5月16日，由中國汽車工程學(xué)會、國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心、北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會、清華大學(xué)蘇州汽車研究院主辦的2023中國（亦莊）智能網(wǎng)聯(lián)汽車科技周暨第十屆國際智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)年會（CICV 2023）在北京亦創(chuàng)國際會展中心盛大開幕。達(dá)索系統(tǒng)亮相“智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)軟件工具鏈”專題研討會，達(dá)索系統(tǒng)汽車行業(yè)資深顧問林鋼進(jìn)行了《ICV研發(fā)軟件工具鏈適配嵌入式系統(tǒng)開發(fā)新流程》的主題演講。為與會嘉賓帶來“全棧式”開發(fā)協(xié)同模式的獨家見解。

 

 

從軟件工程師的全棧式開發(fā)能力、自動駕駛領(lǐng)域的全棧自研現(xiàn)象開始交流，引入“全棧式”開發(fā)協(xié)同模式的討論，對軟件工具鏈運用而言，如何進(jìn)行全局思維協(xié)同眾多工具的開發(fā)過程？如何適配愈來愈復(fù)雜的系統(tǒng)開發(fā)流程？

  ICV嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢

 

未來10年汽車軟件與EE市場的營收將翻一番，EE系統(tǒng)在整車成本所占比例也將翻一番；相關(guān)的汽車召回活動也在顯著增加，業(yè)界正在疲于應(yīng)對這種快速增長帶來的系統(tǒng)復(fù)雜性；

EE架構(gòu)多代演進(jìn)過程中，軟件地位不斷提高，軟件價值日益顯現(xiàn)；于是就有了SDV軟件定義汽車的趨勢，也就是說，更多新功能增加從通過車機改為通過軟件來實現(xiàn)；

軟硬解耦不僅促成了軟件定義汽車，更重要的是還影響了車型項目的規(guī)劃及開發(fā)周期；傳統(tǒng)車型開發(fā)進(jìn)行到SOP即告結(jié)束，而ICV汽車通過運營平臺可以繼續(xù)提供功能更新，所以開發(fā)部門還會推出多次軟件交付SOP-X;軟件開發(fā)迭代時間將更長，軟件代碼行數(shù)量也將持續(xù)增長，所以EE的開發(fā)方式正在被重新定義，汽車生態(tài)鏈也正在形成新的開發(fā)合作模式；

軟件開發(fā)更多采用敏捷開發(fā)流程，即更短周期交付軟件(如每月或每兩周部署交付一次)，通過后續(xù)多次迭代解決軟件關(guān)聯(lián)的失效問題；傳統(tǒng)的汽車開發(fā)方式需要針對明確的市場需求做好階段規(guī)劃，進(jìn)行嚴(yán)格的轉(zhuǎn)階段評審，近年來強調(diào)了開發(fā)流程與系統(tǒng)工程V模型的鏈接，但問題解決流程仍相對較慢，開發(fā)周期仍相對較長；而今天一款智能網(wǎng)聯(lián)車的開發(fā)在生態(tài)鏈上要求這兩種不同的開發(fā)模式共存，建立正確的鏈接提交客戶正確的軟件版本，我們的軟件工具鏈需要考慮如何適配這些共存的開發(fā)模式；

在EE相關(guān)的合規(guī)方面，從2017年開始日益嚴(yán)苛的法規(guī)清單，如功能安全領(lǐng)域的ISO 26262，通過HARA危害分析和風(fēng)險評估，確定組件系統(tǒng)的ASIL風(fēng)險等級消除人為風(fēng)險；涉及網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，有類似的TARA威脅分析和風(fēng)險評估；隨著清單法規(guī)的強制執(zhí)行，我們的軟件工具鏈更需要考慮如何支撐這些合規(guī)管理流程。

  ICV嵌入式系統(tǒng)一般開發(fā)模式——工具鏈應(yīng)用評估

 

OEM通常采用EE架構(gòu)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)消息集驅(qū)動整個開發(fā)流程，供應(yīng)商輸入相應(yīng)的子系統(tǒng)需求響應(yīng)最初的整車需求，各個子系統(tǒng)專家通常采用不同的工具進(jìn)行各自的開發(fā)工作；

最終OEM通過一臺車將所有ECU連接進(jìn)行EIPF測試臺的集成測試，這時往往發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的功能失效問題，由于每個子系統(tǒng)獨立的系統(tǒng)架構(gòu)定義，這些后期問題難以追溯，而這正是合規(guī)管理所需要的，所以我們的軟件工具鏈需要適配提供從流程后端到前端的全流程追溯能力；

而在系統(tǒng)復(fù)雜性增加的趨勢下，僅僅靠EE架構(gòu)驅(qū)動開發(fā)流程是不夠的，實際上在流程前端還需要補上整車層級的系統(tǒng)架構(gòu)和軟件架構(gòu)規(guī)劃，以支持從早期階段開始的、多階段可持續(xù)的虛擬驗證和聯(lián)合仿真；

通過梳理這三大架構(gòu)的關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)：EE架構(gòu)指通過CAN、Flex Ray、以太網(wǎng)等多種類型的網(wǎng)絡(luò)，和網(wǎng)關(guān)建立多個ECU的鏈接，以實現(xiàn)多個車輛域下的智能功能，如AEBS、ACC等；軟件架構(gòu)與EE架構(gòu)相關(guān)聯(lián)，同樣對應(yīng)于多個車輛域的嵌入式軟件組件，包括基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件，從早期強耦合的車內(nèi)嵌入式軟件，到AUTOSAR AP，再到AUTOSAR CP；

在嵌入式系統(tǒng)的正向開發(fā)流程中，依次逐級開發(fā)的架構(gòu)為系統(tǒng)架構(gòu)、軟件架構(gòu)、EE架構(gòu)；作為流程最前端的架構(gòu)，系統(tǒng)架構(gòu)通常指功能的整體規(guī)劃，包括哪些功能，如何實現(xiàn)，由誰實現(xiàn)；定義不同域之間的聯(lián)系，定義子系統(tǒng)接口，進(jìn)行系統(tǒng)分解。

 

  ICV嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新開發(fā)模式——工具鏈“全棧式”適配

 

面對電子電氣新趨勢，達(dá)索系統(tǒng)主張在開發(fā)流程前期綜合采用多種架構(gòu)模型來應(yīng)對和統(tǒng)籌快速增長的系統(tǒng)復(fù)雜性，基于一個協(xié)作平臺進(jìn)行整車3類架構(gòu)建模及分級關(guān)聯(lián)管理，從而打通嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的新鏈路；

整合多種來源的需求，將分類后的需求分別用于這3類架構(gòu)的規(guī)劃和建模，基于這些架構(gòu)衍生其它的開發(fā)活動(如物理網(wǎng)絡(luò)，ECU軟件代碼，PCB設(shè)計等)；從R需求、F功能模型、L邏輯模型到P物理模型，整個開發(fā)流程始終可以借助RFLP模型進(jìn)行各類功能的虛擬驗證和場景的聯(lián)合仿真；從虛擬驗證到聯(lián)合仿真，自始至終有各類工具鏈的驗證活動，所以最重要的是頂層我們還需要一個平臺規(guī)劃車型和項目，管理各類驗證配置和狀態(tài)進(jìn)度等等；

基于這種正向的開發(fā)流程，達(dá)索系統(tǒng)提供的解決方案可以拉通生態(tài)鏈上軟件工具鏈的協(xié)作，并可在此基礎(chǔ)上為各類工具量身定制，將各自創(chuàng)建的模型轉(zhuǎn)化為可驗證的模型鏈，衍生出可追溯的數(shù)據(jù)鏈；三大架構(gòu)就好比三駕馬車的拉動，在每個開發(fā)階段支撐各類必要的虛擬驗證，從最前端的RIL、MIL、到SIL、HIL、DIL等；

由這三大架構(gòu)牽引驅(qū)動形成的“全棧式”工具鏈解決方案如下所示，達(dá)索系統(tǒng)基于3DEXPERIENCE平臺對智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)能力進(jìn)行了“全棧式”應(yīng)用整合，使得這些工具鏈能以工業(yè)軟件App的無縫協(xié)作形式，為生態(tài)鏈每個開發(fā)角色提供基于模型的“數(shù)字連續(xù)”協(xié)同；

“全棧式”工具鏈總體上分為三大域，其中需求開發(fā)與系統(tǒng)分析相關(guān)的流程工具鏈活動跨接全域；架構(gòu)規(guī)劃域：通過系統(tǒng)工程全局思維更全面地整合利益相關(guān)者的需求，盡早驗證系統(tǒng)解決方案的概念是否最佳；軟硬件開發(fā)域：改善機電軟多學(xué)科的開發(fā)合作、OEM/供應(yīng)商交流；仿真驗證域：提供不同顆粒度下多學(xué)科的性能虛擬驗證與功能集成測試、通過多輪聯(lián)合仿真減少驗證時間和成本；

17項流程工具鏈中，既包括智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)相關(guān)的達(dá)索系統(tǒng)品牌應(yīng)用，如CATIA、ENOVIA、SIMULIA等，也已融合業(yè)界熟知的一些第三方軟件工具，通過Power’ By，即3DEXPERIENCE平臺加持后“即插即用”的形式達(dá)到與其它軟件工具鏈高效協(xié)作的效果；

 

 

  ICV嵌入式系統(tǒng)“全棧式”開發(fā)能力展示

 

隨后林鋼以AGS(主動式格柵降溫系統(tǒng))及AEBS(自動緊急制動系統(tǒng))為例，展示在3DEXPERIENCE協(xié)作平臺加持后軟件工具鏈高效協(xié)作的效果；    

創(chuàng)意想法&產(chǎn)品需求管理：幫助需求開發(fā)工程師與市場團隊的高效協(xié)同，確保“主動式格柵降溫”的創(chuàng)新想法高效轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品開發(fā)前端嚴(yán)謹(jǐn)?shù)妮斎耄?/span>

車型配置&項目管理&產(chǎn)品結(jié)構(gòu)&變更管理：幫助產(chǎn)品經(jīng)理、設(shè)計師高效協(xié)同，確保多個來源的整車需求規(guī)格可以按統(tǒng)一的特征選項庫和配置規(guī)則管理；從新需求-特征選項-車型配置-開發(fā)任務(wù)-待開發(fā)的軟硬組件(AGS)-變更單等，開始形成端到端的可追溯性，滿足合規(guī)管理的要求；

新功能的系統(tǒng)架構(gòu)定義：針對待開發(fā)的新功能，在頂層架構(gòu)下擴展定義溫控解決方案系統(tǒng)架構(gòu)，描述相關(guān)用例及駕駛場景，針對HVAC控制器進(jìn)行加熱、降溫、等待狀態(tài)的行為描述，進(jìn)行子系統(tǒng)分解定義形成系統(tǒng)和軟件開發(fā)的邊界；維護滿足整車多個系統(tǒng)、甚至整個生態(tài)運營需求的系統(tǒng)架構(gòu)模型(SoS)，如車隊管理，充電管理，儲能管理等；通過MBSE全局思維進(jìn)行的架構(gòu)開發(fā)活動，幫助架構(gòu)建模師基于MBSE的開發(fā)框架，整合多源需求，從頂層到多層級的子系統(tǒng)架構(gòu)形成一致、完整的開發(fā)規(guī)格；

逐級開發(fā)，分級關(guān)聯(lián)的三大架構(gòu)、ECU軟件組件管理，RFLP模型鏈形成后綜合的系統(tǒng)影響分析：從需求、功能邏輯到EE軟件架構(gòu)、軟件算法、軟件代碼，從概念規(guī)劃到詳細(xì)設(shè)計的全流程，基于RFLP模型鏈上各類豐富的數(shù)據(jù)集，可以組織協(xié)同評審并進(jìn)行各類軟硬組件的追溯分析，如平臺自動統(tǒng)計出RFLP模型鏈?zhǔn)纠?700個可追溯的對象，2500多條鏈接；幫助軟件開發(fā)人員、系統(tǒng)分析人員從前到后追溯各類軟件工具鏈產(chǎn)生的模型鏈，了解是否有開發(fā)遺漏，明確是否遵守了法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)或流程；

與ECU軟件關(guān)聯(lián)的硬件組件開發(fā)狀態(tài)：AGS熱管理設(shè)計環(huán)境，即過濾車型配置(豪華款)后的統(tǒng)一的機電軟BOM(UPS)，幫助硬件開發(fā)人員將新的硬件組件正確鏈接對應(yīng)的ECU軟件版本，對軟硬件組件都有開發(fā)成熟度管理；

從引入AGS功能的創(chuàng)新想法到軟硬件集成的開發(fā)流程、整個開發(fā)生態(tài)鏈依托三大架構(gòu)，可以融合各類工具鏈打造RFLP模型鏈，進(jìn)而形成各級系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈，從而始終保持全流程的可追溯性，滿足合規(guī)管理要求；

 

  綜述：3DE”全棧式”軟件工具鏈適配ICV開發(fā)新方法&新流程

 

我們要以新的方式應(yīng)對SDV帶來的復(fù)雜性，不僅涉及推動SDV的軟硬件解耦，也涉及重新定義OEM與多級開發(fā)生態(tài)鏈(Tier X)、運營服務(wù)商之間的邊界，還需要考慮傳統(tǒng)和敏捷開發(fā)方式的共存；伴隨嵌入式系統(tǒng)的演進(jìn)，開發(fā)流程更多地強調(diào)通過前端三大架構(gòu)模型，驅(qū)動工具鏈高效的開發(fā)協(xié)作、實現(xiàn)生態(tài)鏈更高質(zhì)量的整車集成驗證；

選擇智聯(lián)系統(tǒng)開發(fā)模式，就是選擇工具鏈，就是選擇各類工具協(xié)作過程中創(chuàng)建的模型，在多大程度上能否轉(zhuǎn)化為可持續(xù)驗證的模型鏈，形成全流程可追溯的數(shù)據(jù)鏈，工具鏈所依托的協(xié)作平臺能否為眾多的工具提供“全棧式”開發(fā)的數(shù)字連續(xù)協(xié)同；

近年來選擇3DE“全棧式”軟件工具鏈的典型應(yīng)用案例：從需求、架構(gòu)，軟硬件開發(fā)，到XiL驗證，如Bosch的抬頭顯示開發(fā)，ZF的自動駕駛?cè)鞒虦y試，PSA的整車EE架構(gòu)與合規(guī)管理，F(xiàn)aurecia的智能座艙等等，各級開發(fā)生態(tài)鏈企業(yè)都有涉及。

再復(fù)雜的謎題，只要找到題眼便能迎刃而解，再困難的挑戰(zhàn)，只要利用合適的工具，我們便能如同庖丁解牛將其一一跨越。傳統(tǒng)制造業(yè)之“創(chuàng)新”，就蘊含在數(shù)智未來的新浪潮之中。3DE“全棧式”軟件工具鏈正在越來越廣泛地打造協(xié)作發(fā)展新范式，軟件定義汽車讓「復(fù)雜」變簡單，讓未來在眼前。

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