級(jí)別的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程。其中每一個(gè)V 模型中都包含需求分析階段、架構(gòu)設(shè)計(jì)階段、單元及集成測(cè)試階段、質(zhì)量測(cè)試階段。

2.2 基于Scrum的電子元器件開(kāi)發(fā)過(guò)程

在Scrum 理論及事件的基礎(chǔ)上，借鑒ASPICE 的過(guò)程控制方案，構(gòu)造出一種基于Scrum 的汽車(chē)電子控制器開(kāi)發(fā)過(guò)程，如圖3 所示。在整個(gè)控制器開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程是以整個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃為基線(xiàn)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行審視、監(jiān)控及產(chǎn)品輸出反饋；而Scrum 則是以沖刺為單位，將整個(gè)項(xiàng)目根據(jù)商業(yè)價(jià)值拆分為多個(gè)子計(jì)劃，采用固定的時(shí)間、固定的方式對(duì)產(chǎn)品迭代產(chǎn)出，并由多個(gè)沖刺連續(xù)拼接出最終的整個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃，即增加了項(xiàng)目的審視和監(jiān)控過(guò)程的次數(shù)，縮短整個(gè)產(chǎn)品反饋時(shí)間間隔，保證項(xiàng)目計(jì)劃實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

每個(gè)沖刺都要經(jīng)歷沖刺計(jì)劃會(huì)、每日站立會(huì)、沖刺評(píng)審會(huì)及沖刺回顧會(huì)四個(gè)正式的會(huì)議。為了保證需求更加明確以及計(jì)劃規(guī)劃的更為合理，Scrum 啟動(dòng)了一項(xiàng)非正式會(huì)議——產(chǎn)品積件精化會(huì)議，該會(huì)議由產(chǎn)品負(fù)責(zé)人和團(tuán)隊(duì)成員采用私下的碎片時(shí)間進(jìn)行產(chǎn)品積件的細(xì)化溝通。每個(gè)正式的會(huì)議都需要按順序、持續(xù)連貫的開(kāi)展，從計(jì)劃到每日隊(duì)員自省和團(tuán)隊(duì)同步，再到產(chǎn)品增量驗(yàn)收，最后團(tuán)隊(duì)回顧反思優(yōu)化。整個(gè)沖刺過(guò)程給團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)全員跨職能和自管理的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)產(chǎn)品及團(tuán)隊(duì)呈現(xiàn)一種螺旋上升的趨勢(shì)。

傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程采用多職能部門(mén)分工項(xiàng)目的瀑布式開(kāi)發(fā)方式，往往在同一個(gè)產(chǎn)品層面無(wú)法打破“部門(mén)墻”，并充分的調(diào)動(dòng)各個(gè)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)的資源。而Scrum 采用自組織和跨職能團(tuán)隊(duì)，即每一個(gè)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)所具備的職能必須要包括完成該產(chǎn)品增量所具備的所有技能。因此輕而易舉的解決了資源固定，難以流動(dòng)的問(wèn)題。為了確保團(tuán)隊(duì)的靈活性和生產(chǎn)力，Scrum 要求開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)人數(shù)控制在3 到9 人。然而，在實(shí)際項(xiàng)目中，一個(gè)項(xiàng)目往往需要多個(gè)Scrum 團(tuán)隊(duì)共同完成。

每個(gè)Scrum 團(tuán)隊(duì)在單次沖刺過(guò)程中，將ASPICE 中提及的電子元器件部分的開(kāi)發(fā)過(guò)程與Scrum 的工件相結(jié)合。如圖4 所示。與傳統(tǒng)的瀑布式開(kāi)發(fā)V 模型不同，Scrum 要求所有職能人員同步開(kāi)發(fā)制造產(chǎn)品增量，即形成一個(gè)洋蔥式的同步開(kāi)發(fā)方式。以此來(lái)縮短各個(gè)職能工作之間的交互等待時(shí)間，給各個(gè)職能部分提供一個(gè)持續(xù)高效溝通空間。

3 結(jié)論

本文闡述了Scrum 思想下的價(jià)值觀、團(tuán)隊(duì)、工件、事件，及ASPICE 提出的電子元器件部分的管控過(guò)程。提出了一種基于Scrum 的敏捷思想的電子控制器的開(kāi)發(fā)流程，解決汽車(chē)電子控制器研制過(guò)程中產(chǎn)品需求多樣化、開(kāi)發(fā)周期短等問(wèn)題，在保證電子控制器的研制效率和快速并高滿(mǎn)意度的滿(mǎn)足客戶(hù)需求的同時(shí)，縮減不必要的資源開(kāi)支及流程，幫助企業(yè)更好更快的占領(lǐng)市場(chǎng)。

汽車(chē)電子控制器研制項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中可根據(jù)軟件工程中的相關(guān)實(shí)際情形，形成適用于具體情況的本地化敏捷開(kāi)發(fā)規(guī)則，并在工程實(shí)踐中有效、充分的實(shí)施，對(duì)提高我國(guó)汽車(chē)電子控制器的研制效率有著重要的意義。該敏捷思想已經(jīng)在全球的汽車(chē)整車(chē)廠及零部件廠商的電子控制器研制過(guò)程中廣泛推廣和實(shí)施。