汽车行业电气开发管理流程

刘素珍 宋文强　高春洋

摘 要：随着汽车电动化、网联化、智能化、共享化的普及，电器架构、功能和子系统、控制器经过几轮迭代开发，电子电气架构及基础技术开发方法论已经基本形成，因此对当前的工作流程、方法论等进行梳理总结，保障功能软件开发模块在项目开展过程中的活动顺利开展，并满足关联部门交互指导及交付要求，进而提升功能软件设计质量，满足客户需求，使客户达到满意的目的。

关键词：电器架构开发 子系统设计开发 控制器设计开发 电器测试

随着电子电气架构开发的深入，功能和子系统、控制器经过几轮迭代开发，电子电气架构、功能、子系统及控制器开发已经基本形成，对当前工作的流程、方法论等进行梳理总结是迫不及待的，结合各业务模块大量新员工加入，迫切需要对电子电气架构、功能、子系统及控制器的开发等有系统性的了解，熟悉其关联专业核心业务、工作流程与业务上下游关联关系及工具链等，特编写本论文。

本论文侧重于方法论及业务的流程、输入输出关系，适用电气系统开发业务工程师及管理人员，包括架构工程师、功能开发工程师、子系统开发工程师、控制器开发工程师、电气集成经理等。

1 电子电气电器架构开发流程概况

电子电气架构开发从电器架构启动开始，到数据冻结为止，又可分为电气架构开发和电气架构实施两个活动。电气架构开发活动从架构启动开始，至项目确定节点完成架构方案开发冻结，其中在架构技术策略阶段完成电气架构概念定义，架构概念阶段完成初版电气架构需求，架构确认阶段完成电气架构概念冻结，项目确定完成架构方案开发冻结，此阶段的输入输出如下图1所示。

在电气架构开发过程中项目中电器开发开发流程联接了架构开发和测试验证，使每个阶段都有具体的交付物，以保证最终工程样车试制。

电气架构实施活动主要确保架构开发过程中定义的方案在项目电器开发过程中得到

实施和验证，其输入输出如下图2所示，此阶段包含电器开发第二和第三个迭代，第二个迭代阶段电气和软件接口集成的冻结阶段，此阶段在集成的电器系统下验证架构概念、线束和连接器等全部的功能集成，验证结果作为对骡子车设计结果的反馈；第三个迭代是对第二个迭代阶段的更新，满足数据冻结节点之后的工程样车发放阶段，在零部件层次验证各子功能，此阶段涉及样车的全功能验证以及故障的排查和清除。

在工程样车之前还需要做第四个迭代的开发验证，此阶段将对全功能电器系统进行验证，集成验证整个电器系统以支持工程样车试制。

2 电子电气功能开发流程概况

功能开发是指以需求开发为源头，在功能实现及子系统设计等过程，最终形成控制器的软件和硬件的要求/规范，作为OEM的需求输出给零部件供应商，功能开发流程如图3所示。

功能方案开发包含功能选型以及功能实现方案，功能选型主要为根据客户，属性，法规等需求转化为实际的应用场景。

功能实现方案详细描述功能实现交互场景，搭建功能和系统之间的桥梁。

2.1 功能需求

针对项目组、架构或属性提出的某一需求，功能负责人组织相关人员进行评审，主要针对需求提案进行评审，确认功能的开发价值以及成本、周期等系统性分析，确定是否作为正式需求加入功能清单，包括主功能、子功能以及简单的功能概述等。

功能负责人以功能清单、需求提案为指导输入，识别功能开发类别以及属性、功能、项目组以及其他相关方对此功能的要求，并将功能实现方案中所有功能的应用场景和操作步骤定义完整，随后组织相关人员参加评审，并与功能负责人完成握手。

2.2 功能实现方案

功能负责人负责输出功能方案描述，并组织质量人员、交互设计人员、用户体验等相关人员进行评审确认。

功能负责人输出功能实现方案，并组织相关人员进行评审；评审通过后分配至子系统，进行子系统开发。

2.3 功能测试用例开发

为验证功能的实现状态，需要开发功能测试用例，依据测试用例来测试验证功能实现情况，功能测试用例开发的主要依据为场景，每一条场景都应该有对应的测试用例来验证；

功能层测试一般是在实车上测试，所以功能测试一般是从第一批车辆下线之后开始测试，但是测试也需要依据功能实现目标计划进行，功能逻辑未实现可以考虑不测试或者部分测试。

2.4 功能层主要交付物

功能清单：包括主功能、子功能以及简单的功能概述。

需求提案：明确功能选型的初步方案，供领导决策，包括功能简述、功能解决方案、功能对标分析，功能实现需求以及和其它系统关联关系。

功能方案描述：描述功能行为和功能需求、使用场景、功能模型、用户实例；包括功能详细描述、功能应用场景以及功能实现步骤等；功能方案描述的核心部分是基于用户实例模型，应用实例定义了在系统中的行动者和核心行为。

功能实现方案：描述功能行为和功能需求、使用场景、功能模型、用户实例；包括功能详细描述、功能应用场景以及功能实现步骤等。

功能测试用例：描述测试步骤、用例、功能名称等信息。

功能测试报告：包含测试实现状态、问题描述、追赶计划、追赶软件提交时间、责任中心、责任人、计划测试完成时间、问题关闭时间、测试负责人。

2.5 功能层开发小结

功能开发作为电气架构开发的起点，所有功能的实现都需要在此做分解和细化，因此功能开发在架构开发中起着至关重要的作用。在功能开发过程中，功能负责人需要对功能需求做出详细描述，功能负责人则需要与系统架构团队和系统设计团队紧密合作，输出功能实现规范给系统团队做系统实现方案。

3 子系统开发流程概况

子系统开发需要不断进行迭代，每个迭代都需要完成需求输入、需求拆解分析、定义及设计系统方案、创建系统接口及需求，分配逻辑部件至零部件层，最终根据子系统 checklist检查系统数据，解决所有系统一致性问题后，按照系统开发节点释放系统数据。如下图4示分别是子系统开发流程和输入输出关系。

3.1 子系统层开发主要交付物

子系统层的主要交付物为系统需求文档。系统需求文档包含输入需求、系统设计、对系统逻辑所对应的零部件的需求、网络信号的需求等，主要作用是收集、开发和描述系统的需求，从系统层导出生成该文件，需要被参与系统开发的系统、零部件及测试工程师阅读并理解消化。

3.2 子系统测试用例开发

V字型开发模型左侧是开发，右侧是测试验证（图5），和功能开发类似，为验证子系

统设计需求的实现度，也需要开发子系统测试用例，子系统测试用例的开发主要是依据子系统的设计需求来编写，子系统中每个逻辑单元的每一条需求都需要有相应的测试用例，并通过测试验证子系统的需求的实现情况。子系统测试用例一般由子系统的负责人来编写，各域搭建小V台架，按照测试用例条目完成测试，并输出测试报告。

3.3 子系统层小结

本章节主要介绍了电子电气架构子系统开发策略，详细介绍了子系统层的开发流程及与上游功能及下游控制器之间的关系，概述了子系统开发从承接功能需求到系统设计和需求分配到控制器的整体开发流程。

子系统开发的本质是搭建软件架构，需要根据功能的需求，以软件工程师的思维设计相关的逻辑单元，并对逻辑单元进行需求描述，所以对子系统负责人的要求除了理解功能还需具备软件开发理念，具有软件开发经验。

4 电子电气控制器开发流程概况

4.1 控制器开发流程

电子电器控制器零部件开发流程也有相应定义，如图6所示：控制器零部件开发主要分为四个迭代开发系列，每个内部迭代节点阶段结束后都需要供应商提交样件进行之后的测试。在每个迭代开发中包含零部件的软件开发以及硬件开发。

4.1.1 软件开发

a：控制器软件负责人接收子系统输出的逻辑单元的需求、接口、功能安全等需求，确认是否满足其控制器软件开发需求；

b：控制器软件负责人输出控制器软件需求及功能实现计划给控制器硬件负责人，硬件负责人根据功能实现计划保证硬件开发进度；

c：控制器软件负责人输出控制器软件需求及信号给供应商或者软件开发团队来制作软件模型；供应商接收软件需求并确认后反馈供应商回执。

4.1.2 硬件开发

a：控制器硬件负责人根据子系统中的硬件需求，定义硬件接口信息并输出负载数据文件给线束团队完成线束原理图；

b：控制器硬件负责人根据子系统中的硬件需求，定义硬件接口信息并输出负载数据文件给线束团队完成线束原理图；

c：控制器硬件负责人输出硬件需求文件给硬件开发供应商，支持供应商完成硬件开发；

d：控制器硬件负责人将技术协议传递给采购工程师进行定点。

4.2 控制器开发主要交付物

（1）软件需求：用以支持软件团队进行软件建模。

（2）硬件需求：由硬件负责人负责制作，作为输出给供应商的硬件设计要求。

（3）负载数据库：由硬件控制器 负责人将信息录入，之后输出给线束团队进行线束原理图设计。

（4）技术协议：里面包含上述提到的软件需求/硬件需求等文件，由控制器硬件工程师输出给采购进行定点。

5 名词解释

架构启动：批准平台开发范围，时间及工作计划等。

架构技术策略：根据需求和前提条件对架构的方向进行定义和决策，以及对架构下的功能需求以及可扩展的功能做带宽说明，定下架构开发下各个维度的技术策略，并输出Draft版本通用技术规范。核心内容包括平台策略和技术策略：

架构确认：根据需求释放最终架构方案，完成网络拓扑释放，完成各域的功能分配策略定义，并确认各域方案满足功能增长的程度，完成各个域的技术方案分析，定义子系统概念和划分策略，并最终发布子系统边界，架构最终确认发布。

项目确认：签发项目商务，技术和市场目标，确认系统和功能解决方案和车型项目计划吻合等，此节点前，所有平台功能需求全部锁定，影响架构方案的输入全部冻结，完成电气架构方案分析评估，最终释放能够支持平台网络拓扑方案最终释放。

骡子车：验证架构相关属性目标完成情况；验证架构相关功能；验证电气架构及相关软件；底盘调教，动力总成标定及软件参数设定。

工程样车：审阅及批准使用硬膜样车验证产品满足量产意图的活动，审阅及批准在硬膜样车造车阶段验证生产工艺的活动，批准硬膜样车造车开始，批准使用硬膜样车车进行验证活动。

6 结语

随着硬件的逐步发展，其性能和可用资源也十分充分，但是ADAS和信息娱乐等领域的飞速发展，软件也越来越复杂，且OEM在集成控制有极大优势，从企业核心技术考虑，自出开发一些核心控制软件，也是必然的，软硬件分离成为必然。软硬件分离是电子电气架构成熟的标志之一，特别是基于AUTOSAR的软件和硬件的分离能够节约开发周期和成本，提高软件复用率。

未来电气架构的发展趋势主要体现在，引入物理分区的概念，向中央集成式架构演变；同时软件平台在开发中占据重要地位，未来甚至可以称之为软件定义汽车。

随着用户功能需求的增长、行业新兴技术的发展，以及主机厂自身适应商业市场的需求，新一代电气架构需要做出系统性地升级开发。

参考文献：

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