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PREEvision工具为用户提供了一个完整的协同开发平台，不仅支持从电子电气系统需求阶段到产品系列开发的全过程，同时包括了对产品线及模型元素管理方面的内容。 图1 PREEvision工具EEA设计流程 本文重点围绕PREEvision工具在EEA设计阶段各层功能及建模要点进行描述（主要在EE perspective下）。 1PREEvision 产品目标（Product Goal） 产品目标（Product Goal）用于描述产品的设计目标，主要从设计需求层面开展建模设计。包括三个维度，即客户特征（Customer Feature）、需求（Requirements）以及用户用例（User Cases），是以三种不同视角以层次化及图形化去构建整车电子电气功能与非功能方面的需求。 1.1 客户特征（Customer Feature） 客户特征（Customer Feature）是作为整车电子电气系统设计第一步，也是工具建模开始的第一层，它以整车的feature与function清单为基础，在PREEvision工具中以图表的格式，按需求工程的层次来进行录入的。 模型开发要点： 1、统一的命名规则，包含对模型各层中全部Artifact的命名，便于协同工作时的统一性（以下各层相同）； 2、如果涉及变量管理，则需要在这一层就开始同步定义变量及变量之间的关系，继而模型化。 图2 客户特征（Customer Feature） 1.2 需求（Requirements） 需求（Requirements）用于描述具体功能与非功能需求，可以包括技术需求、结构需求、布置需求、法规需求、性能需求、EMC需求（或目标）等。目前最新版本9.5.3已经在属性定义上与需求管理工具Doors更加一致。 支持树形结构编辑及表格界面编辑的同时，还支持相关设计文档的嵌入。 模型开发要点： 1、应保证需求的准确性、完整性以及一致性； 2、需求层的Attribution定义尽可能的按需求的类型进行分包定义，对需求按类型划分层级； 3、应该对需求的级别进行定义，如Shall、Must、Will、Should等。 图3需求（Requirements） 1.3 用户用例（User Cases） 用户用例（User Cases）是站在用户的视角，涵盖角色，关联关系以及功能因果链关系的模型。这个模块目前在国内各个PREEvision用户中使用相对较少，但是随着正向开发以及SOA的发展应用，用户用例及场景分析将越来越重要，因此在这一层的建模工程将逐步应用起来。 图4 用户用例（User Cases）模型（图片来源：Vector） PREEvision的需求层为第三方工具提供了功能丰富的导入和导出功能，例如在需求层可导入导出DOORS、Excel格式的需求描述文件。 2PREEvision 逻辑功能架构（Logical Function Architecture） PREEvision工具在这一层是对功能逻辑进行建模，主要包括传感模块、逻辑模块以及执行模块的模型元素，通过接口（Interface）定义模型元素彼此之间的关系，通过数据（Data）定义彼此之间交互的具体信息，并最终形成逻辑架构模型。 模型开发要点： 1、定义好建模规范，尤其是模型的整体风格要求，如模型元素的尺寸、颜色、布置等要求（以下各层相同）； 2、在Library中按系统划分方式或负责人分工方式定义package，各负责人在定义好的package中定义好接口及数据类型（需要遵从集团级的命名方式），以跨系统间的接口调用； 3、定义Activity chain，以便更好的理解完整的功能链。 图5 功能逻辑模型 3PREEvision 软件架构（Software Architecture） PREEvision工具在这一层支持软件行为（Software behavior）模型设计、面向服务的架构（SOA）模型设计、软件架构模型设计以及面向对象的软件设计、诊断模型的设计。其中基于AUTOSAR Adaptive 的SOA设计是PREEvision在软件定义汽车概念中的一项最佳实践，主要的设计内容：服务定义、服务接口设计、SOA架构、软件架构、以太网通讯设计、服务部署/软件映射、Switch配置等内容。 模型开发要点： 1、PREEvision工具的软件层模型重点面向应用层的设计； 2、在Library中按系统划分方式或负责人分工方式定义package，各负责人在定义好的package中定义好接口及数据类型（需要遵从集团级的命名方式），以跨系统间的接口调用3、SOA设计过程中VLAN尽量定义为10的倍数，避免后期产生错误； 4、SOA设计中，注意自动生成的设置数据如果与设计数据不符，应及时调整； 5、必须确保ADT与相应的IDT的数据类型是兼容的，否则无法实现有效映射； 6、AUTOSAR的“依赖（Dependency）”关系无法实现导入导出。 图6 SOA及软件设计流程与工作产品 图7 SOA、以太网及Switch设计编辑界面 图8 软件架构模型 通过这一层的建模，最终可导出ARXML格式的应用层软件文件，用于后续的软件详细开发，同时关乎设计的技术规范，如服务矩阵、以太网通讯矩阵、软件架构等也可通过报告形式自动生成。 4PREEvision 硬件网络架构（Hardware Network Architecture） PREEvision工具在网络架构层是面向车载总线通讯的网络的建模设计。主要包括网络拓扑模型设计、通讯报文、信号路由模型设计，其中通讯设计涵盖了目前主流的CAN/CAN FD，LIN、Flexray以及Ethernet的通讯模型设计。 在这一层中， PREEvision 还支持 ARXML/DBC/LDF/F IBEX 等数据库文件的无缝导入导出 ，如CANoe，Davinci等。 模型开发要点： 1、模块化的部件、总线、接口、信号等的artifact与其类属性尽量在Library中创建，以便产品的复用； 2、如果有特殊的路由规则及相关评估权重，需要在信号路由前对规则进行定义。 图9 网络拓扑模型 图10 通讯设计流程 图11 CAN总线通讯报文设计 5PREEvision 硬件部件架构（Hardware Component Architecture） PREEvision工具在硬件部件层是面向ECU、系统/子系统电气原理、线束的建模设计。主要包括ECU架构模型设计、系统/子系统电气原理模型设计、电源分配模型设计、接地分配模型设计、线束原理模型设计。 在这一层中，PREEvision支持KBL文件的导出，通过二次开发实现与线束设计工具的无缝衔接，如Capital Design。 模型开发要点： 1、电源分配、线束中用到的元器件（device）种类较多，且重用度高，尽量在Library中定义模型元素，以便复用； 2、注意cable、core、schematicpin、splice、header、wiring connector、wiring harness inlineconnector、slot、cavity的区别与定义； 3、定义Header的Connector Prototype的时候需要确认对应线束端的Connector Type是否定义了对应的Connector Prototype; 4、注意pin脚定义时不同连接类型应使用不同的pin类型； 5、如果需要属性完整的KBL文件导出，Connector的slot和cavity必须定义完整； 6、线束模型设计中变量定义对“Must-Use”的应用 图12部件模型 图13 部件原理模型 图14 电源分配模型 图15 线束原理模型 6 PREEvision 物理架构（Geometry） PREEvision工具在物理架构层是面向整车E/E系统（包括电子电器零部件、线束路由、线束分段、连接器、线束内嵌式连接器等）的安装布置信息的设计，可用于生成线束图(3D信息)，其中的相关属性信息可用于对线束系统的计算评估。 在这一层中，PREEvision支持KBL文件的导入与导出，以实现与线束设计/生产工具的无缝衔接，如Capital Design。 模型开发要点： 1、需要分别在两个图中实现物理拓扑（三维数据布置）的设计和接插件的设计； 2、需要把硬件层的部件与安装位置的部件进行映射； 3、线束原理图（硬件层）、线束图及布置图的设计对专业要求较高，因此，建模人员尽量以线束设计人员为主。 图16 物理架构模型（图片来源：Vector） 7 映射（Mapping） PREEvision提供了电子电气系统设计的上下游关联关系的功能，涵盖了从需求层到最后的物理架构层的全部模块内容，主要用于保证设计的一致性和可追溯性，在应用PREEvision工具进行架构开发时，应尽可能的定义好上下游的映射关系。 相应的，可以在每个模型元素（artifact）的属性中Mapping下查阅与其相关的全部映射关系，也可以在mapping view的模式下查阅全局的映射关系。 同时模型的一致性检查功能也可以实现对模型的检索，以提供未实现映射的内容。 8 信号路由(Signal Routing)/线束路由(WH Routing) 系统逻辑架构/软件架构描述并提供了通信需求，硬件架构描述了ECU网络。逻辑架构或软件架构到硬件层（部件网络）的ECU映射完成后，相关的数据信息传递链就清晰了，继而系统信号也相应的产生了。 信号路由支持以下功能： 1、单独的算法支持计算信号最佳路由路径 2、用户自定义的权重函数进行路由成本的计算 3、网关自动路由支持 4、总线信号的实例化（信号传输） 5、路由结果分析 图17 线信号路由设计流程（图片来源：Vector） PREEvision的线束路由提供了一种自动化机制，该机制将部件原理层的原理图连接嵌入到车辆的物理结构中，从而生成及调整线束，使其完全适合基础车辆物理结构，继而将部件和连接关系映射到车辆物理结构中的实际物理位置，形成物理架构，以及包含的物理参数信息。最终生成线束图及关键设计参数。 写在最后： PREEvision 可以说集成了完整的汽车电子电气开发流程各环节的设计与管理工具链，功能十分强大，同时随着我们对此工具应用的逐步深入，也将在建模过程中发现更多的需要标准化操作与注意事项的建模要点。此外 Vector 中国的 Ready to Use 方案也很贴近本土客户使用习惯 ， 将 来PREEvision工具在模型敏捷开发中将带来更好的用户体验。 PREEvision是德国Vector公司的一款面向汽车电子电气架构设计、开发及管理的专业工具，被OEM和零部件系统供应商的架构工程师、系统工程师、软件工程师等广泛使用。 北汇信息作为Vector中国的合作伙伴，不仅提供相应的工具和技术支持服务及培训， 还 针对不同的应用提供相应的解决方案，助力中国客户的研发效率提升，后续还会为大家带来进一步的案例介绍。 参考文档 1， PREEvisionManual 2， 文中部分图片来自于Vector

【摘要】文章系统阐述了基于DOORS/PREEvision/Capital三种软件的电子电气架构（EEA）开发流程和工具之间的整合技术。通过DOORS系统对汽车电子电气的需求（用户需求、设计需求）进行整理、分析；通过DOORS和PREEvision的接口开发，将DOORS需求分析结果导入到PREEvision软件中，并在PREEvision中进行电子电气架构分层式模型搭建；通过PREEvision和Capital的接口开发，将PREEvision电子电气架构设计结果——电气连接关系导入到Capital线束设计软件中，便于后续的电气系统开发（线束设计）。该技术已在某车型开发过程中成功应用。 【关键词】 电子电气架构、PREEvision、DOORS、Capital The development of automotive electronic and electrical architecture which based on DOORS / PREEvision / Capital Guo Lili 1 ; Lin Dayuan 1 ; Xiao kuan 1 1, Beijing Hirain Technology Co., Ltd, China;   ABSTRACT – This paper systematically describes the main technical processes of Electronic and Electrical Architecture development via using DOORs / PREEvision / Capital. Collating and analyzing the requirements (including user requirements and design requirements) of electronic and electrical systems with DOORs. The result of requirements analyzing will be verified in PREEvision application, and will be hierarchical structured in PREEvision application. The electronic and electrical architecture model results, the connection lists of the EE components, will be imported to Capital application, to complete the final wiring harness design. By using DOORs / PREEvision / Capital, a complete process to design automotive electronic and electrical architecture is provided.   KEYWORDS –Electronic and electrical architecture, PREEvision, DOORS, Capital; 1    EEA 开发面临问题 电子电气架构（Electronic Electrical Architecture，EEA）开发需要完成汽车需求、功能逻辑、硬件网络、电气线路原理、线束接线、线束拓扑的开发。 目前很多厂商选用专业的EEA开发工具PREEvision软件进行EEA开发，实现了EEA的基于模型一体化设计。但PREEvision软件无法实现需求管理的版本比较和差异性分析，PREEvision设计的电气原理图、线束接线图无法很好的应用于具体设计和指导生产。 2 基于 DOORS/PREEvision/Capital 的 全流程 EEA 工具解决方案 2.1   先进的需求管理工具 DOORS 和线束设计软件 Capital IBM 公司的 DOORS系统可以将项目开发过程中产生的各级需求和与需求相关的文件进行链接管理，同时能够对需求进行影响分析。DOORS自带数据库，可以在多个项目间共享文件，便于文件的保存、备份及项目复用。 Capital是专业的线束设计工具，可用于汽车电气原理图、线束图、及生产布板图等设计，Capital线束设计结果可直接用于指导生产及后续车型服务。 2.2  基于 DOORS/ PREEvision/Capital 的 EEA 开发流程 本文EEA开发使用DOORS、PREEvision、Capital工具共同完成。使用DOORS系统进行需求分析及需求开发，并将需求开发结果导入到PREEvision中指导电子电气架构开发，在PREEvision中完成功能逻辑开发、硬件网络开发及部分线束原理开发，将PREEvision线束原理开发结果导入到Capital中进行后续的电气系统（线束原理图、线束接线图、线束拓扑图）设计。结合三个工具的优势，完成EEA开发。 图1 电子电气架构开发流程   第一步、使用 DOORS 进行需求管理 需求包含用户特性（Customer Feature）及设计技术需求（Requirement）。汽车厂商通过市场分析、现有车型数据、对标、平台规划、未来设计等信息，依据功能划分，制定用户特性，并将用户特性进行详细技术描述形成各子系统设计技术需求（Requirement）。子系统技术需求，包含外型、功能技术内容、性能、可靠度、组件特性、验证计划等内容。通过DOORS工具将各子系统设计技术需求进行分析整理、版本管理、关联性追踪等。DOORS将每一个需求视为一个独立模块来储存于资料库中进行管理。 第二步、将 DOORS 需求管理与 PREEvision 关联                                                                       图2  DOORS需求导出过程 储存于DOORS资料库的独立模块包含几种类型：标题、文本内容、表格以及图片。为方便管理，DOORS将这些模块自动加上编号。通过二次开发，将上述提及的DOORS独立模块与编号，依据PREEvision可识别的格式导出至Excel中，通过PREEvision自带的导入功能，可将Excel导入至PREEvision的需求层。 第三步、基于 PREEvision EEA  开发 PREEvision软件采用基于模型的分层式EEA开发方案。分为：功能逻辑层、硬件网络层、线路原理及线束设计层进行设计，各层之间通过映射和信号路由进行关联。 功能逻辑层，定义实现功能所需的Sensor、Function Block、Actuator等模块，并定义各模块之间需要交互的接口及信号。 硬件网络层，定义各功能模块的部件实现形式，即选择何种ECU、执行机构、传感器或开关，以及描述各部件之间的物理连接方式，例如：总线连接、传统连接、电源供应和地线连接。 线路原理层，将硬件网络层的物理连接进行细化。如硬件网络层选用硬线连接，则通过三根线来实现三个信号的传输；如采用双线CAN进行ECU间信号传输，则无论多少信号传输在线路原理层均通过2根CAN线来传输。 线束层，定义线束设计选用的护套、插针、线型、焊接点等；完成线束定义及设计。   图3  PREEvision中进行EEA开发 第四步、将 EEA 开发结果（电气连接关系）导出给线束设计软件 Capital 进行线束开发； 将PREEvision软件中完成的电气连接关系 (Device、PIN、Connector、Cavity、Wire、Spilice)，通过基于PREEvision的Metrics算法，以Excel接线表格形式导出(见下表)，再将Excel表格转换为Capital识别的XML语言导入到Capital设计软件中。实现了EEA开发和线束设计的关联。如表格所示：Wire1连接了设备Dev1的P1引脚与设备Dev2的P2引脚，其中在Dev1端通过连接器 CONN1的第1引脚连接，在Dev2端通过CONN2的第2引脚连接。 表1  PREEvision导出的电气连接关系表 　 From To Wire Device Pin Connector Cavity Device Pin Connector Cavity Splice Wire1 Dev1 P1 CONN1 1 Dev2 P2 CONN2 2   Wire2 Dev1 P2 CONN1 2 Dev2 P1 CONN2 1   Wire3 D2 1             CS3 Wire4 D2 2             CS4   3  开发案例 国内知名车企某车型EEA开发，该车型平台下8+车型，30个控制器，车型销往中国、北美、非洲等国家。以外灯子系统为例，该系统的EEA设计过程。 3.1  DOORS 中需求分析 外灯子系统在DOORS系统下的需求管理状态如图4所示：   图4  DOORS系统需求管理 3.2  PREEvision 中需求开发 外灯子系统需求文件导入到PREEvision，指导并跟踪EEA开发，状态如图5： 图5  PREEvision中需求开发 3.3  EEA 开发  外灯子系统分层式EEA开发过程如图6所示：   图6  PREEvision中EEA开发过程 3.4  电气连接关系导出 PREEvision导出外灯子系统电气连接关系Excel表格如图7所示： 图7  PREEvision导出的电气连接关系表 导入Capital后的图形如图8，后续再通过Capital完成相关线束设计   图8  电气连接关系导入Capital 4 .  总结 与展望 本文介绍的EEA设计方法，能够将复杂的电子电气架构设计流程通过DOORS、PREEvision、Capital三种工具进行有效的结合。整合三种工具优势，实现需求开发、EEA开发、线束设计的完美结合。减少EEA开发前及开发后的重复性工作，提高电气系统开发效率。 展望：该设计流程还存在部分设计过程需要手动调节，部分无法及时更新的问题。和工具开发商进一步协调开发之后，整个过程无须手动调整。 参考文献：  Vector, PREEvision_manual_6.5.3_EN.pdf IBM, Rational DOORS_9.5.0_EN.pdf MentorGraphic, Capital Logic v   恒润科技： http://www.hirain.com 电话：64840808-6006