梅賽德斯-奔馳北美研發中心（MBRDNA）運用MES Model Examiner工具軟件來提升其基于模型的軟件設計流程。

作為世界上最著名的汽車制造商之一的研發部門，MBRDNA的開發團隊一直以來在不斷尋找最高效和最有效的方法和流程，為其開發用于尖端汽車功能的安全軟件，如E-Drive控制器。?但是，向現有的軟件程序里添加功能，同時又要保持它的可理解性、可維護性和可測試性是一項挑戰。?為實現這一目標，即便使用軟件模型，也需要先進的工具和流程作為輔助，才能實現這一目標。?

控制軟件的持續改進：重構的必要性

MBRDNA尤其希望提升其E-Drive組件的控制軟件的性能。?在美國密歇根州雷德福（Redford, MI）的團隊已將基于模型的開發作為其設計嵌入式控制軟件的主要開發方法。作為它的一部分，軟件模型是開發過程中的基本工件–對功能完整性和預期功能覆蓋率的驗證主要在軟件模型層級進行。?作為對流程的持續改善的一個方面，現有的用于生產的軟件模型會定期進行改進，以合并越來越多的功能。 MBRDNA的E-Drive軟件模型是電子驅動系統控制器的基礎。?它管理著如電子驅動器的扭矩和牽引力等功能。?該控制器軟件還用于48V系統，純電驅動系統和燃料電池項目等領域。

MBRDNA的策略是首先實現軟件的基本功能。?隨著更加復雜的需求和其他項目利益相關者,?如新開發人員、測試人員和校準人員的參與，MBRDNA確定了“管理復雜度”的必要性，以便使復雜的軟件模型相對容易理解，并促進團隊之間的有關直接溝通。?軟件模型變得越來越大，這成為審查基本模型的主要原因。軟件模型功能測試團隊經常需要特別投入額外的精力來測試軟件模型及其包含的軟件單元。?對測試團隊來說，將特定的需求追溯到模型的相關子系統也是非常耗時的。

MBRDNA決定建立一個全面的軟件模型重構項目，以應對這種不斷增加的測試和跟蹤工作。

開發一個軟件模型重構的系統方法

MBRDNA首先定義了一組軟件模型重構的目標。?其主要目標的是通過降低模型的復雜度來提高模型的可測試性和可理解性。 MBRDNA希望降低子系統級別和整個軟件模型集成級別的復雜度。 MBRDNA遵循ISO 26262安全標準，因此他們必須確保單元和模型的結構良好且不包含過于復雜的部件，因為這經常會導致測試出現問題。?過于復雜的部件必須分解成不太復雜和較小的單元–最好是每個子系統只包含一個專用功能。?另一個目標是識別潛在的庫元素，這將進一步降低模型的整體復雜度。 MBRDNA的做法是將自動化水平推向最高。為此，MBRDNA開始著手尋找模型架構增強工具來支持和監控重構結果。?作為確定的軟件模型設計流程的一部分，他們的長期打算是驗證此類工具是否有助于體系架構的持續監控和優化。

尋找合適的工具?

MES Model Examiner(MXAM)工具軟件被選中支持模型重構項目。MXAM可計算每個子系統的軟件模型的本地復雜度，并提供有關整體模型復雜度的信息。?此工具還向用戶指出所謂模型的熱點。?熱點是模型的子系統，應該被修改和重構。?為了進一步優化MXAM的功效，MBRDNA利用該工具的靈活性，為他們的特定環境進行了個性化定制。 MBRDNA在MXAM的配置中特別添加了特定功能代碼塊并定義了自定義縮放因子。?鑒于這種簡單的可配置性，該工具可提供一系列度量指標，精確地識別MBRDNA模型中有問題的部分。?該工具還可進行定性和定量分析。定量分析包含軟件模型的全局整體復雜度分析。?該信息在“重新架構流程”和軟件進一步模塊化的過程中是必要的，其中整體復雜度用于確定哪個超大型軟件模型應該被分解成多個軟件模塊。?定性分析為MBRDNA提供有關特定軟件模型中容易出錯的熱點的信息。?因此MBRDNA對本地子系統的復雜度，以及如何以智能的方式限制復雜度的方法特別感興趣。

重構技術的應用

根據MXAM提供的度量指標，MBRDNA開發并采用了一系列技術來重構被識別的軟件模型部件：

系統地將過于復雜的子系統分解為一組不太復雜，功能相關的子系統。

使用MXAM的克隆檢測功能來檢測模型中重復使用的冗余元素/代碼塊（blocks）（例如：多項式（Polynoms）的代碼塊?），并將這些冗余元素添加到MBRDNA特定的代碼塊庫（block library）或引用的模型中。這樣做的目的是避免出現須單獨進行檢查和測試的冗余模型組件。

使用MXAM收獲的積極成果

MXAM的分析高度精確地指出了軟件模型中易出錯的熱點。根據MBRDNA的高級開發人員Humphrey Achiri的說法，“MXAM大大提高了我們軟件模型的整體可讀性、可測試性和可維護性。”?此外，梅賽德斯-奔馳的校準工程師們指出，它使得“在車輛測試期間，其測試軌道上的時間是一個限制因素，而MXAM使得定位到最終軟件這件事變得更加容易。”對梅賽德斯-奔馳的測試工程師們來說，設計MIL和SIL的測試用例也變得更加方便了（即易于進行基于需求的測試），因為單個需求與特定子系統中的實際實現更加一致。?另外，由于單個子系統不太復雜，因此軟件的文檔也變得更加簡單。

MBRDNA目前已經能夠實現其主要目標，即提高新一代混合動力汽車和純電動汽車軟件模塊的可讀性、可測試性和可維護性。?鑒于復雜的單個子系統的減少，軟件的文檔也得以簡化。?通過重構取得的數值結果包括：

作為度量整體軟件模型的可理解性和可讀性的指標，整體復雜度已降低約10%。這意味著為理解、維護、測試和實施重構軟件模型所需的工作量大幅減少。

局部復雜度的測值也有了顯著的降低，而且對于一些軟件模型，復雜子系統的數量減少到了零。

在軟實力方面取得的成果：

來自需求工程團隊的評論：“這些軟件模型現在更容易理解和使用。”?因為該模型與MBRDNA的48V系統、純E-Drive系統和燃料電池項目具有額外相關性，因此對其復雜度的管理也被證明有益于版本管理。

此外，自動生成的代碼沒有改變，這是因為模型中描述的功能未被修改。

鑒于取得的積極實際成果，開發流程的提升以及有利的內部反饋，MBRDNA為安裝MXAM工具軟件并重構整個軟件模型所做的努力是一項很好的投資。?重構項目的反饋和具體的實際效果都非常好。

對MBRDNA復雜度管理的前景展望

未來，MXAM將為MBRDNA模型的持續優化和重構提供支持。在MBRDNA開發與重構控制器功能的大型軟件模型流程指南里將列出一組MXRAY檢查和度量指標作為團隊在監控整個開發流程的模型體系架構方面的最佳實踐。 MBRDNA還計劃將該工具集成到基于Jenkins技術的高度自動化持續集成構建流程中。?自評估開始以來，MXAM自身也實現了一些重大提升。?借助MXAM工具軟件里包含的一系列新功能，例如額外的不連貫不相關性和接口界面效率指標，“可以進一步簡化持續模型改進的流程”，MBRDNA的E-Drive軟件總監，Alexander Dolpp總結道。

關于MES模賽思:?軟件質量在控制之中

模賽思軟件技術有限公司(Model Engineering Solutions)，簡稱MES)是一家高科技軟件公司，專為軟件項目的質量保障提供解決方案。MES為客戶基于模型的軟件開發提供技術支持，使其符合IEC 61508、ISO 26262或ASPICE等行業標準。

MES模賽思成立于2006年，總部位于德國柏林。Hartmut Pohlheim博士作為基于模型的開發領域最著名的專家之一，自2008年起任公司常務董事。MES的主要客戶包括整車廠如戴姆勒、大眾、豐田和吉利等以及博世、西門子和三星等行業供應商。在汽車行業中，除少數幾家公司外，全球數十家頂尖制造商及供應商均在他們的開發環境中使用MES的解決方案。為支持其全球客戶，MES已在美國和中國建立了子公司，并與全球分銷商網絡緊密合作。

MES的產品包括4種質量工具軟件：MXAM、MTest、MoRe和MQC，它們共同構成了一個工具鏈，全面保障基于模型的軟件開發過程中所有階段的質量。通過MES Jenkins Plugin，該工具鏈也可以在持續集成環境中使用。工具鏈主要應用平臺為MATLAB? Simulink?。除了MES質量工具外，MES測試中心和MES學院的專家們還為全球客戶提供關于質量保證和開發流程優化的定制咨詢服務及培訓課程。

MES是dSPACE 公司的戰略合作伙伴和MathWorks及ETAS的產品合作伙伴。MES學院與SAE International有合作關系。

　　審核編輯：湯梓紅