睿见 | 引领未来：揭秘产品架构设计的魅力

作者 | 睿创咨询顾问 王俊魁

正文字数 | 2314字

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华为问界、理想MEGA、小米su7等新车型持续火爆，热度不减，在汽车行业，除了发布新车型之外，还经常会听到发布“平台架构”，如近期的小米汽车的摩德纳技术平台架构。

吉利汽车2016年发布的CMA架构，到2024年，吉利宣布基于CMA打造的车型的总销量突破60万辆。与此同时，吉利控股集团总裁，吉利汽车集团CEO、总裁安聪慧宣布：“科技吉利4.0时代开启，吉利迈入全面构架造车时代。”

还有历史更久远一点的汽车架构，譬如丰田的TNGA架构、大众的MQB架构等。

一般来说，产品架构是系统的设计原理，传统理念认为架构侧重于产品本身，包括：

1. 以构件、构件之间的关系、构件与环境之间的关系为内容组成系统的基本结构；

2. 指导系统设计与演化的原理；

3. 确定设计原理、模块划分/模块职责/模块接口/子系统接口。

但随着时代的发展，对架构设计理念的认知也发生变化，尤其是在汽车领域，突破产品本身，将产品开发与制造的过程纳入架构，践行“过程决定结果”。

小米的摩德纳架构，涵盖了丰富的内容，如：

1. 动力、能耗、操控、舒适、制动、NVH、耐久、人机工程等，能不断演化，形成不同系列的产品；

2. 标准化体系，内部研发生产过程控制，形成可复制的标准化作业流程；

3. 底层技术模块，功能逻辑和物理逻辑，属于传统的架构范畴；

4. 再加上安全和效率。

2017年丰田发布的TNGA架构实现四个目标：实现更高效的研发，实现更精益化生产，更多车型通用的平台，更具竞争力、性能更好车型。并改变了公司内部结构，强化部门间协同关系、更高效的开发过程和制造过程设计，强调兼容性、通用性和共性化设计。TNGA架构下有TNGA-B、TNGA-C、TNGA-K、TNGA-N和TNGA-L五个平台，面向不同系列车型。

回到产品架构，一般来说，架构是在需求和总体方案中间的过渡形态，产品架构由逻辑架构和物理架构构成。

逻辑架构规定了系统由哪些逻辑元素组成，以及这些逻辑元素之间的关系。逻辑元素即某种级别的功能模块（Function Module，简称FM）。FM的例子：接口适配模块、中断处理模块、配置管理模块。将人看做一个产品，逻辑架构包括：呼吸系统、血液循环系统、运动系统、神经系统等。

物理架构规定了系统由哪些物理元素组成，以及这些物理元素之间的关系。物理元素即某种级别的实现模块（Implement Module，简称IM）。IM是一个或多个FM的实现。IM的例子：CPU电路、DSP电路、软件的一个进程或线程。以人体为例，物理架构包括：心脏、脑袋、手、脚等。

平台是指基于统一架构下的一组公共组件，可由多个子系统有机集成，具有自我完善、深度满足产品业务动态需求的能力。平台是架构的实现，可以提供基本的运行功能，在平台的公共组件上增加客户化的特性就能快速形成产品，满足外部客户化的需求。

所以，可简化认为“平台”和“架构”合成一体，统称“平台架构”。

架构设计承接系统需求和产品概念方案，有了系统需求后，应用系统工程的思想，定义出功能/逻辑架构，然后才能制定物理架构。

以设计一个导弹系统为例：

第一步

需要将导弹系统视作一个“黑盒”，识别与其他系统的接口及输入输出关系，梳理出导弹系统需要满足的需求

第二步

将导弹系统的需求对每一个子系统（小“黑盒”）进行分解分配，并对每个子系统的功能进行定义。在过程中需要明确子系统与子系统间的交互逻辑关系，同时也要考虑子系统和子系统之间所产生的涌现性是否可以满足系统需求。输出如图：

第三步

将导弹系统的需求满足指标（系统特性）列在左侧，右侧上面标注各子系统初步方案选项，并对每一条系统需求进行排查，检验方案是否可以满足系统需求。值得注意的是，一条系统需求可能是由多个子系统共同完成的，所以在排查时需格外注意通过涌现性才能满足的需求或因为涌现性导致无法满足的需求。

第四步

考虑各子系统备选方案的涌现性，选择最优方案组合，形成物理架构，如图：

在IPD产品开发过程中，有时会同时出现架构设计和总体设计两个活动。架构设计负责从0-1的整体/系列产品的竞争力打造，由架构师负责；总体方案是从1-N的单个产品竞争力的实现，由单版本SE负责。架构设计与总体方案区别如下图所示：

一个系列产品设计之初（0-1过程）不仅要第一代产品的特点，还要考虑整个系列产品的发展和演变，譬如小米汽车，出于从0-1的过程，要考虑整个小米系列的产品是否都长在摩德纳技术架构上，需要摩德纳有很好的延展性，构建未来展品的竞争力。总的架构确定好后，再看小米su7核心竞争力体现在在哪些功能和非功能指标上。

一旦架构确定好后，由架构衍生的不同系列版本的设计就属于总体方案设计范畴，如吉利的CMA架构上衍生的极氪001-003、沃尔沃汽车系列等，丰田TNGA架构上的雷克萨斯、卡罗拉、凯美瑞、亚洲龙等。

架构设计最初在软件行业中应用，在汽车行业逐步扩大，最后在全行业产品设计中推广，不断与时俱进，将研发设计、制造交付过程也纳入技术架构，不断丰富内涵。正向研发，从需求出发，通过架构设计注入产品基因，决定了产品的持续的核心竞争力！