如何打造汽车“软件工厂”？

软件能力不仅体现在高质量的软件产品上，还体现在软件产品的快速迭代上，软件工厂概念应运而生。软件和硬件开发过程正在逐步解耦，软件需要快速迭代以满足用户对于功能升级的需求。确保开发人员拥有更好的工具、流程和方法，以高效地创建、测试和更新软件，这是整个行业的首要任务。软件工程师需要探索如何将持续集成、交付的敏捷开发理念与传统V开发模型相结合，以获得软件开发效率和质量的平衡。

在刚刚结束的上海MATLAB EXPO用户大会上，极氪汽车作了“基于模型开发车载OS环境下的SOA应用软件”演讲，就汽车软件如何融合更多新功能、快速交付迭代、降低开发成本、减少开发周期和安全可靠等各大主机厂关心并亟待解决的话题，分享了实践经验。

面向服务的架构：软硬解耦，软软解耦

智能汽车多样化的场景模式，无论是刺激的超跑模式还是舒心的小憩模式，这些功能的背后都离不开强力的底层构建——SOA原子服务的支持。SOA把软件模块应用化，变成一个个APP嵌入到各控制器中。

电子电气架构从分布式到域集中式，再到中央集中式，功能大幅增加带来整个系统的复杂度大幅上升，随之而来的是ECU也从传统的MCU演化到“MCU+SoC”的异构分布式系统。

为了更快速地满足功能快速迭代的要求，一方面要从传统的面向信号的开发逐步转向面向服务的设计开发，另一方面要做到尽量解耦。这里的解耦既包括硬件和软件功能的解耦，也包括软件分层设计的解耦，例如操作系统内核和中间件的解耦，中间件和应用层的解耦。首先要做到充分解耦，才能保证硬件、软件分别快速迭代，缩短开发周期，快速满足用户需求。

如何做到解耦，保证快速迭代？带给整车软件开发的一个重要变化便是通过面向服务的架构（SOA），不但可以使应用软件与硬件，以及应用软件与应用软件之间松耦合，有利于软件的开发和维护，还可以使车端软件、通信、信息安全能和云端环境产生很好的协同，实现一整套车云生态环境。

极氪科技上一代电子电气架构通过4个功能域主控，实现对执行传感层硬件的控制，在架构设计上为SOA提供了良好的基础。

虚拟车辆仿真：缩短开发周期，降低成本

以前经常听到，有人在评价一款车的时候，说这款车不错，就是小毛病有点多。这里说的小毛病，很多都是和软件没有经过充分验证相关的。

有数据显示，目前自动驾驶算法测试大约有90%是在仿真平台完成，9%在测试场完成，1%通过实际路测完成。在自动驾驶中，实际道路遇到的场景无所穷尽，实车测试很难囊括所有可能出现的场景，这时在虚拟仿真平台上的试验就显得尤为重要。

随着汽车行业的变革和技术进步，OEM开始引入敏捷开发的方式、自动化测试和持续集成、云计算和虚拟化，以缩短软件开发周期。其中，对集成和验证影响最大的就是车辆虚拟和仿真技术。

虚拟车辆仿真系统必须依赖强大的集成仿真平台开展原型设计、虚拟标定和虚拟验证，利用集成仿真实现最大程度的流程前置，可以大幅缩短开发周期和降低成本。在打造整车级仿真方案过程中，极氪汽车充分利用MATLAB和Simulink丰富的开箱即用功能，可实现快速创建虚拟车辆。

开发运营：缩短交付时间

最近几年里，很多车企宣称自己是面向软件定义的车企，开始了持续集成（CI）、持续交付（CD）的过程，走得更快的车企已经开始做开发运营（DevOps）。DevOps（Development和Operations的混成词）意为开发运营，即一边开发一边运营，将运营过程中收集到数据反馈给开发，开发则不断迭代软件。

汽车软件的特点是开发成本很高，需要大量的代码开发、集成和交付，使用DevOps系统可缩短从提交代码到产品更新的时间，加快开发速度并减少错误，通过持续集成、自动化测试、静态代码扫描和定制化的监测告警系统，确保软件高质量、高安全交付。

为了实现这些目标，主机厂及其供应商会选择合适的代码检查工具，如使用静态代码分析工具Polyspace，检查编码是否规范、是否有安全漏洞等软件缺陷。

极氪汽车自研了一套自动化单元测试和服务验证工具，生成的代码通过这些工具验证，确保可执行程序可以稳定、可靠地在系统中运行。同时，极氪汽车也将模型的开发集成验证整合到了极氪的DevOps体系中。

V模型+敏捷开发：保证功能安全

软件定义汽车的发展带来了很多创新，例如自动驾驶和车辆控制，但也给功能安全带来了相当大的挑战，软件架构则由经典的AutoSAR向异构分布式整车OS、SOA快速拓展。这给传统功能安全分析方法、软硬件安全设计理念、安全验证体系和工具链安全的建设带来了新的挑战及不确定性。如何快速实现上述新电子电气架构、软硬件架构和软件中间件在车端应用的同时，保证其安全性和可靠性？

“没有经过测试的系统都是有问题的系统。”软件定义汽车的危机，本质上是测试的危机。

汽车行业最常见的汽车软件开发过程遵循V模型，从需求到源代码，每一个开发阶段都有相应的测试，下一个阶段依赖上一个阶段的输出。随着汽车系统的复杂性呈指数级增长，传统的软件开发过程不能满足动态市场的需求，敏捷开发应运而生。它“应对变化而不是遵循计划”，允许软件的增量开发，并在迭代中开发软件、在增量中交付软件，实现小步快跑、不断迭代，而不是在开发过程结束时一次性交付所有软件。

目前，极氪的软件开发采用的是“V模型+敏捷模式”相结合的方式，既在整车开发上保留了V开发模式，又在具体的需求实现上有了一定的灵活性，在软件产品快速交付的同时又能确保安全可靠。