基于ASPICE模型的汽车软件开发质量管理设计

前言

当前汽车领域正处于一个极具挑战性的历史时刻，随着电动化、智能化、网联化和共享化等不断变化的应用场景，大量新兴的业务和技术需求急速增长，汽车正日益成为软件密集型的复杂系统，汽车行业的大部分创新都是基于电子和软件。现代汽车可以有100多个电子控制模块，这些控制模块通过汽车智能电子架构，一起执行数十亿字节的软件，同时通过车联网实现车与车、车与云端的相互连接。汽车智能网联时代的到来，越来越依赖于汽车软件开发质量。

随着IATF 16949:2016换版发布，嵌入式软件的产品开发集成能力成熟度模型CMMI（Capability Maturity Model Integration）体系要求进一步细化。另外，ISO 26262功能安全认证，也在一些汽车公司和供应商中开始导入实施，规范了汽车软件开发的相关流程。但随着“软件定义汽车”时代的到来，汽车企业需要一个专门针对汽车软件开发的规范及实践，来指导和规划汽车软件的开发，以提升汽车软件开发的质量和效率。

本文基于ASPICE模型的汽车软件开发，应用门径管理，建立了汽车软件开发质量管理平台并应用实践，根据汽车软件发展趋势提出了汽车新产品开发质量管理的挑战和建议，以不断提升汽车软件开发质量，提高开发效率，应对当前和未来汽车的复杂性和需求。

汽车软件发展趋势

随着对汽车传感器、中央处理器、ECU电子控制模块、车载信息娱乐系统以及底盘系统等整车软硬件进行系统设计的需求，以实现车内高效的信号传输和集成系统布置，近几年，汽车行业纷纷发力全新电子架构，以适应电动化和智能化的发展需求。

电子架构简称E/E架构，也称为EEA（Electrical/Electronic Architecture）。最近几年，各大车企包括供应商，纷纷投入资源开发全新一代电子架构以适应激烈市场竞争。先是特斯拉以新一代集中式布局的E/E架构率先发力，随后有供应商如博世、安波福、大陆等跟进，促使E/E电子架构从分布式向集中式转变，如图1所示。

图1 电子架构从分布式向集中式转变

传统车企如大众、通用和丰田等，也开始布局新一代汽车E/E电子架构，加码电子架构和软件开发技术投入，以应对汽车软件开发需求。比如，大众汽车基于MEB平台的全新电子架构、丰田汽车“基于中央+区域”方案的电子架构、通用汽车的Global B电子架构、华为“平台+生态”的CC电子架构、上汽“零束”面向服务的SOA软件平台架构等。各企业聚焦新一代电子架构和软件平台，通过高算力的芯片，从域控制器到一个统一的车载电脑，实现车辆更快的数据处理速度、更全面的智能网联和更可靠的网络安全。通过电子架构和软件开发能力的提升，满足全新汽车产品的敏捷开发、汽车生态系统的搭建、软件和功能的快速迭代，以及与供应商的快速协同，以应对当前和未来汽车的复杂性和需求，提高终端客户体验和满意度。

ASPICE模型

ASPICE全称“Automotive Software Process Improvement and Capacity Determination”，即汽车软件过程改进及能力测定模型，是汽车软件的开发过程标准。最初由欧洲20多家主要汽车制造商共同制定，目的是指导整车厂以及供应商零部件研发厂商的软件开发流程，评价软件开发团队的研发能力水平，从而改善汽车电子控制单元的质量和汽车软件开发的质量，以减少汽车软件问题，提升用户体验。自2005年该模型发布起，欧洲主要汽车企业及全球越来越多的整车厂及零部件供应商开始将ASPICE作为评价其软件供应商的准入标准。

从过程来看，ASPICE模型包含8个过程组，分别为系统工程过程组（SYS）、软件工程过程组（SWE）、采购过程组（ACQ）、供应商管理过程组（SPL）、支持过程组（SUP）、管理过程组（MAN）、重用管理过程组（REU）和过程改进过程组（PIM），共计32个细化过程。从能力等级来说，ASPICE分为L0～L5级共6个等级——不完整级、已执行级、已管理级、已建立级、可预测级和创新级。能力等级越高，意味着团队在软件开发和软件管理能力上水平越高，更有可能开发出高质量、高客户满意度的软件产品，如图2所示。目前，欧洲品牌奥迪、宝马、奔驰、大众等整车厂均要求其供应商至少通过16个过程的L2等级认证，而当前国内企业刚刚引入此开发标准，整车厂和供应商也已先后加入到ASPICE标准的认证实施中。ASPICE正在成为衡量汽车软件开发能力的事实标准。

图2 ASPICE汽车软件过程改进及能力测定模型能力等级

汽车软件质量管理平台搭建

1.基于ASPICE模型的汽车软件开发流程

整车电子架构和软件已经成为汽车行业创新的主要领域，其研发过程的复杂度主要由电子架构和软件需求的规模、互联、智能化、自动化以及严格的法律法规要求等因素决定。这种复杂度带来了架构和软件与整车集成协同研发管理的迫切需求。基于ASPICE模型的V型软件开发流程，如图3 所示，是整车企业保证其软件产品开发的强力工具，包括用于指导整车厂自己的软硬件生态开发，以及评估供应商的开发流程和质量保证。

图3 基于ASPICE模型的V型汽车软件开发流程

上汽通用基于ASPICE标准模型要求，结合功能安全标准及多年开发经验，对汽车软件开发中的需求分析、设计实现、测试验证、质量问题处理等环节制定了标准的开发流程，通过严格的软件开发质量评审机制及管理机制，制定了符合ASPICE标准要求的软件开发流程、实施指南、交付物模板以及评审检查单，并将标准流程导入项目实施，于2020年8月通过了ASPICE 3级国际权威资质认证，率先成为国内首批获得该等级能力认证的整车研发机构，标志着公司的软件开发能力和软件质量管理能力达到国际领先水平。

2.门径管理理论

自1988年罗勃特.G.库珀在其发表于《市场管理杂志》的一篇文章中，第一次使用门径管理（SGS：Stage-Gate System）这个术语，正式形成早期的门径管理理论以来，经过众多国内外专家和现代企业在实践中的不断学习和总结，这个充满生命力的流程，正在不断得到发展和改善。

门径管理以设计新产品研发（新产品构思-确定范围-确立商业项目-新产品开发-测试与修正-投放市场）为主线，确定新产品研发的流程管理目标，关注产品开发流程。它将创新流程划分成一系列预先设定的阶段，在每一个阶段都有一个门径交付物评审机制。这些审核有一套严格的评估体系，通过将产品开发流程划分成一系列预先设定的阶段和入口，每一个阶段由一组预先规定的、跨职能的、同时进行的活动和交付物组成；而门径入口控制着这些活动和交付物，并起到质量控制和生杀决策检查点的作用，是决定开发活动向下一项活动或者下一个阶段交付物推进的关口，从而实现整个项目按节点推进。门径管理流程的应用不仅可以提高产品开发的质量和成功率，而且可以缩短整体上的开发时间，加速产品上市，提高企业核心竞争力。典型的门径管理流程有4～6个阶段，如图4所示。

图4 新产品开发流程——门径管理流程模型

3.汽车软件开发质量管理平台构建

ASPICE软件开发过程要求的追溯性和一致性，对汽车新产品开发的项目质量管理提出了全新的课题，即如何构建覆盖新产品开发的汽车软件开发全过程的质量管理流程，实现从客户需求、系统需求、系统架构、软件需求、软件架构、软件设计到测试结果等全过程交付物的评审，确保汽车软件开发质量，减少开发过程中的软件问题，向用户及社会提供满意的高质量的产品。

为此上汽通用开发了基于门径管理理论的SWQRR（Software Quality Readiness Review）汽车软件开发质量管理平台，如图5所示。它将同步整车开发的电子架构和软件开发过程中各职能部门负责的关键工作，纳入统一的管理平台，设置项目关键门径/节点评审项目进度和状态，通过对交付物的评审，来确定交付物风险和相应项目的风险。当项目质量风险可控时，项目按计划进入到下一阶段；而当质量风险需要得到额外资源解决的话，项目需要调动公司内外部资源，采取措施，化解质量风险，确保项目按计划进入后续阶段。通过标准化软件开发质量管理流程，约束软件开发过程，持续优化软件开发质量管理的最佳实践，不断提升汽车软件开发质量，打造更高性能、高安全、高智能的汽车新产品。

图5 SWQRR汽车软件开发质量管理平台

汽车软件发展趋势及质量管理挑战

2017年，博世在德国一个汽车行业会议上曾分享其在整车电子电气架构方面的战略图，汽车电子架构的发展被分为6个阶段，依次为模块化、集成化、集中化、域融合、车载电脑和车-云计算。按照博世六个阶段的划分，我们看到除了特斯拉Model 3、通用凯迪拉克CT5和大众ID.3车型，进入博世“集中化”阶段的智能汽车并不多见，大多数车企的新一代电子架构正处于“整合集成化”向“集中化”阶段过渡的节点。

随着5G技术、ADAS自动驾驶等新技术的应用，以及引入更高算力和更多传感器件，进一步加速了汽车软件开发同步电子架构朝着集成式、云服务器这一方向前行，对汽车软件开发的质量管理提出了更高的要求。对于具备跨品牌、跨平台、跨车型应用场景的软件开发，我们需要研究如何深度挖掘用户用车需求，如何确保车端子系统、整车集成、业务链APP软件开发、云端服务器等全业务场景的硬件、软件和服务验证，包括对于账号权限、应用风控、功能迭代和内容发布的质量管理，实现新功能在应用市场的审核、上架等迭代需求，最终动态地满足千人千面的终端客户需求，真正实现“软件定义汽车”的愿景，形成以用户体验为核心的汽车软件开发质量管理体系。

结束语

汽车电子架构和软件创新的新时代已经开启，诸多战略性举措可能就此催生：车企可以组建行业联盟来实现车辆架构标准化，IT巨头可以引入车载云平台，出行方案供应商可以开发开源车辆堆栈和软件功能，车企也可引入更加先进的智能网联车辆和自动驾驶车辆。

传统整车企业正在逐渐从以硬件为中心转为以软件为导向，转型新四化并逐渐转向软件定义汽车，通过灵活的软件功能迭代满足用户的个性化用车需求，实现为客户提供全生命周期的软件服务。此前业内奉为圭臬的业务模式、客户需求和竞争格局都将发生剧变，汽车行业的所有参与者均应根据全新的环境，重新思考和定位自身的价值主张并立即行动。