盧璋

（上海汽車集團股份有限公司技術中心，上海201804）

汽車電子控制器軟件在線灌裝系統的開發(fā)

盧璋

（上海汽車集團股份有限公司技術中心，上海201804）

針對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體文件的發(fā)布制定了全新的管理控制方法，同時將工程數據發(fā)布系統，生產制造系統以及售后服務系統進行相應升級，實現了汽車整車廠對汽車電子控制器的軟硬件零件統一管理，發(fā)布，并在總裝線上實施軟件在線灌裝，并支持售后服務系統能及時更新控制器有關的信息。

在線灌裝 電子控制器 軟件零件 硬件零件

1 前言

隨著汽車技術的不斷發(fā)展，汽車電子控制器在汽車上的應用愈來愈廣泛。通常一輛中高檔轎車裝備有約20個電子控制器硬件，對應有約200到300個控制器軟件文件。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問題，將可能對整車性能造成非常嚴重的影響。因此在整車的研發(fā)、生產制造、售后服務等等各個環(huán)節(jié)中，如何有效管理好電子控制器的軟硬件零件，是至關重要的。目前汽車電子控制器軟件的在線灌裝技術逐步成為技術發(fā)展的趨勢。軟件在線灌裝系統能使整車廠對控制器軟件開發(fā)、集成、驗證、發(fā)布等各個環(huán)節(jié)進行管理[1]。對控制器核心技術進行掌控：（1）可提高控制器硬件的通用性，降低物流系統和售后備件系統對控制器硬件的庫存；（2）能使售后服務系統及時有效地獲取控制器軟硬件的信息。本文結合上汽集團乘用車公司實際已開發(fā)完成并投入批量生產的項目，介紹汽車電子控制器在線灌裝系統的開發(fā)和建立。

2 汽車電子控制器軟件在線灌裝系統的整體架構

汽車電子控制器在線灌裝系統需要從工程數據發(fā)布管理，生產制造管理以及售后服務管理方面全面地對電子控制器有關的軟硬件零件進行管理，其整體架構見圖1。

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

生產管理系統需要針對控制器軟件零件和硬件零件進行區(qū)分管理。軟件零件不需要零件庫存管理，不需要進行生產物料拉動。控制器軟件灌裝前需要針對每個控制器硬件及其需要灌裝的軟件零件進行匹配，并識別每個軟件的屬性。灌裝完成后需要讀取控制器實際灌裝的軟件零件號并與要求灌裝的軟件零件號進行對比校驗。

來稿日期：2012-11-27

圖1 汽車電子控制器軟件在線灌裝系統整體架構圖

售后服務系統需要從生產制造系統獲取每輛車實際裝配的控制器軟硬件信息，同時需要從工程數據發(fā)布系統中獲取軟件實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)布系統以及軟件文件發(fā)布系統中的管控

3.1 汽車電子控制器軟件和硬件的組成結構

在研究如何在工程數據發(fā)布階段對電子控制器軟硬件進行管控前，首先需要了解電子控制器軟、硬件的組成結構。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構：汽車控制器終端模塊（供應商給整車廠供貨狀態(tài)的控制器零件），標定文件，配置文件，Utility文件等。其中控制器終端模塊又細分為控制器基礎模塊和操作文件，操作文件通常在供應商處灌裝進入控制器基礎模塊后形成控制器終端模塊并給整車廠供貨。在在線灌裝系統中，通常標定文件，配置文件以及Utility文件需要在整車廠的總裝線上進行軟件灌裝。操作文件通常在供應商處進行灌裝，在整車廠的總裝線上不需要進行灌裝，但是在整車廠的灌裝完成后進行軟件校驗時需要對其進行校驗；同時售后服務系統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需求。圖2是電子控制器軟硬件的組成結構圖。

圖2 控制器軟硬件的組成結構圖

3.2 汽車電子控制器名稱的標準化定義

汽車電子控制器在汽車上的應用非常廣泛。通常一輛轎車裝備有十幾或二十多個電子控制器，每個控制器又包含眾多的軟件零件，單從零件號上無法識別每個控制器對應的有關軟件零件。為實現軟件的在線灌裝，需要對控制器名稱進行標準化定義。每個控制器對應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，以此來分類識別每個控制器對應的軟件零件和硬件零件。表1是控制名稱的標準化定義，通常每個控制器的名稱以大寫的字母縮寫來定義。

表1 控制器名稱的標準化定義

3.3 汽車電子控制器軟硬件ID的定義

一個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，標定文件等等。在整車廠總裝線上進行軟件在線灌裝時需要對于不同性質的灌裝軟件進行識別，同時灌裝順序也有一定要求。為了實現系統識別和自動化管理，需要針對控制器的各種性質的軟件文件以及硬件零件定義ID號。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

為了實現整車廠總裝線上的控制器軟件在線灌裝，整車廠的工程數據發(fā)布系統、生產制造系統以及售后服務系統還需要滿足以下要求：

（1）生產制造系統能自動判斷哪些控制器軟硬件需要在整車廠總裝線上進行灌裝，而且一旦有工程變更，變更后的信息能通過工程數據發(fā)布系統自動更新到生產制造系統中。

表2 控制器模塊ID的定義

（2）控制器軟件灌裝完成后，生產制造系統能自動讀取控制器內部實際灌裝的信息并和要求灌裝的信息進行對比校驗，確保軟件灌裝的準確性和完整性。

（3）生產制造系統能自動識別哪些控制器零件需要進行生產和庫存管理，哪些不需要生產和庫存管理，軟件零件以及一些二次供應的硬件零件不需要進行生產拉動和庫存管理，系統需要自動識別。

（4）工程數據發(fā)布系統和生產制造系統能自動識別需要傳遞給售后系統的信息并自動進行傳遞。為了滿足以上的要求，需要對于控制器有關的每個軟件零件以及硬件零件進行分類，以滿足生產制造和售后服務的需求。為了便于工程發(fā)布，將控制器有關的零件分成了5類，見表3。

3.5 電子控制器軟硬件零件在工程系統中的發(fā)布管理

為了實現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)布系統中發(fā)布時需要增加上文中介紹的3個特殊屬性：標準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)布平臺上增設了這3個特殊屬性的選項框，工程師在零件信息發(fā)布時通過下拉式菜單進行選擇和發(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)布系統中發(fā)布，并傳輸至生產制造系統（見圖1）。硬件零件是靠物流將零件按照生產計劃準備到生產線上用于裝配生產，軟件零件則是靠工程軟件發(fā)布系統將軟件文件傳遞至生產制造系統中，再由生產制作系統根據每輛車的生產計劃來準備對應的軟件文件并裝配（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步并行在進行，一是在零件信息發(fā)布系統中發(fā)布零件號等信息或屬性，二是在軟件發(fā)布系統中將軟件文件進行發(fā)布。當軟件零件有工程變更時，需要建立有效的機制確保軟件零件在零件信息發(fā)布系統和軟件文件發(fā)布系統中進行同步更改控制，同步釋放（如圖3）。如果釋放不同步，生產斷點控制將無法實現，甚至可能會造車生產線的停線風險。比如軟件工程更改時零件信息先行釋放給了生產制造系統，而軟件文件尚未發(fā)布，生產制造系統根據零件信息發(fā)布系統傳來的最新的BOM來組織生產，但是在軟件灌裝時在無法獲取對應的軟件文件，這時生產線將因為缺料報警，生產無法繼續(xù)，可能會造車生產停線。因此釋放的同步控制是非常關鍵的步驟。

圖3 軟件零件工程更改時的同步控制示意圖

4 汽車電子控制器軟硬件零件在生產制造系統中的管控

4.1 物流對控制器軟件零件的生產庫存管理

軟件零件是一種特殊的零件，不需要物流進行生產拉動和庫存管理。但是它和其他普通硬件零件一樣需要在零件信息發(fā)布系統中發(fā)布并在BOM中體現，單從零件號上無法區(qū)分軟件零件和硬件零件，這樣往往會對物料的生產準備和庫存管理造成混亂。為此在生產拉動和庫存管理上需要對于軟件零件進行區(qū)別處理。在工程數據發(fā)布時，針對控制器有關零件進行了用途分類（見表3）。分類信息是零件的屬性之一，生產制造系統能根據該屬性識別出哪些是軟件零件。針對這些軟件零件，物流不需要進行生產物料拉動和庫存管理。這些軟件文件是通過工程軟件文件發(fā)布系統自動傳輸到生產制造系統中，相當于在生產制造管理系統中已經備好了物料（待灌裝的軟件文件）。

4.2 控制器軟件灌裝的實施

在實施軟件在線灌裝前，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)布系統傳輸到生產制造管理系統中時發(fā)生軟件損壞或傳輸過程造成的軟件錯誤[2]。為此設定了通過CRC32校驗的文件傳輸的防錯方法。

生產制造管理系統根據工程零件信息發(fā)布系統傳輸來的控制器名稱信息（見表1），識別每個控制器對應的軟件文件以及硬件零件。例如系統會識別出發(fā)動機控制器（ECM）的硬件零件號以及它對應的軟件零件有哪些。

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

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商已經灌裝好而整車廠總裝線僅需要進行校驗。

生產制造管理系統根據工程零件信息發(fā)布系統傳輸來控制器軟硬件的ID信息（見表2），識別出軟件零件和硬件零件的性質并準備好軟件灌裝的順序。

以上工作準備就緒后，生產制造系統就開始實施軟件的在線灌裝，見圖4。

4.3 控制器軟件灌裝后的校驗

軟件灌裝完成后，需要校驗灌裝進入車輛的軟件是否在灌裝過程中出現錯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，將其與生產制造系統中實際要求灌裝的控制器軟件零件狀態(tài)進行對比，完全一致則說明軟件刷新成功（見圖5）。

圖5 生產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系統中的管控

當整車完成報交后，該車的生產數據將會鎖定，同時這些生產數據將會通過生產制造系統傳遞給售后服務系統，售后服務系統以此能獲取每輛生產車裝備的控制器軟件和硬件零件信息。

同時售后服務系統還和工程的零件信息發(fā)布系統和軟件零件發(fā)布系統保持著時時聯系，當有零件發(fā)生工程更改發(fā)生時，最新的零件信息以及最新的軟件文件會傳輸到售后系統中。當社會車輛進入4S店進行維修保養(yǎng)的時候，4S店通過生產制造系統中傳來的信息可以了解該車的控制器軟硬件零件狀態(tài)，通過工程數據發(fā)布系統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)布系統傳輸到售后系統中時，為了確保文件的正確性和完整性，通過CRC32校驗的方法對文件傳輸進行校驗。

6 電子控制器軟件在線灌裝系統實施的意義

（1）有助于整車廠形成核心開發(fā)能力

在線灌裝系統的建立使整車廠能夠掌控電子控制器軟件的開發(fā)、驗證、發(fā)布，生產制造、售后維護等各個業(yè)務環(huán)節(jié)，為真正具備自己的核心競爭力打下了堅實的基礎。

（2）提高控制器零件的通用性，降低生產物料庫存成本和售后備件成本

在線灌裝系統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存的成本以及售后備件的庫存成本。比如，上汽集團的榮威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，車身控制器需要在供應商處進行灌裝軟件，供應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。這7種車身控制器總成料號都需要分別進行生產物料的庫存管理，售后備件的管理等。如果采用在線灌裝系統，因軟件在整車廠進行灌裝，7款車型能共用同一個車身控制器硬件，這樣很大程度地提高了零件的通用性，同時大大降低了生產物料的庫存成本以及售后備件的庫存成本，大大降低了因工程變更引起的零件報廢。

（3）提高改進的響應速度和追溯的精確性

在線灌裝系統確保了在生產過程中對每輛車控制器軟硬件的精確控制，從而確保了對控制器軟硬件的精確追溯。一旦出現電子控制器有關的重大質量問題時，整車廠能立即采取措施而不需要通過供應商來響應，從而提高市場質量問題的響應速度和追溯的精確性。

（4）提高控制器軟件使用的安全性

在線灌裝系統的建立，使得電子控制器的軟件由整車廠負責發(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商處的人為的或者是系統錯誤造成的風險，同時降低了控制器軟件向外界泄露的風險，提高了車輛使用的安全性。

（5）零件信息及時準確傳遞到售后服務系統

在線灌裝系統的建立，使得售后服務系統能從生產制造系統中獲得每輛車裝備的零件信息，從工程數據發(fā)布系統中獲得每個零件最新狀態(tài)的信息和最新的軟件實體文件，同時通過CRC32校驗的方法對文件傳輸進行校驗。提供了售后系統獲取售后服務信息的準確性，及時性，同時降低了傳輸的風險。

（6）滿足差異化需求，實現柔性化制造

在線灌裝系統的建立，能夠針對每個控制器進行差異化軟件灌裝，滿足客戶的差異化需求，實現生產線的柔性化制造。

7 結語

汽車控制器軟件在線灌裝系統是一個綜合性的涵蓋了車輛整個生命周期的管理系統，它將工程開發(fā)，生產制造、售后服務等系統有機結合，它有助于工程形成電子控制器的核心開發(fā)能力，有利于生產制造的通用性和可靠性以及生產線的柔性化生產，同時也提升了售后服務質量。該系統在上汽集團乘用車公司已建立并在旗艦產品上投入了批量生產，系統運作良好，達到了預期的效果，該系統也將計劃向其他車型的生產上推廣。

1孫永佳，張睿．汽車動態(tài)測試－DVT[J]．沈陽航空工業(yè)學院學報，2004（2）．

2千承輝，蘇建，劉玉梅．現場總線技術在汽車檢測線上的應用[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，主要研究方向為汽車開發(fā)流程管理。

10.3969/j.issn.1671-0614.2013.01.006