軟件決定汽車

　　汽車制造業(yè)里，嵌入式軟件的潛力被白白浪費(fèi)，現(xiàn)有研發(fā)模式的缺點(diǎn)也昭然若揭
　　
　　從手機(jī)、洗衣機(jī)，再到汽車之類的家用產(chǎn)品；從農(nóng)業(yè)機(jī)械、采礦工具再到飛機(jī)這樣的大宗產(chǎn)品，軟件開發(fā)在消費(fèi)產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)程序中的地位越來越重要。
　　對(duì)那些曾經(jīng)大規(guī)模開發(fā)硬件設(shè)施的公司而言，如今的首要問題是為它們的產(chǎn)品開發(fā)出高質(zhì)量的穩(wěn)定的嵌入式軟件。在高科技商業(yè)領(lǐng)域，西門子公司聘請(qǐng)的工程師甚至比微軟、Oracle、SAP這些大軟件公司還多。工程化產(chǎn)品（engineered products）的核心和價(jià)值已經(jīng)從芯片轉(zhuǎn)化為編碼。
　　由于核心轉(zhuǎn)移，習(xí)慣于管理硬件開發(fā)的公司需要學(xué)習(xí)新的流程和規(guī)則來管理好軟件開發(fā)，這樣才能讓它們的流程更多產(chǎn)、軟件更穩(wěn)定。一般來說，解決一個(gè)系統(tǒng)各組成部分如何協(xié)同工作的問題時(shí)，硬件開發(fā)方面的不確定性總是少一些，大概就是某某部分關(guān)聯(lián)好了，或者沒有關(guān)聯(lián)好。軟件開發(fā)則不同，它有很多不明確的界限。因?yàn)橐粋�(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)之間往往有著更多層次的關(guān)聯(lián)和更復(fù)雜的結(jié)合，在測(cè)試階段通常很難全部找到這些隱性問題。
　　要說明軟件開發(fā)的復(fù)雜性，汽車是一個(gè)不錯(cuò)的例子。仔細(xì)研究一下汽車，還能為改進(jìn)嵌入式軟件的質(zhì)量和穩(wěn)定性提供借鑒并指明方向。
　　嵌入式軟件是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要驅(qū)動(dòng)力，也決定著每一款車是否具有潛在價(jià)值，市場(chǎng)分額是否有可能增長(zhǎng)。嵌入式軟件系統(tǒng)控制著車輛上種類繁多的應(yīng)用程序，并處理著大量完全不同的口令，比如懸架控制和衛(wèi)星導(dǎo)航——這些功能系統(tǒng)都實(shí)時(shí)地交換信息。
　　德國(guó)和日本制造商的高端車型使用了65至100個(gè)電子控制單元 (ECUs)，讓每輛汽車成為一個(gè)實(shí)時(shí)的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這需要高度的穩(wěn)定性。不幸的是，關(guān)于嵌入式軟件的質(zhì)量報(bào)告卻是各式各樣的：報(bào)紙不斷地報(bào)道著種種質(zhì)量不合格和產(chǎn)品召回的消息。
　　為了提高嵌入式軟件的穩(wěn)定性，同時(shí)保全汽車品牌的聲譽(yù)，汽車制造商和供應(yīng)商們必須想辦法改進(jìn)質(zhì)量。
　　這不是件容易的事情，但是其他行業(yè)已經(jīng)有成功的例子。他們采納了更成熟的結(jié)構(gòu)、改良了設(shè)計(jì)、研發(fā)和測(cè)試的流程。比如航空航天業(yè)正在采用中央計(jì)算系統(tǒng)來促進(jìn)組件再利用，幫助企業(yè)處理復(fù)雜的系統(tǒng)，以求達(dá)到嚴(yán)格的穩(wěn)定性和質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)。在日用通信行業(yè)，手機(jī)制造商正在開發(fā)軟件協(xié)議群和應(yīng)用軟件之間的Symbian標(biāo)準(zhǔn)界面。這些方法能夠促進(jìn)制造商和供應(yīng)商之間的合作，從而加快產(chǎn)品推向市場(chǎng)的速度。
　　鑒于專屬優(yōu)勢(shì)（Proprietary advantage）在汽車業(yè)中至關(guān)重要，像汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)聯(lián)盟(Autosar)與日本汽車軟件標(biāo)準(zhǔn)化組織（Jaspar）這樣的機(jī)構(gòu)就很難制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但是即使沒有標(biāo)準(zhǔn)，汽車制造商本身以及那些為大制造商供貨的企業(yè)團(tuán)體都可以努力改進(jìn)嵌入式軟件的穩(wěn)定性和汽車本身的質(zhì)量。
　　改進(jìn)軟件質(zhì)量是汽車制造商及其所依賴的零部件供應(yīng)商必須共同承擔(dān)的責(zé)任。麥肯錫正在研究嵌入式軟件的復(fù)雜性和設(shè)計(jì)選擇對(duì)汽車業(yè)乃至整個(gè)經(jīng)濟(jì)的影響，并與汽車制造商和供應(yīng)商的高層領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行研討。
　　這項(xiàng)工作的結(jié)果促進(jìn)了四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的聯(lián)合，它們共同的努力將推進(jìn)嵌入式系統(tǒng)的質(zhì)量的改進(jìn)，以及研發(fā)帶來的產(chǎn)量提升。
　　
　　降低復(fù)雜性
　　
　　任何翻閱過一部新汽車長(zhǎng)達(dá)500頁使用指南的人都知道：制造商每年都在為產(chǎn)品增加新的特征和賣點(diǎn)。汽車業(yè)應(yīng)該嚴(yán)肅地審視每一個(gè)附加特征的價(jià)值，因?yàn)檫@些特征的復(fù)雜性與質(zhì)量評(píng)估和保修成本息息相關(guān)。我們的研究表明，包含300個(gè)特征點(diǎn)的小規(guī)模項(xiàng)目產(chǎn)量（我們用公制來計(jì)量特征復(fù)雜的程度）比包含了30000個(gè)特征點(diǎn)的大項(xiàng)目要高出三倍。
　　汽車制造商們應(yīng)該分析顧客和評(píng)審機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)汽車特征的方式，再來設(shè)計(jì)汽車，以避免不必要的復(fù)雜性。比如，一個(gè)安全氣囊的供應(yīng)商意識(shí)到安全氣袋的質(zhì)量是由“ 新車評(píng)估體系”（New Car Assessment Program，一個(gè)國(guó)際性的安全與質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)）給與的星級(jí)來判斷的，于是他們著力于研究能在評(píng)測(cè)過程中突顯功能的軟件。
　　這樣的做法可以圈定研發(fā)的范圍，使企業(yè)能夠通過新穎的設(shè)計(jì)和消除無止境的復(fù)雜性來打擊競(jìng)爭(zhēng)者。
　　
　　更成熟的架構(gòu)
　　
　　好的軟件架構(gòu)，即作為軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的模式和結(jié)構(gòu)，都是組合式的。它們應(yīng)當(dāng)有一個(gè)組織得很完善的分層系統(tǒng)，就像圖書館的圖書分類號(hào)，使開發(fā)者能夠?qū)�組件進(jìn)行再利用。
　　但是在實(shí)際操作中，很多嵌入式軟件開發(fā)者卻依賴于那些逐漸增加的、偶然性很強(qiáng)的軟件架構(gòu)，這導(dǎo)致產(chǎn)生“意大利面條”式的編碼。
　　事實(shí)上，我們的研究發(fā)現(xiàn)，嵌入式軟件的架構(gòu)是研發(fā)過程中最脆弱的部分，相比傳統(tǒng)的軟件開發(fā)的進(jìn)展，要滯后半個(gè)等級(jí)。這些缺陷必須要改正，因?yàn)檐浖�架�?gòu)對(duì)生產(chǎn)力有著極大的影響：越成熟的架構(gòu)越能實(shí)現(xiàn)組合式和標(biāo)準(zhǔn)化，越能對(duì)組件進(jìn)行再利用，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的界面也就會(huì)越少。
　　從一個(gè)成熟等級(jí)發(fā)展到另一個(gè)等級(jí)能帶來2.5倍的研發(fā)效果。在大多數(shù)情況下，質(zhì)量的改進(jìn)來自于摒棄已有的平臺(tái)，采用發(fā)展得更完備的構(gòu)架作為共同的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)架。隨著標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)、硬件、綜合平臺(tái)的改良，嵌入式軟件的開發(fā)者們可以期望達(dá)到傳統(tǒng)個(gè)人電腦軟件開發(fā)商們能夠達(dá)到的更高的生產(chǎn)水平。
　　一個(gè)電信設(shè)備公司從專屬系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到嵌入式Linux架構(gòu)，發(fā)現(xiàn)后者的研發(fā)加快了6倍。一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備供應(yīng)商投資開發(fā)了一套更靈活、層次更豐富的架構(gòu)，將上市的時(shí)間從4個(gè)月減少至3個(gè)月。
　　
　　學(xué)點(diǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)知識(shí)
　　
　　成本的壓力會(huì)誘惑供應(yīng)商和制造商通過選擇便宜的投入來省錢，但是這種做法往往導(dǎo)致保修成本增加。硬件方面，廉價(jià)的組件更容易壞掉或者損耗。而對(duì)嵌入式系統(tǒng)而言，錯(cuò)誤通常源自粗糙的設(shè)計(jì)和不充分的檢測(cè)。
　　當(dāng)供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商們想采取低成本設(shè)計(jì)策略時(shí)，他們必須學(xué)習(xí)如何從更廣泛的標(biāo)準(zhǔn)角度來考慮問題，不能忽略復(fù)雜軟件和廉價(jià)硬件帶來的產(chǎn)品使用壽命縮短的成本。
　　一個(gè)期望降低組件成本的汽車制造商不得不分析使用廉價(jià)硬件是否真的有意義，因?yàn)檫@種做法會(huì)對(duì)軟件開發(fā)提出更多的要求，也有可能導(dǎo)致更多的產(chǎn)品缺陷。這種不必要的復(fù)雜性增加了保修成本，這時(shí)該公司發(fā)現(xiàn)，只有生產(chǎn)量增加到26萬輛車以上，才能保本。但是如果使用更貴一點(diǎn)的硬件，則可以把盈虧平衡點(diǎn)降至12萬輛。
　　
　　改進(jìn)研發(fā)流程
　　
　　很多使用嵌入式軟件的公司，無論是汽車制造商，還是電信設(shè)備生產(chǎn)商，抑或消費(fèi)電子產(chǎn)品行業(yè)，其產(chǎn)品生產(chǎn)都有著很強(qiáng)的工程學(xué)傳統(tǒng)。因此，他們通常采用硬件驅(qū)動(dòng)式的生產(chǎn)方式，重視物理組件，并且傾向于用機(jī)械的眼光來看待各零件如何組成整體。這樣的公司就需要改進(jìn)他們研發(fā)和整合軟件系統(tǒng)的技術(shù)。
　　在過去的20年里，軟件行業(yè)通過采取全球化的質(zhì)量測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，如軟件功能成熟度模型（Capability Maturity Model），或者那些以功能點(diǎn)為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)，使其開發(fā)方法更專業(yè)化。但是嵌入式系統(tǒng)的研發(fā)卻已經(jīng)滯后于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。適合于嵌入式系統(tǒng)的軟件研發(fā)工具越來越少，已有的那些工具卻只注重設(shè)計(jì)過程的局部，而非全局。
　　由于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)要求研發(fā)人員在軟件、硬件工程和物理學(xué)方面都是專家，因此理想的操作方式應(yīng)當(dāng)包括跨功能的專家隊(duì)伍（以特征為基礎(chǔ)的研發(fā)），應(yīng)用常規(guī)模型和模擬工具的研發(fā)方法，以及時(shí)間盒（為開發(fā)者交付方案提供具體的時(shí)間限制）。通過建立跨功能的專家隊(duì)伍和時(shí)間盒，一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)公司能夠?qū)⑵洚a(chǎn)量提高到產(chǎn)業(yè)平均水平的兩倍。
　　
　　改變既有觀念
　　
　　正如其他產(chǎn)業(yè)一樣，汽車產(chǎn)品質(zhì)量越來越依賴于軟件。
　　與許多其他軟件開發(fā)者相比，開發(fā)汽車業(yè)嵌入式系統(tǒng)的工程師們沒有遵循一些既有的標(biāo)準(zhǔn)，比如，衡量研發(fā)過程的產(chǎn)量（每個(gè)人、每個(gè)月的特征點(diǎn)），以及軟件質(zhì)量（每個(gè)特征點(diǎn)的缺陷）的標(biāo)準(zhǔn)，盡管這些標(biāo)準(zhǔn)曾經(jīng)在其他地方推進(jìn)過生產(chǎn)力。
　　這些開發(fā)者們?nèi)匀辉趥鹘y(tǒng)思維下辛勤勞動(dòng)，以硬件為導(dǎo)向的產(chǎn)品衡量標(biāo)準(zhǔn)仍然左右著他們的思維。直到公司開始使用以軟件為導(dǎo)向的公制來衡量研發(fā)過程的績(jī)效，他們才努力改進(jìn)他們的方法，進(jìn)行正確的轉(zhuǎn)型，比如增加在軟件架構(gòu)方面的先期投資，提高軟件質(zhì)量。
　　改變既有觀念，是經(jīng)理們的另一項(xiàng)艱巨任務(wù)。在公司里，他們必須說服工程師們采用能夠緊密監(jiān)控產(chǎn)量的方法——很少有工程師能對(duì)此表現(xiàn)熱情。他們還必須就淘汰已有的架構(gòu)和研發(fā)程序，使用績(jī)效更佳的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行激烈的爭(zhēng)論。其他行業(yè)的例子能夠幫助經(jīng)理們處理這些變化，如果更多的供應(yīng)商加入這一行列推動(dòng)這一進(jìn)程的話，事情肯定會(huì)容易許多。
　　在龐大的汽車供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)里，單獨(dú)的商家必須熟知他們的系統(tǒng)和其他供應(yīng)商的系統(tǒng)是如何協(xié)同工作的。專屬優(yōu)勢(shì)的確很重要，但是他們?cè)僖膊荒苓M(jìn)行黑箱操作，也不能期望制造商們鋪好所有的道路。在缺少權(quán)威的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)整合的人將會(huì)有更多的新機(jī)會(huì)。
　　汽車制造只是一個(gè)行業(yè)（但是個(gè)極有代表性的例子），在這個(gè)行業(yè)里，嵌入式軟件的潛力被白白浪費(fèi)，現(xiàn)有研發(fā)模式的缺點(diǎn)也昭然若揭。如果汽車業(yè)和其他行業(yè)的制造商想維護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量的聲譽(yù)，他們和他們的供應(yīng)商們必須提高嵌入式軟件的質(zhì)量，并提高其研發(fā)成果的生產(chǎn)能力，縮短推向市場(chǎng)的時(shí)間。

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