汽車電子電氣架構(gòu)所面臨的課題
汽車研發(fā)設(shè)計的MBSE工具鏈按應(yīng)用場景劃分為“層次”和“過程支持”兩大類。目前國際主流的EEA軟件將需求層、邏輯架構(gòu)層、軟件架構(gòu)層、硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?、原理圖層、線束層、通信層、幾何層流程打通,能夠連貫地進行多層次架構(gòu)設(shè)計與追溯,并在過程上提供完整的過程和團隊支撐。如下圖所示。

研制過程以需求開發(fā)和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計為源頭,同時開展控制系統(tǒng)軟件設(shè)計和被控對象建模,將二者模型集成仿真,完成系統(tǒng)虛擬測試;由控制算法生成控制器SWC代碼,集成到車載控制器中;被控對象模型經(jīng)實時化處理后,生成實時模型,加載到實時仿真機中;車載控制器通過數(shù)據(jù)總線與實時仿真機相連,由自動化測試軟件控制實時仿真機開展硬件在環(huán)系統(tǒng)測試、臺架功能測試、整車標(biāo)定和實車測試等。另外,汽車行業(yè)軟件開發(fā)需要滿足功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262,且軟件開發(fā)流程須符合ASPICE標(biāo)準(zhǔn)。
電子電器架構(gòu)開發(fā)的工作在需求階段,包括以下:對標(biāo)分析(功能、配置、成本、技術(shù)方案、符合標(biāo)準(zhǔn)),特性信息(Feature -> Functions Composition),場景分析(Scenario?-->?Customer Features),功能需求開發(fā)、性能需求(Function --> FRS),非功能需求開發(fā)、法律法規(guī)分析、生產(chǎn)\工藝\售后需求。
整車EEA設(shè)計的需求包括三方面要素:法規(guī)約束、技術(shù)規(guī)范、功能需求;
需求管理與追溯,需求與設(shè)計要素的追溯,如功能安全需求、安全目標(biāo);

整車設(shè)計方案論證與架構(gòu)設(shè)計軟件是面向復(fù)雜工程系統(tǒng)、基于模型的系統(tǒng)設(shè)計工具。以用戶需求作為輸入,按照自頂向下的系統(tǒng)研制流程,以圖形化、結(jié)構(gòu)化、面向?qū)ο蟮姆绞?,覆蓋系統(tǒng)的需求建模、功能分析、架構(gòu)設(shè)計、驗證評估、方案權(quán)衡過程,通過與系統(tǒng)建模仿真軟件以及系統(tǒng)多領(lǐng)域模型的緊密集成,支持在系統(tǒng)設(shè)計的早期實現(xiàn)多領(lǐng)域綜合分析和驗證。

基于模型的整車電子電氣架構(gòu)設(shè)計流程,涉及到功能需求設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、邏輯功能設(shè)計、原理設(shè)計、線束設(shè)計等多方面內(nèi)容,由不同部門或工程團隊進行共同開發(fā)。為了實現(xiàn)團隊并行開發(fā)過程中的合理分工與協(xié)作,整個電子電氣架構(gòu)設(shè)計需要按照分層設(shè)計的思路展開,在模型開發(fā)過程中需要不斷地進行評估優(yōu)化、最終選擇最優(yōu)的設(shè)計方案。我國軟件行業(yè)發(fā)展已有數(shù)十年,可是重點并未針對國之重器的汽車工業(yè)發(fā)展重點展開,而是注重在互聯(lián)網(wǎng)和消費者支付方面形成軟件行業(yè)的焦點。此種情況使得在新能源汽車技術(shù)高速發(fā)展和彎道超車的近十年,并未彌補國產(chǎn)工業(yè)軟件的空缺。
現(xiàn)階段我國汽車主機廠只能在國外的電子電氣架構(gòu)設(shè)計軟件上進行基于模型的架構(gòu)設(shè)計,未來一旦遇到“卡脖子”問題,將會面臨厚重的歷史資產(chǎn)難以轉(zhuǎn)移、無國產(chǎn)平臺可以轉(zhuǎn)移的窘境。在近期行業(yè)能夠意識到汽車電子電氣架構(gòu)設(shè)計工具的重要性和不可或缺性,及時開始針對性攻關(guān),是降低未來可預(yù)期風(fēng)險的最佳手段。我國汽車行業(yè)電子電氣架構(gòu)設(shè)計過程所面臨的痛點主要有以下幾點:
1)從客戶處獲取到的整車基本數(shù)據(jù)、全局?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、并不能用于詳細(xì)分析不同EEA下的最優(yōu)性;
2)定義了需求層之后,如何抽象出功能模塊之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)關(guān)系,并合理地將其分配到網(wǎng)絡(luò)層,缺乏貫穿這些活動鏈的支持工具;
3)在網(wǎng)絡(luò)層詳細(xì)描述了ECU、總線、電源系統(tǒng)之后,如何能夠直接將這些信息映射到原理層,自動生成滿足中央分布式模塊、控制器、傳感器和執(zhí)行器等相互之間的關(guān)系,如何通過引腳、連接器、對接件、襯套等組價的關(guān)聯(lián)關(guān)系自動形成完整的EEA網(wǎng)絡(luò)。
4)缺失對設(shè)計好的EEA方案進行構(gòu)型評估,給出量化性能指標(biāo)的矩陣算法評估架構(gòu),很多決策還得依賴于車型組的“拍腦袋”感性決策,導(dǎo)致所涉及的EEA架構(gòu)并非最優(yōu),或者依然存在繼續(xù)優(yōu)化的空間。