PREEvision介绍

1、PREEvision介绍Aquintos公司PREEvision概述.2电子电气系统设计方法的创新.2基于模型的电子电气架构开发.2功能简介:专业的电子电气架构开发环境.31、需求层(RequirementsLayer).32、逻辑架构和逻辑类库(Function network and functionlibrary) . 43、硬件系统架构(Hard砲reArchitecture).65、拓扑层(Topology).96、映射功能(Mapping). 10变型管理:开发车型平台的电子电气架构.10架构分析:对标、评估和择优.11 PREEvision产品线.12PREEvision介绍Aq

2、uintos公司PREEvision概述Aquintos公司于2005年在德国Karlsruhe成立，口前是Vector公司的全资子公司，该公司是全球领先的分布式控制系统电子电气系统架构(electronic&electric Architecture,简称EEA)开发工具供应商,其产品可应 用于汽车、轨道交通、航空航天和工业自动化等领域。目前，Aquintos公司已经 在架构开发领域具有极高的知名度，产品已经被多个全球知名的汽车客户应用。同 时，Aquintos也是AUT0SAR协会、ProStep、Fl exRay协会和ASAM的会员。PREEvision是Aquintos公司开发

3、的基于模型的计算机辅助设计软件工具， 主 要用于电子电气架构的概念开发、对比评估和产品开发工作。电子电气系统设计方法的创新最近十年来，在具有创新性的高技术工业系统开发领域，基于模型的开发方法 已经被广泛接受，其至被用作为首选的开发方法。基于模型的开发方式不再局限于 尝试性的探索领域，而已经广泛应用于具有实际工程意义的开发领域。在汽车和航 空等重要工业领域，基于模型的方法已经成为保证设讣成功的一个必要措施。随着 燃油经济性、环境保护和道路安全要求的逐步加强，交通运输系统的部件成本也随之增加， 这就要求在设计过程中全面的考虑系统优化。Aquintos公司致力于帮助 设计者提高系统效率和降低部件成本

4、，并成为系统架构设计工具领域的领导者。PREEvision是一款理想的系统架构设讣及优化工具。在汽车、航空系统、运输 系统以及一切装备了分布式通信网络的嵌入式控制系统设计中，PREEvision作为 基于模型的汁算机辅助开发工具进行电子电气系统架构的搭建。它的功能包括需求 开发、逻辑功能设计、网络和部件架构、电气系统和线束设计以及拓扑结构设计， 涵盖了从概念原型设讣阶段到具体详细设讣阶段，并支持大型工程团队的详细开发 和系统规范制定工作。基于模型的电子电气架构开发PREEvision是一种全新的、基于模型的电子电气架构（Electronic/ElectrieArchitecture,EEA）开

5、发工具。电子电气架构开发在很多技术领域都有应用，例如汽车、航空 系统、工业自动化系统，运输系统以及国防系统等。PREEvision采用分层开发的模式，包括如下技术层面:拓扑、线束、电气逻 辑、电力供应、功能网络、用户需求，以及各层面之间的映射联系。在设计前期的 概念化阶段和多方案选择评估阶段，PREEvision为设计者提供概念原型开发和决 策支持;在产品的具体设计阶段，PREEvision为设计者提供详细设计开发支持。PREEvision提供了一种具有丰富属性信息的用于建立架构模型的专业图形语 言。该语言III汽车工业方面的专家所开发，可以应用于所有使用分布式网络嵌入式 系统的工业领域。这种

6、图形语言的本质是数据模型，包括数白种类型和属性，并且 分为各种层次（例如线束层、功能网络层等）以满足不同的开发领域的要求。使用PREEvision中的图形或图表编辑工具，可以对EEA中所有重要的技术和成本方面 的信息进行建模。PREEvision里集成了变型管理系统（同时设计多个方案，以备比较和选择，称为变型”），将整体模型分解成为多个模型部件，并能为模型部件建立多个备选方 案，并进行重新整合，这样就能有效评估各种方案的优劣，并最终得到可靠的电子 电气系统架构模型。同时，系统架构工程师能够建立一系列的评价指标，根据用户 的需求，来评估各个备选方案优劣，这些评价指标可以是以下标的最优化:重 量、

7、成本、总线负载率、耐久性等等。通过对各方案进行评估，能够有效地在多个 备选方案里得到符合用户需求的最佳方案。同时，通过对标工作得到的结论也能用 于新的评价指标的制定，或者为进一步的架构优化提供参考。PREEvision能提供高质量的基于模型的图形文档输出， 可作为EEA开发工作的 系统信息管理工具。 其“一致性检测”功能， 保证其输出模型的一致性和完整性。PREEvision还为大型工程团队提供了强大的“单源”数据管理系统，所有参与建 立模型的工程师共享同一个数据库，提高了协同工作效率并保证了数据一致性。并 且提供了可配置的权限管理系统，保证团队开发的安全性。功能简介:专业的电子电气架构开发环

8、境PREEvision集成了全面的EEA数据模型，模型中可以包含上百个类和属性。为 了向模型中输入架构信息，PREEvision提供了专业的图形编辑环境，使得架构工 程师可以从模型的不同方面进行直观的图形化开发。架构模型开发过程被分为多个 设计层次，每个层次均有专用的设计环境：PREEvision设计层次划分1、需求层(Requirements Layer)需求层一般山三部分组成:Requirements Customer Feature FFN。Requ让ements以层次化的组织方式描述了需要在系统架构中实现的所有功能性 及非功能性(如法规)需求。山于需求列表的层次结构与具体的开发流程相关

9、，PREEvision允许 用户自定义需求包层次结构。并且，需求的自定义属性集和完全自定义的表格也可 以在需求的映射图上显示岀来。PREEvision为第三方工具提供了功能丰富的导入 和导出过滤器，例如在需求层可导入DOORS、Excel格式的需求描述文件。Requirement一般用作工程设计的指导文件。Customer Feature的组织方式与Requirement类似，该模块用于描述客户所关心的车辆的配置信息。该模块一般用作市场信息的交互。FFN即特性功能网络。 特性功能网络描述了一个系统功能的内部情况， 包括因 果链及其在系统内相互关系。“因果链”是系统设备的分解。它111三部分所组

10、成： 请求者、功能体和执行者。用于描述：“请求者”想通过“功能体”达到“执行 者”执行某一命令的LI的，即功能体是执行者某行为的描述，执行者是功能体的任 务承担者。“因果链”的这部分信息可用于识别同时使用的各子系统之间的冲突。功能体的衔接关系用于表示内部特性的因果链。特性功能网络的某部分内容均通过“因果链”来表达。这种因果链可以是泛化、细化或者包含关系。从软件丄程的角度来看，“用例是特性功能网络最贴切的表达模式，用例图是相应的表达视图。需求和特性表格编辑界面特性功能网络描述图2、逻辑架构和逻辑类库(Function network and function library)此层次用于描述系统的

11、逻辑功能关系，即系统功能的模块框架以及各模块之间的接口关系。该方面主要包括两个层面的内容:逻辑架构层与系统软件层，询者关 注系统功能实现的所有逻辑关系，后者关注系统实现过程中软件相关的逻辑关系。 前者与后者的搭建与编辑方法类似。该层次主要包括两方面的开发工作：第一个部分工作就是设计“逻辑网络”。“逻辑网络”遵从AUTOSAR标准的定 义，包括逻辑传感器、功能块和逻辑执行器。这些元素（也被称为功能模块）以层次 结构的方式组织并存储在组合模块中。功能模块之间通过信息交互接口进行连接。 当两个功能模块的端口通过信息交互接口连接后，相应模块就能进行数据和控制信 息的交换。在功能网络里，用户可以看到各功

12、能模块之间的逻辑关系。另一个部分工作是开发功能类型库。在“逻辑网络”中各模块端口上的接口信 息都需要事先在功能类型库中定义。功能类型库描述了所分配端口需要或提供的信 息，这里的接口可近似看成技术通讯协议。在“逻辑网络”建模以及对整个网络信 号进行路山规划过程中，接口定义一致的端口之间的兼容性可以在PREEvision反 映出来。PREEvision提供针对Mathworks/Simulink模型和ETAS/ASCET文件的功能模块 导入功能，还有不同版本AUTOSAR描述文件的导入导出功能。与逻辑架构层中的逻辑架构和逻辑类库对应，对于逻辑关系中通过软件实现的 功能，PREEvision提供了系

13、统软件架构层与系统软件类库。该层更加严格的遵循系统软件网络描述图Py(g)软件功能类型描述图3、硬件系统架构(Hardware Architecture)PREEvision中的硬件系统架构包括三层内容：网络层、部件层和原理层。网络层描述各部件之间的逻辑连接方式，例如:总线系统、传统连接、电源供 应和地线连接，这些连接将在随后的线路原理层进行进一步的细化定义；部件层描 述每个部件内部构成及其对外接口的详细信息； 线路原理层描述网络层中逻辑连接 的具体实现情况，如具体的导线、线缆连接方式，保险继电器盒的内部结构等，其 信息可用于线束层的具体开发。3.1、网络层(Network Layer)网络层

14、描述各部件间的连接方式，例如总线系统(CAN、LIN、FlexRay、MOST、Ethernet USB和WLAN)、传统连接、地线和供电连接等。部件之间的所有连接通 过不同的接口来实现。可将每个具体接口配置为定义了通用属性的特定接口类型。 通过网络层的描述，可以构建部件设备内部对外连接的总体关系。网络图通常在开发过程的各个阶段都会被用到，在早期的设讣阶段，它被用于 确定所有电子电气部件内部连接的最优架构方式。在设讣阶段，网络图描述了系统 规范中重要的电路原理。在网络图中用户可以自定义模块及连接线的显示方式，来 突显与特定属性有关联的部件，这些属性可以是电源供应、传输协议、网络电阻 等。网络层

15、描述图3. 2、部件层(Components Layer)部件层描述了各部件的功能构成。主要描述了部件与其它部件的组合关系，以 及部件的内部细节，如硬件模块、处理器单元、内存、逻辑接口等等。描述部件的 内部构造是部件层的主要口标。部件层不仅要显示部件间的连接，还要显示部件内 部的结构和连接，因此也被称为“电子模块图”Oand心ntrctw部件层描述图熔丝继电器盒描述图3. 3、线路原理层（Schematic / Circuit Layer）线路原理层将网络层所定义的连接关系进行了细化。线路原理连接是电线、线 缆等线束元件的基础。 ， 山于线束层中线路会因拓扑结构中安装位置的不同可能有 多种选择

16、，因此需要线路原理层对线束实际实现进行抽象描述，这种描述不因拓扑 结构的变化而改变。部件的内部连接则用于连接线路原理层的具体元件，如保险 丝、继电器和用户自定义的部件（如全桥驱动电路，等等）。通过所提供的自动布局视图，能够很快地定义保险丝继 电器盒，用来描述电源供应的细节。这个视图还可以被用于其他任何类型的部件。 在大多数情况下，部件的原理细节是通过传统原理图直接继承的。当所实现模型的 原理层和网络层中任何一个发生改变时，通过线路原理合成功能可以使这两层保持 一致，以保证模型的一致性。4、线束层（Wiring Harness）逻辑和原理性的连接关系在线束层中进行物理实现。线路原理连接关系可在电

17、 线和电缆两方面进一步细化，将线束特定的细节也加入到模型中。每段电线（或电 缆）都具有其物理属性（包括单位长度重量、成本、过流能力等信息）。线束元素将 来可以在拓扑结构中形成具体的电线和电缆布局（包括结合点和对接插头的布局）。采用不同的拓扑结构、设备和技术方案，线束也会随之变化。PREEvision具有 自动线束路III功能，可根据线路原理层的信息，无须额外丄作，即可自动生成新的 线束层设计结果。线路原理层描述图线束层描述图5、拓扑层(Topology)拓扑层描述了系统的实际布置情况。设计人员需要根据实际的空间情况，考虑 温度、碰撞风险以及是否暴露在腐蚀性流体中等因素， 确定各个部件以及线束的

18、最 终安装位置。在布置区域里，分布着一些“安装空间”，可放置具体部件。线束的对接插头 可被安放在安装空间之间。“线路段”将安装空间、对接插头和各个分支连接起 来。设计人员需要设定每个“线路段”的具体长度。之后可以得出整个线束的近似 统计长度。PREEvision中的拓扑模型是简化的3维模型，通过位置坐标和儿何尺寸可以确 定拓扑图中每个元素的细节信息。PREEvision同样支持从3维CAD工具中导入的 拓扑结构数据，并能够通过一个额外的z轴图层，将相应的元素放在2. 5维的视图 中，以便更为直观地理解复杂的拓扑结构。通过对路径的高亮显示，能够清楚地跟 踪线束路山的结果。拓扑层还支持KBL和EL

19、OG线束描述文件的导入和导出。拓扑层描述图6、映射功能(Mapping)PREEvision提供超过30种跨越不同技术层面的信息映射方法，将分部在各设计层次的信息进行整合。层级间映射功能变型管理:开发车型平台的电子电气架构变型管理在架构模型开发中是一项十分重要的工作，它主要用于管理不同需求 下的多种技术实现方式。架构工程师需要设计多个方案，供评估选择。此外，即使 是单一的产品型号也需要多种配置选择，例如低配、中配和高配。对于基于同一个EEA平台的产品链来说，衍生产品（例如，利用现有架构改型的敞篷车）的架构方案 也需要进行管理。因此，最初的单一车型的架构开发和评估方法就要升级到能够对 同一平台上

20、不同车型的通用及特殊部件进行管理。支撑多个变型方案的通用的概念 设计必须最优化，这些通用的概念设计， 从某种程度上来说， 就是产品链上降低生 产成本和提高产品质量的驱动力。PREEvision可依据两方面因素来进行车型平台的变型管理:技术选择因素和配 置选择因素。“配置选择”是决定哪些部件是通用部件，而哪些部件是选装部件。“技术选择”是决定某一功能特性在技术上的具体实现方式， 可以依据某个单一的 需求来确定。例如氤气灯，作为传统车灯的一个替代物，就是一个技术因素。技术 因素的最终实现，主要取决于所选用的设备或元器件。“配置选择”决定架构中包 含哪些元素，而“技术选择”决定这些元素的实现方式。因

21、此“配置选择”是架构 分析的出发点。对于单个车型，组成架构的元器件就有成千上万;而对于车型平台，虽然通过 通用部分的复用，可以大大减少元器件的数量，但是其数LI还是更为惊人。因此， 手丄进行整个架构的变型管理非常困难。而PREEvision的变型管理功能可依据“变型传递技术”，根据特定规则自动向新 的变型方案中添加相关的架构元素，而且可根据用户的实际需要制定规则，极大的 减轻了变型管理的工作量，并保证了架构信息的一致性和正确性。车门控制系统的变型管理架构分析:对标、评估和择优EEA概念原型建模的LI标之一是探求适合的架构设讣。在考虑诸多功能和非功 能需求方面的约束后，可以在开发过程的早期将最有

22、希望的架构方案确定下来。对 架构变型进行评估的主要LI标是判定某架构符合需求的程度。此外，由于不同的架 构都是基于特定的需求来开发的，因此为保证不同架构方案的完整和有效性，就必 须进行一致性检查。PREEvision提供了针对架构变型的一致性检测功能和可量化 的架构评估功能。一致性检查对于依据功能需求而建立的架构模型，无法在硬件层次进行分解分析，因为一 个功能可能分配给多个控制器或者与其他功能共同使用一个传感器。而对于同一个 需求所采用的多种技术实现方法也使得架构设讣变得多样化。III于以上原因，进行 一致性检验从而验证最终模型的正确性是必要的。首先需要检验山技术理念产生的 所有特性的正确性;

23、接着，需要检验整个结构的完整性;最后，需要检验是否满足总 体的和自定义的需求。PREEvision允许用户自定义一致性检验的规则。正在开发的架构很难有完全符 合所有一致性条件的，所以一致性检验的条件可以根据具体模型开发的阶段来裁 剪，用户可以针对当前实际开发情况来选择不同的一致性检验规则。一致性检查是 基于与实际开发相关的一组一致性规则进行的，有些不必关心的不一致性将不会被 报告。架构层次之间还没有被考虑到的、潜在的非一致性也可以被检查并报告出 来。一致性检验可以自定义所需要的规则并手动运行，也可设置为让系统自动进 行。通过PREEvision的一致性检验，可能存在的问题（包括与之相关的要素）

24、将被 报告出来，在PREEvision的帮助下，可以快速的检索到造成不一致性的元素，这 些问题的纠正也变得相对容易。架构评估除了要满足功能和非功能需求，系统架构还需要尽量符合特定的性能要求。PREEvision提供了度量系统架构各项性能指标的评估算法开发和计算环境。根据 评估算法可得到度量指标的估讣值其至是精确值结果。再将此结果与预先给定的参 考值进行比较，即可对架构性能优劣程度进行量化评估。评估结果可用于对不同架构变型进行比较:选择性能最佳的架构方案，或是选择出最符合工 作流程的架构方案。在概念原型阶段，这样的评估结果为系统架构优劣的讨论和选 型提供了有效的帮助。为了建立一个可跟踪的开发决策

25、过程，评价的结果必须表达出来并形成文档。PREEvision可将评价结果用内置的表格形式进行表达，并在生成报告的过程中， 生成不同架构变型的评价指标，嵌入到评估报告中，方便开发人员比较、选择。架构评估功能界面PREEvision产品线为满足不同开发环节及开发团队中不同专业人员的需要，Aquintos提供多种功 能版本的产品。在使用PREEvision进行概念原型开发后， 工程师可使用Modeler FN和Modeler ELH版本产品，继续进行电子电器系统的详细设计。针对功能网络开发、功能“因 果链”制定、功能文档生成方面的工作需要，可以利用PREEvision的Modeler FN版本来建立

26、架构层需求和功能网络。针对电路原理和线束设讣，可以利用PREEvision的ModelerELH版本，实现电路逻辑和线束的详细设计。“单源”数据库管理系统在多用户操作时能够保证数据安全性，其中的check in/check out、模型版本管理、用户权限和角色等功能，可以保证大型工程团队 能够进行高效的分丄合作。所有版本建立的模型都是与专业版相兼容，这就保证 了架构设计的结果能够在后期的产品设计中直接使用，产品设计完成之后，具体的 架构设计乂能作为初始模型来验证实际的架构。打完基线后的模型可以分发出去， 拥有PREEvision授权的客户可以通过PREEvision Viewer版本，用以浏览

27、模型，这 样EEA模型都可以成为企业内部的标准信息源。PREEvision近期的产品线如下图所示：PREEvision产品路线图在2011年年底，将推出下一版本的eASEE Automotive Solution 5. 0,这个版 本将推出全新的、可用于大规模产品链的电子电器架构数据管理工具，以及功能、 线束和电源的系统架构自动优化工具。各版本产品功能比较表PREEvision PREEvision PREEvision产品特性Architect Modeler FN ModelerELH Requirements Layer XXX基于表格的特性列表和需求管理Feature Function

28、 Network X - X特性和因果链及层次依赖关系设计Function Network Layer X X -逻辑功能网络架构和功能类库管理Network Layer X X-部件和网络架构及供电系统的结构设计Circuit / Schematic Layer X - X系统及子系统电气逻辑层及物理电路设计Wiring Harness Layer X - X线束物理设计（接插件、线缆、分离插头）Topology Layer XXX系统部件位置、线束路径的儿何布局设计System Description XXX基于系统功能的系统设讣和文档生成Table-based Editors用户自定义的表格编辑器，用于设计功能、电路、XXX线束等Refactorings Rules基于特定规则的“重构”功能，加速建模和架构开X X X发aMSCT AutomoWfl5k*aKn S.VVBFrcFBorul L0ASK AubxnodNSohXonS.SO*W)nArovwa Sf X0trmiR2O12*X ASingle User Mode XX-在单一用户项LI中管理基于XML的项HMulti User Mode Oracle大型团队的单源数据管理，支持用户角色&访问X 0 0权限Multi User Mo