1、PREEvision 介紹Aquintos公司PREEvision概述2電子電氣系統設計方法的創新2基于模型的電子電氣架構開發2功能簡介：專業的電子電氣架構開發環境31、需求層（Requirements Layer）32、邏輯架構和邏輯類庫（Function network and function library）43、硬件系統架構 （Hardware Architecture）65、拓撲層 （Topology）96、映射功能 （Mapping）10變型管理：開發車型平臺的電子電氣架構10架構分析：對標、評估和擇優11PREEvision產品線12PREEvision 介紹Aquintos公

2、司PREEvision概述 Aquintos公司于2005年在德國 Karlsruhe成立，目前是Vector公司的全資子公司，該公司是全球領先的分布式控制系統電子電氣系統架構（electronic&electric Architecture ，簡稱EEA）開發工具供應商，其產品可應用于汽車、軌道交通、航空航天和工業自動化等領域。目前，Aquintos公司已經在架構開發領域具有極高的知名度，產品已經被多個全球知名的汽車客戶應用。同時，Aquintos也是AUTOSAR協會、ProStep、FlexRay協會和ASAM的會員。 PREEvision是Aquintos公司開發的基于模型的計

3、算機輔助設計軟件工具，主要用于電子電氣架構的概念開發、對比評估和產品開發工作。電子電氣系統設計方法的創新 最近十年來，在具有創新性的高技術工業系統開發領域，基于模型的開發方法已經被廣泛接受，甚至被用作為首選的開發方法。基于模型的開發方式不再局限于嘗試性的探索領域，而已經廣泛應用于具有實際工程意義的開發領域。在汽車和航空等重要工業領域，基于模型的方法已經成為保證設計成功的一個必要措施。隨著燃油經濟性、環境保護和道路安全要求的逐步加強，交通運輸系統的部件成本也隨之增加，這就要求在設計過程中全面的考慮系統優化。Aquintos公司致力于幫助設計者提高系統效率和降低部件成本，并成為系統架構設計工具領域

4、的領導者。 PREEvision是一款理想的系統架構設計及優化工具。在汽車、航空系統、運輸系統以及一切裝備了分布式通信網絡的嵌入式控制系統設計中，PREEvision作為基于模型的計算機輔助開發工具進行電子電氣系統架構的搭建。它的功能包括需求開發、邏輯功能設計、網絡和部件架構、電氣系統和線束設計以及拓撲結構設計，涵蓋了從概念原型設計階段到具體詳細設計階段，并支持大型工程團隊的詳細開發和系統規范制定工作。基于模型的電子電氣架構開發 PREEvision是一種全新的、基于模型的電子電氣架構（Electronic/Electric Architecture, EEA）開發工具。電子電氣架構開發在很多

5、技術領域都有應用，例如汽車、航空系統、工業自動化系統，運輸系統以及國防系統等。 PREEvision采用分層開發的模式，包括如下技術層面：拓撲、線束、電氣邏輯、電力供應、功能網絡、用戶需求，以及各層面之間的映射聯系。在設計前期的概念化階段和多方案選擇評估階段，PREEvision為設計者提供概念原型開發和決策支持；在產品的具體設計階段，PREEvision為設計者提供詳細設計開發支持。 PREEvision提供了一種具有豐富屬性信息的用于建立架構模型的專業圖形語言。該語言由汽車工業方面的專家所開發，可以應用于所有使用分布式網絡嵌入式系統的工業領域。這種圖形語言的本質是數據模型，包括數百種類型和

6、屬性，并且分為各種層次（例如線束層、功能網絡層等）以滿足不同的開發領域的要求。使用PREEvision中的圖形或圖表編輯工具，可以對EEA中所有重要的技術和成本方面的信息進行建模。 PREEvision里集成了變型管理系統（同時設計多個方案，以備比較和選擇，稱為“變型”），將整體模型分解成為多個模型部件，并能為模型部件建立多個備選方案，并進行重新整合，這樣就能有效評估各種方案的優劣，并最終得到可靠的電子電氣系統架構模型。同時，系統架構工程師能夠建立一系列的評價指標，根據用戶的需求，來評估各個備選方案優劣，這些評價指標可以是以下目標的最優化：重量、成本、總線負載率、耐久性等等。通過對各方案進行評

7、估，能夠有效地在多個備選方案里得到符合用戶需求的最佳方案。同時，通過對標工作得到的結論也能用于新的評價指標的制定，或者為進一步的架構優化提供參考。 PREEvision能提供高質量的基于模型的圖形文檔輸出，可作為EEA開發工作的系統信息管理工具。其“一致性檢測”功能，保證其輸出模型的一致性和完整性。PREEvision還為大型工程團隊提供了強大的“單源”數據管理系統，所有參與建立模型的工程師共享同一個數據庫，提高了協同工作效率并保證了數據一致性。并且提供了可配置的權限管理系統，保證團隊開發的安全性。功能簡介：專業的電子電氣架構開發環境     

8、 PREEvision集成了全面的EEA數據模型，模型中可以包含上百個類和屬性。為了向模型中輸入架構信息，PREEvision提供了專業的圖形編輯環境，使得架構工程師可以從模型的不同方面進行直觀的圖形化開發。架構模型開發過程被分為多個設計層次，每個層次均有專用的設計環境： PREEvision設計層次劃分1、需求層（Requirements Layer）      需求層一般由三部分組成：Requirements、Customer Feature、FFN。      

9、0;     Requirements以層次化的組織方式描述了需要在系統架構中實現的所有功能性及非功能性（如法規）需求。由于需求列表的層次結構與具體的開發流程相關，PREEvision允許用戶自定義需求包層次結構。并且，需求的自定義屬性集和完全自定義的表格也可以在需求的映射圖上顯示出來。PREEvision為第三方工具提供了功能豐富的導入和導出過濾器，例如在需求層可導入DOORS、Excel格式的需求描述文件。Requirement一般用作工程設計的指導文件。     Customer Feature的組織方式與R

10、equirement類似，該模塊用于描述客戶所關心的車輛的配置信息。該模塊一般用作市場信息的交互。      FFN即特性功能網絡。特性功能網絡描述了一個系統功能的內部情況，包括因果鏈及其在系統內相互關系。“因果鏈”是系統設備的分解。它由三部分所組成：請求者、功能體和執行者。用于描述：“請求者”想通過“功能體”達到“執行者”執行某一命令的目的，即功能體是執行者某行為的描述，執行者是功能體的任務承擔者。“因果鏈”的這部分信息可用于識別同時使用的各子系統之間的沖突。功能體的銜接關系用于表示內部特性的因果鏈。特性功能網絡的某部分內容均通過“因果鏈”來

11、表達。這種因果鏈可以是泛化、細化或者包含關系。從軟件工程的角度來看，“用例”是特性功能網絡最貼切的表達模式，用例圖是相應的表達視圖。需求和特性表格編輯界面特性功能網絡描述圖2、邏輯架構和邏輯類庫（Function network and function library）      此層次用于描述系統的邏輯功能關系，即系統功能的模塊框架以及各模塊之間的接口關系。該方面主要包括兩個層面的內容：邏輯架構層與系統軟件層，前者關注系統功能實現的所有邏輯關系，后者關注系統實現過程中軟件相關的邏輯關系。前者與后者的搭建與編輯方法類似。該層次主要包括兩方面的

12、開發工作：第一個部分工作就是設計“邏輯網絡”。“邏輯網絡”遵從AUTOSAR標準的定義，包括邏輯傳感器、功能塊和邏輯執行器。這些元素（也被稱為功能模塊）以層次結構的方式組織并存儲在組合模塊中。功能模塊之間通過信息交互接口進行連接。當兩個功能模塊的端口通過信息交互接口連接后，相應模塊就能進行數據和控制信息的交換。在功能網絡里，用戶可以看到各功能模塊之間的邏輯關系。另一個部分工作是開發功能類型庫。在“邏輯網絡”中各模塊端口上的接口信息都需要事先在功能類型庫中定義。功能類型庫描述了所分配端口需要或提供的信息，這里的接口可近似看成技術通訊協議。在“邏輯網絡”建模以及對整個網絡信號進行路由規劃過程中，接

13、口定義一致的端口之間的兼容性可以在PREEvision反映出來。PREEvision提供針對Mathworks/Simulink模型和ETAS/ASCET文件的功能模塊導入功能，還有不同版本AUTOSAR描述文件的導入導出功能。與邏輯架構層中的邏輯架構和邏輯類庫對應，對于邏輯關系中通過軟件實現的功能，PREEvision提供了系統軟件架構層與系統軟件類庫。該層更加嚴格的遵循AutoSAR的定義，其開發方法與邏輯架構層類似。 系統軟件網絡描述圖軟件功能類型描述圖3、硬件系統架構 （Hardware Architecture）      PREEv

14、ision中的硬件系統架構包括三層內容：網絡層、部件層和原理層。      網絡層描述各部件之間的邏輯連接方式，例如：總線系統、傳統連接、電源供應和地線連接，這些連接將在隨后的線路原理層進行進一步的細化定義；部件層描述每個部件內部構成及其對外接口的詳細信息；線路原理層描述網絡層中邏輯連接的具體實現情況，如具體的導線、線纜連接方式，保險繼電器盒的內部結構等，其信息可用于線束層的具體開發。3.1、網絡層 （Network Layer）      網絡層描述各部件間的連接方式，例如總線系統（CAN、L

15、IN、FlexRay、MOST、Ethernet、USB和WLAN）、傳統連接、地線和供電連接等。部件之間的所有連接通過不同的接口來實現。可將每個具體接口配置為定義了通用屬性的特定接口類型。通過網絡層的描述，可以構建部件設備內部對外連接的總體關系。       網絡圖通常在開發過程的各個階段都會被用到，在早期的設計階段，它被用于確定所有電子電氣部件內部連接的最優架構方式。在設計階段，網絡圖描述了系統規范中重要的電路原理。在網絡圖中用戶可以自定義模塊及連接線的顯示方式，來突顯與特定屬性有關聯的部件，這些屬性可以是電源供應、傳輸協議、網絡電阻等。&

16、#160;網絡層描述圖3.2、部件層 （Components Layer）      部件層描述了各部件的功能構成。主要描述了部件與其它部件的組合關系，以及部件的內部細節，如硬件模塊、處理器單元、內存、邏輯接口等等。描述部件的內部構造是部件層的主要目標。部件層不僅要顯示部件間的連接，還要顯示部件內部的結構和連接，因此也被稱為“電子模塊圖”。  部件層描述圖 熔絲繼電器盒描述圖3.3、線路原理層 （Schematic / Circuit Layer）      線路原

17、理層將網絡層所定義的連接關系進行了細化。線路原理連接是電線、線纜等線束元件的基礎。，由于線束層中線路會因拓撲結構中安裝位置的不同可能有多種選擇，因此需要線路原理層對線束實際實現進行抽象描述，這種描述不因拓撲結構的變化而改變。部件的內部連接則用于連接線路原理層的具體元件，如保險絲、繼電器和用戶自定義的部件（如全橋驅動電路，等等）。通過所提供的自動布局視圖，能夠很快地定義保險絲繼電器盒，用來描述電源供應的細節。這個視圖還可以被用于其他任何類型的部件。在大多數情況下，部件的原理細節是通過傳統原理圖直接繼承的。當所實現模型的原理層和網絡層中任何一個發生改變時，通過線路原理合成功能可以使這兩層保持一致，

18、以保證模型的一致性。 4、線束層（Wiring Harness）       邏輯和原理性的連接關系在線束層中進行物理實現。線路原理連接關系可在電線和電纜兩方面進一步細化，將線束特定的細節也加入到模型中。每段電線（或電纜）都具有其物理屬性（包括單位長度重量、成本、過流能力等信息）。線束元素將來可以在拓撲結構中形成具體的電線和電纜布局（包括結合點和對接插頭的布局）。       采用不同的拓撲結構、設備和技術方案，線束也會隨之變化。PREEvision具有自動線束路由功能，可根據線路原理層的信息，

19、無須額外工作，即可自動生成新的線束層設計結果。  線路原理層描述圖 線束層描述圖5、拓撲層 （Topology）      拓撲層描述了系統的實際布置情況。設計人員需要根據實際的空間情況，考慮溫度、碰撞風險以及是否暴露在腐蝕性流體中等因素，確定各個部件以及線束的最終安裝位置。      在布置區域里，分布著一些“安裝空間”，可放置具體部件。線束的對接插頭可被安放在安裝空間之間。“線路段”將安裝空間、對接插頭和各個分支連接起來。設計人員需要設定每個“線路段”

20、的具體長度。之后可以得出整個線束的近似統計長度。       PREEvision中的拓撲模型是簡化的3維模型，通過位置坐標和幾何尺寸可以確定拓撲圖中每個元素的細節信息。PREEvision同樣支持從3維CAD工具中導入的拓撲結構數據，并能夠通過一個額外的z軸圖層，將相應的元素放在2.5維的視圖中，以便更為直觀地理解復雜的拓撲結構。通過對路徑的高亮顯示，能夠清楚地跟蹤線束路由的結果。      拓撲層還支持KBL和ELOG線束描述文件的導入和導出。 拓撲層描述圖6、映射功能 （Mapp

21、ing）      PREEvision提供超過30種跨越不同技術層面的信息映射方法，將分部在各設計層次的信息進行整合。 層級間映射功能變型管理：開發車型平臺的電子電氣架構      變型管理在架構模型開發中是一項十分重要的工作，它主要用于管理不同需求下的多種技術實現方式。架構工程師需要設計多個方案，供評估選擇。此外，即使是單一的產品型號也需要多種配置選擇，例如低配、中配和高配。對于基于同一個EEA平臺的產品鏈來說，衍生產品（例如，利用現有架構改型的敞篷車）的架構方案也需要進行管理。因

22、此，最初的單一車型的架構開發和評估方法就要升級到能夠對同一平臺上不同車型的通用及特殊部件進行管理。支撐多個變型方案的通用的概念設計必須最優化，這些通用的概念設計，從某種程度上來說，就是產品鏈上降低生產成本和提高產品質量的驅動力。PREEvision可依據兩方面因素來進行車型平臺的變型管理：技術選擇因素和配置選擇因素。“配置選擇”是決定哪些部件是通用部件，而哪些部件是選裝部件。“技術選擇”是決定某一功能特性在技術上的具體實現方式，可以依據某個單一的需求來確定。例如氙氣燈，作為傳統車燈的一個替代物，就是一個技術因素。技術因素的最終實現，主要取決于所選用的設備或元器件。“配置選擇”決定架構中包含哪些

23、元素，而“技術選擇”決定這些元素的實現方式。因此“配置選擇”是架構分析的出發點。對于單個車型，組成架構的元器件就有成千上萬；而對于車型平臺，雖然通過通用部分的復用，可以大大減少元器件的數量，但是其數目還是更為驚人。因此，手工進行整個架構的變型管理非常困難。而PREEvision的變型管理功能可依據“變型傳遞技術”，根據特定規則自動向新的變型方案中添加相關的架構元素，而且可根據用戶的實際需要制定規則，極大的減輕了變型管理的工作量，并保證了架構信息的一致性和正確性。車門控制系統的變型管理架構分析：對標、評估和擇優      EEA概念原型建模的目標

24、之一是探求適合的架構設計。在考慮諸多功能和非功能需求方面的約束后，可以在開發過程的早期將最有希望的架構方案確定下來。對架構變型進行評估的主要目標是判定某架構符合需求的程度。此外，由于不同的架構都是基于特定的需求來開發的，因此為保證不同架構方案的完整和有效性，就必須進行一致性檢查。 PREEvision提供了針對架構變型的一致性檢測功能和可量化的架構評估功能。一致性檢查       對于依據功能需求而建立的架構模型，無法在硬件層次進行分解分析，因為一個功能可能分配給多個控制器或者與其他功能共同使用一個傳感器。而對于同一個需求所采用的多種技術實現方

25、法也使得架構設計變得多樣化。由于以上原因，進行一致性檢驗從而驗證最終模型的正確性是必要的。首先需要檢驗由技術理念產生的所有特性的正確性；接著，需要檢驗整個結構的完整性；最后，需要檢驗是否滿足總體的和自定義的需求。       PREEvision允許用戶自定義一致性檢驗的規則。正在開發的架構很難有完全符合所有一致性條件的，所以一致性檢驗的條件可以根據具體模型開發的階段來裁剪，用戶可以針對當前實際開發情況來選擇不同的一致性檢驗規則。一致性檢查是基于與實際開發相關的一組一致性規則進行的，有些不必關心的不一致性將不會被報告。架構層

26、次之間還沒有被考慮到的、潛在的非一致性也可以被檢查并報告出來。 一致性檢驗可以自定義所需要的規則并手動運行，也可設置為讓系統自動進行。通過PREEvision的一致性檢驗，可能存在的問題(包括與之相關的要素)將被報告出來，在PREEvision的幫助下，可以快速的檢索到造成不一致性的元素，這些問題的糾正也變得相對容易。架構評估      除了要滿足功能和非功能需求，系統架構還需要盡量符合特定的性能要求。PREEvision提供了度量系統架構各項性能指標的評估算法開發和計算環境。根據評估算法可得到度量指標的估計值甚至是精確值結果。再將此結果與預先

27、給定的參考值進行比較，即可對架構性能優劣程度進行量化評估。評估結果可用于對不同架構變型進行比較：選擇性能最佳的架構方案，或是選擇出最符合工作流程的架構方案。在概念原型階段，這樣的評估結果為系統架構優劣的討論和選型提供了有效的幫助。      為了建立一個可跟蹤的開發決策過程，評價的結果必須表達出來并形成文檔。PREEvision可將評價結果用內置的表格形式進行表達，并在生成報告的過程中，生成不同架構變型的評價指標，嵌入到評估報告中，方便開發人員比較、選擇。架構評估功能界面PREEvision產品線    

28、 為滿足不同開發環節及開發團隊中不同專業人員的需要，Aquintos提供多種功能版本的產品。      在使用PREEvision進行概念原型開發后,工程師可使用Modeler FN和Modeler ELH版本產品，繼續進行電子電器系統的詳細設計。針對功能網絡開發、功能“因果鏈”制定、功能文檔生成方面的工作需要，可以利用PREEvision的Modeler FN版本來建立架構層需求和功能網絡。針對電路原理和線束設計，可以利用PREEvision的Modeler ELH版本，實現電路邏輯和線束的詳細設計。   

29、60;   “單源”數據庫管理系統在多用戶操作時能夠保證數據安全性，其中的check in /check out、模型版本管理、用戶權限和角色等功能，可以保證大型工程團隊能夠進行高效的分工合作。 所有版本建立的模型都是與專業版相兼容，這就保證了架構設計的結果能夠在后期的產品設計中直接使用，產品設計完成之后，具體的架構設計又能作為初始模型來驗證實際的架構。打完基線后的模型可以分發出去，擁有PREEvision授權的客戶可以通過PREEvision Viewer版本,用以瀏覽模型，這樣EEA模型都可以成為企業內部的標準信息源。 PREEvision近期的產品線如下圖所示：PRE

30、Evision 產品路線圖      在2011年年底，將推出下一版本的eASEE Automotive Solution 5.0，這個版本將推出全新的、可用于大規模產品鏈的電子電器架構數據管理工具，以及功能、線束和電源的系統架構自動優化工具。 各版本產品功能比較表產品特性 PREEvisionArchitect PREEvisionModeler FN PREEvisionModeler ELH Requirements Layer 基于表格的特性列表和需求管理 XX X 

31、Feature Function Network 特性和因果鏈及層次依賴關系設計 XX - Function Network Layer邏輯功能網絡架構和功能類庫管理 X X - Network Layer 部件和網絡架構及供電系統的結構設計X -X Circuit / Schematic Layer 系統及子系統電氣邏輯層及物理電路設計 X - X Wiring Harness Layer 線束物理設計(接插件、線纜、分離插頭) X -

32、0;X Topology Layer 系統部件位置、線束路徑的幾何布局設計 X XX System Description 基于系統功能的系統設計和文檔生成 X X X Table-based Editors 用戶自定義的表格編輯器，用于設計功能、電路、線束等 X X X Refactorings Rules 基于特定規則的“重構”功能，加速建模和架構開發 X X X Single User Mode 在單一用戶項目中管理基于XML的項

33、目 X X - Multi User Mode Oracle 大型團隊的單源數據管理，支持用戶角色&訪問權限 X O  O  Multi User Mode MySQL 小型團隊的單源數據管理 X - - Variant Management 管理變型方案的技術實現和設備配置 X XXProduct Line Management 支持產品線架構設計的大規模變型管理 X O O Consistency Developer 過程一致性檢測的開發環境 X -  - Consistency Runtime 執行一致性檢測的運行功能 X X  X  Model Query Developer 模型查詢功能開發環境（例如設定“注釋規則”和“命名習慣”） X - - Model Query Runtime 模型查詢的運行功能 X