汽車行業(yè)電氣開發(fā)管理流程

劉素珍 宋文強(qiáng)　高春洋

摘 要：隨著汽車電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化的普及，電器架構(gòu)、功能和子系統(tǒng)、控制器經(jīng)過幾輪迭代開發(fā)，電子電氣架構(gòu)及基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)方法論已經(jīng)基本形成，因此對當(dāng)前的工作流程、方法論等進(jìn)行梳理總結(jié)，保障功能軟件開發(fā)模塊在項(xiàng)目開展過程中的活動順利開展，并滿足關(guān)聯(lián)部門交互指導(dǎo)及交付要求，進(jìn)而提升功能軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量，滿足客戶需求，使客戶達(dá)到滿意的目的。

關(guān)鍵詞：電器架構(gòu)開發(fā) 子系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā) 控制器設(shè)計(jì)開發(fā) 電器測試

隨著電子電氣架構(gòu)開發(fā)的深入，功能和子系統(tǒng)、控制器經(jīng)過幾輪迭代開發(fā)，電子電氣架構(gòu)、功能、子系統(tǒng)及控制器開發(fā)已經(jīng)基本形成，對當(dāng)前工作的流程、方法論等進(jìn)行梳理總結(jié)是迫不及待的，結(jié)合各業(yè)務(wù)模塊大量新員工加入，迫切需要對電子電氣架構(gòu)、功能、子系統(tǒng)及控制器的開發(fā)等有系統(tǒng)性的了解，熟悉其關(guān)聯(lián)專業(yè)核心業(yè)務(wù)、工作流程與業(yè)務(wù)上下游關(guān)聯(lián)關(guān)系及工具鏈等，特編寫本論文。

本論文側(cè)重于方法論及業(yè)務(wù)的流程、輸入輸出關(guān)系，適用電氣系統(tǒng)開發(fā)業(yè)務(wù)工程師及管理人員，包括架構(gòu)工程師、功能開發(fā)工程師、子系統(tǒng)開發(fā)工程師、控制器開發(fā)工程師、電氣集成經(jīng)理等。

1 電子電氣電器架構(gòu)開發(fā)流程概況

電子電氣架構(gòu)開發(fā)從電器架構(gòu)啟動開始，到數(shù)據(jù)凍結(jié)為止，又可分為電氣架構(gòu)開發(fā)和電氣架構(gòu)實(shí)施兩個活動。電氣架構(gòu)開發(fā)活動從架構(gòu)啟動開始，至項(xiàng)目確定節(jié)點(diǎn)完成架構(gòu)方案開發(fā)凍結(jié)，其中在架構(gòu)技術(shù)策略階段完成電氣架構(gòu)概念定義，架構(gòu)概念階段完成初版電氣架構(gòu)需求，架構(gòu)確認(rèn)階段完成電氣架構(gòu)概念凍結(jié)，項(xiàng)目確定完成架構(gòu)方案開發(fā)凍結(jié)，此階段的輸入輸出如下圖1所示。

在電氣架構(gòu)開發(fā)過程中項(xiàng)目中電器開發(fā)開發(fā)流程聯(lián)接了架構(gòu)開發(fā)和測試驗(yàn)證，使每個階段都有具體的交付物，以保證最終工程樣車試制。

電氣架構(gòu)實(shí)施活動主要確保架構(gòu)開發(fā)過程中定義的方案在項(xiàng)目電器開發(fā)過程中得到

實(shí)施和驗(yàn)證，其輸入輸出如下圖2所示，此階段包含電器開發(fā)第二和第三個迭代，第二個迭代階段電氣和軟件接口集成的凍結(jié)階段，此階段在集成的電器系統(tǒng)下驗(yàn)證架構(gòu)概念、線束和連接器等全部的功能集成，驗(yàn)證結(jié)果作為對騾子車設(shè)計(jì)結(jié)果的反饋；第三個迭代是對第二個迭代階段的更新，滿足數(shù)據(jù)凍結(jié)節(jié)點(diǎn)之后的工程樣車發(fā)放階段，在零部件層次驗(yàn)證各子功能，此階段涉及樣車的全功能驗(yàn)證以及故障的排查和清除。

在工程樣車之前還需要做第四個迭代的開發(fā)驗(yàn)證，此階段將對全功能電器系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證，集成驗(yàn)證整個電器系統(tǒng)以支持工程樣車試制。

2 電子電氣功能開發(fā)流程概況

功能開發(fā)是指以需求開發(fā)為源頭，在功能實(shí)現(xiàn)及子系統(tǒng)設(shè)計(jì)等過程，最終形成控制器的軟件和硬件的要求/規(guī)范，作為OEM的需求輸出給零部件供應(yīng)商，功能開發(fā)流程如圖3所示。

功能方案開發(fā)包含功能選型以及功能實(shí)現(xiàn)方案，功能選型主要為根據(jù)客戶，屬性，法規(guī)等需求轉(zhuǎn)化為實(shí)際的應(yīng)用場景。

功能實(shí)現(xiàn)方案詳細(xì)描述功能實(shí)現(xiàn)交互場景，搭建功能和系統(tǒng)之間的橋梁。

2.1 功能需求

針對項(xiàng)目組、架構(gòu)或?qū)傩蕴岢龅哪骋恍枨?，功能?fù)責(zé)人組織相關(guān)人員進(jìn)行評審，主要針對需求提案進(jìn)行評審，確認(rèn)功能的開發(fā)價值以及成本、周期等系統(tǒng)性分析，確定是否作為正式需求加入功能清單，包括主功能、子功能以及簡單的功能概述等。

功能負(fù)責(zé)人以功能清單、需求提案為指導(dǎo)輸入，識別功能開發(fā)類別以及屬性、功能、項(xiàng)目組以及其他相關(guān)方對此功能的要求，并將功能實(shí)現(xiàn)方案中所有功能的應(yīng)用場景和操作步驟定義完整，隨后組織相關(guān)人員參加評審，并與功能負(fù)責(zé)人完成握手。

2.2 功能實(shí)現(xiàn)方案

功能負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)輸出功能方案描述，并組織質(zhì)量人員、交互設(shè)計(jì)人員、用戶體驗(yàn)等相關(guān)人員進(jìn)行評審確認(rèn)。

功能負(fù)責(zé)人輸出功能實(shí)現(xiàn)方案，并組織相關(guān)人員進(jìn)行評審；評審?fù)ㄟ^后分配至子系統(tǒng)，進(jìn)行子系統(tǒng)開發(fā)。

2.3 功能測試用例開發(fā)

為驗(yàn)證功能的實(shí)現(xiàn)狀態(tài)，需要開發(fā)功能測試用例，依據(jù)測試用例來測試驗(yàn)證功能實(shí)現(xiàn)情況，功能測試用例開發(fā)的主要依據(jù)為場景，每一條場景都應(yīng)該有對應(yīng)的測試用例來驗(yàn)證；

功能層測試一般是在實(shí)車上測試，所以功能測試一般是從第一批車輛下線之后開始測試，但是測試也需要依據(jù)功能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)計(jì)劃進(jìn)行，功能邏輯未實(shí)現(xiàn)可以考慮不測試或者部分測試。

2.4 功能層主要交付物

功能清單：包括主功能、子功能以及簡單的功能概述。

需求提案：明確功能選型的初步方案，供領(lǐng)導(dǎo)決策，包括功能簡述、功能解決方案、功能對標(biāo)分析，功能實(shí)現(xiàn)需求以及和其它系統(tǒng)關(guān)聯(lián)關(guān)系。

功能方案描述：描述功能行為和功能需求、使用場景、功能模型、用戶實(shí)例；包括功能詳細(xì)描述、功能應(yīng)用場景以及功能實(shí)現(xiàn)步驟等；功能方案描述的核心部分是基于用戶實(shí)例模型，應(yīng)用實(shí)例定義了在系統(tǒng)中的行動者和核心行為。

功能實(shí)現(xiàn)方案：描述功能行為和功能需求、使用場景、功能模型、用戶實(shí)例；包括功能詳細(xì)描述、功能應(yīng)用場景以及功能實(shí)現(xiàn)步驟等。

功能測試用例：描述測試步驟、用例、功能名稱等信息。

功能測試報告：包含測試實(shí)現(xiàn)狀態(tài)、問題描述、追趕計(jì)劃、追趕軟件提交時間、責(zé)任中心、責(zé)任人、計(jì)劃測試完成時間、問題關(guān)閉時間、測試負(fù)責(zé)人。

2.5 功能層開發(fā)小結(jié)

功能開發(fā)作為電氣架構(gòu)開發(fā)的起點(diǎn)，所有功能的實(shí)現(xiàn)都需要在此做分解和細(xì)化，因此功能開發(fā)在架構(gòu)開發(fā)中起著至關(guān)重要的作用。在功能開發(fā)過程中，功能負(fù)責(zé)人需要對功能需求做出詳細(xì)描述，功能負(fù)責(zé)人則需要與系統(tǒng)架構(gòu)團(tuán)隊(duì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)緊密合作，輸出功能實(shí)現(xiàn)規(guī)范給系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)做系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。

3 子系統(tǒng)開發(fā)流程概況

子系統(tǒng)開發(fā)需要不斷進(jìn)行迭代，每個迭代都需要完成需求輸入、需求拆解分析、定義及設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案、創(chuàng)建系統(tǒng)接口及需求，分配邏輯部件至零部件層，最終根據(jù)子系統(tǒng) checklist檢查系統(tǒng)數(shù)據(jù)，解決所有系統(tǒng)一致性問題后，按照系統(tǒng)開發(fā)節(jié)點(diǎn)釋放系統(tǒng)數(shù)據(jù)。如下圖4示分別是子系統(tǒng)開發(fā)流程和輸入輸出關(guān)系。

3.1 子系統(tǒng)層開發(fā)主要交付物

子系統(tǒng)層的主要交付物為系統(tǒng)需求文檔。系統(tǒng)需求文檔包含輸入需求、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、對系統(tǒng)邏輯所對應(yīng)的零部件的需求、網(wǎng)絡(luò)信號的需求等，主要作用是收集、開發(fā)和描述系統(tǒng)的需求，從系統(tǒng)層導(dǎo)出生成該文件，需要被參與系統(tǒng)開發(fā)的系統(tǒng)、零部件及測試工程師閱讀并理解消化。

3.2 子系統(tǒng)測試用例開發(fā)

V字型開發(fā)模型左側(cè)是開發(fā)，右側(cè)是測試驗(yàn)證（圖5），和功能開發(fā)類似，為驗(yàn)證子系

統(tǒng)設(shè)計(jì)需求的實(shí)現(xiàn)度，也需要開發(fā)子系統(tǒng)測試用例，子系統(tǒng)測試用例的開發(fā)主要是依據(jù)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求來編寫，子系統(tǒng)中每個邏輯單元的每一條需求都需要有相應(yīng)的測試用例，并通過測試驗(yàn)證子系統(tǒng)的需求的實(shí)現(xiàn)情況。子系統(tǒng)測試用例一般由子系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人來編寫，各域搭建小V臺架，按照測試用例條目完成測試，并輸出測試報告。

3.3 子系統(tǒng)層小結(jié)

本章節(jié)主要介紹了電子電氣架構(gòu)子系統(tǒng)開發(fā)策略，詳細(xì)介紹了子系統(tǒng)層的開發(fā)流程及與上游功能及下游控制器之間的關(guān)系，概述了子系統(tǒng)開發(fā)從承接功能需求到系統(tǒng)設(shè)計(jì)和需求分配到控制器的整體開發(fā)流程。

子系統(tǒng)開發(fā)的本質(zhì)是搭建軟件架構(gòu)，需要根據(jù)功能的需求，以軟件工程師的思維設(shè)計(jì)相關(guān)的邏輯單元，并對邏輯單元進(jìn)行需求描述，所以對子系統(tǒng)負(fù)責(zé)人的要求除了理解功能還需具備軟件開發(fā)理念，具有軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

4 電子電氣控制器開發(fā)流程概況

4.1 控制器開發(fā)流程

電子電器控制器零部件開發(fā)流程也有相應(yīng)定義，如圖6所示：控制器零部件開發(fā)主要分為四個迭代開發(fā)系列，每個內(nèi)部迭代節(jié)點(diǎn)階段結(jié)束后都需要供應(yīng)商提交樣件進(jìn)行之后的測試。在每個迭代開發(fā)中包含零部件的軟件開發(fā)以及硬件開發(fā)。

4.1.1 軟件開發(fā)

a：控制器軟件負(fù)責(zé)人接收子系統(tǒng)輸出的邏輯單元的需求、接口、功能安全等需求，確認(rèn)是否滿足其控制器軟件開發(fā)需求；

b：控制器軟件負(fù)責(zé)人輸出控制器軟件需求及功能實(shí)現(xiàn)計(jì)劃給控制器硬件負(fù)責(zé)人，硬件負(fù)責(zé)人根據(jù)功能實(shí)現(xiàn)計(jì)劃保證硬件開發(fā)進(jìn)度；

c：控制器軟件負(fù)責(zé)人輸出控制器軟件需求及信號給供應(yīng)商或者軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)來制作軟件模型；供應(yīng)商接收軟件需求并確認(rèn)后反饋供應(yīng)商回執(zhí)。

4.1.2 硬件開發(fā)

a：控制器硬件負(fù)責(zé)人根據(jù)子系統(tǒng)中的硬件需求，定義硬件接口信息并輸出負(fù)載數(shù)據(jù)文件給線束團(tuán)隊(duì)完成線束原理圖；

b：控制器硬件負(fù)責(zé)人根據(jù)子系統(tǒng)中的硬件需求，定義硬件接口信息并輸出負(fù)載數(shù)據(jù)文件給線束團(tuán)隊(duì)完成線束原理圖；

c：控制器硬件負(fù)責(zé)人輸出硬件需求文件給硬件開發(fā)供應(yīng)商，支持供應(yīng)商完成硬件開發(fā)；

d：控制器硬件負(fù)責(zé)人將技術(shù)協(xié)議傳遞給采購工程師進(jìn)行定點(diǎn)。

4.2 控制器開發(fā)主要交付物

（1）軟件需求：用以支持軟件團(tuán)隊(duì)進(jìn)行軟件建模。

（2）硬件需求：由硬件負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)制作，作為輸出給供應(yīng)商的硬件設(shè)計(jì)要求。

（3）負(fù)載數(shù)據(jù)庫：由硬件控制器 負(fù)責(zé)人將信息錄入，之后輸出給線束團(tuán)隊(duì)進(jìn)行線束原理圖設(shè)計(jì)。

（4）技術(shù)協(xié)議：里面包含上述提到的軟件需求/硬件需求等文件，由控制器硬件工程師輸出給采購進(jìn)行定點(diǎn)。

5 名詞解釋

架構(gòu)啟動：批準(zhǔn)平臺開發(fā)范圍，時間及工作計(jì)劃等。

架構(gòu)技術(shù)策略：根據(jù)需求和前提條件對架構(gòu)的方向進(jìn)行定義和決策，以及對架構(gòu)下的功能需求以及可擴(kuò)展的功能做帶寬說明，定下架構(gòu)開發(fā)下各個維度的技術(shù)策略，并輸出Draft版本通用技術(shù)規(guī)范。核心內(nèi)容包括平臺策略和技術(shù)策略：

架構(gòu)確認(rèn)：根據(jù)需求釋放最終架構(gòu)方案，完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溽尫?，完成各域的功能分配策略定義，并確認(rèn)各域方案滿足功能增長的程度，完成各個域的技術(shù)方案分析，定義子系統(tǒng)概念和劃分策略，并最終發(fā)布子系統(tǒng)邊界，架構(gòu)最終確認(rèn)發(fā)布。

項(xiàng)目確認(rèn)：簽發(fā)項(xiàng)目商務(wù)，技術(shù)和市場目標(biāo)，確認(rèn)系統(tǒng)和功能解決方案和車型項(xiàng)目計(jì)劃吻合等，此節(jié)點(diǎn)前，所有平臺功能需求全部鎖定，影響架構(gòu)方案的輸入全部凍結(jié)，完成電氣架構(gòu)方案分析評估，最終釋放能夠支持平臺網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨缸罱K釋放。

騾子車：驗(yàn)證架構(gòu)相關(guān)屬性目標(biāo)完成情況；驗(yàn)證架構(gòu)相關(guān)功能；驗(yàn)證電氣架構(gòu)及相關(guān)軟件；底盤調(diào)教，動力總成標(biāo)定及軟件參數(shù)設(shè)定。

工程樣車：審閱及批準(zhǔn)使用硬膜樣車驗(yàn)證產(chǎn)品滿足量產(chǎn)意圖的活動，審閱及批準(zhǔn)在硬膜樣車造車階段驗(yàn)證生產(chǎn)工藝的活動，批準(zhǔn)硬膜樣車造車開始，批準(zhǔn)使用硬膜樣車車進(jìn)行驗(yàn)證活動。

6 結(jié)語

隨著硬件的逐步發(fā)展，其性能和可用資源也十分充分，但是ADAS和信息娛樂等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，軟件也越來越復(fù)雜，且OEM在集成控制有極大優(yōu)勢，從企業(yè)核心技術(shù)考慮，自出開發(fā)一些核心控制軟件，也是必然的，軟硬件分離成為必然。軟硬件分離是電子電氣架構(gòu)成熟的標(biāo)志之一，特別是基于AUTOSAR的軟件和硬件的分離能夠節(jié)約開發(fā)周期和成本，提高軟件復(fù)用率。

未來電氣架構(gòu)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在，引入物理分區(qū)的概念，向中央集成式架構(gòu)演變；同時軟件平臺在開發(fā)中占據(jù)重要地位，未來甚至可以稱之為軟件定義汽車。

隨著用戶功能需求的增長、行業(yè)新興技術(shù)的發(fā)展，以及主機(jī)廠自身適應(yīng)商業(yè)市場的需求，新一代電氣架構(gòu)需要做出系統(tǒng)性地升級開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]華為IPD流程管理 7755072372.ISO/TS16949-2008[Z].