電子電氣架構的開發，需要涉及整車開發中的大部分系統、功能與部件，橫跨軟件開發、硬件開發、機械設計、材料科學、生產工藝、人機交互和造型設計等各個工程領域，而且各個車企都有自己的獨特之處，加之智能網聯領域的迅速發展，新的挑戰與應對方法在不斷出現，任何一本書都無法詳盡地描述電子電氣架構的所有開發活動……

然而，萬變不離其宗，當拋開各種細節之后，其本質可以被視為系統工程理論在汽車電子電氣系統開發中的應用。

電子電氣架構專家侯旭光先生在《智能汽車：電子電氣架構詳解》一書中，將汽車電子電氣系統開發方法進行了詳細闡述和簡化總結（如下7項）；本文摘取書中片段進行分享，希望給大家以啟發~

按照需求工程的方法收集、確認和管理需求。

將需求進行細化分解并分配到各個子系統。

將各個子系統的需求分解到各個部件。

各個部件按照步驟1至3進行部件級的設計。

開發部件的軟件、硬件和機械等子系統。

進行部件、子系統、電子電氣系統、整車等各個層級的集成、驗證與確認。

電子電氣系統交付與持續迭代。

【1】一個源頭：需求?

一切的設計都源于需求，設計的目的是滿足需求。需求來自各種利益相關者，雖然收集需求并不一定是架構師需要完成的工作，但對需求的判斷和分析卻是架構師責無旁貸的義務。通過對各種需求的分析，將決定哪些需求被納入開發范圍、以何種方式實現等，并將其轉化為電子電氣架構的具體設計。大部分的需求將被以樹狀結構的形式被不斷分解和拓展，在不同的層級被進行不同的細化工作，最終變為具體的軟件、硬件和機械等的需求，從而得以實現，并被逐層和逐條的驗證。

并不是所有的需求都有唯一的來源，有很多下層的需求可能來自上一層級的多個需求。這些錯綜復雜的需求構成了一張龐大的網，共同撐起了電子電氣架構。盡管電子電氣架構的形態可能會大幅度變化，但很多需求卻并不依賴電子電氣架構的形態而存在，它們只與原始的功能或性能需求相關。對于任何一個車企而言，積累各個層級的需求就是積累自己的電子電氣架構設計能力，只不過有些車企的能力存在于人的大腦中，有的存在于各種文檔里，有的則存在于各種工具鏈中。

能夠提出正確且全面的需求，就是實力的體現。不斷創造出新的需求，就是不斷地成長。掌握需求，就是掌握自己的命運。

【2】 兩條主線：功能與性能?

整個電子電氣系統的開發有兩條主線：功能與性能，它們均以需求的形式進入到電子電氣架構開發的活動中，是電子電氣架構詳細設計、開發的起點。

功能的設計多以邏輯設計為主，最終以軟硬件結合的方式實現。性能的滿足雖然大多以硬件為最終實現載體，但在軟件占比越來越大的情況下，越來越多的電子電氣相關性能需要軟硬件結合來實現。例如：最為常見的EMC性能的滿足不但需要硬件層面良好的設計，軟件控制邏輯的配合也已經成為必不可少的保障。

沒有良好的功能，就不可能有良好的用戶體驗與產品競爭力。而沒有良好的性能，一切都是鏡花水月。

【3】兩個工作：分解和分配

對于任何復雜的事物，對其進行合理的分解都是一種可以對其了解或掌握的基本手段。電子電氣架構設計過程中主要活動的核心方法可以使用兩個詞來表示：分解和分配。

鑒于電子電氣系統的龐大和復雜，一般需要將其進行縱向分解和橫向分解。

下圖展示了一種電子電氣系統的分解方式，首先按照邏輯功能開發的過程分為三個層級：需求層、子系統層和部件層（主要為ECU，傳感器和執行器可被視為ECU的一部分）。然后將每一層中的主要組件進行分解：需求層中的組件為Feature/Function，子系統層的組件為子系統及其所包含的邏輯功能，部件層的核心組件為ECU。各種性能需求和基礎技術的需求將按照實際情況被非分解和分配到每一層中的每一個組件。

電子電氣系統的分層結構

為了方便管理，每一層中的原子組件一般都會被分配到本層中的較大一些的組合組件中。如Feature/Function會被歸類到各個域中，如車身域、動力域等。邏輯功能組件會被分配到各個邏輯子系統中。部件層的組件也會被歸類到各個域中，或是更小一些的系統中。

總結一下?在整個電子電氣架構的開發過程中，首先進行的工作是收集各種需求，其中的功能性需求（特性或功能）將被細化和分解，從而轉變為對具體子系統的需求。由于每個子系統都會承接來自需求層的眾多具體需求，同時也會收到各種性能和基礎技術的需求，這些需求在子系統層進行匯總并整合，進而產生了對每個LF的詳細需求。同時，每個子系統的詳細邏輯設計、軟件架構和硬件設計也會被完成，并轉換為對部件的各種詳細需求。將軟件組件和對硬件端口需求部署到各個部件之后，電子電氣系統的設計工作就基本完成。余下的工作就是部件的開發、實現和測試驗證了。

對于任何一個車企而言，如果能夠將需求層和系統層的設計全面掌握在自己的手中，那么零部件供應商就只需要按照車企的需求進行軟硬件實現。另外，不同ECU的差異主要在軟件與硬件，相對而言，硬件設計的工作量要小于軟件。在上述分層結構中，ECU的軟件主要取決于對軟件組件的部署，如果軟件組件的設計都掌握在車企自己手中，那么ECU之間的合并、拆分或是控制邏輯的集中就只取決于部署的結果。無論對于集中式架構設計、區域控制器設計，還是車企自己進行軟硬件開發，對需求層和系統層的深度掌握是必備的基礎。

【4】兩種思路：增量與重構?

回顧整車電子電氣架構的發展歷史，我們可以明顯的關注到一個持續不變的現象：變化--形態在變化、功能在增加、性能在提升。雖然每隔一段時間，電子電氣架構就會由于新技術的出現而發生較大的變化，但很少進行徹底的“重構”。無論是軟件還是硬件，基本都是基于以前的基礎逐漸發展而來。

對于車企而言，雖然不同代際的電子電氣架構中很多控制器都變化很大，但這并不意味著進行了真正的重構，因為那些控制器的提供者仍然會沿用原有的很多設計，僅僅在物理形態上發生了一定的變化，其內部的很多電路仍然會借鑒甚至沿用原來的設計。

軟件邏輯層面更是如此，代碼級的沿用和移植是每個供應商都會采用的方式。控制器升級的主要目的是功能的增加與性能的提升，其增量與變更部分才是大量資源被投入的地方。這個過程如同很多人在共同堆起一座高山，每增加一點高度，其實都是在前人的基礎上填了一筐土而已，只是當山越來越高的時候，填土的成本越來越高，人們不得不換一種方法繼續增加山的高度。域控制器也好，中央計算機也好，無非是將原來的土用新的形式進行了整合。這一點可以從很多領域功能的增長變化看出：車身控制、底盤、信息娛樂等領域所增加的功能無一不是對新需求的滿足，而那些基本的功能則很久沒有本質地變化了，更鮮見有消失的功能。即使是自動駕駛等“新興”領域，也是在逐漸地增加功能，從基本的ADAS逐漸拓展而成。

然而，量變不斷積累必然會引起質變。隨著芯片與軟件等相關技術的發展，汽車電子這棟大廈從“石頭與茅草”為主要材料變成了“鋼筋和水泥”的“現代化”，實現手段有了翻天覆地的變化。這主要體現在以各種控制器和通信總線為核心的電子電氣架構的形態上，以及設計工具上。

如果拋開電子電氣架構的物理形態，那么其內部的邏輯在過去的幾十年中一直處于不斷增長的狀態。邏輯的增長源于功能需求的增加。電子電氣架構是逐漸成長起來的，其中的每個子系統也是成長起來的。只不過當今電子電氣架構中的子系統數量在不斷地增加，每個子系統中的邏輯與相應的需求也在不斷地增加。

如果我們將視角聚焦在電子電氣架構的物理形態，那么，電子電氣架構工程師就不得不面對一個現實的問題：使用增量模式還是完全重構的方式來設計新的電子電氣架構。雖然兩種方式的共同點都是要在新電子電氣架構上實現相比原有電子電氣架構的功能和性能的拓展，但其開發難度和成本投入有很大差異。簡而言之，這兩者之間的差異可以類比為城中村的改造與拆遷重建之間的差異。改造的實施成本低、周期短、資源消耗少，但可擴展的功能與性能有限。而拆遷則可以將一切現有的東西推倒重來，按照當前最理想的情況重新構建，但必然會要求投入大量的資源與時間，相應的成本和風險必然要更高。

究竟哪個方式更好，無法一概而論。這取決于企業當前的資源擁有情況以及企業的目標。如果企業的人力與資金豐富，現有的產品線能夠在未來很長一段時間內仍然支撐其收入和市場拓展，且其目標是構建領先所有競爭對手的全新技術平臺，那么完全重構的電子電氣架構也許可以為其帶來未來幾年的領先優勢。

在進行兩種方式的選擇時，還有一個重要因素無法回避——電子電氣架構相關技術的可獲得性與電子電氣系統的總成本。如果將實現一個完美電子電氣架構所需要的各種技術能力的總和定為100分，那么無論是車企還是各種供應商都無法獨自達到100分的要求，但車企和各個供應商能力的總和卻可能達到這個要求。如果車企的能力較強，則可以以較低的成本獲得自己所欠缺的技術能力。反之，獲得成本就會很高。還有一種情況是雙方能力的總和低于100分，即車企的能力較弱，合作的供應商的能力也不夠強，那么，他們合作完成的電子電氣架構的質量就一定會低于預期值。

評估一個電子電氣架構的成本及其收益，單從開發成本或系統BOM成本的角度都是不完整的。至少要將二者結合起來，并考慮該電子電氣架構所能搭載的車型的總銷量，而且還要考慮新電子電氣架構帶來的各種其他附加收益：如功能的增加、質量的提升、品牌美譽度的提升、數據的收集、各種生產和售后成本的下降等。對于如此之多的因素，很難有任何一個企業能夠對其進行完整評估，因此，實際情況是大家仍然較多地采用系統BOM成本作為一個主要的評估標準。?

【5】一個問題：架構設計是技術還是管理?

架構設計無疑是一個對技術能力和經驗要求很高的工作，這是任何一個汽車行業的從業者都不會否定的事情。但對于架構設計工作的范圍或邊界究竟該如何確定，在不同的車企中卻有不同的看法。架構設計、系統設計與開發和各種基礎技術開發等一直有剪不斷理還亂的復雜關系。以下的架構設計的工作內容是各方基本可以達成共識的。

架構設計是一種電子電氣系統的頂層設計工作。

架構定義了平臺開發的邊界以及開發框架：需求，限制和解決方案等。

架構設計是整個電子電氣系統設計的一部分，更多著重于系統中結構這一方面，至少包括物理結構和邏輯結構等，但也包括那些對系統的性能、可靠性、成本和演進性等有關聯、有影響的其他方面。

各種設計原則的制定也是架構設計的重要工作。

架構設計的工作不直接包括具體子系統和部件的開發實現，但與上述組件的實現緊密相關。

基礎設施（如軟硬件平臺選擇、通信總線、中間件等）的選擇同樣也是架構的主要工作內容。

相關流程、方法論和工具的設計和管理維護也是架構工作中的重要部分。 ? ? ?

以上各項工作中，設計工作無疑是占比最大的，但設計工作不等于沒有管理的成分。頂層設計的結果必然會影響眾多的人、事、資金等的配置與走向。管理是指在特定的環境條件下，以人為中心通過計劃、組織、指揮、協調、控制及創新等手段，對組織所擁有的人力、物力、財力、信息等資源進行有效的決策、計劃、組織、領導、控制，以期高效的達到既定組織目標的過程。按照上述定義，將架構設計定義為一種技術管理工作并不為過。

架構在設計過程中對各種方案所做的決策，本身就是一種管理工作。對電子電氣系統結構的設計更是決定了眾多人的工作內容與工作量。而且，由于電子電氣架構開發的復雜性，缺少權威與管理職能的架構團隊是難以完成任務的。即使電子電氣架構的設計最終得以落實，其開發效率也必然是差強人意。

我們再來簡單總結一下架構師的主要工作?

完成電子電氣系統的頂層設計，設計的對象為給定的目標電子電氣系統的結構（關系）與原則。

原則的確定要先于結構的設計。

在電子電氣系統的開發過程中，架構師需要參與整個項目開發的全部過程，包括需求開發、架構設計、系統設計、零部件開發、系統集成、各個階段的測試和驗證等各個階段，負責在整個項目中對技術活動和技術規范進行指導和協調。

架構師在項目開發過程中要擔當技術權威的角色。他需要協調所有的開發人員，與開發人員一直保持溝通，始終保證開發者依照架構意圖去實現各項功能。

任何一個具體的零部件或者系統都不是架構師的交付物，架構師的最終交付物是整個的電子電氣系統。為了交付整個電子電氣系統，架構師還需要設計很多供各個系統和零部件所公用的原則和規范，包括但不限于開發工作的方法論、流程和工具等。

架構師不僅要保持與開發者的溝通，也需要與項目經理、需求分析員，甚至與最終用戶保持溝通。所以，對于架構師來講，不僅有技術方面的要求，還有人際交流方面的要求。

在架構實施的過程中，架構團隊還有一件最重要的任務，就是知識與經驗的積累，從而可以為整個組織的下一次架構設計活動提供支撐，并讓整個組織的能力得以提升。

無論是確定目標系統的結構還是設計各種原則，本質都是做出一系列決策的過程，這也是架構設計與開發過程中最難的工作。

編輯：黃飛

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