基于IPD的嵌入式项目集成管理模型研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 5 4 5.28MB 81 页 15积分

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摘要

嵌入式产业是后PC时代一个崭新的行业，但是中国高新技术企业能否抓住契机并快速

发展，不仅依赖于是否掌握先进的嵌入式技术，更重要的是在于如何对嵌入式研发项目进

行有效的系统管理。美国国防部在19世纪70年代立项并研究了软件项目做不好的原因，结

果发现70%的项目问题是由于管理不善引起的，而不是因为技术能力不够；1995年，

StandishGroup 研究表明，所有的开发项目中有32%的项目在它们结束之前被中止，此外，

超过50%的软件项目花费的成本相当于原来预算的2倍；只有42%的软件项目完成时达到了

预期的范围和功能。嵌入式系统的研发和传统软件的研发存在很大的区别，从系统结构上

讲，嵌入式软件与硬件有机地结合共同完成系统功能，软件与特定硬件不能绝然分开；从

研制过程来看，嵌入式软件与硬件研制相互依赖、相互制约，必须相互协调同步进行。由

于嵌入式系统需要软硬件协同开发的特点，传统的嵌入式项目开发与管理模式严重制约了

我国嵌入式系统的研发和嵌入式产业的发展。

嵌入式项目集成管理模型是根据嵌入式系统软硬件协同开发的特点而设计的开发管理

模式，模型中运用了IPD（集成产品开发）的新产品开发与管道管理的思想，嵌入式项目

集成管理模型是一种系统管理模型，它强调项目研发过程的优化、垂直研发流程的整合、

程序算法的流程改进和资源的有效利用。由于IPD本质上是一种产品经营管理的模式，它

强调最终的盈利，基于IPD可建立起基于市场和客户需求驱动的集成产品开发流程，保证

嵌入式系统产品能取得最终的市场成功。

嵌入式项目的集成管理模型，设计了全模块化的嵌入式系统开发架构，并定义了模块

之间的标准化接口，使得各个模块之间的开发能相对独立的并行开展，针对嵌入式软硬件

一体化的特点，在纵向上，设计了层次之间的垂直开发流程，在横向上，设计了流水线式

开发流程；改进和优化了IPD的管道管理流程，使得有限的资源能在软硬件协同开发中得

到最优化的配置；设计了跨模块的集成管理团队解决了各个模块之间相对分散的弊端；设

计了基于CBB（公共基础模块）的流水线式集成开发模式，保证嵌入式产品能及时高效的

投放市场。

将本文设计的嵌入式项目的集成管理模型应用于MITAC（世界五百强、全球第三大

GPS导航系统制造商）公司的GPS导航系统研发项目上，对GPS导航系统进行了全模块化

的集成开发流程设计，提高了模块间和软硬件间的协同开发效率；进行了基于CBB对算法

改进与创新、系统开发创新和流水线式开发模式的研究；通过实际应用，使项目的开发周

期缩短了近1/3，程序算法的运行效率提高了25%左右，系统的可靠性也得到了保证。嵌入

式项目集成管理模型已经在企业得到了实施和应用，并取得了优良的效果。

关键字：嵌入式系统集成管理并行工程公共基础模块集成开发协同开发

ABSTRACT

Embedded industry is a new era after the PC industry, whether the Chinese high-tech

enterprises can seize the opportunity, not only depends on the mastery of advanced embedded

technology, but also depends more on how to carry out effective embedded R&D projects

management. According to United States Department of Defense 1870s research about software

projects, found that 70 percent problems of the project is due to poor management, but not

because of lack of technical capacity; In 1995, StandishGroup study showed that 32% of the

development projects have been suspended before the end of their suspension, and more than

half of the software project cost equivalent to the cost of 2 times the original estimate, only 42%

of software projects achieve the expected completion of the scope and function. There is a big

difference between embedded systems development and the traditional software development.

On the system architecture, embedded software and hardware together organically integrate

complete system, software and hardware can not be absolutely separated. On the development

process, the embedded software and hardware development is interdependent, mutual restraints

and must be developed in parallel coordination at the same time. Because of co-development

needs between embedded systems hardware and software, the characteristics of traditional

embedded systems project management model has seriously hampered the development of

China's embedded industry.

The embedded integration project management model is based on the characteristics of

embedded system hardware and software co-development, the model use the development of

new products and pipeline management thinking in the IPD (Integrated Product Development),

but IPD is essentially a product management model, which emphasizes ultimately the

profitability; The embedded integration project management model emphasizes research and

development process optimization, the process of improving the program algorithm and the

efficient use of resources. Based on IPD, the model can be established based on market demand

and customer-driven integrated product development process to ensure that embedded systems

products can achieve the ultimate success.

The embedded integration project management model gives the entire architecture modular

design of embedded systems development and the definition of standardized interfaces between

modules, the development of various modules can be relatively independent of the parallel

development; which improves and optimizes the pipeline management processes of IPD, makes

limited resources in the development of hardware and software synergy most optimal

configuration; which designs an inter-module integrated management team to solve drawbacks

of relatively decentralized of the team between the various modules; which designs integrated

development of the pipeline mode based on the CBB (public infrastructure module), embedded

products can guarantee the timely and efficient on the market.

Finally, with a study of MITAC (world's top 500, the world's third largest GPS navigation

system manufacturers) companies, the paper carries out in-depth embedded integrated

management project application of the model. This paper gives a integrated development

modular design of GPS navigation system, improves the development efficiency of hardware and

software modules, and studies the algorithm improvement and innovation, system innovation and

development of the pipeline based on CBB; The practice shows that the project development

cycle shortened by nearly 1/3, procedures algorithm operating efficiency increased by 25 percent,

the reliability of the system is guaranteed after using the model. The Embedded Project

Integrated Management Model has been implemented and applied in the enterprise, and have

achieved good results.

Key Word ：Embedded System, Integrated Management, Concurrent

Engineering, CBB, Integrated Development, Collaborative Development

中文摘要

ABSTRACT

第一章绪论 ................................................................ 1

§1.1 研究背景介绍 .......................................................... 1

§1.2 研究的意义 ............................................................ 2

§1.3 研究内容 .............................................................. 3

§1.4 本文的架构 ............................................................ 4

第二章嵌入式系统特征 ....................................................... 5

§2.1 嵌入式系统的基本特征 .................................................. 5

§2.1.1 嵌入式系统的概念 .................................................. 5

§2.1.2 嵌入式系统硬件 .................................................... 6

§2.1.3 嵌入式系统软件 .................................................... 6

§2.1.4 嵌入式系统特点 .................................................... 7

§2.2 嵌入式行业的基本特征 ................................................. 10

§2.2.1 嵌入式行业发展状况 ............................................... 10

§2.2.2 嵌入式行业发展趋势 ............................................... 12

§2.3 总结 ................................................................. 14

第三章项目管理理论基础 .................................................... 15

§3.1 目前流行的几种项目管理模式 ........................................... 15

§3.2 目前项目管理模式的弊端和不足 ......................................... 17

§3.3 项目集成管理的概念与现状分析 ......................................... 18

§3.3.1 项目集成管理的概念 ............................................... 18

§3.3.2 项目集成管理现状与发展历程 ....................................... 19

§3.4 嵌入式项目管理的现状与存在的问题 ..................................... 20

§3.4.1 市场需求定位问题 ................................................. 21

§3.4.2 系统工程方面的问题 ............................................... 22

§3.4.3 项目管理问题 ..................................................... 22

§3.4.4 流程管理问题 ..................................................... 23

§3.4.5 组织架构问题 ..................................................... 24

§3.5 总结 ................................................................. 24

第四章嵌入式项目集成管理模型研究 .......................................... 25

§4.1 嵌入式系统管理的特点 ................................................. 25

§4.2 集成管理体系中设计的重点 ............................................. 26

§4.2.1 核心层 ........................................................... 26

§4.2.2 使能技术 ......................................................... 27

§4.2.3 支撑技术 ......................................................... 28

§4.3 嵌入式项目集成管理模型核心设计思想 ................................... 29

§4.3.1 模块化分工与集成化管理相结合 ..................................... 29

§4.3.2 建立高效的集成开发团队 ........................................... 29

§4.3.3 采用异步开发模式提高开发效率 ..................................... 30

§4.3.4 利用管道管理提高资源利用效率 ..................................... 30

§4.3.5 加强风险控制，保证产品质量 ....................................... 30

§4.4 基于 IPD 的嵌入式项目集成管理模型框架 ................................. 31

§4.4.1 流程决策系统 ..................................................... 32

§4.4.2 专家支持系统 ..................................................... 39

§4.5 嵌入式项目集成管理流程与其他流程之间的关系 ........................... 42

§4.5.1 嵌入式项目集成管理在企业中的位置 ................................. 43

§4.5.2 嵌入式项目集成管理流程与 IPD 流程的关系 ........................... 43

§4.5.3 项目集成管理流程与其支持子流程之间的关系说明 ..................... 43

§4.5.4 项目集成管理流程和使能流程的关系 ................................. 44

§4.5.5 项目集成管理流程中的评审流程 ..................................... 45

§4.6 总结 ................................................................. 47

第五章嵌入式项目集成管理模型在 GPS 导航系统开发上的应用研究 ................ 49

§5.1 GPS 导航系统的集成开发团队与全模块化设计 ............................. 49

§5.2 全模块化设计对程序开发效率的提高 ..................................... 50

§5.3 并行工程对嵌入式系统软硬件协同开发效率的提高 ......................... 53

§5.4 利用 CBB 提高嵌入式系统开发效率 ....................................... 57

§5.4.1 使用 CBB 实现流水线式开发 ..........................................58

§5.4.2 使用 CBB 实现系统开发创新 ..........................................60

§5.4.3 使用 CBB 提高算法改进的效率 ........................................62

§5.4.4 利用 CBB 对算法进行创新 ............................................67

§5.5 系统集成 ............................................................. 69

§5.6 总结 ................................................................. 69

第六章总结与展望 .......................................................... 71

参考文献 ................................................................... 73

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ............................. 77

致谢 ...................................................................... 79

第一章绪论

§1.1 研究背景介绍

“后PC时代”的来临及3C融合加速趋势的彰显，给中国以嵌入式软件为核心

的嵌入式系统产业的高速增长带来了千载难逢的契机，嵌入式软件产业现已成为

中国IT产业中的一个重要新兴产业和增长点。我国政府在嵌入式软件发展过程中，

已充分认识到它的重要作用，并在政策、资金等方面给予了大力支持。2004年国

家发改委、科技部、商务部联合颁布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域

指南》，把嵌入式软件产业作为国家发展的一个重要领域[1]。2006年12月25日至26

日，在杭州举行的全国软件工作会议上，确定把嵌入式软件、基础软件、信息安

全软件以及外包作为“十一五”期间我国软件产业发展把握的重点。凭借世界电

子信息产品制造业向中国内地转移的契机，我国在“十一五”期间将积极推动嵌

入式操作系统、集成开发环境以及嵌入式应用软件产品的研发与应用。目前，我

国通过电子信息产业发展基金和相关税收优惠政策来支持嵌入式软件发展，已经

将嵌入式软件培育成信息产业新的增长点。中国工程院院士倪光南指出“发展嵌

入式软件，是我国提出电子信息产业实现从中国制造向中国创造迈进的重要契

机。”

表1 2005年中国嵌入式软件产业结构[1]

操作系统

开发工具

应用软件

其他

总计

产业规模( 亿元)

33.0

19.0

1007.2

2.1

1061.4

所占比重

3.1%

1.8%

4.9%

0.2%

100.0%

同比增长率

13.0%

32.9%

42.6%

40.0%

41.3%

数据来源：赛迪顾问 2006，02

嵌入式系统的研发和传统软件的研发存在很大的区别，从系统结构上讲，嵌入

式软件与硬件有机地结合共同完成系统功能，软件与特定硬件不能绝然分开。从

研制过程来看，嵌入式软件与硬件研制相互依赖、相互制约，必须相互协调同步

进行。很多嵌入式系统开发公司依然采用传统的管理模式来进行嵌入式项目的管

理，软件开发和硬件开发采用相对独立的开发和管理模式，这样就极大的限制了

嵌入式产品的开发效率。随着嵌入式技术的快速发展和对嵌入式产品需求的日益

增加，针对嵌入式项目研发管理的系统解决方案成为一个继续解决的问题，目前

国内外对于新型嵌入式系统管理的研究变得方兴未艾[2]。

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摘要嵌入式产业是后PC时代一个崭新的行业，但是中国高新技术企业能否抓住契机并快速发展，不仅依赖于是否掌握先进的嵌入式技术，更重要的是在于如何对嵌入式研发项目进行有效的系统管理。美国国防部在19世纪70年代立项并研究了软件项目做不好的原因，结果发现70%的项目问题是由于管理不善引起的，而不是因为技术能力不够；1995年，StandishGroup研究表明，所有的开发项目中有32%的项目在它们结束之前被中止，此外，超过50%的软件项目花费的成本相当于原来预算的2倍；只有42%的软件项目完成时达到了预期的范围和功能。嵌入式系统的研发和传统软件的研发存在很大的区别，从系统结构上讲，嵌入式软件与硬件有机...

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