汽車(chē)工業(yè)面臨由機(jī)械機(jī)器向電子產(chǎn)品過(guò)渡的新變局，汽車(chē)軟件成為未來(lái)汽車(chē)構(gòu)架重要組成部分。

◎ 文/ 深圳聯(lián)友科技有限公司 余慧

傳統(tǒng)車(chē)型上有發(fā)動(dòng)機(jī)、自動(dòng)變速箱、ABS系統(tǒng)、車(chē)載娛樂(lè)影音系統(tǒng)、四輪驅(qū)動(dòng)扭矩分配系統(tǒng)、主動(dòng)懸掛系統(tǒng)、安全氣囊 安全帶系統(tǒng)等上百個(gè)ECU（Electronic Control Unit 電子控制單元），而在未來(lái)的集成化計(jì)算單元體系下，軟件的重要性將愈發(fā)凸顯，與ECU配合定義汽車(chē)功能，涵蓋操作系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件以及其他應(yīng)用軟件的車(chē)載軟件，造車(chē)壁壘已經(jīng)由從前的上萬(wàn)個(gè)零部件拼合能力演變成將上億行代碼組合運(yùn)行的能力。

同時(shí)，汽車(chē)行業(yè)也面臨盈利挑戰(zhàn)，商業(yè)模式發(fā)生調(diào)整，從整車(chē)盈利逐漸向售后服務(wù)盈利、軟件服務(wù)盈利轉(zhuǎn)變，如特斯拉已構(gòu)筑初階車(chē)企軟件盈利模式。

軟件作為汽車(chē)產(chǎn)品越來(lái)越重要的構(gòu)成部分，如何精確高效的管理好車(chē)型、軟件版本、硬件版本之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如何支持整車(chē)盈利模式想軟件服務(wù)盈利模式的轉(zhuǎn)變，已成為企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理需要考慮的關(guān)鍵課題。筆者認(rèn)為，將軟硬件統(tǒng)一納入企業(yè)級(jí)BOM管理平臺(tái)，可確保軟硬件版本數(shù)據(jù)的配套性，為生產(chǎn)、售后刷寫(xiě)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，為軟件更新升級(jí)提供準(zhǔn)確性、安全性保障，為軟件服務(wù)盈利提供數(shù)據(jù)支持。

01

什么是軟件BOM管理？

BOM是表示產(chǎn)品的物料構(gòu)成，傳統(tǒng)的汽車(chē)產(chǎn)品BOM通常是指硬件物料的構(gòu)成，那么軟件也是產(chǎn)品的構(gòu)成部分，將軟硬件關(guān)聯(lián)一并納入企業(yè)級(jí)BOM平臺(tái)進(jìn)行一體化管理，為企業(yè)提供全面產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，為生產(chǎn)刷寫(xiě)，售后服務(wù)提供精確的軟件數(shù)據(jù)服務(wù)。

對(duì)于一個(gè)整車(chē)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其物料構(gòu)成既有硬件又有軟件，軟件可作為物料的一種類(lèi)型進(jìn)行管理，軟件類(lèi)型又細(xì)分為：控制程序、標(biāo)定文件、配置參數(shù)等，如圖1。

圖1 將軟件作為物料的一種類(lèi)型進(jìn)行管理

本文中重點(diǎn)闡述軟件管理的要點(diǎn)，不對(duì)硬件BOM的管理進(jìn)行展開(kāi)。

02

軟件管理的重要性

2021年1月22日，軟件更新法規(guī)UN R156（軟件升級(jí)及軟件升級(jí)管理系統(tǒng)）正式生效。2021年6月28日，歐盟汽車(chē)專(zhuān)家組提交了Regulation (EU) 2018/858和Regulation (EU) 2019/2144關(guān)于軟件更新的修訂法規(guī)草案。在Regulation (EU) 2019/2144修訂草案中，UN R156軟件更新法規(guī)與UN R155網(wǎng)絡(luò)安全法規(guī)共同成為D4防護(hù)車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)攻擊的技術(shù)法規(guī)，于2022年7月開(kāi)始實(shí)施。Regulation (EU) 2018/858修訂草案中則在Anne IV-COP程序正文新增了第5段，要求制造商的軟件更新管理系統(tǒng)SUMS及車(chē)型必須符合UN R156法規(guī)。

UN R156 SUMS

部分主要技術(shù)要求如下圖2

↓

圖2 UN R156 SUMS部分主要技術(shù)要求

隨著汽車(chē)軟件相關(guān)法規(guī)政策推出，軟件BOM管理愈發(fā)重要，將覆蓋從研發(fā)、生產(chǎn)到售后全生命周期，涉及軟件的原始版本、更新版本、相關(guān)硬件版本、對(duì)認(rèn)證參數(shù)的影響管理等等。

03

軟件BOM與軟件全生命周期管理（ALM）

的區(qū)別與側(cè)重點(diǎn)

軟件管理包括軟件的開(kāi)發(fā)管理、軟件BOM管理、軟件刷寫(xiě)三部分業(yè)務(wù)。

軟件生命周期管理（ALM）通常是指軟件的產(chǎn)生直到報(bào)廢或停止使用的生命周期，側(cè)重的是軟件的開(kāi)發(fā)管理，即軟件本身的產(chǎn)生過(guò)程管控，包括需求定義、可行性分析、總體描述、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試和測(cè)試、驗(yàn)收與運(yùn)行、維護(hù)升級(jí)到廢棄等階段。

而本文的中探討的軟件BOM管理則側(cè)重軟件對(duì)象與車(chē)型、硬件的關(guān)聯(lián)關(guān)系、版本管理、追溯管理，只有軟件BOM實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)管理，才能精確的提取每一輛車(chē)不同ECU在不同階段應(yīng)該刷寫(xiě)的正確軟件版本。

不論是在哪個(gè)階段或是哪種刷寫(xiě)方式（預(yù)裝刷寫(xiě)、生產(chǎn)線(xiàn)刷寫(xiě)、售后刷寫(xiě)、OTA升級(jí)），對(duì)于軟件刷寫(xiě)來(lái)說(shuō)，都是基于軟件BOM提供的準(zhǔn)確軟件版本，通過(guò)刷寫(xiě)設(shè)備或者OTA升級(jí)方式將軟件寫(xiě)入到ECU中。

汽車(chē)軟件相對(duì)其他軟件來(lái)說(shuō)安全要求更高，那么軟件刷寫(xiě)版本的準(zhǔn)確性尤為重要，而軟件BOM管理根本目的就是確保車(chē)輛、硬件版本與軟件版本關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確性，確保每一輛車(chē)、每個(gè)ECU從車(chē)輛組裝到售后服務(wù)過(guò)程中任何時(shí)候都精準(zhǔn)獲取相應(yīng)的軟件版本。

04

軟件管理的關(guān)鍵課題

? ECU軟件升級(jí)快、版本多，并且與ECU硬件的變更往往不同步。軟硬件版本如何配套關(guān)聯(lián)管理，支持準(zhǔn)確刷寫(xiě)、軟件追溯。

? 同一個(gè)ECU單元用于不同配置的車(chē)型，ECU控制參數(shù)有差異，如何高效的進(jìn)行差異化參數(shù)管理。

? 軟件更新如何有效管理。

本文后續(xù)將對(duì)這些課題一一探討。

1、硬件、軟件關(guān)聯(lián)管理目前常見(jiàn)做法

不同于以前依靠多個(gè) ECU 由零部件供應(yīng)商主導(dǎo)的軟件產(chǎn)品概念時(shí)代，主機(jī)廠(chǎng)愈發(fā)需具備軟件的管理能力及核心軟件設(shè)計(jì)能力，但目前仍然存在大量主機(jī)廠(chǎng)依賴(lài)硬件供應(yīng)商提供相關(guān)軟件，尤其是傳統(tǒng)燃油車(chē)企業(yè)，大多數(shù)汽車(chē)主機(jī)廠(chǎng)當(dāng)前處于自主和外購(gòu)兩者并存的混合模式，不論是哪種模式，主機(jī)廠(chǎng)都需要對(duì)自主和外購(gòu)的軟件進(jìn)行管理，軟件的管理能力關(guān)系到軟件刷寫(xiě)、售后診斷、軟件升級(jí)的高效和準(zhǔn)確性。

對(duì)于軟件不同的供貨模式（自主or外購(gòu)），為了軟件管理的便利性，可由不同BOM結(jié)構(gòu)搭建方式。

外購(gòu)軟件，通常隨硬件同步供貨，是由供應(yīng)商將軟件灌裝好后，再以ECU總成形式供貨給主機(jī)廠(chǎng)，可以將軟件和硬件（殼體、PCB板等）平行掛接在總成下，如下圖3。

圖3 對(duì)于外購(gòu)軟件 將軟件和硬件平行掛接在總成下

作為研發(fā)部門(mén)來(lái)說(shuō)，將軟件也納入BOM中進(jìn)行統(tǒng)一管理，當(dāng)軟件發(fā)生變更的時(shí)候，可根據(jù)軟件變更的互換性來(lái)對(duì)軟件進(jìn)行升版或者換號(hào)，相應(yīng)的ECU總成件可保存不變、或升版、或換號(hào)。而對(duì)于制造、采購(gòu)、生產(chǎn)部門(mén)來(lái)說(shuō)，只需要針對(duì)EUC總成件進(jìn)行制造管控，將EUC總成件定義為采購(gòu)單元（ECU以下零部不再劃分路線(xiàn)），采購(gòu)依據(jù)采購(gòu)單元進(jìn)行采購(gòu)管理和采購(gòu)執(zhí)行，并根據(jù)軟件版本要求驗(yàn)貨。

ECU雖然已經(jīng)由供應(yīng)商預(yù)裝好，但是對(duì)于已經(jīng)預(yù)裝的ECU來(lái)說(shuō)，將會(huì)被裝配到不同的車(chē)型上，為了適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)景，已被刷好的ECU具備廣泛適應(yīng)性，但對(duì)于某一款具體的車(chē)型來(lái)說(shuō)，可能有些配置功能不適應(yīng)，會(huì)根據(jù)車(chē)型配置開(kāi)啟或關(guān)閉某些軟件功能。例如：某些ECU生產(chǎn)廠(chǎng)商來(lái)自國(guó)際跨國(guó)企業(yè)，如BOSCH 、SIEMENS 等 ，生產(chǎn)產(chǎn)品銷(xiāo)售至全世界。

因每個(gè)國(guó)家汽油品質(zhì)、溫度、大氣壓力、濕度、引擎形式上的差異，ECU 程序軟件設(shè)定上須符合各國(guó)的條件，由于現(xiàn)代的汽車(chē)要適應(yīng)各種天氣、環(huán)境(如高原、沙漠、嚴(yán)寒和劣質(zhì)汽油等惡劣條件)及各種駕駛者的不同要求，同時(shí)它也要保證這種復(fù)雜的情況下依然能夠揮灑自如行駛并通過(guò)嚴(yán)格的尾氣排放、油耗標(biāo)準(zhǔn)，因此在大多情形下，原裝ECU內(nèi)的程序是一個(gè)符合眾多條件的最佳妥協(xié)，這樣才不致水土不服，故在設(shè)定上保留很多的空間可供配置。

所以主機(jī)廠(chǎng)會(huì)針對(duì)不同配置的整車(chē)，進(jìn)行軟件功能參數(shù)調(diào)節(jié)或者開(kāi)啟或者關(guān)閉某些功能。所以在EUC總成之外，還存在一個(gè)配置參數(shù)的軟件類(lèi)型，該類(lèi)型主要用于定義不同配置的車(chē)型對(duì)應(yīng)的功能參數(shù)表。有的企業(yè)直接使用EXCEL矩陣表形式表達(dá)這個(gè)參數(shù)配置關(guān)系，并將EXCEl作為配置參數(shù)（如下圖4）的附件對(duì)象隨BOM一起傳遞，類(lèi)似于圖紙作為零件的附件對(duì)象。也有企業(yè)將ECU功能參數(shù)進(jìn)行功能模塊化、配置化的管理，并根據(jù)整車(chē)配置自動(dòng)生成整車(chē)對(duì)應(yīng)的ECU刷寫(xiě)參數(shù)文件，軟件功能配置化管理參見(jiàn)4.2。

圖4 配置參數(shù)

對(duì)于自主開(kāi)發(fā)的軟件，則通常是在生產(chǎn)線(xiàn)邊刷寫(xiě)，總成件裝配后再刷寫(xiě)軟件程序，對(duì)于這種模式，則可考慮將軟件和ECU總成件并行在產(chǎn)品中管理，如下圖5。

圖5對(duì)于自主開(kāi)發(fā)的軟件 將軟件和ECU總成件并行在產(chǎn)品中管理

供應(yīng)商只負(fù)責(zé)提供ECU硬件部分，ECU內(nèi)的控制程序、標(biāo)定程序、配置參數(shù)則是由主機(jī)廠(chǎng)自主研發(fā)，并且在生產(chǎn)線(xiàn)邊進(jìn)行刷寫(xiě)。主機(jī)廠(chǎng)自主的ECU控制程序，依然存在面向不同配置車(chē)型的普適性，針對(duì)不同配置的車(chē)型仍然需要進(jìn)行配置參數(shù)調(diào)整, 軟件功能配置化管理參見(jiàn)軟件功能配置化管理。

不論是隨ECU總成外采的軟件還是主機(jī)廠(chǎng)自主開(kāi)發(fā)的軟件，以上BOM結(jié)構(gòu)管理方式的好處是軟硬件的關(guān)聯(lián)關(guān)系比較直觀(guān)，或者可以通過(guò)結(jié)構(gòu)層級(jí)規(guī)則自動(dòng)計(jì)算軟硬件的關(guān)聯(lián)關(guān)系（如下圖6），但是也有弊端，軟件變更較為頻繁，軟件變更會(huì)可能影響上級(jí)ECU總成件升版或者換號(hào)，為避免ECU總成件頻繁變號(hào)，企業(yè)應(yīng)該制定軟硬件升版或換號(hào)的控制管理規(guī)范。

圖6 通過(guò)結(jié)構(gòu)層級(jí)規(guī)則 自動(dòng)計(jì)算軟硬件的關(guān)聯(lián)關(guān)系

2、軟件功能配置化管理

軟件作為零件，類(lèi)似于硬件一樣，根據(jù)軟件互換性規(guī)則，存在升版或者換號(hào)的場(chǎng)景，也跟硬件一樣存在于超級(jí)BOM下，實(shí)現(xiàn)配置化管理，通過(guò)車(chē)型配置匹配相應(yīng)的軟硬零件。除了這層配置之外，軟件功能還存在可配置的場(chǎng)景，同一個(gè)軟件控制程序在不同配置車(chē)型上，所要開(kāi)啟的功能不同，可以對(duì)軟件進(jìn)行功能配置化管理（如下圖7）。例如車(chē)身控制單元，對(duì)于同一款車(chē)型的高配版車(chē)和低配版車(chē)，所使用的軟件控制程序是一樣的，對(duì)于高配版來(lái)說(shuō)開(kāi)啟了“無(wú)鑰匙進(jìn)入”功能，而低配版則關(guān)閉了這一功能。

圖7 軟件的功能配置化管理

兩層配置管理：

? 第一層配置管理：軟硬件作為車(chē)型產(chǎn)品的構(gòu)成部分，如圖7中車(chē)身ECU控制組1，作為車(chē)型產(chǎn)品的組成模塊，納入超級(jí)BOM管理，根據(jù)組塊的適用配置和具體車(chē)型的配置匹配解析到車(chē)型應(yīng)該包含的組塊，這是配置化BOM管理的邏輯，此處就不詳述。

? 第二層配置管理：軟件功能配置管理，同一個(gè)ECU控制程序有多個(gè)功能，如無(wú)鑰匙進(jìn)入控制功能、一鍵升降控制功能等，根據(jù)不同車(chē)型配置可以設(shè)置開(kāi)啟和關(guān)閉，或者設(shè)置不同功能選項(xiàng)，此時(shí)就可以將功能選項(xiàng)與適用配置建立關(guān)聯(lián)，最終可根據(jù)車(chē)型配置解算出每個(gè)具體的車(chē)型應(yīng)該包含開(kāi)啟或關(guān)閉什么功能，也即時(shí)根據(jù)車(chē)型配置可解算出配置刷寫(xiě)參數(shù)。

3、軟件更新管理

車(chē)輛在下線(xiàn)時(shí)需要刷寫(xiě)什么軟件，通過(guò)車(chē)型軟硬件BOM管理可精確提取，但是軟件更新迭代頻繁，軟件更新后不僅會(huì)影響待裝配的車(chē)輛，也會(huì)影響入庫(kù)車(chē)輛或已銷(xiāo)售車(chē)輛的售后服務(wù)，軟件BOM管理也會(huì)對(duì)軟件更新進(jìn)行管理，軟件更新管理不僅是對(duì)軟件更新后的登記管理，更多的是軟件的變更版本管理，如同零部件變更管理一樣，軟件的變更也應(yīng)該納入企業(yè)級(jí)BOM的變更管理中，包括版本管理、兼容性管理、版本生效日期、軟件版本切換時(shí)間、與硬件的配套性、對(duì)軟件升級(jí)變更后受影響車(chē)輛分析，對(duì)公告車(chē)型認(rèn)證參數(shù)的影響分析，保證車(chē)型在不同階段（量產(chǎn)前、量產(chǎn)后、售后）不同時(shí)間點(diǎn)能獲取到準(zhǔn)確、有效的軟硬件版本，為生產(chǎn)刷寫(xiě)、售后診斷、OTA升級(jí)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。

結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前，越來(lái)越多的車(chē)企在提倡軟硬件分離，軟硬件分離主要是針對(duì)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程，是為了同時(shí)推進(jìn)不同模塊的研發(fā)，節(jié)省研發(fā)時(shí)間和成本，盡可能降低軟件對(duì)硬件的依賴(lài)性。前文中提到，軟件管理包括軟件的開(kāi)發(fā)管理、軟件BOM管理、軟件刷寫(xiě)應(yīng)用三部分業(yè)務(wù)。軟硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程分離，但軟硬件刷寫(xiě)應(yīng)用需要組合和關(guān)聯(lián)，將軟件納入企業(yè)統(tǒng)一的BOM管理平臺(tái)進(jìn)行管理是連接軟硬件分離開(kāi)發(fā)和組合應(yīng)用的關(guān)鍵橋梁，是汽車(chē)產(chǎn)品軟硬件數(shù)據(jù)完整性、一致性、準(zhǔn)確性的關(guān)鍵保障。（本文完)