如何管理軟件BOM-以汽車電控為例（汽車行業(yè)bom管理）

汽車工業(yè)面臨由機械機器向電子產品過渡的新變局，汽車軟件成為未來汽車構架重要組成部分。

◎ 文/ 深圳聯(lián)友科技有限公司 余慧

傳統(tǒng)車型上有發(fā)動機、自動變速箱、ABS系統(tǒng)、車載娛樂影音系統(tǒng)、四輪驅動扭矩分配系統(tǒng)、主動懸掛系統(tǒng)、安全氣囊 安全帶系統(tǒng)等上百個ECU（Electronic Control Unit 電子控制單元），而在未來的集成化計算單元體系下，軟件的重要性將愈發(fā)凸顯，與ECU配合定義汽車功能，涵蓋操作系統(tǒng)、基礎軟件以及其他應用軟件的車載軟件，造車壁壘已經由從前的上萬個零部件拼合能力演變成將上億行代碼組合運行的能力。

同時，汽車行業(yè)也面臨盈利挑戰(zhàn)，商業(yè)模式發(fā)生調整，從整車盈利逐漸向售后服務盈利、軟件服務盈利轉變，如特斯拉已構筑初階車企軟件盈利模式。

軟件作為汽車產品越來越重要的構成部分，如何精確高效的管理好車型、軟件版本、硬件版本之間的關聯(lián)關系，如何支持整車盈利模式想軟件服務盈利模式的轉變，已成為企業(yè)產品數(shù)據管理需要考慮的關鍵課題。筆者認為，將軟硬件統(tǒng)一納入企業(yè)級BOM管理平臺，可確保軟硬件版本數(shù)據的配套性，為生產、售后刷寫提供準確的數(shù)據支持，為軟件更新升級提供準確性、安全性保障，為軟件服務盈利提供數(shù)據支持。

01

什么是軟件BOM管理？

BOM是表示產品的物料構成，傳統(tǒng)的汽車產品BOM通常是指硬件物料的構成，那么軟件也是產品的構成部分，將軟硬件關聯(lián)一并納入企業(yè)級BOM平臺進行一體化管理，為企業(yè)提供全面產品數(shù)據管理，為生產刷寫，售后服務提供精確的軟件數(shù)據服務。

對于一個整車產品來說，其物料構成既有硬件又有軟件，軟件可作為物料的一種類型進行管理，軟件類型又細分為：控制程序、標定文件、配置參數(shù)等，如圖1。

圖1 將軟件作為物料的一種類型進行管理

本文中重點闡述軟件管理的要點，不對硬件BOM的管理進行展開。

02

軟件管理的重要性

2021年1月22日，軟件更新法規(guī)UN R156（軟件升級及軟件升級管理系統(tǒng)）正式生效。2021年6月28日，歐盟汽車專家組提交了Regulation (EU) 2018/858和Regulation (EU) 2019/2144關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網絡安全法規(guī)共同成為D4防護車輛網絡攻擊的技術法規(guī)，于2022年7月開始實施。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及車型必須符合UN R156法規(guī)。

UN R156 SUMS

部分主要技術要求如下圖2

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圖2 UN R156 SUMS部分主要技術要求

隨著汽車軟件相關法規(guī)政策推出，軟件BOM管理愈發(fā)重要，將覆蓋從研發(fā)、生產到售后全生命周期，涉及軟件的原始版本、更新版本、相關硬件版本、對認證參數(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)別與側重點

軟件管理包括軟件的開發(fā)管理、軟件BOM管理、軟件刷寫三部分業(yè)務。

軟件生命周期管理（ALM）通常是指軟件的產生直到報廢或停止使用的生命周期，側重的是軟件的開發(fā)管理，即軟件本身的產生過程管控，包括需求定義、可行性分析、總體描述、系統(tǒng)設計、編碼、調試和測試、驗收與運行、維護升級到廢棄等階段。

而本文的中探討的軟件BOM管理則側重軟件對象與車型、硬件的關聯(lián)關系、版本管理、追溯管理，只有軟件BOM實現(xiàn)了精準管理，才能精確的提取每一輛車不同ECU在不同階段應該刷寫的正確軟件版本。

不論是在哪個階段或是哪種刷寫方式（預裝刷寫、生產線刷寫、售后刷寫、OTA升級），對于軟件刷寫來說，都是基于軟件BOM提供的準確軟件版本，通過刷寫設備或者OTA升級方式將軟件寫入到ECU中。

汽車軟件相對其他軟件來說安全要求更高，那么軟件刷寫版本的準確性尤為重要，而軟件BOM管理根本目的就是確保車輛、硬件版本與軟件版本關聯(lián)的準確性，確保每一輛車、每個ECU從車輛組裝到售后服務過程中任何時候都精準獲取相應的軟件版本。

04

軟件管理的關鍵課題

? ECU軟件升級快、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聯(lián)管理，支持準確刷寫、軟件追溯。

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

? 軟件更新如何有效管理。

本文后續(xù)將對這些課題一一探討。

1、硬件、軟件關聯(lián)管理目前常見做法

不同于以前依靠多個 ECU 由零部件供應商主導的軟件產品概念時代，主機廠愈發(fā)需具備軟件的管理能力及核心軟件設計能力，但目前仍然存在大量主機廠依賴硬件供應商提供相關軟件，尤其是傳統(tǒng)燃油車企業(yè)，大多數(shù)汽車主機廠當前處于自主和外購兩者并存的混合模式，不論是哪種模式，主機廠都需要對自主和外購的軟件進行管理，軟件的管理能力關系到軟件刷寫、售后診斷、軟件升級的高效和準確性。

對于軟件不同的供貨模式（自主or外購），為了軟件管理的便利性，可由不同BOM結構搭建方式。

外購軟件，通常隨硬件同步供貨，是由供應商將軟件灌裝好后，再以ECU總成形式供貨給主機廠，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 對于外購軟件 將軟件和硬件平行掛接在總成下

作為研發(fā)部門來說，將軟件也納入BOM中進行統(tǒng)一管理，當軟件發(fā)生變更的時候，可根據軟件變更的互換性來對軟件進行升版或者換號，相應的ECU總成件可保存不變、或升版、或換號。而對于制造、采購、生產部門來說，只需要針對EUC總成件進行制造管控，將EUC總成件定義為采購單元（ECU以下零部不再劃分路線），采購依據采購單元進行采購管理和采購執(zhí)行，并根據軟件版本要求驗貨。

ECU雖然已經由供應商預裝好，但是對于已經預裝的ECU來說，將會被裝配到不同的車型上，為了適應各種應用場景，已被刷好的ECU具備廣泛適應性，但對于某一款具體的車型來說，可能有些配置功能不適應，會根據車型配置開啟或關閉某些軟件功能。例如：某些ECU生產廠商來自國際跨國企業(yè)，如BOSCH 、SIEMENS 等 ，生產產品銷售至全世界。

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

所以主機廠會針對不同配置的整車，進行軟件功能參數(shù)調節(jié)或者開啟或者關閉某些功能。所以在EUC總成之外，還存在一個配置參數(shù)的軟件類型，該類型主要用于定義不同配置的車型對應的功能參數(shù)表。有的企業(yè)直接使用EXCEL矩陣表形式表達這個參數(shù)配置關系，并將EXCEl作為配置參數(shù)（如下圖4）的附件對象隨BOM一起傳遞，類似于圖紙作為零件的附件對象。也有企業(yè)將ECU功能參數(shù)進行功能模塊化、配置化的管理，并根據整車配置自動生成整車對應的ECU刷寫參數(shù)文件，軟件功能配置化管理參見4.2。

圖4 配置參數(shù)

對于自主開發(fā)的軟件，則通常是在生產線邊刷寫，總成件裝配后再刷寫軟件程序，對于這種模式，則可考慮將軟件和ECU總成件并行在產品中管理，如下圖5。

圖5對于自主開發(fā)的軟件 將軟件和ECU總成件并行在產品中管理

供應商只負責提供ECU硬件部分，ECU內的控制程序、標定程序、配置參數(shù)則是由主機廠自主研發(fā)，并且在生產線邊進行刷寫。主機廠自主的ECU控制程序，依然存在面向不同配置車型的普適性，針對不同配置的車型仍然需要進行配置參數(shù)調整, 軟件功能配置化管理參見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廠自主開發(fā)的軟件，以上BOM結構管理方式的好處是軟硬件的關聯(lián)關系比較直觀，或者可以通過結構層級規(guī)則自動計算軟硬件的關聯(lián)關系（如下圖6），但是也有弊端，軟件變更較為頻繁，軟件變更會可能影響上級ECU總成件升版或者換號，為避免ECU總成件頻繁變號，企業(yè)應該制定軟硬件升版或換號的控制管理規(guī)范。

圖6 通過結構層級規(guī)則 自動計算軟硬件的關聯(lián)關系

2、軟件功能配置化管理

軟件作為零件，類似于硬件一樣，根據軟件互換性規(guī)則，存在升版或者換號的場景，也跟硬件一樣存在于超級BOM下，實現(xiàn)配置化管理，通過車型配置匹配相應的軟硬零件。除了這層配置之外，軟件功能還存在可配置的場景，同一個軟件控制程序在不同配置車型上，所要開啟的功能不同，可以對軟件進行功能配置化管理（如下圖7）。例如車身控制單元，對于同一款車型的高配版車和低配版車，所使用的軟件控制程序是一樣的，對于高配版來說開啟了“無鑰匙進入”功能，而低配版則關閉了這一功能。

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：軟硬件作為車型產品的構成部分，如圖7中車身ECU控制組1，作為車型產品的組成模塊，納入超級BOM管理，根據組塊的適用配置和具體車型的配置匹配解析到車型應該包含的組塊，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ECU控制程序有多個功能，如無鑰匙進入控制功能、一鍵升降控制功能等，根據不同車型配置可以設置開啟和關閉，或者設置不同功能選項，此時就可以將功能選項與適用配置建立關聯(lián)，最終可根據車型配置解算出每個具體的車型應該包含開啟或關閉什么功能，也即時根據車型配置可解算出配置刷寫參數(shù)。

3、軟件更新管理

車輛在下線時需要刷寫什么軟件，通過車型軟硬件BOM管理可精確提取，但是軟件更新迭代頻繁，軟件更新后不僅會影響待裝配的車輛，也會影響入庫車輛或已銷售車輛的售后服務，軟件BOM管理也會對軟件更新進行管理，軟件更新管理不僅是對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，軟件的變更也應該納入企業(yè)級BOM的變更管理中，包括版本管理、兼容性管理、版本生效日期、軟件版本切換時間、與硬件的配套性、對軟件升級變更后受影響車輛分析，對公告車型認證參數(shù)的影響分析，保證車型在不同階段（量產前、量產后、售后）不同時間點能獲取到準確、有效的軟硬件版本，為生產刷寫、售后診斷、OTA升級提供精準的數(shù)據支持。

結 語

當前，越來越多的車企在提倡軟硬件分離，軟硬件分離主要是針對軟件的開發(fā)過程，是為了同時推進不同模塊的研發(fā)，節(jié)省研發(fā)時間和成本，盡可能降低軟件對硬件的依賴性。前文中提到，軟件管理包括軟件的開發(fā)管理、軟件BOM管理、軟件刷寫應用三部分業(yè)務。軟硬件開發(fā)過程分離，但軟硬件刷寫應用需要組合和關聯(lián)，將軟件納入企業(yè)統(tǒng)一的BOM管理平臺進行管理是連接軟硬件分離開發(fā)和組合應用的關鍵橋梁，是汽車產品軟硬件數(shù)據完整性、一致性、準確性的關鍵保障。（本文完)