耿 琦，趙沛時(shí)，陳宇鵬，厲健峰，孫 琦，齊光石，葛 亮，洪 宇

（1，中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心、汽車電子部，吉林長(zhǎng)春，130011；2，啟明信息技術(shù)股份有限公司，汽車電子，長(zhǎng)春，130117）

組態(tài)技術(shù)在汽車售后維修領(lǐng)域的應(yīng)用研究

耿 琦1，趙沛時(shí)2，陳宇鵬1，厲健峰1，孫 琦1，齊光石2，葛 亮2，洪 宇1

（1，中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心、汽車電子部，吉林長(zhǎng)春，130011；2，啟明信息技術(shù)股份有限公司，汽車電子，長(zhǎng)春，130117）

本文通過(guò)對(duì)汽車售后維修領(lǐng)域中診斷程序的傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)方式與組態(tài)化開(kāi)發(fā)方式的對(duì)比，論述了傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)方式的局限性和診斷程序組態(tài)化的必要性，并據(jù)此設(shè)計(jì)了診斷程序組態(tài)化開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，大大降低了新增診斷程序的開(kāi)發(fā)周期和開(kāi)發(fā)成本。使之能夠在汽車智能化、信息化發(fā)展形勢(shì)下快速響應(yīng)用戶需求。

組態(tài)技術(shù)；組件開(kāi)發(fā)；診斷程序；售后維修

圖1　組態(tài)方式和傳統(tǒng)方式的開(kāi)發(fā)流程對(duì)比

0　引言

隨著汽車電子化和信息化程度越來(lái)越高，尤其是自動(dòng)駕駛、主動(dòng)安全、智能化控制技術(shù)的引入，使得汽車內(nèi)電子控制單元的數(shù)量飛速增長(zhǎng)，從原有的幾個(gè)、十幾個(gè)，增加到幾十個(gè)、甚至上百個(gè)，功能與結(jié)構(gòu)也愈加復(fù)雜。整車電控單元的增加不僅加大了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的難度，更給售后維修帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，對(duì)售后維修診斷程序從研發(fā)、測(cè)試、實(shí)施到維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)的響應(yīng)時(shí)間都提出了更高的要求。

傳統(tǒng)方式下，開(kāi)發(fā)人員是項(xiàng)目資源中最為重要的要素，項(xiàng)目的成敗與優(yōu)劣在很大程度上取決于開(kāi)發(fā)人員的技術(shù)能力高低以及責(zé)任心強(qiáng)弱。因此，在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，為了降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)往往會(huì)增加代碼審查、同行評(píng)審等管理手段，帶來(lái)必要的“額外”開(kāi)銷，增加時(shí)間成本和人力成本。更重要的是，傳統(tǒng)方式要求開(kāi)發(fā)人員必須具備專業(yè)的程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，這無(wú)疑將增大人力成本的投入以及由于人才流動(dòng)而帶來(lái)的巨大項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)。組態(tài)方式相當(dāng)于將以往的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)以組件的方式固化，可以匯集最優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)人員與測(cè)試人員在短期內(nèi)完成組件的開(kāi)發(fā)，對(duì)于使用者而言不需要了解程序設(shè)計(jì)方法，只要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可掌握組態(tài)開(kāi)發(fā)，能夠降低項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)難度，減少由于“開(kāi)發(fā)人員”個(gè)體差異而導(dǎo)致的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省項(xiàng)目成本。

由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)方式已經(jīng)明顯的不再適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)智能化、信息化的發(fā)展需要，而組態(tài)方式則在快速開(kāi)發(fā)方面表現(xiàn)出旺盛的生命力！因此，本文將結(jié)合售后維修領(lǐng)域內(nèi)診斷程序的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，探討研究將組態(tài)技術(shù)在汽車售后維修領(lǐng)域予以應(yīng)用的具體實(shí)施路線。

圖2　診斷程序的基礎(chǔ)架構(gòu)

圖3　售后組態(tài)軟件的業(yè)務(wù)流圖

1　診斷程序組態(tài)化的必要性

所謂“組態(tài)（Configure）”，其含義就是“配置”、“設(shè)定”的意思，是指用戶通過(guò)類似“搭積木”的簡(jiǎn)單方式來(lái)完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計(jì)算機(jī)程序，有時(shí)候也稱為“二次開(kāi)發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)”。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過(guò)編寫系統(tǒng)軟件（如使用DELPHI、C、C#等）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。編寫系統(tǒng)軟件需要軟件開(kāi)發(fā)人員、UI設(shè)計(jì)人員、業(yè)務(wù)分析人員等多方向?qū)I(yè)人才的協(xié)同工作才能實(shí)現(xiàn)，不僅涉及大量分析、開(kāi)發(fā)工作，而且對(duì)于用戶的需求變動(dòng)往往會(huì)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)，容易犯錯(cuò)誤，不能保證工期等情況。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問(wèn)題，它能夠弱化系統(tǒng)軟件對(duì)程序語(yǔ)言的絕對(duì)依賴，將用戶的“痛點(diǎn)”集中在業(yè)務(wù)流程的制定與規(guī)劃上，大大降低了開(kāi)發(fā)難度和開(kāi)發(fā)周期，對(duì)于過(guò)去需要幾個(gè)月的工作，通過(guò)組態(tài)幾天就可以完成。

通過(guò)圖1的對(duì)比可見(jiàn)，傳統(tǒng)方式的開(kāi)發(fā)流程大致經(jīng)過(guò)需求分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、代碼開(kāi)發(fā)、功能測(cè)試、實(shí)施發(fā)布幾個(gè)環(huán)節(jié)，雖然能夠在開(kāi)發(fā)階段對(duì)原有的部分代碼進(jìn)行直接引用，但仍是基于代碼層面的復(fù)用，一旦用戶需求發(fā)生變更，需要對(duì)底層接口進(jìn)行更改，那么所有涉及到的復(fù)用程序都要重新的編譯、測(cè)試、發(fā)布，對(duì)于開(kāi)發(fā)人員而言無(wú)異于是“災(zāi)難”。而且由于傳統(tǒng)方式下迭代開(kāi)發(fā)的環(huán)節(jié)過(guò)長(zhǎng)，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)間的協(xié)調(diào)、管理提出了更高的要求，項(xiàng)目中很可能出現(xiàn)由于溝通問(wèn)題而導(dǎo)致的業(yè)務(wù)偏離，無(wú)法滿足最終用戶的真實(shí)需要，致使項(xiàng)目開(kāi)發(fā)陷入困境。

組態(tài)方式能夠?qū)鹘y(tǒng)方式下的代碼開(kāi)發(fā)、測(cè)試工作轉(zhuǎn)化為若干相對(duì)小的功能組件的開(kāi)發(fā)、測(cè)試，使得功能細(xì)化、業(yè)務(wù)單一、接口明確，具有更強(qiáng)的可測(cè)試性以及可移植性。尤其在多人合作開(kāi)發(fā)方面能夠做到開(kāi)發(fā)人員間互不干擾，大幅度提升項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)效率。而且組件代碼體量小，易于維護(hù)以及交接，增加了項(xiàng)目的可維護(hù)性和健壯性。在人員的要求方面，流程設(shè)定者不需要具備相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)能力，只要對(duì)業(yè)務(wù)流程了解即可勝任。因此，能夠?qū)I(yè)務(wù)人員與開(kāi)發(fā)人員的職責(zé)更加清晰的分開(kāi)，便于在不同領(lǐng)域更好的深入研究。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，一旦發(fā)生用戶的業(yè)務(wù)變更，只要不涉及組件功能的變更，僅是流程方面的調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)人員即可完成修改，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的快速迭代。

圖4　圖形化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（部分）

2　診斷程序組態(tài)化的架構(gòu)基礎(chǔ)

診斷程序的基礎(chǔ)架構(gòu)如圖2所示，主要由如下幾個(gè)部分組成：

●UI表現(xiàn)層

本層主要用于接受用戶的輸入和執(zhí)行用戶請(qǐng)求，包含窗體、按鈕、編輯框、列表框、選擇框、樹(shù)狀視圖等可視化控件的動(dòng)作及事件等內(nèi)容。例如：窗體的創(chuàng)建、銷毀事件，編輯框的單擊、雙擊事件，按鈕的按下、抬起動(dòng)作，樹(shù)狀視圖的展開(kāi)、收起動(dòng)作等。

●業(yè)務(wù)邏輯層

本層是診斷程序中體現(xiàn)核心價(jià)值的部分。它的關(guān)注點(diǎn)主要集中在診斷規(guī)則的制定、診斷流程的實(shí)現(xiàn)等與診斷需求有關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，處于UI表現(xiàn)層與診斷應(yīng)用層中間，起到了承上啟下的作用。

●診斷應(yīng)用層

本層是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)診斷協(xié)議（ISO 14229-1/ISO 15765-3 etc.）以及非標(biāo)準(zhǔn)診斷協(xié)議（廠家自定義）的函數(shù)封裝，主要為業(yè)務(wù)邏輯層提供訪問(wèn)接口，完成汽車售后維修時(shí)的故障診斷功能。

●服務(wù)驅(qū)動(dòng)層

本層的主要作用是建立診斷設(shè)備和ECU間的虛擬鏈路，隱藏?cái)?shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的拆包、組包等技術(shù)細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)端與端之間的應(yīng)用層報(bào)文透明傳輸。在總線采用標(biāo)準(zhǔn)診斷協(xié)議時(shí)，即為網(wǎng)絡(luò)層的全部功能（例如：對(duì)ISO 15765-2的實(shí)現(xiàn)）。

●硬件驅(qū)動(dòng)層

為上層提供統(tǒng)一的訪問(wèn)接口（例如：Open/Close/Send/Recv etc.）。在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，針對(duì)不同的硬件開(kāi)發(fā)不同的實(shí)現(xiàn)邏輯。

通過(guò)上面的分析可見(jiàn)，售后維修診斷程序具有清晰的基礎(chǔ)架構(gòu)，各層間是一種弱耦合結(jié)構(gòu)，層與層之間的依賴是向下的，底層對(duì)于上層而言是“無(wú)知”的，改變上層的設(shè)計(jì)對(duì)于其調(diào)用的底層而言沒(méi)有任何影響，是一個(gè)支持可抽取、可替換的“抽屜”式架構(gòu)。而且，在層內(nèi)部的業(yè)務(wù)定義明確、接口單一，非常適合進(jìn)行進(jìn)一步的封裝。這些都為組件封裝提供了前提保障，是實(shí)現(xiàn)組態(tài)工具開(kāi)發(fā)的必要條件。

3　診斷程序組態(tài)化的關(guān)鍵技術(shù)

在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)汽車售后領(lǐng)域組態(tài)產(chǎn)品時(shí)，我們首先根據(jù)診斷程序的基礎(chǔ)架構(gòu)對(duì)業(yè)務(wù)功能所涉及的復(fù)雜過(guò)程進(jìn)行切分，形成若干個(gè)功能獨(dú)立、接口單一的簡(jiǎn)單過(guò)程。而后按照“高內(nèi)聚低耦合”的設(shè)計(jì)原則，采用面向?qū)ο蠓椒ǚ庋b功能組件，并依據(jù)組件用途以組件庫(kù)的形式提供基礎(chǔ)組件庫(kù)（循環(huán)/分支/過(guò)程/子過(guò)程/…）、協(xié)議組件庫(kù)（ISO 15765/SAE J1939/…）、CAN總線組件庫(kù)、消息組件庫(kù)、日志組件庫(kù)、外部接口組件庫(kù)（MES接口/ERP接口/SAP接口/…）等分組供用戶調(diào)用。

考慮到雖然單個(gè)電控單元診斷程序的業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜，但是不同電控單元間的復(fù)用度卻很高。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)支持用戶自定義“過(guò)程”的開(kāi)發(fā)，也就是說(shuō)用戶可以將 “序列片段”保存為“過(guò)程”，形成 “自定義組件”供程序調(diào)用。這樣即是實(shí)現(xiàn)了序列的嵌套調(diào)用，不但能夠簡(jiǎn)化用戶使用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)時(shí)診斷序列圖的規(guī)模，而且能夠增加復(fù)用度，提高開(kāi)發(fā)效率。例如：可以自定義“安全訪問(wèn)”組件，包含【“請(qǐng)求種子”（27 01）CAN發(fā)送CAN接收提取“種子”計(jì)算“密鑰”“驗(yàn)證密鑰”（27 02）…】的子序列。在組態(tài)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，其它序列在編輯的時(shí)候可以直接引用此“自定義組件”完成安全訪問(wèn)，而不需要在主序列里重新編輯。

綜合考慮診斷程序組態(tài)工具的開(kāi)發(fā)過(guò)程，項(xiàng)目主要難點(diǎn)在于圖形化節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，以及宿主語(yǔ)言與腳本語(yǔ)言的融合兩方面內(nèi)容。

3.1圖形化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們盡量將圖形化節(jié)點(diǎn)的邏輯部分與業(yè)務(wù)部分進(jìn)行解耦，也就是務(wù)求避免在生成邏輯代碼時(shí)對(duì)業(yè)務(wù)代碼進(jìn)行引用。因此，我們首先實(shí)現(xiàn)了程序的基本結(jié)構(gòu)，即順序、循環(huán)、分支。并借鑒C#里的代碼組織方式，設(shè)計(jì)Region節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)的收起與展開(kāi)，設(shè)計(jì)效果如圖5所示。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建與刪除時(shí)，需要對(duì)節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算，并內(nèi)置腳本語(yǔ)言的部分代碼，同時(shí)記錄節(jié)點(diǎn)的生成次序以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的父子、兄弟關(guān)系。也就是將邏輯關(guān)系通過(guò)節(jié)點(diǎn)的先后順序，生成帶有有向環(huán)的樹(shù)形結(jié)構(gòu)。在生成代碼時(shí)，從樹(shù)形結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始遍歷，串聯(lián)所有節(jié)點(diǎn)部分預(yù)置的腳本語(yǔ)言代碼片段，最終生成完整的腳本代碼，供解釋器識(shí)別、執(zhí)行。（鑒于產(chǎn)品的保密原因，代碼部分省略）

3.2宿主語(yǔ)言與腳本語(yǔ)言的融合

考慮到組態(tài)軟件的執(zhí)行效率以及用戶使用復(fù)雜度等因素，我們?cè)谠O(shè)計(jì)組態(tài)節(jié)點(diǎn)時(shí)將軟件所涉及到的API接口用宿主語(yǔ)言進(jìn)行部分的功能封裝，例如：UI顯示時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)控件的屬性設(shè)置、內(nèi)容設(shè)置等接口（向LISTBOX控件中插入、刪除行），提供基礎(chǔ)控件的事件觸發(fā)回調(diào)接口（按鈕、復(fù)選框的點(diǎn)擊事件、窗體的創(chuàng)建事件等）。在與ECU通信過(guò)程中，提供CAN、K總線收發(fā)，KWP 2000協(xié)議解析，15765協(xié)議解析等調(diào)用接口。各個(gè)不同的功能封裝間通過(guò)腳本語(yǔ)言調(diào)用WINDOWS里的ACTIVE X接口實(shí)現(xiàn)宿主語(yǔ)言與腳本語(yǔ)言的信息交互和功能融合。在宿主語(yǔ)言和腳本語(yǔ)言的協(xié)調(diào)方面，我們摒棄了大腳本（即所有的業(yè)務(wù)邏輯通過(guò)一個(gè)或幾個(gè)體量較大的腳本文件實(shí)現(xiàn)）的設(shè)計(jì)思路，采用以宿主語(yǔ)言作為驅(qū)動(dòng)器，將業(yè)務(wù)邏輯分散到很多個(gè)小的腳本文件中存儲(chǔ)、加載、執(zhí)行，目的在于增強(qiáng)宿主語(yǔ)言與腳本語(yǔ)言的交互頻率，縮短單個(gè)腳本的運(yùn)行周期，使得應(yīng)用程序在執(zhí)行腳本的過(guò)程中也可以快速響應(yīng)用戶的外部動(dòng)作，增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)性以及避免出現(xiàn)由于腳本執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生的界面卡頓現(xiàn)象。

本項(xiàng)目在技術(shù)方面充分的利用了腳本的“多語(yǔ)言粘合”能力，將傳統(tǒng)方式下的軟件開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)化為圖形組件的可視化序列開(kāi)發(fā)。項(xiàng)目產(chǎn)品提供大量已開(kāi)發(fā)的電控單元診斷模板和標(biāo)準(zhǔn)診斷過(guò)程供用戶參考、引用。還提供可視化序列的復(fù)制、粘貼、存儲(chǔ)、導(dǎo)入等功能，使得用戶在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能僅僅需要對(duì)原有序列的部分協(xié)議命令、輸入輸出內(nèi)容等組件參數(shù)進(jìn)行微調(diào)即可完成新電控單元的診斷功能。

4　系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

從項(xiàng)目開(kāi)發(fā)角度分析，組態(tài)方式相較于傳統(tǒng)方式最大的優(yōu)勢(shì)在于將項(xiàng)目資源的重心從“開(kāi)發(fā)人員”轉(zhuǎn)向?yàn)椤伴_(kāi)發(fā)工具”。雖然僅僅是思路上的“改變”，然而在應(yīng)用過(guò)程中體現(xiàn)的則是效率上的巨大“變革”。

以V501項(xiàng)目為例，全車共28個(gè)電控單元。按照傳統(tǒng)的方式計(jì)算，單電控診斷程序的開(kāi)發(fā)大約需要2個(gè)人1個(gè)月的開(kāi)發(fā)、調(diào)試、測(cè)試周期，預(yù)計(jì)開(kāi)發(fā)全車電控診斷程序的總工作量大約為56人月，實(shí)際項(xiàng)目周期應(yīng)該在6個(gè)月以上。而實(shí)際項(xiàng)目中，我們應(yīng)用組態(tài)方式進(jìn)行售后維修診斷程序的開(kāi)發(fā)，從需求獲取到軟件交付使用僅僅占用了4個(gè)人2個(gè)月的時(shí)間（4人均為非專業(yè)開(kāi)發(fā)人員）。由此可見(jiàn)，使用組態(tài)方式完成項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能夠大幅度提高開(kāi)發(fā)效率50%以上。

5　總結(jié)與展望

在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車工業(yè)領(lǐng)域，汽車制造業(yè)已進(jìn)入微利時(shí)代，更多的獲利機(jī)會(huì)將在售后服務(wù)領(lǐng)域。國(guó)外汽車制造廠商總利潤(rùn)的30%來(lái)源于生產(chǎn)整車的盈利，而在汽車售后服務(wù)領(lǐng)域的盈利占總利潤(rùn)的70%。截至2015年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.79億輛，其中汽車1.72億輛，新能源汽車58.32萬(wàn)輛。隨著汽車市場(chǎng)的趨穩(wěn)，售后服務(wù)領(lǐng)域必將成為各方競(jìng)相爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額的主戰(zhàn)場(chǎng)，其中售后部門提供服務(wù)的品質(zhì)以及時(shí)效性將成為決定戰(zhàn)役成敗的重要武器。

組態(tài)軟件是在信息化社會(huì)的大背景下，隨著工業(yè)IT技術(shù)的不斷發(fā)展而誕生、發(fā)展起來(lái)的。在整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化軟件大家庭中，組態(tài)軟件屬于基礎(chǔ)型工具平臺(tái)。組態(tài)軟件給工業(yè)自動(dòng)化、信息化、及社會(huì)信息化帶來(lái)的影響是深遠(yuǎn)的，它帶動(dòng)著整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)、生活方式的變化，這種變化仍在繼續(xù)發(fā)展。因此組態(tài)軟件作為新生事物尚處于高速發(fā)展時(shí)期，結(jié)合國(guó)家十三五規(guī)劃中所倡導(dǎo)的工業(yè)4.0理念，相信將組態(tài)軟件引入汽車售后維修領(lǐng)域必將帶來(lái)神奇的化學(xué)反應(yīng)。

［1］ 林偉.淺談組態(tài)軟件發(fā)展趨勢(shì).自動(dòng)化博覽.2003，（S1）.

［2］ 莫曉齊，王耀南.組態(tài)軟件用戶圖形界面的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì).2006年01期

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Research and application on Configuration Technology in the field of automobile after-sales service

Geng Qi1，Zhao Peishi2，Chen Yupeng1，Li Jianfeng1，Sun Qi1，Qi Guangshi2，Ge Liang2，Hong Yu1，
（1.China FAW Co.，Ltd. Research and Development Center；2.QIMING INFORMATION TECHNOLOGY Co.，Ltd.）

This article discussed that the limitations of traditional development mode on diagnosis procedures in the field of automobile service and the necessity of the configuration development mode by contrasting between two modes.Based on the concept of configuration technology，the diagnostic procedure configuration of the development system on configuration mode is designed，which can greatly reduce development time and cost，and give quick response to customers requirement form intelligence and information technology developments.

configuration technology；configuration development；diagnosis procedure；after-sales service