盧璋

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，上海201804）

汽車電子控制器軟件在線灌裝系統(tǒng)的開發(fā)

盧璋

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，上海201804）

針對(duì)汽車電子控制器的軟件零件和硬件零件的零件信息以及軟件實(shí)體文件的發(fā)布制定了全新的管理控制方法，同時(shí)將工程數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)，生產(chǎn)制造系統(tǒng)以及售后服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了汽車整車廠對(duì)汽車電子控制器的軟硬件零件統(tǒng)一管理，發(fā)布，并在總裝線上實(shí)施軟件在線灌裝，并支持售后服務(wù)系統(tǒng)能及時(shí)更新控制器有關(guān)的信息。

在線灌裝 電子控制器 軟件零件 硬件零件

1 前言

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車電子控制器在汽車上的應(yīng)用愈來愈廣泛。通常一輛中高檔轎車裝備有約20個(gè)電子控制器硬件，對(duì)應(yīng)有約200到300個(gè)控制器軟件文件。這些電子控制器幾乎管理和控制著整車所有的性能，如動(dòng)力性、安全性、舒適性、駕駛操控性，以及環(huán)保節(jié)能性等。一旦這些電子控制器軟硬件出現(xiàn)問題，將可能對(duì)整車性能造成非常嚴(yán)重的影響。因此在整車的研發(fā)、生產(chǎn)制造、售后服務(wù)等等各個(gè)環(huán)節(jié)中，如何有效管理好電子控制器的軟硬件零件，是至關(guān)重要的。目前汽車電子控制器軟件的在線灌裝技術(shù)逐步成為技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。軟件在線灌裝系統(tǒng)能使整車廠對(duì)控制器軟件開發(fā)、集成、驗(yàn)證、發(fā)布等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管理[1]。對(duì)控制器核心技術(shù)進(jìn)行掌控：（1）可提高控制器硬件的通用性，降低物流系統(tǒng)和售后備件系統(tǒng)對(duì)控制器硬件的庫(kù)存；（2）能使售后服務(wù)系統(tǒng)及時(shí)有效地獲取控制器軟硬件的信息。本文結(jié)合上汽集團(tuán)乘用車公司實(shí)際已開發(fā)完成并投入批量生產(chǎn)的項(xiàng)目，介紹汽車電子控制器在線灌裝系統(tǒng)的開發(fā)和建立。

2 汽車電子控制器軟件在線灌裝系統(tǒng)的整體架構(gòu)

汽車電子控制器在線灌裝系統(tǒng)需要從工程數(shù)據(jù)發(fā)布管理，生產(chǎn)制造管理以及售后服務(wù)管理方面全面地對(duì)電子控制器有關(guān)的軟硬件零件進(jìn)行管理，其整體架構(gòu)見圖1。

從工程數(shù)據(jù)發(fā)布方面，控制器軟件文件需要和硬件零件一樣，需要生成零件號(hào)并在工程零件信息發(fā)布系統(tǒng)中發(fā)布零件號(hào)以及零件有關(guān)屬性；同時(shí)工程軟件文件發(fā)布系統(tǒng)中需要發(fā)布軟件實(shí)體文件，這些軟件實(shí)體文件將類似于硬件零件一樣在整車廠的總裝線上進(jìn)行裝配（軟件灌裝）。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)需要針對(duì)控制器軟件零件和硬件零件進(jìn)行區(qū)分管理。軟件零件不需要零件庫(kù)存管理，不需要進(jìn)行生產(chǎn)物料拉動(dòng)?？刂破鬈浖嘌b前需要針對(duì)每個(gè)控制器硬件及其需要灌裝的軟件零件進(jìn)行匹配，并識(shí)別每個(gè)軟件的屬性。灌裝完成后需要讀取控制器實(shí)際灌裝的軟件零件號(hào)并與要求灌裝的軟件零件號(hào)進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)。

來稿日期：2012-11-27

圖1 汽車電子控制器軟件在線灌裝系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

售后服務(wù)系統(tǒng)需要從生產(chǎn)制造系統(tǒng)獲取每輛車實(shí)際裝配的控制器軟硬件信息，同時(shí)需要從工程數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)中獲取軟件實(shí)體文件信息以及工程更改信息。

3 汽車電子控制器軟硬件在工程信息發(fā)布系統(tǒng)以及軟件文件發(fā)布系統(tǒng)中的管控

3.1 汽車電子控制器軟件和硬件的組成結(jié)構(gòu)

在研究如何在工程數(shù)據(jù)發(fā)布階段對(duì)電子控制器軟硬件進(jìn)行管控前，首先需要了解電子控制器軟、硬件的組成結(jié)構(gòu)。灌裝完軟件的汽車電子控制器主要包含以下軟件和硬件結(jié)構(gòu)：汽車控制器終端模塊（供應(yīng)商給整車廠供貨狀態(tài)的控制器零件），標(biāo)定文件，配置文件，Utility文件等。其中控制器終端模塊又細(xì)分為控制器基礎(chǔ)模塊和操作文件，操作文件通常在供應(yīng)商處灌裝進(jìn)入控制器基礎(chǔ)模塊后形成控制器終端模塊并給整車廠供貨。在在線灌裝系統(tǒng)中，通常標(biāo)定文件，配置文件以及Utility文件需要在整車廠的總裝線上進(jìn)行軟件灌裝。操作文件通常在供應(yīng)商處進(jìn)行灌裝，在整車廠的總裝線上不需要進(jìn)行灌裝，但是在整車廠的灌裝完成后進(jìn)行軟件校驗(yàn)時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)；同時(shí)售后服務(wù)系統(tǒng)也需要獲取控制器所有軟硬件信息包括操作文件用于售后服務(wù)需求。圖2是電子控制器軟硬件的組成結(jié)構(gòu)圖。

圖2 控制器軟硬件的組成結(jié)構(gòu)圖

3.2 汽車電子控制器名稱的標(biāo)準(zhǔn)化定義

汽車電子控制器在汽車上的應(yīng)用非常廣泛。通常一輛轎車裝備有十幾或二十多個(gè)電子控制器，每個(gè)控制器又包含眾多的軟件零件，單從零件號(hào)上無法識(shí)別每個(gè)控制器對(duì)應(yīng)的有關(guān)軟件零件。為實(shí)現(xiàn)軟件的在線灌裝，需要對(duì)控制器名稱進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義。每個(gè)控制器對(duì)應(yīng)的軟件零件或硬件零件都需要采用同一定義的控制器名稱，以此來分類識(shí)別每個(gè)控制器對(duì)應(yīng)的軟件零件和硬件零件。表1是控制名稱的標(biāo)準(zhǔn)化定義，通常每個(gè)控制器的名稱以大寫的字母縮寫來定義。

表1 控制器名稱的標(biāo)準(zhǔn)化定義

3.3 汽車電子控制器軟硬件ID的定義

一個(gè)電子控制器往往有多種需要灌裝的軟件，如操作文件，配置文件，Utility文件，標(biāo)定文件等等。在整車廠總裝線上進(jìn)行軟件在線灌裝時(shí)需要對(duì)于不同性質(zhì)的灌裝軟件進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)灌裝順序也有一定要求。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)識(shí)別和自動(dòng)化管理，需要針對(duì)控制器的各種性質(zhì)的軟件文件以及硬件零件定義ID號(hào)。表2是控制器模塊ID的定義。

3.4 汽車電子控制器軟硬件零件的分類管理

為了實(shí)現(xiàn)整車廠總裝線上的控制器軟件在線灌裝，整車廠的工程數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)、生產(chǎn)制造系統(tǒng)以及售后服務(wù)系統(tǒng)還需要滿足以下要求：

（1）生產(chǎn)制造系統(tǒng)能自動(dòng)判斷哪些控制器軟硬件需要在整車廠總裝線上進(jìn)行灌裝，而且一旦有工程變更，變更后的信息能通過工程數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)自動(dòng)更新到生產(chǎn)制造系統(tǒng)中。

表2 控制器模塊ID的定義

（2）控制器軟件灌裝完成后，生產(chǎn)制造系統(tǒng)能自動(dòng)讀取控制器內(nèi)部實(shí)際灌裝的信息并和要求灌裝的信息進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)，確保軟件灌裝的準(zhǔn)確性和完整性。

（3）生產(chǎn)制造系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別哪些控制器零件需要進(jìn)行生產(chǎn)和庫(kù)存管理，哪些不需要生產(chǎn)和庫(kù)存管理，軟件零件以及一些二次供應(yīng)的硬件零件不需要進(jìn)行生產(chǎn)拉動(dòng)和庫(kù)存管理，系統(tǒng)需要自動(dòng)識(shí)別。

（4）工程數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)和生產(chǎn)制造系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別需要傳遞給售后系統(tǒng)的信息并自動(dòng)進(jìn)行傳遞。為了滿足以上的要求，需要對(duì)于控制器有關(guān)的每個(gè)軟件零件以及硬件零件進(jìn)行分類，以滿足生產(chǎn)制造和售后服務(wù)的需求。為了便于工程發(fā)布，將控制器有關(guān)的零件分成了5類，見表3。

3.5 電子控制器軟硬件零件在工程系統(tǒng)中的發(fā)布管理

為了實(shí)現(xiàn)控制器軟件在線灌裝的要求，電子控制器軟硬件零件在工程零件信息發(fā)布系統(tǒng)中發(fā)布時(shí)需要增加上文中介紹的3個(gè)特殊屬性：標(biāo)準(zhǔn)化定義的控制器名稱，控制器軟硬件的ID，控制器軟硬件的類別。在工程零件信息發(fā)布平臺(tái)上增設(shè)了這3個(gè)特殊屬性的選項(xiàng)框，工程師在零件信息發(fā)布時(shí)通過下拉式菜單進(jìn)行選擇和發(fā)布。

軟件零件是一類比較特殊的零件，除了零件號(hào)等信息需要發(fā)布外，其軟件本身作為一種特殊零件，也需要在工程軟件發(fā)布系統(tǒng)中發(fā)布，并傳輸至生產(chǎn)制造系統(tǒng)（見圖1）。硬件零件是靠物流將零件按照生產(chǎn)計(jì)劃準(zhǔn)備到生產(chǎn)線上用于裝配生產(chǎn)，軟件零件則是靠工程軟件發(fā)布系統(tǒng)將軟件文件傳遞至生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，再由生產(chǎn)制作系統(tǒng)根據(jù)每輛車的生產(chǎn)計(jì)劃來準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的軟件文件并裝配（灌裝）到整車上去。

表3 電子控制器軟硬件零件分類

需要注意的是，軟件零件作為一種特殊零件，在工程發(fā)布階段是分2步并行在進(jìn)行，一是在零件信息發(fā)布系統(tǒng)中發(fā)布零件號(hào)等信息或?qū)傩?，二是在軟件發(fā)布系統(tǒng)中將軟件文件進(jìn)行發(fā)布。當(dāng)軟件零件有工程變更時(shí)，需要建立有效的機(jī)制確保軟件零件在零件信息發(fā)布系統(tǒng)和軟件文件發(fā)布系統(tǒng)中進(jìn)行同步更改控制，同步釋放（如圖3）。如果釋放不同步，生產(chǎn)斷點(diǎn)控制將無法實(shí)現(xiàn)，甚至可能會(huì)造車生產(chǎn)線的停線風(fēng)險(xiǎn)。比如軟件工程更改時(shí)零件信息先行釋放給了生產(chǎn)制造系統(tǒng)，而軟件文件尚未發(fā)布，生產(chǎn)制造系統(tǒng)根據(jù)零件信息發(fā)布系統(tǒng)傳來的最新的BOM來組織生產(chǎn)，但是在軟件灌裝時(shí)在無法獲取對(duì)應(yīng)的軟件文件，這時(shí)生產(chǎn)線將因?yàn)槿绷蠄?bào)警，生產(chǎn)無法繼續(xù)，可能會(huì)造車生產(chǎn)停線。因此釋放的同步控制是非常關(guān)鍵的步驟。

圖3 軟件零件工程更改時(shí)的同步控制示意圖

4 汽車電子控制器軟硬件零件在生產(chǎn)制造系統(tǒng)中的管控

4.1 物流對(duì)控制器軟件零件的生產(chǎn)庫(kù)存管理

軟件零件是一種特殊的零件，不需要物流進(jìn)行生產(chǎn)拉動(dòng)和庫(kù)存管理。但是它和其他普通硬件零件一樣需要在零件信息發(fā)布系統(tǒng)中發(fā)布并在BOM中體現(xiàn)，單從零件號(hào)上無法區(qū)分軟件零件和硬件零件，這樣往往會(huì)對(duì)物料的生產(chǎn)準(zhǔn)備和庫(kù)存管理造成混亂。為此在生產(chǎn)拉動(dòng)和庫(kù)存管理上需要對(duì)于軟件零件進(jìn)行區(qū)別處理。在工程數(shù)據(jù)發(fā)布時(shí)，針對(duì)控制器有關(guān)零件進(jìn)行了用途分類（見表3）。分類信息是零件的屬性之一，生產(chǎn)制造系統(tǒng)能根據(jù)該屬性識(shí)別出哪些是軟件零件。針對(duì)這些軟件零件，物流不需要進(jìn)行生產(chǎn)物料拉動(dòng)和庫(kù)存管理。這些軟件文件是通過工程軟件文件發(fā)布系統(tǒng)自動(dòng)傳輸?shù)缴a(chǎn)制造系統(tǒng)中，相當(dāng)于在生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)中已經(jīng)備好了物料（待灌裝的軟件文件）。

4.2 控制器軟件灌裝的實(shí)施

在實(shí)施軟件在線灌裝前，需要確保軟件文件的正確性，避免軟件文件在從工程軟件文件發(fā)布系統(tǒng)傳輸?shù)缴a(chǎn)制造管理系統(tǒng)中時(shí)發(fā)生軟件損壞或傳輸過程造成的軟件錯(cuò)誤[2]。為此設(shè)定了通過CRC32校驗(yàn)的文件傳輸?shù)姆厘e(cuò)方法。

生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)根據(jù)工程零件信息發(fā)布系統(tǒng)傳輸來的控制器名稱信息（見表1），識(shí)別每個(gè)控制器對(duì)應(yīng)的軟件文件以及硬件零件。例如系統(tǒng)會(huì)識(shí)別出發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（ECM）的硬件零件號(hào)以及它對(duì)應(yīng)的軟件零件有哪些。

生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)根據(jù)工程零件信息發(fā)布系統(tǒng)傳輸來的控制器軟硬件的類別屬性（見表3），識(shí)

別出哪些軟件是需要在線灌裝的，哪些軟件是在控制器供應(yīng)商已經(jīng)灌裝好而整車廠總裝線僅需要進(jìn)行校驗(yàn)。

生產(chǎn)制造管理系統(tǒng)根據(jù)工程零件信息發(fā)布系統(tǒng)傳輸來控制器軟硬件的ID信息（見表2），識(shí)別出軟件零件和硬件零件的性質(zhì)并準(zhǔn)備好軟件灌裝的順序。

以上工作準(zhǔn)備就緒后，生產(chǎn)制造系統(tǒng)就開始實(shí)施軟件的在線灌裝，見圖4。

4.3 控制器軟件灌裝后的校驗(yàn)

軟件灌裝完成后，需要校驗(yàn)灌裝進(jìn)入車輛的軟件是否在灌裝過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤或遺漏以及灌裝的軟件是否是要求灌裝的軟件。為此，從灌裝完成的車輛中讀取控制器軟件信息，將其與生產(chǎn)制造系統(tǒng)中實(shí)際要求灌裝的控制器軟件零件狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比，完全一致則說明軟件刷新成功（見圖5）。

圖5 生產(chǎn)線上軟件灌裝示意圖

5 汽車電子控制器軟硬件零件在售后服務(wù)系統(tǒng)中的管控

當(dāng)整車完成報(bào)交后，該車的生產(chǎn)數(shù)據(jù)將會(huì)鎖定，同時(shí)這些生產(chǎn)數(shù)據(jù)將會(huì)通過生產(chǎn)制造系統(tǒng)傳遞給售后服務(wù)系統(tǒng)，售后服務(wù)系統(tǒng)以此能獲取每輛生產(chǎn)車裝備的控制器軟件和硬件零件信息。

同時(shí)售后服務(wù)系統(tǒng)還和工程的零件信息發(fā)布系統(tǒng)和軟件零件發(fā)布系統(tǒng)保持著時(shí)時(shí)聯(lián)系，當(dāng)有零件發(fā)生工程更改發(fā)生時(shí)，最新的零件信息以及最新的軟件文件會(huì)傳輸?shù)绞酆笙到y(tǒng)中。當(dāng)社會(huì)車輛進(jìn)入4S店進(jìn)行維修保養(yǎng)的時(shí)候，4S店通過生產(chǎn)制造系統(tǒng)中傳來的信息可以了解該車的控制器軟硬件零件狀態(tài)，通過工程數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)傳遞來的工程更改信息，4S店能判斷該車的控制器軟件是否有更新，是否需要刷新最新狀態(tài)的軟件。

軟件文件從工程軟件文件發(fā)布系統(tǒng)傳輸?shù)绞酆笙到y(tǒng)中時(shí)，為了確保文件的正確性和完整性，通過CRC32校驗(yàn)的方法對(duì)文件傳輸進(jìn)行校驗(yàn)。

6 電子控制器軟件在線灌裝系統(tǒng)實(shí)施的意義

（1）有助于整車廠形成核心開發(fā)能力

在線灌裝系統(tǒng)的建立使整車廠能夠掌控電子控制器軟件的開發(fā)、驗(yàn)證、發(fā)布，生產(chǎn)制造、售后維護(hù)等各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，為真正具備自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）提高控制器零件的通用性，降低生產(chǎn)物料庫(kù)存成本和售后備件成本

在線灌裝系統(tǒng)使得多款車型能共用同一款控制器硬件，大大降低了控制器零件的物料管理和庫(kù)存的成本以及售后備件的庫(kù)存成本。比如，上汽集團(tuán)的榮威950目前有7款車型。這7款車的車身控制器的硬件是完全一樣的，由于每款車型配置的差異，灌裝完軟件的控制器總成彼此之間是有差異的。如果不采用在線灌裝系統(tǒng)，車身控制器需要在供應(yīng)商處進(jìn)行灌裝軟件，供應(yīng)商將灌裝好軟件的控制器總成給整車廠供貨，為此不得不生成7種車身控制器總成料號(hào)。這7種車身控制器總成料號(hào)都需要分別進(jìn)行生產(chǎn)物料的庫(kù)存管理，售后備件的管理等。如果采用在線灌裝系統(tǒng)，因軟件在整車廠進(jìn)行灌裝，7款車型能共用同一個(gè)車身控制器硬件，這樣很大程度地提高了零件的通用性，同時(shí)大大降低了生產(chǎn)物料的庫(kù)存成本以及售后備件的庫(kù)存成本，大大降低了因工程變更引起的零件報(bào)廢。

（3）提高改進(jìn)的響應(yīng)速度和追溯的精確性

在線灌裝系統(tǒng)確保了在生產(chǎn)過程中對(duì)每輛車控制器軟硬件的精確控制，從而確保了對(duì)控制器軟硬件的精確追溯。一旦出現(xiàn)電子控制器有關(guān)的重大質(zhì)量問題時(shí)，整車廠能立即采取措施而不需要通過供應(yīng)商來響應(yīng)，從而提高市場(chǎng)質(zhì)量問題的響應(yīng)速度和追溯的精確性。

（4）提高控制器軟件使用的安全性

在線灌裝系統(tǒng)的建立，使得電子控制器的軟件由整車廠負(fù)責(zé)發(fā)布，管理和灌裝，避免了軟件文件在傳遞過程中以及在供應(yīng)商處的人為的或者是系統(tǒng)錯(cuò)誤造成的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)降低了控制器軟件向外界泄露的風(fēng)險(xiǎn)，提高了車輛使用的安全性。

（5）零件信息及時(shí)準(zhǔn)確傳遞到售后服務(wù)系統(tǒng)

在線灌裝系統(tǒng)的建立，使得售后服務(wù)系統(tǒng)能從生產(chǎn)制造系統(tǒng)中獲得每輛車裝備的零件信息，從工程數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)中獲得每個(gè)零件最新狀態(tài)的信息和最新的軟件實(shí)體文件，同時(shí)通過CRC32校驗(yàn)的方法對(duì)文件傳輸進(jìn)行校驗(yàn)。提供了售后系統(tǒng)獲取售后服務(wù)信息的準(zhǔn)確性，及時(shí)性，同時(shí)降低了傳輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)。

（6）滿足差異化需求，實(shí)現(xiàn)柔性化制造

在線灌裝系統(tǒng)的建立，能夠針對(duì)每個(gè)控制器進(jìn)行差異化軟件灌裝，滿足客戶的差異化需求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的柔性化制造。

7 結(jié)語(yǔ)

汽車控制器軟件在線灌裝系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的涵蓋了車輛整個(gè)生命周期的管理系統(tǒng)，它將工程開發(fā)，生產(chǎn)制造、售后服務(wù)等系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，它有助于工程形成電子控制器的核心開發(fā)能力，有利于生產(chǎn)制造的通用性和可靠性以及生產(chǎn)線的柔性化生產(chǎn)，同時(shí)也提升了售后服務(wù)質(zhì)量。該系統(tǒng)在上汽集團(tuán)乘用車公司已建立并在旗艦產(chǎn)品上投入了批量生產(chǎn)，系統(tǒng)運(yùn)作良好，達(dá)到了預(yù)期的效果，該系統(tǒng)也將計(jì)劃向其他車型的生產(chǎn)上推廣。

1孫永佳，張睿．汽車動(dòng)態(tài)測(cè)試－DVT[J]．沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（2）．

2千承輝，蘇建，劉玉梅．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在汽車檢測(cè)線上的應(yīng)用[J]．公路交通科技，2006（2）．

Development of Automotive ECU Softwares Online Flash System

Lu Zhang
（SAIC Motor Technical Center,Shanghai 201804,China）

New p rocess and methods is developed to manage and control how to release parts information of ECU software and hardware.Meanwhile engineering parts release system,production management system and after sales service system are upgraded to realize that OEM can control and release ECU related software and hardware,ECU software can be flashed on OEM assembly line,and after sales service system can be updated timely with latest ECU information.

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盧璋（1974-），男，碩士，主要研究方向?yàn)槠囬_發(fā)流程管理。

10.3969/j.issn.1671-0614.2013.01.006