金庸筆下的武俠世界里，掌握一門內(nèi)功心法是獨步武林的基礎(chǔ)。在汽車電子領(lǐng)域，也有著這樣的內(nèi)功心法——V模型的開發(fā)流程。
開發(fā)模型有很多，包括增量式、原型式、螺旋式、噴泉式、W模型等，但在實際開發(fā)中，V模型被應(yīng)用最多。所以，掌握好這門心法，才能更好地做好開發(fā)工作。
汽車開發(fā)的基本模式
你我都知道，在汽車開發(fā)過程中，汽車概念首先被分解成系統(tǒng)和組件，然后重新整合成整車，那么怎么拆就是一個問題。
當(dāng)前，新能源整車及三電系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)主要采納ASPICE V模型開發(fā)模式。
ASPICE全稱為“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(fā)過程標(biāo)準(zhǔn)。
而V模型是一個軟件開發(fā)過程模型，它強調(diào)測試和軟件開發(fā)各階段之間的關(guān)系。在系統(tǒng)開發(fā)活動中，最為常見的開發(fā)模型是V模型。V模型因其開發(fā)過程展現(xiàn)的形式與英文字母“V”非常相似而得名。V模型具有與瀑布模型相同的順序設(shè)計過程，每個階段都必須在下一個階段開始前完成，同時相應(yīng)的測試計劃應(yīng)與對應(yīng)的開發(fā)階段并行進行。
軟件開發(fā)V模型，圖源｜《智能汽車：電子電氣架構(gòu)詳解》
V模型從瀑布模型而來，1970年溫斯頓·羅伊斯（Winston Royce）提出瀑布模型，將軟件生命周期分為若干階段和固定的順序，形如瀑布流水，最終得到軟件產(chǎn)品。
瀑布模型將軟件生命周期劃分為：制定計劃、需求分析、軟件設(shè)計、程序編寫、軟件測試、.運行維護。
瀑布模型的優(yōu)點是為項目提供了按階段劃分的檢查瀑布模型查點；當(dāng)前一階段完成后，只需要去關(guān)注后續(xù)階段；可在迭代模型中應(yīng)用瀑布模型。不過，瀑布模型各個階段的劃分完全固定，階段間產(chǎn)生大量文檔，極大增加工作量。此外，由于開發(fā)模型為線性的模型，用戶只有等到過程末期才能見到開發(fā)成果，從而增加開發(fā)風(fēng)險。更重要的是，早期錯誤可能要等到開發(fā)后期的測試階段才能發(fā)現(xiàn)，進而帶來嚴(yán)重后果。
V模型則是Kevin Forsberg & Harold Mooz在1978年提出，V模型強調(diào)測試在系統(tǒng)工程各個階段中的作用，并將系統(tǒng)分解和系統(tǒng)集成的過程通過測試彼此關(guān)聯(lián)。
實際生產(chǎn)中的V模型
不過，光是這么個模型，其實還是很理想化的模型，在實際生產(chǎn)中，V模型要復(fù)雜的多。
在實際的軟件開發(fā)過程中，鑒于測試驗證的反復(fù)性、功能需求的迭代更新等多重因素，往往會涉及多個版本的發(fā)布。因此，真正的開發(fā)流程是由一系列相互關(guān)聯(lián)的“小V”模型串聯(lián)而成，這些“小V”模型共同構(gòu)建了一個更為宏觀、綜合的“大V”模型，以適應(yīng)軟件開發(fā)過程中的多樣性和復(fù)雜性。
復(fù)雜軟件開發(fā)模型示意，圖源｜《智能汽車：電子電氣架構(gòu)詳解》
在實際運作中，整車的開發(fā)任務(wù)又會被切割到各個域，然后又被逐漸分解到系統(tǒng)、部件，以及部件內(nèi)的組件（軟件、硬件、機械等），所以整個V模型會更為復(fù)雜。
如下圖所示，每個車型的研發(fā)周期可以看作一個獨立的“大V”模型，“大V”模型中的子研發(fā)階段（系統(tǒng)集成節(jié)點之間）可以看作“小V”模型。每個系統(tǒng)研發(fā)周期可以視作獨立的“大V”模型，它又由多個“小V”模型串聯(lián)而成。
整車開發(fā)中的V模型分解示意圖，圖源｜《智能汽車：電子電氣架構(gòu)詳解》
V模型開發(fā)結(jié)構(gòu)明確劃分了設(shè)計開發(fā)與分析活動（位于模型左側(cè)）以及設(shè)計結(jié)果的測試與驗證活動（位于模型右側(cè)），兩側(cè)互為補充，共同構(gòu)建了一個完整且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈_發(fā)流程。
從V模型結(jié)構(gòu)中，我們可以看出，測試驗證環(huán)節(jié)與開發(fā)環(huán)節(jié)處于同等重要的地位，是系統(tǒng)開發(fā)中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
盡管當(dāng)前許多車企從互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域借鑒并引入了“敏捷開發(fā)”的理念，但汽車類的設(shè)計開發(fā)流程依然以V模型作為其主干結(jié)構(gòu)。
ASPICE設(shè)計開發(fā)流程，圖源｜ RIO電驅(qū)動
V模型上的工具
那么在每個階段，又有什么工具，來支持各個階段的開發(fā)工作。以下是對這些階段的工作目標(biāo)，常用工具鏈及其相應(yīng)的供應(yīng)商：
1. 需求分析階段
需求管理工具：DOORS（IBM），Jama Software，Polarion（Siemens）
需求建模工具：Enterprise Architect（Sparx Systems），MagicDraw（No Magic）
2. 系統(tǒng)設(shè)計階段
系統(tǒng)建模工具：Enterprise Architect（Sparx Systems），Rhapsody（IBM）
仿真和驗證工具：Simulink（MathWorks），Modelica（OpenModelica）
3. 詳細設(shè)計階段
軟件設(shè)計工具：UML建模工具（如Enterprise Architect，MagicDraw）
硬件設(shè)計工具：Altium Designer，Cadence，Mentor Graphics（Siemens）
4. 實現(xiàn)階段
集成開發(fā)環(huán)境（IDE）：Eclipse，Keil（Arm），IAR Embedded Workbench
版本控制工具：Git，SVN（Subversion），Jenkins
5. 單元測試階段
測試框架：Google Test，CppUnit，JUnit
測試覆蓋率工具：gcov（GCC），Bullseye Coverage
6. 集成測試階段
集成測試工具：Vector CANoe，National Instruments（NI TestStand）,VT-System(Vector)
仿真工具：Simulink，MATLAB
7. 系統(tǒng)測試階段
測試管理工具：HP ALM(Application Lifecycle Management)，JIRA
硬件在環(huán)（HIL）測試工具：dSPACE ，ETAS LABCAR ，Vector Informatik
8. 驗收測試階段
工具鏈和供應(yīng)商：HP ALM，JIRA，TestRail（Gurock）
9. 維護階段
問題追蹤工具：JIRA，Bugzilla，Redmine
配置管理工具：Git，SVN，Perforce
把敏捷開發(fā)加入V模型
最近一段時間，汽車交付越來越快，甚至出現(xiàn)一年一車的盛況。V模型的局限性也越來越明顯，V模型的測試過程是在開發(fā)過程的后期進行的，這意味著問題在測試階段被發(fā)現(xiàn)可能會導(dǎo)致較高的修復(fù)成本。
為了補足V模型的缺點，將敏捷開發(fā)和V模型結(jié)合使用是全新的方法，也就是將敏捷原則嵌入到V模型中。
顧名思義，敏捷開發(fā)是一種迭代式、增量式的開發(fā)方法，強調(diào)對需求變化的快速響應(yīng)和持續(xù)交付有價值的軟件，將其用于產(chǎn)品的開發(fā)，實現(xiàn)敏捷迭代。
通過結(jié)合敏捷開發(fā)和V模型，可以實現(xiàn)對汽車軟件開發(fā)過程的全面評估和改進，提高產(chǎn)品研發(fā)質(zhì)量和可靠性。
結(jié)合完大改長這樣：
原本按照V模型按部就班走，每個環(huán)節(jié)走得都不一樣快，走得快其實就可以有時間喘口氣等一等。當(dāng)加入敏捷思維之后，這基本是一種讓大家都閑不下來的方法，一段時間內(nèi)可能會比較容易提升效率和效果，但長久來看，如何通過激勵措施持續(xù)運作下去會是一個問題。
轉(zhuǎn)變并非易事，汽車行業(yè)幾十年來一直遵循V模型開發(fā)流程，未來怎么融合，也是現(xiàn)階段在考慮的事情。原文：想做好汽車軟件開發(fā)，先練好這個內(nèi)功
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