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“9个月内SOP” | 首个车规激光雷达量产项目背后的团队

2022-09-27

交付的不只是产品,更是一种承诺

​采访人:格蕾丝、福瑞斯特

受访人:HAP-P5激光雷达项目组成员

 
 
用心交付产品,专业兑现承诺

 

在上一篇《揭秘HAP激光雷达上“车”之路》中,我们从产线建设与制造角度分享了览沃团队如何攻克了车规级激光雷达的量产难题。本着「客户的成功是团队使命所在」的信念,同时通过首个量产项目打磨好组织与团队,形成成熟高效的车载项目交付管理体系,也是览沃内部必须修炼的内功。

 

在览沃团队看来,激光雷达是一条马拉松式的赛道:在当下量产上车之际,耐着性子做减法比做加法或许更难。为此,览沃选择将更多资源与力量集中到一个具备行业代表性的量产项目中,心无旁骛地打磨体系与阵型,为行业更大规模的商业化做好准备。

 

在这个过程中,团队也深刻领悟到一次成功的产品交付是依赖于项目管理、研发、采购、制造、质量、销售、售后与财务等多个部门的通力协作才能实现的:有的团队为了保障缺芯环境下的供货持续性,在短短5个月内验证了60多颗替代物料;有的团队设计了20多个不同硬件方案,为“万一需要”做好了充分的冗余备份;有的团队为了满足客户产线第二天上午7点的早班排产,协调同事立马坐飞机去外地供应商产线直接取回物料;有的团队为了满足项目9个月的交期,在DV试验标准基础上通过投入上千台样件去加速闭环产品的可靠性设计与验证。

 

因为我们始终相信,Livox交付的从来不只是产品,更是一种承诺。在这个历程中一起变成更好的“我们”,才能给与客户最好的交付结果。

 
 
01.

设计验证数十种

硬件方案的保供决心

 

自2021年,全球市场开始面临史无前例的缺芯危机,部分长周期电子料的交付周期甚至恶化到18个月以上。下游交付在即,上游供应链乱象频发,“汽车人”不是在追料,就是在追料的路上。

 

览沃采购团队敏锐地觉察到了市场变化,并快速拉通研发同事开始应对缺芯问题。如何在量纲需求10倍增长、极度缺芯以及硬件设计已锁定的多重矛盾前提下保证稳定交付,成为摆在硬件负责人韩睿源及其团队面前的共同难题。

 

睿源回忆到,“在硬件设计基本锁定和高密度布板面积的双重约束下,任何一颗物料的变更都将‘牵一发而动全身’:硬件系统指标、EMC测试、可靠性验证、工站ICT/FCT测试、软件兼容性以及后续采购等多个环节的工作都将受到巨大影响。更为挑战的是,如果出现多颗芯片紧缺,经过排列组合将出现多个版本的开发与验证,对我们硬件团队的管理、能力和心态都是极限挑战”。

 

通常汽车电子产品的高性能与高可靠性的设计是有一套有迹可循的体系支撑的,然而对于激光雷达,对二者的权衡很难100%依赖于传统体系。从项目初始,睿源清楚地意识到首个车规级激光雷达的硬件开发,将是整个硬件团队面对的一个全新课题:面对车规级激光雷达这个未知领域,硬件设计应该遵循哪些基本原则?

 

从器件层面而言,车规级激光雷达需全部采用车规级电子元器件,即所有电子元器件需满足AEC-Q认证。其设计过程也需要满足汽车电子设计开发要求,例如WCA(Worst Case Analysis,最恶劣情况分析)等等。

 

以开关电源反馈电阻这一颗元器件为例,工规产品只需要电阻满足一定范围内的阻值、精度及功率要求即可;但在车规产品WCA分析中,却需要进行电阻阻值在全温度范围的精度温漂、全湿度范围内的阻值变化、全生命周期的精度漂移等多个性能维度的分析。同时在设计过程中,工程师不仅需要正向计算开关电源输出电压在不同温度、适度和应力场景下的边界,还需要关注其失效风险等等,其开发要求极其严苛。

 

再从开发层面而言,汽车电子产品开发一般遵循V模型的模式,但是硬件设计只是V模型的左半部分,右半部分还有性能测试和产品确认。

 

激光雷达作为一种光电产品,电的设计直接决定了产品的性能。为了确保设计质量,遵循V模型需要对板级的信号与电源完整性、模块级与整机级别的功能与性能、EMC、电气/环境/机械可靠性等多个维度进行测试。可见在设计过程中即使只有微小的设计变更,都会引起后续一系列测试和验证工作的变更和增加,车规产品硬件设计的复杂度及工作量是一般工规产品难以比拟的。

 

汽车电子产品开发V模型参考示意图

 

2021年6月底,上游芯片交付压力从采购端迅速传递到了研发端。为解决这个难题,睿源提到,“短短的5个月内,我们陆续进行了60多个电子物料的替代选型评估和切换,硬件单板更是经历了超过20次的设计变更”。

 

单以评估一个新的车规级开关电源芯片为例,不仅面临着车规级选型范围小、布局面积少等选型限制,还受器件输入输出电压及其精度、转换效率、纹波大小、EMI、可靠性等多个维度的性能约束。同时,为了确保产品全生命周期的高可靠性,车规级器件还需要通过AEC-Q认证、计算器件的FIT值(失效率)验证等诸多环节。     

 

“我们硬件单板前前后后经历20多版设计,负责设计的同事在连轴作战的情形下,并没有出现任何设计错误和质量事故,这在高压、快速的项目节奏下非常难能可贵。这不仅仅是团队能力的体现,也进一步帮助硬件团队在HAP项目中实现了正向设计能力质的飞跃。”睿源说到。
 

应对缺芯、保障交付,HAP完成多达20多次硬件版本设计以具备多种可替代交付方案

 

 

02.
要 On-time, 更要 In-full
 
 

在交付上,供应链业内有一种说法叫做OTIF:On Time & In-Full。通常指一项任务的完成必须准时、保质、保量。

 

作为首个高性能车规级激光雷达量产项目,每个项目模块都在经历从0到1的突破。有的团队在负责交付时效性;有的团队在负责样品与量产件交付数量达成客户要求;还有一些团队的存在是为了确保产品的交付质量。

 

而产品的高质量不仅体现在硬件稳定可靠,也要求软件到手即用。

 

苏薇是产品可靠性试验的负责人,对她而言在几乎没有先例可循的情况下,如何确保DV试验与产品开发实现敏捷同步且互相闭环是最大的挑战。

 

对于常规项目而言,单轮试验周期通常为3-4个月左右,但对于HAP的首个客户项目而言,显而易见按照常规方式设计DV试验将无法满足项目按照客户要求的时间顺利量产。经过项目组多次讨论,最后团队采用了迭代穿插、多轮测试、同步验证的设计方案,最终达到了产品设计各阶段验证全覆盖、产品可靠性相关设计要素严把控、产品迭代周期大大缩短的三大目标。

 

 

HAP可靠性试验室

 

针对可靠性试验,客户验收标准是每个实验分组(共计10组)至少6台样机满足测试要求,理论完整一轮试验投放约60台样机即可。但为了确保第一个车规级激光雷达的高性能及高可靠性,项目组在整个项目开发周期共计投放了近1,000 台样机在极其严苛的实验环境中开展了可靠性试验。其中,为了加速模拟激光雷达在常规行驶环境下长达数年的使用寿命要求,单耐久测试一个测试项目便投入了超500 台次。苏薇坦然承认,“激光雷达上车是全行业的新命题、新挑战,我们很有幸能成为全行业首批能够‘摸着石头过河’的厂商,即便这意味着我们需要投入数倍资源在更严苛的环境下选择更聪明的方法完成任务。在去年的大环境下,按时、保量交付就已不容易,但我所负责的团队必须对产品生命周期质量结果负责,On-Time & In-Full 的 ‘Full’ 在我看来不止是数量,更是质量”。

 

除了产品硬件的高可靠性保证,车规软件的交付要求同样严格。小鹏作为新能源整车厂客户,与Livox 共同站在了行业第一个车规级激光雷达项目的起跑线上:“从0到1的突破”从来都没有让双方降低要求,反而力图高标准严要求地共同保障节点与质量。

 

软件开发负责人汤云帆分享到,“短时间内车规量产软件的释放,既需要快速迭代又要求软件质量100%稳定可靠,这意味着交付要求更为严格、极限。譬如软件要求每2-3个月释放一个稳定版本,期间同步要求释放多个测试验证版本,那么最终我们需要做到的是1-2周便快速迭代一个版本,与此同时更重要的是需要按照行业标准严谨保证软件设计的完整性。整个项目生命周期,我们一共释放了超过20个软件版本给到客户,为此迭代超过了400个内部版本。”

 

以客户对OTA(Over-the-air Technology,云端升级)功能的严格要求为例:每一版正式释放的软件,客户端都会再做至少100小时的台架升级测试和整车400小时的全车OTA压测,整个测试不能出现任何升级失败才能接收软件。为保障这一严格要求的达成,团队遵循车规级ASPICE 标准,从设计、实现到测试环节多维度保证软件质量。譬如在OTA 设计阶段,通过FMEA 系统识别了突发断电、突发断网、Flash擦写失败、多硬件版本兼容(由于硬件缺料)等各种特殊场景;为此增加了Loader备份、程序完整性检查及安全性校验等多个机制保证软件的安全稳定性。而且在每一次的固件释放前,团队会先对应用和Loader进行压力测试、软件自测、可靠性测试及模拟客户台架测试等多层级OTA升级测试,总测试用例数达112项;单轮测试总次数超过2,000次,总耗时超一周。

 

除去软件迭代,解Bug也是功能保证的必备日常。令云帆记忆特别深刻的是在某次软件版本中偶现的一个升级卡死Bug。虽然这是一个低频幽灵Bug,团队依旧本着绝不放过任何一个Bug、决不妥协的态度,“废寝忘食”地查遍了各个功能模块和技术手册,经过一个多月的奋战才终于定位到了根本原因。并继续部署了超过60,000次的冷启动及热启动测试、2周的台架升级验证,确保暴露的故障已根本解决才闭环了该问题。

 

如今整个项目成果落地已12个月,在配置了HAP 激光雷达的小鹏NGP系统已率先高效、安全地运行在城市道路的同时,我们也欣慰地发现,一年前苏薇团队定下的试验标准与当下行业正在推进的激光雷达国际标准高度匹配。“世上本无路,走的人多了便成了路”,行胜于言、低调务实、激极尽志也成了览沃团队对外最明显的特征。

 

 
03.

一颗芯片的24小时之旅

 

 

众所周知,芯片电子料的普遍交期为8-12个月左右;在去年供应链恶化环境下,部分芯片的交付周期甚至拉长到18个月以上;结合客户持续上涨的量纲要求和不到5个月的交付周期要求,芯片交付成为团队按小时讨论、跟进的专项问题。

 

供应链同事辰可提起当时的追料故事,甚至可以精确到日期。“4月19日上海车展上,我们邀请了20余家半导体供应链的高层进行交流。借由这个机会向他们阐述了我们当前量产项目进展、后续业务规划以及行业前景判断,希望借此获得各大上游供应链合作伙伴对我们首个车规级激光雷达项目的支持。这次交流不仅成功让供应商对我们有了更深入的了解,也为后期项目的顺利交付奠定了良好基础”。随后的5月及6月,采购团队便趁热打铁迅速与各大供应商互锁了交期。

 

然而,变化快过计划。尽管采购团队对行业形势做了提前预判,但缺芯的严峻程度依旧超过预期,6月开始逐渐有供应商反馈了交期跳票风险。为了应对新增风险,向供应商传递信心,采购团队全力调动资源,甚至促成览沃、车厂客户与芯片供应商的三方交流会,采购负责人为此每个月拜访供应商中国总部,团队也与其海外总部高层团队形成定期项目交流机制。经过累计数十小时的跨时差国际线上会议后,采购团队最终凭借专业与诚意促成了供应商的最大化资源倾斜,阶段性地解决了缺芯燃眉之急。

 

采访途中我们问项目经理杜凯,他在交付过程中印象最深刻的事情是什么,他稍作思考分享到,“最深刻是「一颗芯片的24H之旅」”。

 

“在去年9月下旬我们已经开启小批量交付,当时急需一颗物料的准时到位,保证产线的正常排产。考虑到主机厂客户是以分钟来计算下线整车数量,而我们晚交付一分钟就会影响一台车的正常下线,通过加急快递服务拿到那颗物料在当时都无法满足我们和客户的要求。于是我们紧急调配了人力,决定搭乘当日最早的航班抵达供应商工厂取回物料,并乘坐当天下午的航班返回。然而没想到天公不作美,暴雨导致返程航班一再推迟,最后取料的同事在隔日凌晨两点才返回深圳。这期间我们积极协调工厂的仓库同事进行物料入库计划重调,在确保非日常工作时间物料到位后,立马有人员对物料进行检验、入库并顺利上产线生产。最终那批新鲜出炉的HAP整机迎着晨光从深圳发货,成功赶在客户工厂早班开始前抵达”。

 

为保证客户整车量产不延误,览沃采购团队上至确认与供应商的交期,下至确保每一颗料顺利入库,除了对供应链风险的敏锐预判,更离不开各个环节每位同事的倾力付出。他们在项目遇到变数时快速决策,在遇到瓶颈时不屈不挠,凭借坚强的信念推动项目的成功落地。

 

客户采购同事在项目SOP后也曾分享到,“从低自动化试产线过渡到自动化量产线,到各种预备方案的准备,很怀念每两小时同步一次数据和盯收货单到凌晨的经历”。

 

览沃清楚的知道,每个项目背后都是产业链多方共同努力的结晶。而我们也一直相信项目交付的绝对不仅是产品,更是一种承诺,而每一次成功的交付都将带来合作伙伴之间长久的信任。