李志濤

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北 保定 071000）

系統(tǒng)集成測(cè)試的研究與分析

李志濤

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北 保定 071000）

汽車電子電器功能系統(tǒng)集成測(cè)試是整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要階段，對(duì)提升車輛可靠性起著關(guān)鍵作用，專業(yè)的系統(tǒng)集成測(cè)試已成為車輛電器功能品質(zhì)保證的有效手段。本文結(jié)合實(shí)際工作情況，闡述電器功能系統(tǒng)集成測(cè)試原則、測(cè)試內(nèi)容、測(cè)試方法，總結(jié)并分析系統(tǒng)集成測(cè)試一些測(cè)試要點(diǎn)等，為系統(tǒng)集成測(cè)試人員開(kāi)展電器功能系統(tǒng)集成測(cè)試提供了重要的指導(dǎo)意義。

系統(tǒng)集成與測(cè)試；V模型；電器功能；需求

隨著汽車的發(fā)展，汽車電子成為促進(jìn)汽車步入數(shù)字化、智能化的重要支撐，汽車越來(lái)越多地依賴于汽車電子和控制系統(tǒng)的精確控制，來(lái)提升汽車的整體性能和實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。同時(shí)，汽車電子電器技術(shù)的不斷發(fā)展與消費(fèi)者對(duì)車輛的科技與安全的需求，也伴隨著汽車電子電器功能的發(fā)展日趨復(fù)雜。因此，為確保車輛的品質(zhì)及可靠性，電子電器系統(tǒng)集成測(cè)試作為產(chǎn)品品質(zhì)把關(guān)的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)提高測(cè)試的廣度和深度，不斷優(yōu)化產(chǎn)品，提高產(chǎn)品品質(zhì)[1］。

1 電子電器測(cè)試模型

在軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的實(shí)踐過(guò)程中，衍生了很多模型，如瀑布模型、X模型、H模型、W模型、V模型等，軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)選擇相應(yīng)的模型并合理應(yīng)用。實(shí)質(zhì)上，越早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，花費(fèi)的代價(jià)越小，越早進(jìn)行測(cè)試越有助于控制花費(fèi)[2］。依據(jù)相應(yīng)模型開(kāi)展各階段測(cè)試，成為軟件產(chǎn)品品質(zhì)保證的關(guān)鍵。在汽車電子電氣領(lǐng)域，典型的V模型在OEM電子電器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中廣泛應(yīng)用，該模型從左到右，描述了電子電器產(chǎn)品基本的開(kāi)發(fā)過(guò)程和測(cè)試行為，左側(cè)描述了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程，右側(cè)非常明確地描述了測(cè)試的不同級(jí)別，測(cè)試貫穿于V模型開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段，并且清楚地表明了不同測(cè)試級(jí)別和開(kāi)發(fā)過(guò)程各階段的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖1為OEM常用的V模型示意圖。

圖1 OEM常用的V模型

由圖1可知，在電子電器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，流程左側(cè)OEM重在需求的定義，供應(yīng)商為需求的產(chǎn)品化；流程右側(cè)OEM重在部件的驗(yàn)收測(cè)試與系統(tǒng)、實(shí)車的測(cè)試，供應(yīng)商為產(chǎn)品總成的測(cè)試驗(yàn)證與保證。OEM在電子電器功能測(cè)試流程中，需經(jīng)過(guò)部件驗(yàn)收測(cè)試、系統(tǒng)集成測(cè)試、實(shí)車測(cè)試。部件測(cè)試用來(lái)對(duì)供應(yīng)商提供的電子電器產(chǎn)品進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試，檢查部件產(chǎn)品是否滿足技術(shù)規(guī)范；系統(tǒng)集成測(cè)試檢測(cè)系統(tǒng)功能的品質(zhì)特性是否達(dá)到系統(tǒng)要求的指標(biāo)；實(shí)車測(cè)試用于確定功能的實(shí)現(xiàn)是否滿足用戶需求或期望要求。系統(tǒng)集成測(cè)試處于部件驗(yàn)收測(cè)試與實(shí)車測(cè)試之間一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，所有部件測(cè)試合格并不意味著部件集成后合格、可正常運(yùn)行。因此，實(shí)施系統(tǒng)集成測(cè)試，早期探測(cè)集成問(wèn)題，減少實(shí)車測(cè)試階段缺陷，早期進(jìn)行整改，對(duì)于提升車輛品質(zhì)、縮短整車開(kāi)發(fā)周期至關(guān)重要。

2 系統(tǒng)集成測(cè)試原則

系統(tǒng)集成測(cè)試是在部件測(cè)試的基礎(chǔ)上，將部件按照設(shè)計(jì)要求組裝成為子系統(tǒng)或系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)集成測(cè)試，集成測(cè)試是基于功能完成度的測(cè)試，確保各部件組合在一起后能夠按設(shè)計(jì)要求協(xié)作運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)需求。因此，電器功能系統(tǒng)集成測(cè)試是測(cè)試流程中的重要環(huán)節(jié)，該測(cè)試旨在發(fā)現(xiàn)車輛零部件集成后所產(chǎn)生的部件接口交互與功能交互錯(cuò)誤。其測(cè)試開(kāi)展各階段應(yīng)遵循相應(yīng)的原則。

2.1 測(cè)試開(kāi)展前

系統(tǒng)集成測(cè)試應(yīng)根據(jù)測(cè)試方案和測(cè)試計(jì)劃進(jìn)行，不能隨意測(cè)試，被測(cè)系統(tǒng)所有零部件交互接口都要被測(cè)試到；系統(tǒng)集成測(cè)試需綜合考慮品質(zhì)、成本和時(shí)間之間的關(guān)系，確定最佳的測(cè)試策略和方案。

2.2 測(cè)試過(guò)程中

系統(tǒng)集成測(cè)試是產(chǎn)品研發(fā)中的重要工作，系統(tǒng)集成測(cè)試應(yīng)當(dāng)盡早開(kāi)始，同時(shí)需要為其分配充足的測(cè)試資源和測(cè)試時(shí)間，關(guān)鍵的系統(tǒng)必須進(jìn)行充分的測(cè)試；系統(tǒng)集成測(cè)試應(yīng)按一定的層次進(jìn)行，一般采取增量式的分布集成方式，逐步開(kāi)展系統(tǒng)的集成測(cè)試；在系統(tǒng)集成測(cè)試過(guò)程中，對(duì)于零部件接口關(guān)系與功能交互邏輯，測(cè)試人員和開(kāi)發(fā)人員應(yīng)進(jìn)行充分溝通，防止測(cè)試遺漏，保證測(cè)試的有效性。

2.3 測(cè)試完成后

系統(tǒng)集成測(cè)試執(zhí)行結(jié)果應(yīng)當(dāng)如實(shí)詳細(xì)記錄，當(dāng)被測(cè)系統(tǒng)交互接口發(fā)生修改更新后，所涉及的相關(guān)接口必須進(jìn)行重新測(cè)試；系統(tǒng)集成測(cè)試用例需經(jīng)過(guò)測(cè)試團(tuán)隊(duì)的評(píng)審確認(rèn)，測(cè)試過(guò)程中應(yīng)該注意測(cè)試用例的積累和維護(hù)。

同時(shí)，系統(tǒng)集成測(cè)試應(yīng)重視自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)的引入與應(yīng)用，在不斷提高測(cè)試效率的前提下，強(qiáng)化測(cè)試覆蓋度與測(cè)試深度。

3 系統(tǒng)集成測(cè)試內(nèi)容

基于測(cè)試方案與策略，確定系統(tǒng)集成測(cè)試內(nèi)容，是保證系統(tǒng)集成測(cè)試品質(zhì)的關(guān)鍵。系統(tǒng)集成測(cè)試主要包括功能集成測(cè)試、接口集成測(cè)試、故障注入測(cè)試、異常操作測(cè)試、用戶評(píng)價(jià)測(cè)試。

3.1 功能集成測(cè)試

由于各電子電器零部件由不同供應(yīng)商開(kāi)發(fā)，技術(shù)能力存在差異，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)功能需求理解程度不同，導(dǎo)致電器零部件在集成后必定存在相應(yīng)問(wèn)題。因此，功能集成測(cè)試，主要測(cè)試部件集成后功能的正確性。系統(tǒng)集成測(cè)試以系統(tǒng)為關(guān)注點(diǎn)，分別從測(cè)試人員與車輛用戶角度進(jìn)行被測(cè)系統(tǒng)功能的測(cè)試與確認(rèn)，依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范詳細(xì)測(cè)試各系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的正確性，同時(shí)評(píng)估系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的合理性、良好性、可操作性等。

3.2 接口集成測(cè)試

主要包括硬件接口測(cè)試和軟件接口測(cè)試。硬件接口主要檢測(cè)部件接口類型、接口定義的一致性，電氣特性、屬性，輸入輸出匹配的正確性；軟件接口測(cè)試主要測(cè)試信號(hào)交互的正確性與一致性。對(duì)于單系統(tǒng)或多系統(tǒng)的系統(tǒng)集成功能，一般由多個(gè)不同的信號(hào)通過(guò)不同的接口發(fā)送至同一個(gè)控制器，完成信號(hào)信息傳輸交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成功能，各部件（控制器）硬件接口電氣特性、軟硬信號(hào)的同步性、準(zhǔn)確性、一致性、穩(wěn)定性需進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。

3.3 故障注入測(cè)試

指按照選定的故障模型，用人工的方法有意識(shí)地產(chǎn)生故障并施加于被測(cè)系統(tǒng)中，以加速該系統(tǒng)的錯(cuò)誤和失效的發(fā)生，同時(shí)采集系統(tǒng)對(duì)所注入故障的反應(yīng)信息，并對(duì)采集的反應(yīng)信息進(jìn)行分析，從而得出有關(guān)結(jié)果的過(guò)程。系統(tǒng)集成故障注入測(cè)試用于驗(yàn)證控制器功能的完整性，控制器讀取故障策略是否合理，故障發(fā)生后的報(bào)警是否正確，故障發(fā)生后對(duì)系統(tǒng)的影響及故障清除后系統(tǒng)狀態(tài)是否正常。故障注入測(cè)試主要涵蓋高低壓故障測(cè)試，開(kāi)路、短路故障測(cè)試，通信丟失故障測(cè)試，輸入輸出故障測(cè)試，功能相關(guān)DTC[3］測(cè)試等；重點(diǎn)關(guān)注控制器各個(gè)故障的產(chǎn)生、恢復(fù)條件，故障對(duì)系統(tǒng)功能的影響及系統(tǒng)對(duì)相關(guān)故障的處理策略等。

3.4 異常操作測(cè)試

包含誤操作測(cè)試和濫用測(cè)試。誤操作指車輛駕乘人員在車輛使用過(guò)程中進(jìn)行不正確的或非常規(guī)操作。濫用指車輛駕乘人員故意頻繁、過(guò)度、暴力人為操作或進(jìn)行車輛某功能的使用。異常操作測(cè)試需考慮非正常操作會(huì)產(chǎn)生的預(yù)期，在不同的使用工況下，確保既能夠提供給用戶必要的警示，又不會(huì)影響車輛安全相關(guān)的基本功能，同時(shí)在異常操作結(jié)束后，可正常使用相應(yīng)的功能。

3.5 用戶評(píng)價(jià)測(cè)試

基于用戶角度，以用戶的需求和期望對(duì)電器功能進(jìn)行確認(rèn)、評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)潛在的電器功能應(yīng)用問(wèn)題并持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化，以提高顧客的滿意度。評(píng)價(jià)測(cè)試需通過(guò)車輛駕乘人員在車輛靜態(tài)、動(dòng)態(tài)工況下，考慮車輛應(yīng)用環(huán)境和場(chǎng)景，包括不同路況、電磁干擾場(chǎng)所、不同環(huán)境和天氣、車輛因素、駕駛者因素等，結(jié)合車輛在使用過(guò)程中的實(shí)際感受和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從用戶的滿意度來(lái)確認(rèn)電器功能。與用戶相關(guān)的基本感知功能，如功能開(kāi)啟、關(guān)閉；用戶感知的音頻功能，如聲音是否正確舒適；用戶感知的視頻功能，如內(nèi)部、外部燈光是否舒適，UI界面是否友好等；用戶頻繁使用的車輛開(kāi)關(guān)功能，使用是否良好，靈敏度、邏輯是否合理，是否符合大多數(shù)用戶使用習(xí)慣；車輛功能操縱區(qū)域劃分是否符合一般用戶期望，是否利于用戶操作等。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)及使用過(guò)程中，站在用戶的角度，分析功能需求、安全要求、人機(jī)工程要求，操作體驗(yàn)，綜合評(píng)價(jià)各功能[4］。

此外，系統(tǒng)集成測(cè)試還需基于被測(cè)系統(tǒng)開(kāi)展相應(yīng)的電性能測(cè)試、總線網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、診斷測(cè)試、EMC測(cè)試等，主要驗(yàn)證系統(tǒng)的電器性能、總線需求、診斷功能、EMI和EMS等，確保系統(tǒng)集成后的系統(tǒng)功能的正確性與一致性。

4 系統(tǒng)集成測(cè)試方法

軟件集成測(cè)試的實(shí)施方案有很多，主要包括非增量式集成測(cè)試、增量式集成測(cè)試、三明治集成測(cè)試、核心集成測(cè)試、分層集成測(cè)試、高頻集成測(cè)試等[5］。借鑒軟件集成測(cè)試方法，電子電器系統(tǒng)集成測(cè)試方法可分為非遞增式集成測(cè)試與遞增式集成測(cè)試。

4.1 非遞增式集成測(cè)試

所有電子電器控制單元完成部件級(jí)測(cè)試后，依據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)及功能需求，按設(shè)計(jì)要求一次性全部集成，參照測(cè)試用例執(zhí)行系統(tǒng)功能測(cè)試。由于系統(tǒng)部件全部采用真實(shí)的部件一次性全部集成，無(wú)虛擬零部件，基本不需應(yīng)用測(cè)試仿真工具、仿真模型的設(shè)計(jì)，節(jié)約測(cè)試設(shè)計(jì)時(shí)間。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，數(shù)據(jù)信息交互復(fù)雜，當(dāng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，分析工作量較大，故障定位困難。

4.2 遞增式集成測(cè)試

電子電器控制單元逐漸集成，系統(tǒng)集成由小到大，如依據(jù)子系統(tǒng)、系統(tǒng)等方式，邊集成邊測(cè)試，測(cè)完一部分，再連接一部分，尤其是在復(fù)雜系統(tǒng)中，不會(huì)一次性集成后測(cè)試，通常需把復(fù)雜系統(tǒng)劃分為多個(gè)子系統(tǒng)，針對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)依次進(jìn)行測(cè)試，采取遞增子系統(tǒng)方式完成復(fù)雜系統(tǒng)的集成測(cè)試。該測(cè)試方式，測(cè)試層次清晰，出現(xiàn)問(wèn)題能夠快速定位，同時(shí)，由于采用子系統(tǒng)依次遞進(jìn)方式開(kāi)展測(cè)試，針對(duì)被測(cè)的子系統(tǒng)非真實(shí)部件，需要應(yīng)用一些測(cè)試軟件，開(kāi)發(fā)仿真模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互環(huán)境。

5 系統(tǒng)集成測(cè)試要點(diǎn)

研究表明：越早發(fā)現(xiàn)軟件中存在的問(wèn)題，則開(kāi)發(fā)費(fèi)用越低；軟件品質(zhì)越高，則軟件發(fā)布后的維護(hù)費(fèi)用越低。如圖2所示，缺陷的修改成本隨著軟件開(kāi)發(fā)階段的推移將急劇上升，在產(chǎn)品發(fā)布之后修正一個(gè)缺陷的成本將是在軟件需求階段修復(fù)一個(gè)缺陷的100倍，甚至更高。在整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)周期中，錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)得越晚，單位錯(cuò)誤修復(fù)成本越高。錯(cuò)誤的延遲解決必然導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目成本的急劇增加[6］。

整車電子電器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，系統(tǒng)集成測(cè)試是整車品質(zhì)保證工程的重要組成部分，也是早期開(kāi)展測(cè)試驗(yàn)證的重要方法之一。根據(jù)多年系統(tǒng)集成測(cè)試實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為確保系統(tǒng)集成測(cè)試工作充分、有效開(kāi)展，提高測(cè)試品質(zhì)，系統(tǒng)集成測(cè)試不僅要覆蓋系統(tǒng)集成測(cè)試內(nèi)容，而且在系統(tǒng)集成測(cè)試工作開(kāi)展中，要明確系統(tǒng)集成測(cè)試要點(diǎn)。在系統(tǒng)集成測(cè)試中，充分識(shí)別被測(cè)系統(tǒng)并綜合分析、考慮影響因素，不斷強(qiáng)化測(cè)試覆蓋率、深度。測(cè)試關(guān)注點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 測(cè)試關(guān)注點(diǎn)

6 結(jié)論

系統(tǒng)集成測(cè)試既是測(cè)試流程中的關(guān)鍵階段，又是一項(xiàng)重要且復(fù)雜的工作。在多年的功能測(cè)試實(shí)踐中，體會(huì)到較多的問(wèn)題發(fā)生在部件系統(tǒng)集成后，同時(shí)系統(tǒng)集成的部件接口信息巨大，測(cè)試者無(wú)法實(shí)現(xiàn)窮舉各種功能組合與場(chǎng)景的覆蓋。但成功有效的系統(tǒng)集成測(cè)試，并非完全依賴于測(cè)試內(nèi)容的無(wú)限容量與系統(tǒng)集成測(cè)試壓力的構(gòu)建，更需測(cè)試人員不斷深化理解測(cè)試需求，掌握一定的測(cè)試方法，在測(cè)試實(shí)踐中持續(xù)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積累測(cè)試技巧。

[1] 王曉麗.汽車電子電器系統(tǒng)集成測(cè)試探討[J］.上海汽車，2014（8）：49-53.

[2]王永樂(lè).一種基于V模型的嵌入式軟件測(cè)試方案[J］.電子制作，2015（4）：82.

[3]ISO/DIS 15031-6：Road vehicles-Communication between vehicle and external equipment for emissions-related diagnostics[S］.

[4]陸圣青，鄒圣星，范學(xué)，等.車輛功能評(píng)價(jià)測(cè)試探討[J］.汽車電器，2016（2）：1-4.

[5]胡文生，趙明，楊劍峰，等.一種基于風(fēng)險(xiǎn)分析的軟件集成測(cè)試方法[J］.微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2012，10（29）：31-32.

[6]周元哲.軟件測(cè)試教程[M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

（編輯 凌 波）

Research on System Integration Test

LI Zhi-tao
（R&D Center of Great Wall Motor Company，Baoding 071000，China）

The E/E functional integration test is an important phase during the vehicle development and plays a key role in improving vehicle reliability. The specific system integration test has become an effective method to ensure the quality of vehicle electric function. Professional integration test could effectively ensure the quality of vehicle electric function. This article expounds the test principle，test content and test method，analyzing the key points of electric functional integration test in combination with practical work，which provides significant guidance to the testers for their functional integration test.

system integration and test； V model； electric function； requirement

U463.676

A

1003-8639（2017）03-0057-04

2016-09-07

李志濤（1983-），男，工程師，主要從事汽車總線測(cè)試與車輛電器功能測(cè)試工作。