關(guān)于嵌入式軟件開發(fā)管理與軟件項目管理的研究

陶華勝 蘆翔宇 王文祥

【摘? 要】隨著汽車電子控制器數(shù)量的增多，車載嵌入式系統(tǒng)逐漸成為車用系統(tǒng)中的主流。由于傳統(tǒng)的嵌入式軟件及系統(tǒng)開發(fā)往往被歸類于硬件開發(fā)之中，而軟件項目管理則通常被用于PC系統(tǒng)的大型軟件開發(fā)中。為了探討車載嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)管理問題，本文將對嵌入式軟件開發(fā)管理與軟件項目管理進行分析，對嵌入式軟件開發(fā)流程與軟件項目管理的思維相結(jié)合并進行詳細探討。

【關(guān)鍵詞】車載嵌入式系統(tǒng)；嵌入式軟件開發(fā)；軟件項目管理

中圖分類號：U463.633? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）04-0050-02

【Abstract】With the increase of the number of automotive electronic controllers，the embedded system has gradually become the mainstream of automotive systems. Because the traditional embedded software and system development is often classified as hardware development，and software project management is usually used in the large-scale software development of PC system. In order to discuss the development and management of vehicle embedded system，this paper will analyze the embedded software development management and software project management，and combine the embedded software development process with the thinking of software project management and discuss in detail.

【Key words】vehicle embedded system；embedded software development；software project management

隨著科技的不斷發(fā)展，汽車從開始的出行工具不斷迭代升級，變得科技化、智能化，逐漸向車主的第2個“家”發(fā)展。汽車智能化帶來的是軟件的不斷開發(fā)和升級，與此同時也面臨解決軟件品質(zhì)、業(yè)務(wù)需求增加、行業(yè)趨勢和公司戰(zhàn)略要求等相關(guān)問題。將軟件項目管理思維與嵌入式軟件開發(fā)管理相結(jié)合是必要的，是刻不容緩的。

1? 軟件項目管理

1.1? 軟件項目管理對象

在軟件產(chǎn)品的生命周期內(nèi)，軟件產(chǎn)品的管理人員所完成的項目叫做軟件產(chǎn)品項目，它受用于軟件項目管理。軟件項目是指為了確保在特定時期或預設(shè)區(qū)域內(nèi)，能夠更有效地運用現(xiàn)有的資源與信息技術(shù)等手段，從而可以按照時間和內(nèi)容要求及時進行的項目。要確保軟件項目工作能夠順利開展和實現(xiàn)，它所需要的內(nèi)容應(yīng)該包括了整個軟件流程，要求人們了解軟件項目的工作范圍、所面臨的風險、被要求的工作時間、硬件或軟件項目的資源以及必須進行的任務(wù)、經(jīng)歷的里程碑、成本、時間安排等內(nèi)容。人們對于軟件管理方面的教學和研究，不僅僅是為了在已有的成果和失敗的例子中總結(jié)能夠指導在今后發(fā)展過程中可以采取的通用準則或辦法，同時也是為了避免先前的失敗再次出現(xiàn)。

1.2? 軟件項目管理范圍

在軟件工程項目管理所能涵蓋的所有范疇中，最有效的軟件工程項目管理方法全部集中在人員、產(chǎn)品、流程和項目管理4個方面。人員作為軟件工程項目管理中的基本要素和關(guān)鍵因素，在項目管理方面需要考慮參加軟件過程的人員類型。相對于產(chǎn)品，在項目計劃開始之前，首先必須對軟件產(chǎn)品進行界定以確定相應(yīng)的概念，如使用軟件產(chǎn)品的范圍或者目的、為應(yīng)用選擇的解決方案、技術(shù)標準和管理條件等。在軟件領(lǐng)域，強調(diào)的是對流程的管理，人員會按照軟件的步驟，把項目分解成任務(wù)、子目標等。

2? 嵌入式軟件開發(fā)與軟件項目管理

2.1? 嵌入式軟件開發(fā)的變化

傳統(tǒng)的嵌入式軟件及系統(tǒng)開發(fā)往往被歸類于硬件開發(fā)之中，而軟件項目管理則通常被用于PC系統(tǒng)的大型軟件開發(fā)中。軟件項目管理帶來的好處不言而喻，那么軟件項目管理的方法是否能運用于嵌入式軟件的開發(fā)過程中便需要考慮。

傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)屬于硬件開發(fā)，使用匯編語言來對硬件CPU進行控制的方式則被進行了嚴格區(qū)分，分為面向過程的PC平臺軟件開發(fā)和面向?qū)ο蟮腜C平臺軟件開發(fā)。控制器和嵌入式實時操作系統(tǒng)等軟件技術(shù)在不斷地發(fā)展和提升，而高級程序設(shè)計語言也慢慢開始在嵌入式操作系統(tǒng)中的軟件開發(fā)工作上被廣泛應(yīng)用，而匯編語言也僅在一些要求更高效率的小模塊之中，被內(nèi)嵌到了高級程序設(shè)計語言之中。在不斷發(fā)展的今天，面向嵌入式的CPU軟件編譯器特性，也逐漸開始向純PC的軟件編譯器環(huán)境中靠攏。

2.2? 二者結(jié)合的可能性

嵌入式操作系統(tǒng)的構(gòu)建基于外圍電路設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)CPU選型、PCB電路板制造以及系統(tǒng)功能模塊設(shè)計等關(guān)鍵的硬件研發(fā)平臺，因此對于整個系統(tǒng)來說，嵌入式系統(tǒng)研發(fā)工作的完成是必不可少。不管從算法的設(shè)計、代碼實現(xiàn)、項目過程管理還是代碼的復用性、可靠性等，嵌入式軟件的設(shè)計已經(jīng)類似于PC系統(tǒng)的軟件設(shè)計。二者在發(fā)展的進程中也是有共同之處的，嵌入式軟件設(shè)計與PC平臺軟件設(shè)計都可以通過軟件工程的手段來對開發(fā)品質(zhì)加以優(yōu)化，都可以通過對整個設(shè)計流程中采用軟件項目管理的方法加以合理管理，使整個工作都可以有序、高效并優(yōu)質(zhì)地按時進行。所以，在整個嵌入式軟件系統(tǒng)的發(fā)展進程中，應(yīng)當也能夠按照軟件項目管理的方法對整個工作加以合理的設(shè)計與管理。

2.3? 軟件項目管理方法引入嵌入式軟件系統(tǒng)開發(fā)的思考

以嵌入式USB主機為例，通過針對嵌入式USB主機的項目分解框架，通過網(wǎng)絡(luò)地圖方式對項目的核心路徑進行分解，并科學合理地規(guī)劃了嵌入式USB主機項目的設(shè)計時間，對項目的時間進行了安排。

對嵌入式USB主機功能說明主要涉及6大模塊：MC68HC912D60A模塊、CAN總線模塊、SL811HS模塊、LCD顯示器模塊、鍵盤輸入模塊和SCI通信模塊。創(chuàng)建工作分解結(jié)構(gòu)WBS，制定項目的活動時間計劃（利用關(guān)鍵路徑法CPM以及計劃評審技術(shù)PERT）的流程是：首先制定項目的活動表和繪制前導圖表，接著往前計算路線上活動的首先啟動時間TES和首先結(jié)束時間TEF，然后再往后計算路線活動的延后開始時間TLS和延后終止時間TLF，最后制定項目的重要活動計劃和關(guān)鍵路線。

項目進行時，要求工作人員必須對項目進行嚴格控制，并且必須根據(jù)項目所設(shè)定的工作日期完成任務(wù)，不然會使任務(wù)工期延長，甚至耽誤項目而無法及時完工。因為MS設(shè)備的協(xié)議軟件設(shè)計和FAT文件系統(tǒng)軟件設(shè)計都是非關(guān)鍵的功能，且存在著相應(yīng)的浮動時間，所以即使在技術(shù)資料和人力不足的狀況下，也可以相應(yīng)地對這些工作加以調(diào)節(jié)，而不至于對實際施工結(jié)果產(chǎn)生負面影響。

3? 車載嵌入式軟件開發(fā)管理

3.1? 嵌入式軟件開發(fā)管理現(xiàn)狀

除了軟件產(chǎn)生的問題急需解決、軟件業(yè)務(wù)的需求逐年增多、行業(yè)趨勢及公司戰(zhàn)略要求這3個重點問題之外，其他問題同樣是需要面對的。如：軟件定義汽車帶來了技術(shù)上的變革；通信方式開始由CAN總線向以太網(wǎng)發(fā)展；整車電子電氣架構(gòu)由分布式向集中式發(fā)展；汽車軟件架構(gòu)由面向數(shù)據(jù)向面向服務(wù)發(fā)展；汽車電子控制器由MUC向AI仿真芯片發(fā)展；汽車傳感器向著融合智能的方向發(fā)展等。

現(xiàn)階段汽車行業(yè)ALM平臺主要采用“成熟商業(yè)套件+客制化發(fā)展”的模式進行建設(shè)，進行對比后可以發(fā)現(xiàn)：我方現(xiàn)階段業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性差，成熟商業(yè)套件功能相對固化，未形成軟件全生命周期管理的閉環(huán)。在進行量產(chǎn)之后，汽車軟件出現(xiàn)的問題日益增多，特別是因為軟件開發(fā)體系的缺失而導致問題日益突出，落后于行業(yè)，且現(xiàn)階段系統(tǒng)建設(shè)尚未開展平臺規(guī)劃，導致每個場景都有著一個或多個獨立的系統(tǒng)或工具，場景邊界不清晰，且信息與數(shù)據(jù)未能互聯(lián)互通，無法形成業(yè)務(wù)流程。

經(jīng)過分析，汽車軟件化的價值不斷增加，同時規(guī)模不斷擴大，未來將面對的品質(zhì)挑戰(zhàn)也會越來越大，對嵌入式軟件開發(fā)管理體系的改良提升顯得尤為重要。

3.2? 嵌入式軟件開發(fā)管理系統(tǒng)的思考

基于嵌入式軟件開發(fā)流程，結(jié)合軟件項目管理的思維，建立軟件管理業(yè)務(wù)體系和系統(tǒng)平臺，為了實現(xiàn)企業(yè)級嵌入式軟件開發(fā)過程、軟件發(fā)布、軟件變更以及軟件刷寫的一體化閉環(huán)管理，并建立軟件開發(fā)管理體系規(guī)范及標準進行思考，可以將思考過程分為5大模塊。

1）軟件開發(fā)流程管控：實現(xiàn)對軟件開發(fā)流程的全面控制，以完成對軟件需求、架構(gòu)、代碼設(shè)計、測試、問題、產(chǎn)品更新等流程的閉環(huán)管理。

2）零件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理：軟件編碼的管理，電子電氣架構(gòu)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的標準化管理。

3）電子電氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理：基于整車的結(jié)構(gòu)化程序存儲管理，管理相關(guān)的實體數(shù)據(jù)及車型的電子電氣ECAD-BOM數(shù)據(jù)，嚴控關(guān)系與實體之間的一致性。

4）發(fā)布與變更：通過工作流引擎驅(qū)動電子電氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)的發(fā)布與變更，結(jié)合整車開發(fā)過程，構(gòu)建與整車開發(fā)過程相匹配的精細化狀態(tài)管理。

5）系統(tǒng)集成：通過電子電氣數(shù)據(jù)在MES、ECOS、FOTA、CDMS、PDM、CGBOM、CGERS、OA系統(tǒng)之間的集成交互實現(xiàn)軟件實體數(shù)據(jù)和軟件關(guān)系數(shù)據(jù)從研發(fā)到生產(chǎn)及售后的全生命周期管理與應(yīng)用。

對于企業(yè)級嵌入式軟件開發(fā)能力需要逐步進行提升，將軟件開發(fā)過程（需求、缺陷、測試、發(fā)布）、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理（編碼申請和電氣架構(gòu)）、結(jié)構(gòu)化實體數(shù)據(jù)管理、電子電氣BOM管理、數(shù)據(jù)發(fā)布和變更管理、數(shù)據(jù)倉庫和系統(tǒng)集成進行統(tǒng)一規(guī)劃，做到能夠快速導入所需數(shù)據(jù)。將上述工作進行優(yōu)化，將管理項目進行重組和升級并進行逐步推廣，達到全面覆蓋。在推廣應(yīng)用的同時深化應(yīng)用，持續(xù)創(chuàng)新，建立健全企業(yè)電子電氣架構(gòu)研發(fā)管理，實現(xiàn)架構(gòu)設(shè)計的信息化管理，建立科學的模型，挖掘數(shù)據(jù)價值，通過與工具軟件的集成，實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計，在線設(shè)計。

3.3? 嵌入式軟件開發(fā)管理系統(tǒng)的改革

對于嵌入式軟件開發(fā)管理系統(tǒng)，需要通過研發(fā)-生產(chǎn)-售后等關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的改造集成，統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)軟件數(shù)據(jù)發(fā)布、變更和應(yīng)用的一體化管理。先建立軟件數(shù)據(jù)發(fā)布變更的基礎(chǔ)平臺，以此來解決當前需求最為迫切的軟件發(fā)布變更、生產(chǎn)裝車、終端客戶應(yīng)用等問題；統(tǒng)一數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)上下游數(shù)據(jù)集成互通，再進一步實現(xiàn)軟件業(yè)務(wù)全價值鏈的一體化管理，實現(xiàn)軟件開發(fā)技術(shù)能力的拓展，搭建軟件開發(fā)過程管理平臺，實現(xiàn)軟件全生命周期的管理。

通過研發(fā)端ECU控制器軟件開發(fā)過程的管理以及對整車電子電氣系統(tǒng)的開發(fā)過程管理，構(gòu)建ECAD-BOM數(shù)據(jù)，并通過CGERS系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的發(fā)布與變更管理，將合規(guī)數(shù)據(jù)發(fā)布至生產(chǎn)及售后環(huán)境，建立整車電子電氣全生命周期可追溯的數(shù)據(jù)鏈。軟件開發(fā)過程的管理需要搭建相應(yīng)的軟件開發(fā)過程及軟件數(shù)據(jù)管理平臺，在完成實現(xiàn)軟件開發(fā)過程的流程標準規(guī)范管理的同時，進行支撐軟件開發(fā)全過程線上管理以及機電一體化研發(fā)管理平臺的構(gòu)建，從而提升軟件開發(fā)效率以及軟件品質(zhì)。不僅是軟件開發(fā)過程，軟件數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉庫，數(shù)據(jù)流等都需要建立規(guī)范的管理方式，建立起企業(yè)軟件開發(fā)標準規(guī)范。

4? 結(jié)語

綜上所述，隨著軟件定義汽車的開始，汽車在不斷地向著更加科技化、功能化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的汽車結(jié)構(gòu)也不斷改變。將軟件項目的開發(fā)管理方式與嵌入式軟件及系統(tǒng)開發(fā)相結(jié)合，發(fā)展全新的模式才能夠更好面對以后的問題。因此，建立完備及統(tǒng)一的企業(yè)級軟件全生命周期管理流程、方法和系統(tǒng)是必要的，也是需要努力的方向。

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（編輯? 凌? 波）