借力AutomotiveSPICE,提升汽车电子企业产品开发质量NingHe领英.pdf

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1、. . 借力 Automotive SPICE ，提升汽车电子企业产品开发质量 Ning He 领英 一、汽车电子发展趋势 近 5 年来，全球汽车电子产业规模快速增长，远高于汽车行 业平均增长水平。在车辆轻量化、小型化、智能化和电动化 趋势的推动下，汽车电子的整体市场规模增长迅速。2008 年， 全球汽车电子市场规模为1340 亿美元，预计到 2016 年， 市场规模有望达2400 亿美元，复合增速接近10% ，高于整 车平均增速。其中通信娱乐、安全控制、动力控制及其他复 合增长率分别为10.8%、10.2%、8.8%和 8.9%(如图所示 ) 。 而在中国，从2007 年到 2011 年，我

2、国汽车电子在全球市场 占率从 17% 快速提升到27% ，市场规模达2600 亿元。中国有 望成为全球汽车电子市场增长率最快的国家，至少会保持 15% 的复合增长速度。 预计到 2016 年，中国汽车电子市场规 模将达到 5000 亿。 从汽车电子的发展来看， “无人驾驶” +“车联网”代表未来 汽车发展的终极方向，汽车智能化的趋势将会贯穿未来汽车 的发展历程。一方面，用户会要求更加“安全”，并且希望 从单纯的“被动安全” ，发展为“主动安全” ；另一方面，希 望更加“轻松” ，把汽车从代步工具这样一个“功能机”转 . . 变为可以提供更多服务，方便生活的“智能机”。 智能化的发展趋势给汽车电

3、子行业带来的是一场从机电一 体化向深度电子化转变的变革，不仅仅是对车辆本身的各项 智能化开发，也包括各类智能化应用，是汽车电子化、信息 化、网络化的综合体现。汽车软件， 作为汽车智能化的载体， 其范畴、定义、功能等正在快速发生变化，汽车软件开发的 参与方也从汽车产业上中下游扩展到与汽车关联的各行各 业，甚至包括纯粹进行软件开发的互联网软件企业，如 Google，阿里巴巴、百度等等。 在汽车电子行业不断突破行业界限，变得越来越“软”的时 候，汽车作为一种与人的生命财产息息相关的特殊产品，对 其“安全性”的考量始终需要放在汽车电子产品开发，汽车 软件开发的首要位置。随着软件在汽车各个功能单元中的不

4、 断渗透，软件的安全性和可靠性正在引起各大主流汽车厂商 越来越多的关注。 二、软件缺陷对汽车安全的影响日益突出 事实证明，软件问题在汽车召回事件中出现的频率正在快速 提升。有数据统计，从1999 年到 2007 年，由于软件问题引 起的召回次数，从3.4%增加到 8.7%，软件问题造成的召回 车辆台数从召回车辆总数的1% 增加到 8% ，召回带来的成本 从 1% 增加到 9.1%。 在国内，“中国汽车质量网”对2014 年国内汽车召回情况做 . . 了统计，全部122 次召回中，明确由于软件问题造成的有8 次。在近几年中比较典型的由于软件问题造成的召回包括 2013 年 10 月，日产 SUV

5、由于制动控制软件问题，召回15.2 万辆；2014 年 2 月，丰田第三代普锐斯由于混合系统中控制 升压转换器软件问题，召回190 万辆。 未来，汽车电子产品在汽车上的应用越来越多，即便现在， 一辆高档车的电子控制单元(ECU)就已经超过100 个，ECU的 应用，使汽车电子系统相当复杂而且难以控制。同时，汽车 软件的规模也会越来越庞大，不但包括车内的控制软件，还 包括车与车之间、车与人之间网络交互的各种软件。汽车软 件对安全性的要求变得越来越高，设计中任何小的缺陷，都 可能会导致一些不良的系统故障，并带来安全风险。用传统 的汽车产品质量控制方法来控制软件的质量是远远不够的， 对汽车软件的质量

6、控制，需要更加关注软件开发全过程的风 险，从系统的需求和概念开始就要采取相应的质量管控措施 来发现缺陷，证明软件的可靠性和安全性。 Automotive SPICE （简称 A-SPICE）正是这种趋势的产物。 三、 Automotive SPICE的主要内容 Automotive SPICE期望 解决的问题 2005年，由欧洲的主要汽车制造商组成 了一个标准制定小组 （Automotive-SIG以 ISO15504 为基础， 共同策定了一种“面向汽车行业的流程评估模型”，称之为 A-SPICE，其目的是为了改善搭载于汽车上的电子控制单元 . . （ECU ）/ 车载控制系统软件的质量。A-

7、SPICE 是 ISO/IEC 15504 的子集。 在 A-SPICE模型制定组织Automotive SIG中的主要 汽车厂商看来，汽车行业软件开发过程中的主要问题存在于 以下几个方面： （1）需求产品需求经常是不完整、不稳定的，并且更 加面向解决方案； 缺少需求的系统视角 对合同和基线化以后需求的变更缺乏管理 客户很少参与需求相关的活动（2）架构和设计缺少系 统层面的架构设计以及逐层分解的过程 对于接口的定义不完整 缺少验证标准（3）测试缺少系统性的视角（测试层次、 目标、方法及计划） 测试的目的是验证功能的正确性而不是发现问题（4） 项目管理对项目过程缺乏系统的方法进行计划和监控 受到

8、工期、成本和功能要求的限制，质量成为唯一可变因素 项目计划很少考虑质量指标（5）配置管理（ CM ）往往 被忽视 软硬件的配置管理没有同步 Automotive SPICE的模型架构 A-SPICE 是一个二维结构的过程模型，包括过程维和能力维。 在过程维度， A-SPICE 将整个软件开发过程划分为主要的 . . （Primary ） 、支持（ Supporting ）和组织（ Organization） 三大过程类， 7 个过程组， 31 个过程单元。在能力维度，每 个过程单元都有05 级的能力级别。分别为： Level 0 ：不完整 Level 1 ：已执行 Level 2 ：已管理 L

9、evel 3 ：已建立 Level4 ： 可预测 Level 5 ：持续优化 3.Automotive SPICE 的能力等级定义 A-SPICE沿袭了 ISO/IEC 15504-2 中对于过程能力等 级的定义，分为05 六个等级。每个等级又包含12 个过程 属性，用于评估各过程是否达到该对应的能力等级，也体现 了在该级别管理和改进每个过程能力可以为组织的绩效和 业务目标带来的贡献。 A-SPICE 的六个过程能力等级共包含了九个过程属性： 0 级：不完整过程 在该级别，过程是不完整的，组织无法证明其能够系统性的 实现过程目标。 1 级：过程已执行 在该级别，已执行的过程可以满足过程的目标，

10、可以获得过 程的基本输出。 . . 在 1 级有一个过程属性（PA1.1） ，定义了每个过程必须满足 的基本实践和基本输出。 2 级：过程已管理 相对于 1 级已经执行的过程， 在该级别的过程都得到管理（有 计划、有监控、有调整） ，过程相关的工作产品也都得到了 相应的建立和维护，并保持受控。 2 级的过程属性包括两个： （1）PA2.1，对过程执行的管理， 描述过程执行的计划和监控要求；（2）PA2.2，对工作产品 的管理，描述对工作产品管理的质量要求。 3 级：过程已定义 在该级别，组织层面建立并维护了标准的过程。项目可以从 组织的标准过程（称为“已定义过程”）中选择适合的版本 作为项目实

11、施的过程，从而确保可以实现已定义的过程目 标。 3 级包含两个过程属性： （1）PA3.1，过程定义，描述定义过 程需包含的内容，如相关的角色、职责、过程架构和工作环 境，以及监控过程有效性的方法；（2）PA3.2，过程部署， 描述部署过程时需要关注的关键活动，以及如何评估过程部 署的有效性 4 级：过程可预测 在该级别，过程的绩效可以被量化，并通过统计分析来支持 目标决策。同时，也可以确保过程绩效能够保持在规定的范 . . 围，以支持业务目标达成。 4 级包含两个过程属性： （1）PA4.1，过程度量，描述了对过 程和工作产品进行量化分析的要求，包括从识别过程信息、 建立量化目标、确定和收集

12、过程及工作产品度量数据并进行 分析的整个过程。 （2）PA4.2，过程控制，描述了基于统计 和量化管理工具对过程进行控制的要求。 5 级：过程持续优化 达到该级别的组织，能够基于组织的业务目标来定义过程改 进的目标，并持续监控目标的实现情况。为了达到目标，过 程能够持续的改进，方法和工具也会不断革新以提高效率。 5 级也包含两个过程属性： （1）PA5.1，过程革新，描述了实 施过程改进的必要活动，包括改进目标的确定、识别改进机 会及确定改进策略。 （2）PA5.2，过程优化，明确革新的影 响程度，评估改进效果，建立长效机制的要求。 A-SPICE对于能力级别的定义与另一个在软件开发 和过程管

13、理领域应用更为广泛的能力成熟度模型CMMI相比， 有很多共同点，也有明显的差异。 （A）两个模型对过程能力建立和完善的路径有相同的 理解和认识。 虽然 A-SPICE 划分了六个成熟度级别，而 CMMI 为五个级别，但是它们从二级到五级的定义都是从项目层面 发展到组织层面，从对项目个性化的要求，到建立组织层面 的统一要求，进而实现量化管理和持续改进。 . . （B）CMMI模型中的过程域是按成熟度等级递增的， 二级包含 7 个过程域，三级在二级之外包含了新增的11 个 过程域， 四级和五级又分别增加了2 个过程域。 因此对于一 个 CMMI成熟度二级的组织，只需要关注二级相关的过程域， 同样的

14、，对于三级成熟的组织，需要关注二级和三级的过程 域。而对于A-SPICE 来说，对每个过程都定义了05 个等级 的成熟度级别。对任一组织来说，如果要达到其客户所要求 的某个成熟度级别，需要确保客户所要求的所有相关过程都 达到了对应的成熟度。比如，欧洲五大主流汽车厂商（Audi ， BMW ，Daimler ，Porsche ，Volkswagen ）从 A-SPICE 模型中 抽取了 15 个过程组成了HIS（ “Herstellerinitiative Software ” ）标准，就要求其供应商应在这15 个过程方面达 到成熟度三级的要求。 A-SPICE 的过程定义为了促 使汽车电子和软

15、件供应商关注产品开发过程，提升过程质 量， Automotive SIG 选取了 31 个关键过程，分为三大类、7 个过程组，具体如下表所示。 注：蓝色过程为HIS 定义的过程最小集。 类似 CMMI模型中每个过程域的特殊实践，A-SPICE 的每个过程也都包含一系列的基本实践（Base Practice） ， 同时， A-SPICE 还为每个过程定义了一组必须输出的工作产 品（ Work Products ） 。这些 BP和 WP 都定义为 A-SPICE 模型 一级的过程属性，因此对任何一个采用A-SPICE 模型的组织 . . 来说，都是必须要满足的过程基本要求。 对于很多已经基于CMM

16、I模型定义产品开发过程体系 的组织来说，并没有做无用功，因为两个模型之间有很多共 通的东西。 从目标覆盖度的角度来看，CMMI模型中的过程范 围与 A-SPICE 有 80% 是重叠的，另有20% 是 A-SPICE 中新增 的内容。 虽然两个模型有很大的相似性，但是由于A-SPICE 更加注重产品开发的质量和安全性要求，因此对某些过程的 要求更为细致和严谨。举例来说，在CMMI模型中有一个关 于需求开发过程RD ，包含了开发客户需求、开发产品需求及 分析并确认需求三个特定目标（SG ） ，覆盖了产品开发过程 中与需求开发和分析相关的过程。而在A-SPICE 中，与需求 相关的过程细化为四个，

17、特别强调了系统需求分析过程和软 件需求分析过程在汽车电子产品开发过程中的重要性。再比 如，有关产品组件复用的分析，在CMMI模型中仅仅是技术 解决方案（ TS）过程域中的一个特殊实践（SP2.4） ，而在 A-SPICE 中，被提到了过程的层面，也凸显了汽车产品开发 中对于通过重用设计和平台化来保证设计质量的关注度。 A-SPICE 的主要用途A-SPICE 作为一个针对汽车电子和软件 行业产品开发过程的模型，主要包括以下几方面的用途： 1）作为汽车制造商判断供应商开发能力的评估指南 基于 Automotive SPICE的评估一般来说是针对供应商在 . . 开发项目上表现的能力，而不是组织或

18、部门。对汽车制造商 来说，开发项目的能力无疑是第一位的。 2）作为供应商改善自身流程活动的实施指南 通过 A-SPICE 模型，汽车供应商可以更为清晰的了解作为其 客户的整车厂对于过程和质量的要求及关注的重点。比如 HIS 标准，就是 Audi, BMW, Daimler, Porsche 和 Volkswagen 这五家欧洲主要厂商对其供应商的15 个强制过程要求。 3）作为满足功能安全（ISO 26262 ）所要求的流程建立的指 南 ISO 26262 要求建立可以持续地实施改善活动的组织体系和 环境，相当于达成A-SPICE 的能力 3 级。 四、 Automotive SPICE的实施

19、 A-SPICE 既然被视作汽车厂商对其供应商的过程要 求和能力评估标准，那么对供应商来说，按照其客户或潜在 客户的要求，选择合适的过程和相应的能力要求来构建组织 的产品开发过程就显得非常重要。在供应商组织中实施 A-SPICE 有几个需要特别关注的问题： 1）由于 A-SPICE的评估是基于具体产品项目的，不 会提供组织层面的成熟度等级，（这一点和大家所熟知的另 一个能力成熟度模型CMMI有较大差别），因此，对一个准备 实施 A-SPICE 的组织来说，需要先从产品战略的层面做好规 划，选定有长期发展趋势和价值的产品项目。 . . 2） 选择合适的过程。 A-SPICE 模型总共有31 个过

20、程， 按照模型的架构定义，每个过程都有05 个成熟度级别，因 此基于 A-SPICE 的成熟度评估，也是针对每个过程来进行成 熟度的评估的，最终会给出被评估的所有过程的成熟度列 表，体现每个过程的成熟度水平。而要满足所有31 个过程 都达到某一个成熟度水平，对任何组织来说都需要投入非常 多的精力和成本。因此，在实施A-SPICE 之前，对于供应商 来说一个更为稳妥的方式是与其客户就需要满足的过程达 成一致，或者了解到其潜在客户对A-SPICE的过程要求。比 如，对于那五家欧洲车企来说，HIS 就是最基本的过程要求。 除此之外， 可能还会有些特别的要求，也需要事先加以了解。 此外，还有能力成熟度

21、等级的要求。有些车企对供应商的要 求只需要满足成熟度1 级中的基本实践即可，而更高端的车 企则会要求某些过程应达到成熟度3 级水平。 3）尽管 A-SPICE是基于产品项目进行评估的，对任 何一个供应商来说也不能忽视组织层面的过程体系建设和 维护，因为 A-SPICE 中的成熟度3 级其实还是体现了一个组 织整体的过程管理能力，尤其是A-SPICE 中非常关注的有关 需求追溯性的管理、文档和工作产品的管理，都需要在组织 层面进行整体考虑，并配合安全、可靠、方便管理的工具或 系统来提供支持。 五、基于 Automotive SPICE的评估 . . 基于 A-SPICE 的评估过程如下图所示。

22、以下对 A-SPICE 评估过程中的一些要点加以说明： 1. 评估前的准备 评估前的准备工作主要包括以下内容：确定需评估的过程及 能力等级，了解相应的过程属性要求 确定评估范围（与评估产品项目相关的人员、项目或团队） 与过程相关的指标，文档，建立实际流程与A-SPICE 过程要 求的映射关系2. 评估过程 A、数据收集 在评估过程中评估师需要收集的数据（证据）包括以下三类： 访谈 对文档或工作产品的评审，包括现场评估之前准备的文档以 及现场评估或访谈时提供的文档或工作产品 问卷调查，或对工程师工作环境的审核可以作为直接证据的 有以下两类 : 被访谈人员提供的口头证据 书面的直接证据和间接证据B

23、、数据验证 在完成证据收集和整理后，评估师会对收集到的证据进行验 证，以确保证据的真实性和一致性。验证的内容一般包括： 是否收集到所需的第一手材料，如，从直接参与过程执行的 人员那里获得的信息，从执行过程的直接产出物文档中获得 的信息等 . . 所获得的信息的来源是否是唯一的（如来自多个人员，或从 多次访谈中得到） 所获得信息是否有不同的表现形式（如来自文档，或口头介 绍） 当访谈人员和文档的作者是同一人时，文档和口头表述是否 一致 如果以前做过评估，评估的发现和反馈如何处理C、评估报 告 在评估结束后，主评估师会向被评估组织输出两份材料：评 估报告和评估记录。 在评估报告中主要包括两方面的内

24、容：结合评估的目标，总 结并报告评估结果，以过程能力视图的方式展现每个过程的 能力水平 对强项、弱项和改进建议的详细描述，以及下一步的改进重 点对于过程能力水平的展示，一般包括两个视图， 如下图（ a）和图（ b） 。图（ a）称为能 力等级图，展示了本次评估所覆盖的所有过程的能力等级。 可以看到，对于不同的过程，最终得到的能力等级并不完全 一致。 图（ b）称为过程属性等级图，是对能力等级图的进一 步展开，从过程属性的维度让被评估的组织了解过程实施的 状况和差距。图中用不同的颜色和数字表示了实际执行的过 . . 程与 A-SPICE 模型要求的差距。四种数字和颜色的定义分别 是： F（绿色）

25、：完全满足 L（黄色）：大部分满足 P（橙色）：部分满足 N（红色）：不满足 对于一个过程来说，如果其某一个能力级别对应的 两个过程属性都为F 或 L，则这个过程可以认为达到了这个 能力级别；如果两个过程属性中任意一个属性为P 或 N，则 认为该过程未能达到这个能力级别要求。如上图（b）中的 SUP.9过程，其能力等级1 的过程属性PA1.1 为 L，能力等 级 2 的过程属性PA2.1 为 L，但是 PA2.2 仅为 P，因此，在 图（ a）能力等级视图中，该过程的能力仅为1 级。 六、总结 A-SPICE作为一个专门针对汽车行业产品开发过程 的成熟度模型， 正在得到越来越多的关注。对汽车行业来说， “安全”和“质量”永远都是不可忽视的两个因素，他们是 客户满意度曲线中的“基本需求”，一旦“安全”和“质量” 无法得到保证，轻则造成大量的召回成本，重则给企业的品 牌和声誉带来毁灭性的打击。而随着汽车行业的深入变革和 发展，汽车电子和软件的比重不断上升，也给汽车行业的这 些传统企业敲响了警钟，行业的变革必然需要管理方式的创 . . 新，要提升产品的质量和安全性，就必须要在过程管理上下 功夫。相信凭借A-SPICE模型的指导，能够让更多的企业建 立起更加成熟、可靠的过程控制体系，为汽车产品的安全性 筑起一道坚实的防火墙。