基于ASPICE模型的汽車軟件開發質量管理設計

前言

當前汽車領域正處于一個極具挑戰性的歷史時刻，隨著電動化、智能化、網聯化和共享化等不斷變化的應用場景，大量新興的業務和技術需求急速增長，汽車正日益成為軟件密集型的復雜系統，汽車行業的大部分創新都是基于電子和軟件?，F代汽車可以有100多個電子控制模塊，這些控制模塊通過汽車智能電子架構，一起執行數十億字節的軟件，同時通過車聯網實現車與車、車與云端的相互連接。汽車智能網聯時代的到來，越來越依賴于汽車軟件開發質量。

隨著IATF 16949:2016換版發布，嵌入式軟件的產品開發集成能力成熟度模型CMMI（Capability Maturity Model Integration）體系要求進一步細化。另外，ISO 26262功能安全認證，也在一些汽車公司和供應商中開始導入實施，規范了汽車軟件開發的相關流程。但隨著“軟件定義汽車”時代的到來，汽車企業需要一個專門針對汽車軟件開發的規范及實踐，來指導和規劃汽車軟件的開發，以提升汽車軟件開發的質量和效率。

本文基于ASPICE模型的汽車軟件開發，應用門徑管理，建立了汽車軟件開發質量管理平臺并應用實踐，根據汽車軟件發展趨勢提出了汽車新產品開發質量管理的挑戰和建議，以不斷提升汽車軟件開發質量，提高開發效率，應對當前和未來汽車的復雜性和需求。

汽車軟件發展趨勢

隨著對汽車傳感器、中央處理器、ECU電子控制模塊、車載信息娛樂系統以及底盤系統等整車軟硬件進行系統設計的需求，以實現車內高效的信號傳輸和集成系統布置，近幾年，汽車行業紛紛發力全新電子架構，以適應電動化和智能化的發展需求。

電子架構簡稱E/E架構，也稱為EEA（Electrical/Electronic Architecture）。最近幾年，各大車企包括供應商，紛紛投入資源開發全新一代電子架構以適應激烈市場競爭。先是特斯拉以新一代集中式布局的E/E架構率先發力，隨后有供應商如博世、安波福、大陸等跟進，促使E/E電子架構從分布式向集中式轉變，如圖1所示。

圖1 電子架構從分布式向集中式轉變

傳統車企如大眾、通用和豐田等，也開始布局新一代汽車E/E電子架構，加碼電子架構和軟件開發技術投入，以應對汽車軟件開發需求。比如，大眾汽車基于MEB平臺的全新電子架構、豐田汽車“基于中央+區域”方案的電子架構、通用汽車的Global B電子架構、華為“平臺+生態”的CC電子架構、上汽“零束”面向服務的SOA軟件平臺架構等。各企業聚焦新一代電子架構和軟件平臺，通過高算力的芯片，從域控制器到一個統一的車載電腦，實現車輛更快的數據處理速度、更全面的智能網聯和更可靠的網絡安全。通過電子架構和軟件開發能力的提升，滿足全新汽車產品的敏捷開發、汽車生態系統的搭建、軟件和功能的快速迭代，以及與供應商的快速協同，以應對當前和未來汽車的復雜性和需求，提高終端客戶體驗和滿意度。

ASPICE模型

ASPICE全稱“Automotive Software Process Improvement and Capacity Determination”，即汽車軟件過程改進及能力測定模型，是汽車軟件的開發過程標準。最初由歐洲20多家主要汽車制造商共同制定，目的是指導整車廠以及供應商零部件研發廠商的軟件開發流程，評價軟件開發團隊的研發能力水平，從而改善汽車電子控制單元的質量和汽車軟件開發的質量，以減少汽車軟件問題，提升用戶體驗。自2005年該模型發布起，歐洲主要汽車企業及全球越來越多的整車廠及零部件供應商開始將ASPICE作為評價其軟件供應商的準入標準。

從過程來看，ASPICE模型包含8個過程組，分別為系統工程過程組（SYS）、軟件工程過程組（SWE）、采購過程組（ACQ）、供應商管理過程組（SPL）、支持過程組（SUP）、管理過程組（MAN）、重用管理過程組（REU）和過程改進過程組（PIM），共計32個細化過程。從能力等級來說，ASPICE分為L0～L5級共6個等級——不完整級、已執行級、已管理級、已建立級、可預測級和創新級。能力等級越高，意味著團隊在軟件開發和軟件管理能力上水平越高，更有可能開發出高質量、高客戶滿意度的軟件產品，如圖2所示。目前，歐洲品牌奧迪、寶馬、奔馳、大眾等整車廠均要求其供應商至少通過16個過程的L2等級認證，而當前國內企業剛剛引入此開發標準，整車廠和供應商也已先后加入到ASPICE標準的認證實施中。ASPICE正在成為衡量汽車軟件開發能力的事實標準。

圖2 ASPICE汽車軟件過程改進及能力測定模型能力等級

汽車軟件質量管理平臺搭建

1.基于ASPICE模型的汽車軟件開發流程

整車電子架構和軟件已經成為汽車行業創新的主要領域，其研發過程的復雜度主要由電子架構和軟件需求的規模、互聯、智能化、自動化以及嚴格的法律法規要求等因素決定。這種復雜度帶來了架構和軟件與整車集成協同研發管理的迫切需求?；贏SPICE模型的V型軟件開發流程，如圖3 所示，是整車企業保證其軟件產品開發的強力工具，包括用于指導整車廠自己的軟硬件生態開發，以及評估供應商的開發流程和質量保證。

圖3 基于ASPICE模型的V型汽車軟件開發流程

上汽通用基于ASPICE標準模型要求，結合功能安全標準及多年開發經驗，對汽車軟件開發中的需求分析、設計實現、測試驗證、質量問題處理等環節制定了標準的開發流程，通過嚴格的軟件開發質量評審機制及管理機制，制定了符合ASPICE標準要求的軟件開發流程、實施指南、交付物模板以及評審檢查單，并將標準流程導入項目實施，于2020年8月通過了ASPICE 3級國際權威資質認證，率先成為國內首批獲得該等級能力認證的整車研發機構，標志著公司的軟件開發能力和軟件質量管理能力達到國際領先水平。

2.門徑管理理論

自1988年羅勃特.G.庫珀在其發表于《市場管理雜志》的一篇文章中，第一次使用門徑管理（SGS：Stage-Gate System）這個術語，正式形成早期的門徑管理理論以來，經過眾多國內外專家和現代企業在實踐中的不斷學習和總結，這個充滿生命力的流程，正在不斷得到發展和改善。

門徑管理以設計新產品研發（新產品構思-確定范圍-確立商業項目-新產品開發-測試與修正-投放市場）為主線，確定新產品研發的流程管理目標，關注產品開發流程。它將創新流程劃分成一系列預先設定的階段，在每一個階段都有一個門徑交付物評審機制。這些審核有一套嚴格的評估體系，通過將產品開發流程劃分成一系列預先設定的階段和入口，每一個階段由一組預先規定的、跨職能的、同時進行的活動和交付物組成；而門徑入口控制著這些活動和交付物，并起到質量控制和生殺決策檢查點的作用，是決定開發活動向下一項活動或者下一個階段交付物推進的關口，從而實現整個項目按節點推進。門徑管理流程的應用不僅可以提高產品開發的質量和成功率，而且可以縮短整體上的開發時間，加速產品上市，提高企業核心競爭力。典型的門徑管理流程有4～6個階段，如圖4所示。

圖4 新產品開發流程——門徑管理流程模型

3.汽車軟件開發質量管理平臺構建

ASPICE軟件開發過程要求的追溯性和一致性，對汽車新產品開發的項目質量管理提出了全新的課題，即如何構建覆蓋新產品開發的汽車軟件開發全過程的質量管理流程，實現從客戶需求、系統需求、系統架構、軟件需求、軟件架構、軟件設計到測試結果等全過程交付物的評審，確保汽車軟件開發質量，減少開發過程中的軟件問題，向用戶及社會提供滿意的高質量的產品。

為此上汽通用開發了基于門徑管理理論的SWQRR（Software Quality Readiness Review）汽車軟件開發質量管理平臺，如圖5所示。它將同步整車開發的電子架構和軟件開發過程中各職能部門負責的關鍵工作，納入統一的管理平臺，設置項目關鍵門徑/節點評審項目進度和狀態，通過對交付物的評審，來確定交付物風險和相應項目的風險。當項目質量風險可控時，項目按計劃進入到下一階段；而當質量風險需要得到額外資源解決的話，項目需要調動公司內外部資源，采取措施，化解質量風險，確保項目按計劃進入后續階段。通過標準化軟件開發質量管理流程，約束軟件開發過程，持續優化軟件開發質量管理的最佳實踐，不斷提升汽車軟件開發質量，打造更高性能、高安全、高智能的汽車新產品。

圖5 SWQRR汽車軟件開發質量管理平臺

汽車軟件發展趨勢及質量管理挑戰

2017年，博世在德國一個汽車行業會議上曾分享其在整車電子電氣架構方面的戰略圖，汽車電子架構的發展被分為6個階段，依次為模塊化、集成化、集中化、域融合、車載電腦和車-云計算。按照博世六個階段的劃分，我們看到除了特斯拉Model 3、通用凱迪拉克CT5和大眾ID.3車型，進入博世“集中化”階段的智能汽車并不多見，大多數車企的新一代電子架構正處于“整合集成化”向“集中化”階段過渡的節點。

隨著5G技術、ADAS自動駕駛等新技術的應用，以及引入更高算力和更多傳感器件，進一步加速了汽車軟件開發同步電子架構朝著集成式、云服務器這一方向前行，對汽車軟件開發的質量管理提出了更高的要求。對于具備跨品牌、跨平臺、跨車型應用場景的軟件開發，我們需要研究如何深度挖掘用戶用車需求，如何確保車端子系統、整車集成、業務鏈APP軟件開發、云端服務器等全業務場景的硬件、軟件和服務驗證，包括對于賬號權限、應用風控、功能迭代和內容發布的質量管理，實現新功能在應用市場的審核、上架等迭代需求，最終動態地滿足千人千面的終端客戶需求，真正實現“軟件定義汽車”的愿景，形成以用戶體驗為核心的汽車軟件開發質量管理體系。

結束語

汽車電子架構和軟件創新的新時代已經開啟，諸多戰略性舉措可能就此催生：車企可以組建行業聯盟來實現車輛架構標準化，IT巨頭可以引入車載云平臺，出行方案供應商可以開發開源車輛堆棧和軟件功能，車企也可引入更加先進的智能網聯車輛和自動駕駛車輛。

傳統整車企業正在逐漸從以硬件為中心轉為以軟件為導向，轉型新四化并逐漸轉向軟件定義汽車，通過靈活的軟件功能迭代滿足用戶的個性化用車需求，實現為客戶提供全生命周期的軟件服務。此前業內奉為圭臬的業務模式、客戶需求和競爭格局都將發生劇變，汽車行業的所有參與者均應根據全新的環境，重新思考和定位自身的價值主張并立即行動。

審核編輯：劉清