隨著汽車從傳統(tǒng)模式向“新四化”的高速演變，車載軟件系統(tǒng)變得愈發(fā)復(fù)雜且代碼規(guī)模激增。一輛自動駕駛汽車軟件代碼量將突破5億行，其更新模式也從SOP“靜態(tài)”發(fā)布演化至現(xiàn)在隨功能釋放“動態(tài)”的升級模式，持續(xù)滿足用戶豐富感知的智能駕乘體驗需求，因此軟件差異化是各車企競爭的高地，也是生死存亡之爭——軟件定義汽車的時代已然到來。
二、挑戰(zhàn)
伴隨車載軟件智能化程度的提升，為用戶帶來高科技與高智能體驗的同時，也帶來了更高的質(zhì)量、安全和軟件升級風(fēng)險，國內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)化組織十年間相繼發(fā)布了多項與質(zhì)量、安全和軟件升級相關(guān)的法律法規(guī)(見圖1所示)，旨在約束車企完善軟件研發(fā)體系，提升軟件產(chǎn)品質(zhì)量與安全性，規(guī)范軟件升級，保障用戶獲取可靠質(zhì)量產(chǎn)品的同時，保護人身安全、財產(chǎn)安全以及數(shù)據(jù)安全，切實保護消費者權(quán)益。那么如何在保證軟件滿足合規(guī)性的同時，提高研發(fā)效率和響應(yīng)市場變化的能力，在動態(tài)發(fā)展中探尋一種新的平衡，成為主機廠和軟件供應(yīng)商面臨的重大挑戰(zhàn)。
圖1：汽車軟件合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)歸納示意圖
三、汽車軟件合規(guī)性綜述
1. 合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)概述
汽車軟件合規(guī)是指軟件開發(fā)必須遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，確保軟件的質(zhì)量、安全和升級的規(guī)范性;質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有IATF16949、ASPICE;安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有功能安全ISO26262/GB-T 34590標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)安全UNR155/ISO/SAE21434/GB 44495法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)，以及信息安全認證體系標(biāo)準(zhǔn)TISAX;預(yù)期功能安全ISO21448/GB-T 43267標(biāo)準(zhǔn);軟件升級有UNR156/GB 44496法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)，鑒于篇幅有限在此不做詳細展開，基本信息詳見表1所示。從表格中可以獲取標(biāo)準(zhǔn)最新版本、來源、標(biāo)準(zhǔn)實施目的以及適用范圍等基本信息。
表1：汽車軟件合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)基本信息統(tǒng)計表
這一系列的標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，始于質(zhì)量改進、切實關(guān)注安全、規(guī)范約束升級，標(biāo)準(zhǔn)間環(huán)環(huán)相扣，存在較強的關(guān)聯(lián)關(guān)系。如圖2所示，質(zhì)量是產(chǎn)品的生命線，因此依托軟件質(zhì)量達成的前提下，開展功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全等安全相關(guān)的設(shè)計;在軟件升級層面無論是質(zhì)量還是安全相關(guān)的各類軟件，均需遵循軟件升級法規(guī)，以滿足國內(nèi)強標(biāo)和國外出海的嚴苛要求。
圖2：合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)關(guān)系示意圖
同時各標(biāo)準(zhǔn)間存在覆蓋與部分內(nèi)容交叉的情形，詳見圖3所示，軟件升級法規(guī)范疇覆蓋面最廣，網(wǎng)絡(luò)安全次之，功能安全和預(yù)期功能安全均需在滿足網(wǎng)絡(luò)安全的前提下開展;而預(yù)期功能安全作為功能安全的補充標(biāo)準(zhǔn)，與功能安全標(biāo)準(zhǔn)有較大的交叉;功能安全標(biāo)準(zhǔn)含流程與技術(shù)部分，流程部分與ASPICE標(biāo)準(zhǔn)部分重合，由此可見各標(biāo)準(zhǔn)間側(cè)重點不同，但其目的均為實現(xiàn)軟件質(zhì)量可靠性與安全性的達成，旨在為客戶帶來更好的駕駛體驗，為企業(yè)帶來長久的經(jīng)營效益。
圖3：軟件合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)覆蓋交叉關(guān)系示意圖
那么在軟件產(chǎn)品全生命周期范圍內(nèi)，這些標(biāo)準(zhǔn)是如何支撐汽車軟件滿足合規(guī)性要求呢?圖4以坐標(biāo)系的形式展現(xiàn)軟件合規(guī)如何達成。基于軟件研發(fā)管理體系，按照縱橫兩個方向開展規(guī)劃與指導(dǎo)，橫向代表軟件生命周期跨度以及體系維度，以全生命周期為時間軸，搭建軟件流程體系框架，流程體系大致分三類：主要生命周期過程，即軟件交付產(chǎn)品誕生的主要過程;組織生命周期過程，即項目管理、過程改進、項目重用等過程;支持生命周期過程，即質(zhì)量保證、配置管理、變更管理等。縱向代表軟件合規(guī)維度，涵蓋軟件V模型開發(fā)模式、敏捷開發(fā)模式、功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全等。各標(biāo)準(zhǔn)對汽車軟件開發(fā)過程管理、系統(tǒng)設(shè)計、安全設(shè)計與管理、需求分析、詳細設(shè)計、測試驗證、以及軟件升級等方面提供了系統(tǒng)性的指導(dǎo)方法，有效支撐合規(guī)要求達成。
圖4：合規(guī)框架示意圖
2. 軟件合規(guī)應(yīng)用場景
汽車作為日常出行的交通工具，會面臨各種各樣復(fù)雜的路況，其質(zhì)量可靠性與安全性直接關(guān)系到駕乘人員以及道路使用者的生命安全。隨著軟件占比的增加，對汽車軟件的質(zhì)量和多維度的安全要求更高，其不能在車輛使用過程中頻繁出現(xiàn)故障或功能降級。除質(zhì)量要求外，主機廠與供應(yīng)商還應(yīng)遵循安全類標(biāo)準(zhǔn)開展整車產(chǎn)品和零部件的軟件開發(fā);在功能安全和預(yù)期功能安全的框架下保證消費者人身安全;在網(wǎng)絡(luò)安全框架下保證消費者財產(chǎn)安全;在軟件升級過程中，保證消費者數(shù)據(jù)安全等。圖5以一輛自動駕駛汽車為案例開展應(yīng)用場景解析，遵循ASPICE標(biāo)準(zhǔn)可滿足軟件質(zhì)量合規(guī)要求，減少軟件質(zhì)量問題;遵循功能安全標(biāo)準(zhǔn)可避免由于電子電氣系統(tǒng)失效故障導(dǎo)致的安全風(fēng)險;遵循網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)可規(guī)避網(wǎng)絡(luò)/漏洞攻擊，保護消費者財產(chǎn)與數(shù)據(jù)安全，同時滿足汽車出口國法規(guī)要求;遵循預(yù)期功能安全標(biāo)準(zhǔn)可避免由于系統(tǒng)設(shè)計不足、人為誤操作、場景誤識別或漏識別引起的風(fēng)險，最大限度保障消費者的人身安全。遵循軟件升級法規(guī)可規(guī)避軟件升級不規(guī)范或錯誤帶來的風(fēng)險，同時滿足汽車出口國的法規(guī)要求。
圖5：合規(guī)應(yīng)用場景示意圖
四、敏捷開發(fā)在汽車軟件研發(fā)中的應(yīng)用
隨著汽車智能化程度的不斷提升，智能駕駛技術(shù)的深度應(yīng)用以及座艙功能的極大豐富，由于硬件的標(biāo)準(zhǔn)化，其軟件開發(fā)模式更符合互聯(lián)網(wǎng)軟件的開發(fā)模式，因此引入了敏捷的軟件開發(fā)模式。敏捷開發(fā)以用戶需求進化為核心，它強調(diào)團隊自組織、高效協(xié)作、快速響應(yīng)變化和持續(xù)交付以適應(yīng)不斷變化的市場需求。敏捷開發(fā)的主要優(yōu)勢包括提高開發(fā)效率、增強團隊靈活性、產(chǎn)品快速上市和提升客戶滿意度。
圖6：敏捷模式示意圖
敏捷開發(fā)方式通過軟件的不斷快速迭代和交付，讓汽車有持續(xù)的生命力和不斷攀升的價值。其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三個方面。
1. 快速擁抱頻繁變更的市場和用戶需求
消費者對汽車的功能需求多樣化、個性化甚至定制化。從對智能駕駛輔助功能的不同級別需求，到對車載娛樂系統(tǒng)豐富性的期望，市場需求變化迅速。敏捷開發(fā)方法可以讓汽車軟件開發(fā)者更快地響應(yīng)這些變化，在短時間內(nèi)推出新功能或改進現(xiàn)有功能。例如，當(dāng)市場對車輛自動泊車功能的準(zhǔn)確性和易用性提出更高要求時，敏捷團隊就可以快速迭代軟件算法和用戶界面設(shè)計，以滿足市場需求。
2. 高壓競爭態(tài)勢下的產(chǎn)品創(chuàng)新
汽車行業(yè)競爭激烈，軟件功能成為汽車產(chǎn)品差異化的關(guān)鍵因素之一。各主機廠為了在競爭中脫穎而出，需要不斷創(chuàng)新，推出獨特的軟件功能。敏捷開發(fā)鼓勵團隊成員的創(chuàng)新思維，通過快速原型制作和迭代，可以快速驗證新想法的可行性。例如，一些汽車制造商通過敏捷開發(fā)快速推出了基于虛擬現(xiàn)實的車載娛樂體驗等創(chuàng)新功能，吸引了更多消費者。
3. 縮短軟件開發(fā)周期搶占市場先機
傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法在汽車軟件領(lǐng)域往往面臨周期過長的問題，導(dǎo)致軟件更新?lián)Q代緩慢。敏捷開發(fā)采用迭代式開發(fā)，將大型項目分解為多個小的迭代周期，每個周期都能產(chǎn)生可運行的軟件版本。這樣可以更快地將軟件推向市場，提高企業(yè)的市場響應(yīng)速度。例如，對于汽車軟件的更新升級，敏捷開發(fā)可以讓更新包更快地發(fā)布，減少用戶等待時間。
盡管敏捷開發(fā)在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)取得了巨大成功，但在汽車軟件領(lǐng)域，其應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)：首先，汽車軟件的復(fù)雜性和安全性要求使得敏捷開發(fā)中的快速迭代和靈活性難以實現(xiàn)。其次，汽車軟件的開發(fā)周期長，涉及多個供應(yīng)商和合作伙伴，協(xié)調(diào)和管理的難度增加。最后，合規(guī)性要求與敏捷開發(fā)的原則存在沖突，如何在兩者之間找到平衡點是關(guān)鍵。
五、合規(guī)性與敏捷開發(fā)的融合
1. 融合的必要性
在競爭激烈的市場環(huán)境下，行業(yè)內(nèi)卷嚴重，卷價格、卷交付周期、卷技術(shù)、卷創(chuàng)新等;各車企為搶占市場先機，整車研發(fā)周期持續(xù)縮短，產(chǎn)品快速迭代交付，測試周期被壓縮，這些活動都在壓縮質(zhì)量和安全的空間，帶來嚴苛的質(zhì)量和安全挑戰(zhàn)，甚至面臨召回風(fēng)險;行業(yè)法規(guī)重拳出擊，如無法滿足質(zhì)量和安全性要求，產(chǎn)品可能會面臨無法上市和出海的風(fēng)險。因此軟件合規(guī)性與敏捷開發(fā)的融合勢在必行：合規(guī)性保證了軟件的基本質(zhì)量和安全性，而敏捷開發(fā)則提高了開發(fā)效率和市場響應(yīng)速度。只有將兩者結(jié)合起來，才能在保證安全的前提下，快速推出滿足市場需求的產(chǎn)品。
那么如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)和風(fēng)險，又該如何破局?首先是應(yīng)對EE架構(gòu)變革，重構(gòu)軟件研發(fā)流程體系，例如滿足新EE架構(gòu)的業(yè)務(wù)過程、安全合規(guī)的流程等;其次應(yīng)用透明清晰化、上下游業(yè)務(wù)追溯等的開發(fā)過程管控，保證意識對齊，清晰業(yè)務(wù)策略與接口，解決信息離散化，模糊化，碎片化的問題，統(tǒng)籌全盤過程管控，解決復(fù)雜產(chǎn)品開發(fā)與集成過程，利用持續(xù)集部署和發(fā)布等方法，在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的同時滿足法規(guī)要求。
以上的應(yīng)對策略，如果沒有數(shù)字化解決方案，將無法開展全局的、協(xié)同的、高效的過程管控，依托軟件數(shù)字化管理系統(tǒng)，進行全新的企業(yè)布局、產(chǎn)品戰(zhàn)略定位，合作伙伴生態(tài)整合、流程體系全面打通與協(xié)作，用以強力支撐汽車行業(yè)熬過這個競爭激烈的寒冬，是挑戰(zhàn)、是壓力、更是破局重生的新機遇。
2. 融合的實踐策略
(1)文化和組織變革：推動組織文化向更加開放和協(xié)作的方向發(fā)展，鼓勵跨部門合作，提高團隊的敏捷性。
(2)流程和工具的適配：全新EE架構(gòu)下的業(yè)務(wù)流程貫通、融合軟件合規(guī)與敏捷流程，使之既能滿足合規(guī)性要求，又能適應(yīng)敏捷開發(fā)的需求。同時引入支持敏捷開發(fā)與合規(guī)適用的軟件全生命周期管理工具，來支持合規(guī)與敏捷融合的數(shù)字化落地，既能方便敏捷開發(fā)過程中的需求迭代，又能確保需求滿足合規(guī)性的可追溯性要求。采用敏捷開發(fā)中持續(xù)集成、持續(xù)部署和持續(xù)測試(CI/CD/CT)的方法，在保證軟件質(zhì)量的同時加快軟件發(fā)布速度，并且通過合理配置可以使其滿足合規(guī)要求。
(3)加強溝通和協(xié)作：加強團隊成員之間的溝通和協(xié)作是確保合規(guī)和敏捷開發(fā)順利進行的重要保障。開發(fā)團隊需要建立有效的溝通機制，確保信息的暢通和問題的及時解決。此外，開發(fā)團隊還需要注重團隊協(xié)作和自我管理能力的培養(yǎng)，以提高開發(fā)效率和質(zhì)量。
(4)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)：對團隊成員進行敏捷開發(fā)和合規(guī)性標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)，提高他們對兩者重要性的認識和實踐能力。
(5)定期評審和回顧：依托敏捷的沖刺回顧會，開展階段性評審與復(fù)盤，是確保合規(guī)性和敏捷開發(fā)順利進行的重要手段。通過評審和回顧會議，開發(fā)團隊可以及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，確保項目的順利進行。同時還可以為開發(fā)團隊提供改進和優(yōu)化的建議，促進軟件開發(fā)過程的不斷完善。
(6)引入大規(guī)模敏捷框架：為了應(yīng)對汽車跨專業(yè)協(xié)同管理的復(fù)雜性，許多團隊采用大規(guī)模敏捷框架SAFe來加速產(chǎn)品開發(fā)并管理不同團隊和工件的交換。SAFe有著自己的價值觀、原則、方法與實踐，進而形成一整套有邏輯層次的框架體系，其8個主要特征為：協(xié)調(diào)對齊、信息透明、快速集成、節(jié)奏同步、給知識工作者自由度、設(shè)計敏捷、敏捷發(fā)布火車、PI規(guī)劃會議，這些特征的開展在很大程度上能夠解決大型汽車組織的敏捷應(yīng)用問題。
(7)風(fēng)險管理：建立有效的風(fēng)險管理機制，識別和評估敏捷開發(fā)過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險，制定相應(yīng)的應(yīng)對措施。
3. 融合架構(gòu)
以ASPICE質(zhì)量合規(guī)為業(yè)務(wù)主線，圍繞功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全、預(yù)期功能安全、軟件升級定義融合體系框架;同步各開發(fā)階段對質(zhì)量、安全的合規(guī)要求、對敏捷和快速交付的適應(yīng)等。以系統(tǒng)需求開發(fā)階段為例介紹一下融合過程：在系統(tǒng)需求開發(fā)時需考慮ASPICE對需求的要求(追溯性和一致性等)、同時還應(yīng)考慮功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全以及預(yù)期功能安全相關(guān)的安全類需求，建立融合的系統(tǒng)級需求，系統(tǒng)需求開發(fā)完畢后，將各類需求分配至下游開發(fā)過程開展工程設(shè)計;該過程能夠更全面地將合規(guī)設(shè)計融入至產(chǎn)品中，使之滿足合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求;而在下游軟件開發(fā)過程引入敏捷開發(fā)、CICDCT等，能夠做到高效和高質(zhì)量的產(chǎn)品交付，更快滿足市場需求的同時，還能夠滿足合規(guī)的要求，兩者相輔相成，深度融合敏捷與合規(guī)，詳見圖7 所示。
圖7：融合架構(gòu)示意圖
六、案例分析
1. 某汽車制造商的自動駕駛軟件開發(fā)
某汽車制造商在開發(fā)自動駕駛軟件時，面臨著既要滿足功能安全標(biāo)準(zhǔn)(ISO 26262)又要快速迭代以應(yīng)對市場競爭的挑戰(zhàn)。他們采用了融合合規(guī)與敏捷的方法。在開發(fā)流程上，建立了以敏捷迭代為基礎(chǔ)的框架，每個迭代周期開始時，首先由功能安全團隊和系統(tǒng)工程師共同梳理安全和系統(tǒng)需求，明確安全目標(biāo)和相關(guān)功能需求。在開發(fā)過程中，使用自動化測試工具對軟件進行持續(xù)測試，包括對自動駕駛算法的模擬場景測試和功能安全相關(guān)的故障注入測試。同時，團隊成員定期接受關(guān)于功能安全和敏捷開發(fā)的培訓(xùn)，加強了不同角色之間的溝通協(xié)作。通過這種方式，該汽車制造商在保證自動駕駛軟件符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的同時，能夠快速更新和改進軟件功能，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。
2. 某汽車軟件供應(yīng)商的車載娛樂系統(tǒng)開發(fā)
某汽車軟件供應(yīng)商在開發(fā)車載娛樂系統(tǒng)時，需要遵循隱私保護法規(guī)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。他們將合規(guī)要求融入敏捷開發(fā)流程，在設(shè)計階段就考慮了數(shù)據(jù)隱私保護機制，如采用加密算法對用戶數(shù)據(jù)進行加密處理。在敏捷開發(fā)的迭代過程中，設(shè)置了隱私合規(guī)檢查點，確保每個新功能的添加都不會違反隱私法規(guī)。同時，利用需求管理工具對用戶需求進行管理，保證需求的可追溯性，滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。通過這種融合策略，該供應(yīng)商的車載娛樂系統(tǒng)在市場上獲得了良好的用戶反饋，既保證了用戶數(shù)據(jù)的安全，又能快速推出新的娛樂功能。
七、面向合規(guī)的敏捷開發(fā)價值與收益
1. 降低法律風(fēng)險
不合規(guī)的汽車軟件可能面臨巨額罰款。例如，在歐盟，違反汽車軟件相關(guān)法規(guī)(如網(wǎng)絡(luò)安全和隱私法規(guī))，最高可處以1000萬歐元或企業(yè)全球年營業(yè)額2%的罰款(以較高者為準(zhǔn)，數(shù)據(jù)來源于歐盟相關(guān)法規(guī)文件)。如果企業(yè)合規(guī)開發(fā)軟件，就能避免這類巨額罰款。
2. 提高生產(chǎn)效率
合規(guī)的開發(fā)流程能減少開發(fā)過程中的返工。通常，不合規(guī)開發(fā)返工率可能達到20% - 30%，合規(guī)開發(fā)可以將返工率降低至10%以內(nèi)。以一個軟件項目開發(fā)成本1000萬美元為例，返工率降低能節(jié)省100 - 300萬美元成本，同時開發(fā)周期也能縮短10%- 20%，加快產(chǎn)品上市時間。
3.增強市場競爭力
根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)J.D. Power的報告，有近70%的消費者在購車決策中會考慮汽車軟件功能的安全性和合規(guī)性。合規(guī)開發(fā)軟件可以幫助汽車企業(yè)在這部分注重安全合規(guī)的消費者群體中提升競爭力。如果汽車企業(yè)市場份額為5%，通過軟件合規(guī)開發(fā)吸引更多消費者，市場份額有望提升1 - 2個百分點。假設(shè)汽車企業(yè)年銷售額為100億美元，這將帶來1 - 2億美元的額外收益。
4. 減少售后成本
汽車軟件問題是導(dǎo)致車輛售后問題的重要因素。據(jù)Automotive News的數(shù)據(jù)，軟件相關(guān)售后問題占總售后問題的20% - 30%。通過合規(guī)開發(fā)軟件，能夠減少軟件問題導(dǎo)致的售后維修。假設(shè)每單售后維修成本為500美元，每年銷售10萬輛汽車，售后問題率降低10%，則可節(jié)省售后成本500×100000×0.1 = 500萬美元。
八、結(jié)論
汽車軟件的合規(guī)與敏捷開發(fā)是汽車行業(yè)軟件發(fā)展面臨的重要課題，對于汽車制造商和軟件供應(yīng)商在激烈的市場競爭中滿足消費者需求、確保產(chǎn)品安全可靠具有至關(guān)重要的作用。盡管兩者存在一定的沖突，但通過建立合適的融合策略，包括建立合規(guī)的敏捷框架、加強團隊培訓(xùn)與溝通以及采用合適的工具和技術(shù)等，則完全可以在保證汽車軟件合規(guī)性的前提下，實現(xiàn)敏捷開發(fā)，提高軟件質(zhì)量和開發(fā)效率。PTC全球資深副總裁兼大中華區(qū)總裁劉強曾經(jīng)說：“用一個現(xiàn)代、集成、互聯(lián)的數(shù)字化平臺來整合汽車行業(yè)的整個產(chǎn)品研發(fā)流程，從整體上建立起以軟件為核心的創(chuàng)新動力模式，不僅能夠真正幫助汽車企業(yè)實現(xiàn)具有顛覆性的創(chuàng)新，建立自己不可動搖的市場競爭力，而且也是汽車企業(yè)同時實現(xiàn)汽車軟件合規(guī)和敏捷開發(fā)的不二選擇。”
未來，隨著汽車軟件的進一步發(fā)展，合規(guī)與敏捷的融合將不斷深化和完善，以適應(yīng)新的技術(shù)和市場挑戰(zhàn)。
京公網(wǎng)安備 11010502049343號