汽車嵌入式軟件質量管理技術研究

關鍵詞：汽車；嵌入式軟件；質量管理；變更管理；發布管理

0 前言

近年來，隨著電動化和智能化的快速發展，汽車嵌入式軟件的質量已成為智能網聯汽車發展道路上的一個重要環節，且其重要程度日益顯著。國家市場監督總局缺陷產品管理中心的數據顯示，2013—2018 年的汽車召回案例中，與汽車軟件相關的召回共109 次，涉及車輛多達191 萬輛，且呈明顯上升趨勢［1-2］。與傳統汽車相比，現代汽車電子模塊數量大幅提升，已達數十甚至上百個，因此車輛電子控制軟件帶來的安全可靠性質量問題已引起國內各大汽車企業的高度重視。ASPICE 汽車軟件過程改進及能力評定流程被國內各大主機廠應用，利用該流程指導汽車軟件過程開發，以提高軟件開發過程質量；另外，中汽研汽車檢驗中心正在組織各大汽車企業對其研發的汽車軟件質量與評估標準展開研討［1，3］。

但隨著汽車行業高速發展，大多數汽車企業以新車型快速投放市場作為競爭手段，在時間、金錢與可靠性的博弈下，汽車軟件開發和迭代越來越快，迭代周期遠小于物理零件的設計驗證周期［4］。在實際工作中，汽車嵌入式軟件的質量管理，是指對軟件開發各階段的軟件實施需求管理、測試驗證、變更管理、配置和發布方面的過程質量管理，主要是對軟件變更、軟件測試和軟件發布的質量管理。基于此，本文將對汽車嵌入式軟件質量管理技術展開研究。

1 汽車嵌入式軟件的質量管理難點

1. 1 軟件變更管理問題

軟件變更貫穿于軟件開發全生命周期，軟件變更項影響分析和軟件變更后的版本管控是影響質量管理的重要因素，主要表現為以下2 個方面：

（1）軟件變更影響分析不到位。變更發生時未能充分研究對其他電子模塊軟件的影響，導致裝車后發生交互類問題。

（2）軟件版本管控不到位。軟件迭代更新后，測試交樣版本和發布版本不一致，導致市場售后發生批量問題。

1. 2 軟件測試問題

測試驗證軟件是保證產品質量的重要舉措，但在此過程中存在以下不合理現象：

（1） 由于軟件復雜度增加導致測試驗證無法覆蓋客戶使用場景。與傳統汽車相比，當前汽車電子電氣架構發生重大改變，由傳統的分布式電子控制單元變升級為域控制器架構，軟件的復雜度也隨之增加，車輛測試與驗證要求和難度增加，軟件測試用例未覆蓋客戶使用場景，導致質量問題發生在售后端，引起客戶反感［5］。

（2） 軟件變更后的測試驗證項遺漏。軟件變更后，相關系統測試、遠程升級測試等工作缺失，導致發生批量售后問題。

（3） 軟件存在的偶發性、隨機性問題成為客戶抱怨的前位問題。隨機性問題的產生可以溯源到軟件開發過程的質量管理，在此過程中往往容易忽略對軟件質量目標的制定和管理，導致軟件質量一致性低于客戶預期。

1. 3 軟件發布管理問題

軟件發布管理是軟件開發的最后環節，完成對軟件發布前各交付物的結果檢查。目前很多控制器缺乏對該環節的流程管控，未對其變更閉環和測試驗證進行審批；容易發生軟件開發成熟度未滿足項目節點要求和未完成測試進行發布的情況，導致大量問題流入整車網絡、診斷、電器功能測試等。

2 汽車嵌入式軟件質量管理措施

嵌入式軟件是控制器的重要組成部分，為了保障控制器正常運行，必須對開嵌入式軟件的質量展開管理。針對實際工作中的難點，需要針對軟件變更和更新管控不到位、軟件測試不充分、軟件發布管理不完善等問題，優化汽車嵌入式軟件質量管理。

2. 1 軟件變更和更新管控不到位的優化措施

（1） 軟件變更貫穿軟件開發全生命周期，建立控制器軟件變更管理流程規范，利用《變更影響分析表》評估變更的影響范圍，強制實施軟件評審工作，邀請專業技術人員建立變更控制委員會，保證評審效果，軟件變更需得到變更控制委員會批準后方能實施。

（2） 使用軟件版本號作為軟件版本的唯一識別。根據軟件的技術狀態和項目節點及時建立軟件版本號，利用校驗碼等方式保證軟件版本在設計、檢驗、生產和質量管理環節的一致性，確保軟件版本受控；軟件變更發生后，需要重新核對測試交樣版本、發布版本和灌裝線軟件版本的一致性。

2. 2 軟件測試不充分的優化措施

根據軟件需求，定義軟件開發過程各節點測試用例及質量目標、閉環管理測試問題。

（1） 面向整車需求搭建三重驗證體系，實現從控制器單體到整車功能的全流程質量管控，確保軟件測試驗證覆蓋客戶使用場景。首先，基于ASPICE 汽車軟件過程改進及能力評定流程的V 模型定義軟件開發流程，其次，從多系統交互的模擬驗證、系統體驗、生產線驗證和整車可靠耐久性路試開展測試，建立軟件測試三重驗證模型，全方位覆蓋客戶使用場景的測試場景，確保軟件測試充分。軟件測試三重驗證模型如圖1 所示，基于ASPICE 流程的V 模型軟件開發流程如圖2 所示。

（2） 軟件變更后的測試驗證、綜合變更管理和軟件發布管理要求，依據《變更影響分析表》充分評估變更項的測試項，由變更管理委員會批準后實施。

（3） 定義質量目標及過程控制要求，全過程開展評審及監控質量目標狀態；重視質量目標的跟蹤管理，實現車輛“萬無一失”；定期回顧軟件質量目標狀態，并重點解決影響質量目標的相關問題。

（4）制定問題管理規范，從問題狀態流轉、變更追溯和趨勢分析展開全鏈路管控；匯總軟件測試出現的問題，跟蹤問題解決過程和結果，在驗證環節通過測試用例解決驗證的有效性，杜絕缺陷流入市場。

2. 3 軟件發布管理的優化措施

軟件發布管理應進入常態化管理和全生命周期監控軟件的開發狀態，確保軟件開發、生產和售后的一致性，降低產品質量風險。

軟件發布遵循PDCA 原則，即遵循計劃、實施、檢查、總結、再優化原則，制定各階段造車軟件發布計劃，并按計劃推進軟件發布；軟件版本取號、開發、測試及發布按要求執行，方能正式發布軟件；軟件發布各階段嚴格管控質量，確認軟件通過測試；軟件發生變更后，識別變更影響，充分測試變更內容，發布變更版本。

3 結語

綜上所述，本文從變更管理、軟件測試和發布管理3 個方面探討了汽車嵌入式軟件質量管理技術。當前，汽車行業高速發展，企業面對軟件質量的新挑戰應積極采取措施，通過建立軟件質量體系流，識別軟件質量的關鍵控制點，規范軟件變更管理過程、測試驗證環節及軟件的發布管理，為實現汽車的可靠性和一致性質量提供有力保障。