西门子Polarion和ESD支持软件工程敏捷开发
陈方瑜, 亚太ALM资深顾问
Realize innovation.
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议题
1. 嵌入式软件开发现状
2. 软件开发的敏捷交付
3. 西门子软件开发平台Polarion
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面临的问题
“如何协同团队的工作，遇到问题如何去追溯和定位?”
“面对不断变更的需求，如何能够确定变更影响的广度和深度，并对软件开发路线做出正确及时的修正?”
“如何缩减研发成本? ”
“如何有效地复用已有的设计?”
“如何提高开发效率?”
“如何保证代码的功能可靠性与安全性?”
“如何确定后续技术的改进方向?”
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架构师产品
目前典型的场景
在独立的系统中管理需求
Problems with isolated requirements and domain silos
• 难以理解完整的产品定义
• 过时的信息
• 缺乏协作、协调和计划
• 没有跨域可追溯性或依赖关系
• 工件的版本不一致
• 无法跨区域配置数据和变体
• 缺乏跨域变更影响评估
?
?
工程师系统 机械
工程师 电气
工程师 测试/质量
工程师
Word Excel
工程师软件
DOORS
孤立的需求和独立领域的问题
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理想的功能需求与软件实现的过程（趋势）
Sensor Processing
Control
Actuator Processing
User Interface
需求分析 软件架构 代码开发（IDE）
需求与架构关联
需求与代码关联 架构与代码关联
同一集成开发环境
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议题
1. 嵌入式软件开发现状
2. 软件开发的敏捷交付
3. 西门子软件开发平台Polarion
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西门子战略驱动软件交付业务转型
现状 未来 (2020 horizon)
• 考虑单一产品的系统工程问题，单一产品的功能 网络
• 描述性系统分解和结构模型
• 基于人为决策，基于文档的产品安全，可靠性 分析
• 嵌入式软件架构的有限扩展性
• 维护阶段的诊断和软件升级，软件兼容性和依赖 性的可视化程度低
• 预定义的系统行为
• 设计、开发、制造的烟囱式管理
• 交互产品的系统工程。用户、产品、基础设施设备和环 境事件的功能网络
• 仿真系统模型行为，预测大量复杂场景的的处理
• 自动化程度增加，产品必须满足制造、维护、风险评估、
测试和维修的高标准
• 多个传感器，多个功能的复杂架构，同时提供冗余
• 从测试、运营现场到上游研发的闭环反馈，远程监控、
诊断、维修和升级
• 自适应和预测性系统行为
• DEVOPS和敏捷的产业化实践
© Siemens AG 2018 需求
系统仿真
特征
多领域系统建模&设计 Multi-Domain System
Modeling & Design
功能
西门子解决方案的与众不同
数字化转变：跨领域系统驱动设计
010100 010001 001011
多领域仿真 Multi-Domain Simulation
Convergent modeling
多物理 虚拟仿真客户述求 Customer
Needs
验证 确认 Verification Validation
数字化制造 Digital Manufacturing
性能智慧化优化 Performance
intelligence
持续集成，验证和确认
端到端的追溯 —更改和配置编排
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愿景-西门子工业软件提供软件工程价值链
集成软件价值链
Integrated SOFTWARE Value Chain
敏捷系统工程
Agile Systems Engineering
追溯自动化 AUTOMATE Traceability
集成服务数据 Integrate
“in-service” Data
集成制造 Integrate Manufacturing
DEV OPS
for Embedded Systems
可视化和仿真 Virtualization and
Simulation
生命周期管理 持续交付
Lifecycle Management Continuous Delivery
持续验证&确认 Continuous verification & validation
持续集成反馈 Continuous integrated feedback
In the Loop 精益敏捷
L E AN A G I L E
集成供应商 Integrate Suppliers
芯片到产品 Chip to product
闭环
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硬件&软件Hardware & Software 共仿真 co-simulation
独一无二的集成软件工程价值链
为分布式软件优化EE系统
Optimized EE Systems for distributed Software
产品层次设计权衡 多系统集成
Product level trade-offs &
multi-systems integration
安全、可靠软件开发
Secure, Reliable & Safe Software Development
软件建模Software modeling &
行为性能工程behavior engineering
控制&算法开发 Controls &
Algorithm Development EE建模&架构
E/E Modeling &
Architecture
重用 Reuse
UTILIZE UTILIZE REALIZE
REALIZE 追溯
Traceability
T EA MCEN T ER
CONCEPTUALIZE CONCEPTUALIZE
协同
Collaboration
Polari on A LM
编排端到端的软件开发 Orchestrate end-to-end Software development
闭环验证&确认 Closed-loop Verification
& Validation 从芯片到产品
From Chip to Product
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嵌入式系统研发流程
LMS™ ESD
系统需求
系统设计
PCB布线投板焊接
软件模块代码编写 零部件加工制造
系统集成 产品发布
AADL 导入
数据字典 物理单位
定义模块 定义接口
定义功能
状态机
与需求关联 定义代码分析项
定义模块单元测 试 模块接口约束
架构模型细化
C代码编写
C代码导入
执行模块单元测 试
编码规范验证 测试结果自动
与需求验证 从需求触发单元
测试
Simulink 模型导入
软件实现 与单元测试
软件架构工程师
软件工程师、算法工程师
测试工程师
软件集成 与集成测试
软件功能分支管
理 从需求触发
集成测试
集成测试结果 与需求验证 与被控对象模型
闭环验证
系统架构创建 创建系统架构
ESD
Simulink 架构导入
需求导入 Polarion
需求创建 ESD
AUTOSAR接口
SysML导入
系统工程师 项目经理
基于需求和约束 完成
软件开发全过程
Tc System Modeler
Polarion
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模型驱动的嵌入式软件研发流程
模型驱动的嵌入式软件研发流程主要体现在：
设计阶段：
开发阶段：
测试与验证阶段：
l 软件编写之前必须首先进行系统架构 设计和确认
l 所有的功能架构都必须有与之相对应 的测试计划
l 架构设计中的功能模块必须与需求点 一一对应
l 图形化的编程方式 l 复用已有的代码设计
l 支持算法模型的导入与集成 l 算法开发的同时，实现模块测试
用例的开发
l 编码规范的校验
l 针对不同功能模块的测试用例管 理
l 单元测试/集成测试 l 测试用例自动执行
l 测试结果与需求点一一对应进行
验证
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相对传统IDE的新增功能
多种代码编写 方式：C代码、
真值表、状态 机、图形编程、
代数公式…
C代码 导入功能
Simulink 模型导入
测试用例开发 与执行 编码规范验证
与仿真模型的 闭环验证
与ALM工具集成 实现需求、代 码、测试多向
关联 传统IDE
l 代码编辑 l 编译链接 l 断点调试
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1.系统架构设计阶段
ü
通过与ALM工具的集成实现需 求项与测试用例的双向追溯。通过在POLARION中制定需求 条目，可直接关联到ESD中开 发的测试用例
ü
同时在ESD中的仿真测试结果 可直接导入POARION中进行 与需求性能指标的验证。通过关联检查确认软件所有需求点都能被功能模块覆盖
ESD
Polarion
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代码编写
2.软件实现阶段
导入选项:
l 无需任何改动导入已有C文件 l 导入已有的模块配置管理H文件
l C文件导入过程中自动进行编码规范检查 将复用代码导入工程的优势在于:
l 消除功能定义配置选项中相冲突的代码 错误
l 使代码开发中的功能加载项更加直观，
便于后期维护和修改。
导入功能:
• 导入Simulink与Stateflow模型
• 导入模型初始化数据 优势:
• 将Simulink与Stateflow开发的控制策略与 C代码无缝集成
• 缩短控制策略与软件集成的时间，提供开 发效率
• 提高软件质量 C代码
决策表 数学表达式 有限状态机
提供标准的库模块
IDE强制进行代码检查 软件
模块
检查 规则
语法检查
Warning OK
l 实时检查输入的语法错误 l 实时检查编码规则冲突
(MISRA)
l 实时检查变量物理单位在赋 值过程中的一致性
代码复用 代码与模型集成
在架构模型定义的功能模块中 填充实际软件算法
通过软件工具将需要 复用的C代码导入工程
导入Simulink/Stateflow模型 与算法代码进行集成
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3.测试与验证阶段
ü
在ESD中的仿真测试结果可直 接导入POARION中进行与需 求性能指标的验证。ü
ESD中的测试结果自动上传到 Polarion中进行统一管理。ü
Polarion为测试未通过项自动 创建问题回归任务通过关联检查确认软件所有BUG都经过迭代完成回归
Polarion
ESD
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研发流程总结
项目经理 1
建立需求和对应测试用例
软件架构师 2
定义软件架构，定义接口约束，
功能配置，测试计划等
3
项目经理
修改完善软件架构
4 4
软件工程师
控制工程师
代码开发 复用
向ESD中导入 Simulink控制策略
5 模型工程师
5 6
7
算法和测试用例集 成编译连接 监控项目所有
任务的执行进 度
问题回归
测试未通过项 自动创建回归
任务
8
9
软件工程师
测试工程师
核对功能需求，对变更 进行调整
测试用例自动执行 测试结果验证
软件架构模块细化 填充
软件架构合理性分析，软 件与需求一致性分析
软件架构师
-
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议题
1. 嵌入式软件开发现状 2. 软件开发的敏捷交付
3. 西门子软件开发平台Polarion
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西门子Polarion ALM
ü 公司成立于2004, 总部在德国斯图加特，2015年被西门子 收购
ü 2005年发布了第一款100%基于 网页的 统一的 全生命周期 管理平台Application Lifecycle Management (ALM) ü 10年来一直致力于灵活的协同合作,完整的可跟踪性,实时协
作和直观的用户界面
ü 10年来公司稳步增长,客户满意度不断提高
财富 1000
250+ 2.5+M 用 户
200+ 扩展
注册的 社区会 员
15K
软件
需求管理 构建&发布 管理
协同合作&
可跟踪性 工作流程
敏捷/混合 项目管理 变更&配置
管理
重用&分支 管理
测试&质量 管理
问题&风险 管理
计划&资源 管理 审计&度量
管理
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Polarion ALM客户集
广泛的、忠 诚的客户基础
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有标准模板的认证工具
唯一一个同时得到IEC 61508/ISO 26262认证的工具 模板: CMMI, FAA, FDA, IEC, ISO, SPICE 等等
“ 我们对Polarion的ISO 26262的工具资格感到兴奋，它帮助我们节省了大量 在自己的认证过程中消耗的时间和金钱。”
– Maria Eugenia Zuniga
Quantum Technologies
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Polarion ALM – 三大支柱
协同合作
可追溯性
重用
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ALM 三大支柱
安全的协同合作
.
通过细粒度的权限控制和健壮的可配 置自动化工作流来轻松和安全地协同
合作并共享资产
安全的协同合作
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ALM 三大支柱
确保可追溯性
.
使用Polarion，您可以确保在开发过程中每一步的信 息的完整性
每一步都只是点击一下 — 从修改的代码行开始到高 级的变更请求
确保可追溯性
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Page 25 Siemens PLM Software
ALM 三大支柱
有效地重用
.
60%-80%的需求、代码和测试都是在项目之 间共享的。
重用、分支和合并您的数据，以支持项目或 产品线进行有效的串行开发或并行开发
有效地重用
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ALM
测试与质量保证
问题与缺陷管理 更改与配置
审计指标报告 资源管理
构建和版本管理 软件变体管理
软件需求管理
选择采用 ALM 来获得以下优势…
生命周期可跟踪性
更改影响分析
配置与版本控制
可查证并安全可靠
可实现重用
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测试与质量保证
问题与缺陷管理
更改与配置
审计指标报告 资源管理
构建和版本管理 软件变体管理
软件需求管理
ALM
eQube
LMS
Simulink LMS
Magic Draw
PLM Tc MATLAB
Perforce Git
Eclipse
Klocwork Vector
LDRA
SPARQL
ISO、
SPICE w3C
