基于PREEvision的车辆变型管理设计浅析

朱 荣（同济大学汽车工程学院，上海 200000）

基于PREEvision的车辆变型管理设计浅析

朱 荣
（同济大学汽车工程学院，上海 200000）

摘 要：随着电子技术的发展，应用在汽车上的模块越来越多，整车电子电气架构也越来越复杂，由于EEA形式多样，采用传统的优化方法无法对其进行有效的评价与选择，因此，对整车的变型设计成为整车电子电气架构设计优化的关键因素之一。变型管理的主要目标是在不同的架构之间进行比较，经过比较之后选择最优的解决方案用于进一步的建模工作，文章主要介绍了基于PREEvision的车辆变型管理设计。

关键词：汽车；PREEvision；变型管理

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.10.025

CLC NO.: U469.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)10-66-03

引言

缩短产品开发时间和生产制造周期，是当今车企面临日益激烈和不断国际化的市场竞争的必然选择。只有提高市场快速响应能力，才能获取更多的客户，赢得最大的经济效益，产品变型设计是企业实现快速响应市场的重要手段。同时，随着我国市场经济体制的不断完善，企业的生产模式己经由传统被动的指令性计划模式转向自觉适应市场需求的订单生产模式。市场需求的复杂性、个性化特征对企业产品提出了更高的要求，如何使企业产品满足用户的不同使用特性，快速适应市场需求的多变性，以快交货、低成木、高质量来占有市场，提高企业的产品变型设计能力是其关键因素之一。本文主要研究基于汽车电子电气架构设计软件PREEvision进行车辆变型管理设计，提高企业产品的市场竞争能力。

1、基于PREEvision的电子电气架构设计流程

PREEvision工具是德国Vector公司的一个自上而下的电子电气架构开发工具，它整合了需求分析、功能设计、软硬件及网络开发、线束及拓扑结构等多个电子电气部件相关的领域，其核心的技术就是基于模型的开发，层与层之间相关渗透和便于用于评估的算法工具。基于PREEvision工具的电子电气架构设计主要是按照分层设计的思路展开的，分为需求定义层、功能网络层、硬件架构层和线束拓扑层。

PREEvision提供了一种高度可配置的机制来实现变型管理的功能，该机制基于一个涵盖了多种变型的电子电气平台进行电子电气架构变型的建模工作。这种方法可以称之为“150%模型”，在这个模型中包含了在所有的变型中可能包含的所有模型元素的超集。变型管理的机制在“150%模型”的所有元素中挑选相应的模型元素用于构建可用的架构变型。

2、基于PREEvision的车辆变型管理设计

整车电子电气架构开发过程中，同时设计多个方案，用于比较和选型的方法，称为“变型”。基于模型进行开发能够容易地将整体模型分解成多个模型部件，并能为模型部件建立多个备选方案，并进行重新整合。通过架构评估的功能可以有效评估各种方案的优劣，并得到可靠的电子电气系统架构模型。

另外基于模型的开发方式能够很好的综合整车的电子系统与电气系统，能够对整车的电子电气进行全局优化；电子电气模型非常容易再次利用，利于公司的技术积累。

基于PREEvision的车辆变型管理设计过程中会用到一系列抽象的概念，有150%模型、概念空间、架构变型、配置模板、配置模板示例、概念模板、概念模板实例、模型组等概念。

2.1 150%模型

变型管理的基础是假设用户建立了一个非常全面的模型，该模型中包含了任何变型中都可能出现的所有元素。该模型称之为“150%模型”，因为其不仅仅包含了一种可能的变型，而是包含了所有可能的变型。下图中显示了一个在网络层中的150%模型的一个简单的例子。

该例子中显示了一个车身控制单元（BodyController），该车身控制单元有可能连接到车身CAN总线（BodyCAN）或者底盘CAN总线（Chassis CAN）中，四个车轮的轮速传感器有两种不同的情况，一种是直接通过硬线连接到ECU中，另外一种是没有通过ECU而直接连接到CAN总线中。150%模型则把两种情况的画在了一张图中，就如同二者同时存在一样。

变型管理的功能就是通过在150%模型中选择不同的内容来构成不同的架构变型。

2.2 变型管理基本概念

变型管理的基本概念可以用一个正方体来描述，如下图所示。

（1）最大的灰色正方体代表了与概念模板相关联的概念空间，概念模板会与概念空间一同使用，概念模板属于概念空间的一部分。对于所有的架构变型来讲，概念空间中的内容是可以复用的。

（2）黑色箭头表示了概念模板。一个概念模板描述了在车辆某一个特定部分的所有可能的实现（比如，车上的影音娱乐系统会存在多种的实现方案，因此对于影音娱乐系统来讲，就需要有一个概念模板）。

（3）概念模板实例是概念模板中的一个具体的实现。每一个概念模板实例描述了一种与概念模板相对应的特定的实现。影音娱乐系统实现的例子来讲，具体的实例可以根据不同的划分方式有所变化，比如可以按照部件的不同连接方式划分，也可以按照应用的不同的通信协议进行划分。

（4）绿色箭头的为与概念模板类似的配置模板，配置模板由模板实例组成，用户可以从模板实例中选择一个。唯一的不同是，对于整个架构变型来讲，只能选择唯一一个配置模板实例。

（5）配置模板实例描述了可用的汽车配置（设备指的是用户能够体验到的需求和特性）。因此对于整个架构变型来讲，只能有一个设备模型实例。举例来讲，设备模型实例可以从以下内容中选择：低端的带有单CD机的旋钮式FM收音机；带有扩展接口及CD切换装置的高端收音机；每个座位都有音频和视频支持的高端影音娱乐系统。

（6）架构变型是基于概念空间的。架构变型是由概念空间中所有的概念模型实例和设备模型实例所构成的。

2.2.1 概念空间

概念空间关联了所有可能的概念模板，以及架构变型可能会用到的所有的基本元素。它以一种盒子的形式呈现出来，并且是一个可复用的元素。可以同时存在多个概念空间，不同的概念空间关联不同的概念模板。概念模板可以关联到多个概念空间中，能够实现非常灵活的设置。

2.2.2 架构变型

架构变型是一种由150%模型中的特定元素所构成的一个可行方案。在图2中，架构变型是由概念空间中的一个配置模型实例以及所有可能的概念模型实例所组成的网状图形。架构变型是模型的一部分，用户能够选择不同的模型变型。架构变型由模板实例组成，模板实例关联了可能被包含在内或者不被包含在内的模型组。包含在模型组内的元素可以通过模型组被包含在内或者不被包含在架构变型内。

2.2.3 配置模板

在所有可能的配置模板中，在每一个当前的变型中，只能选择仅仅一个配置模板实例。配置模板不是概念空间的一部分，因为对于所有的架构变型来讲，所有的配置模板都是可用的。配置模板如上图中的绿色箭头所示。

2.2.4 配置模板实例

如上图2所示，在绿色箭头上的原点就是对应的配置模板实例。每一点代表了一个专门的配置，用户在这些配置中必须选择一个。

2.2.5 概念模板

概念模板是直接与概念空间相关联的。概念模板如上图中的黑色箭头所示。每一个箭头代表了一个汽车上一个特定的 域(domain)，在这个域中可能会存在多个概念实现。

2.2.6 概念模板实例

每一个概念模板实例代表了汽车上一个特定的概念域(conceptional domain)的实现。因此概念模板实例以对应的域的维度（概念模板的箭头）上的一个点来表示。

2.2.7 模型组

模型组用来管理在变型管理功能中的架构元素。模型组由模型元素组成，同样的模型元素可以包含在不同的模型组中。模型组的结构对于变型管理非常重要，因为在变型管理的后期，模型组能够快速的改变变型的内容。如果模型组的分组非常恰当的话，模型组的复用性会非常好，这样一个模型组就能够而且应当被多个模板(templates)所利用。模型组越多，变型的灵活性就越高，但从另一个角度来讲，模型组越多，模型就会越复杂。这就需要在设计的过程中需要增加必要的模型组，同时减少不必要的模型组。另外模型组能够与其他的模型组之间进行嵌套。

3、变型管理应用

车辆设计中车身控制模块和电气中心是对整车模型影响极为庞大的两个变量，在这两个变量的基础之上，我们还提出了线束重新分割，线束对接接插件位置的重新安排，车身控制模块位置的移动等等影响较小的变量。所有的变量可以对立成轴，而这些变量的组合，就形成了面，即电子电气架构方案。如下图所示。

每一个架构方案需要在基准模型上进行应用，修改线束层、原理层和网络层的连接关系，在拓扑图上修改模块位置，线束布局，再次进行映射，一致性检查和路由之后得到待评估的新电子电气架构方案。

4、总结

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目标的最优化：重量、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。

参考文献

[1] 李纯洁.PREEvision在汽车电子电气架构设计用的应用[J].中国电子商务,2011.

[2] 冯香枝,胡朝峰,张海涛.基于PREEvision的汽车电子电气架构设计[J].汽车电器,2013.

[3] 高焕吉,汽车电子电气架构设计与优化[J] .汽车电器,2011(06).

测试试验

Analysis of vehicle variant management design based on PREEvision

Zhu Rong
( College of automotive engineering of tongji university, Shanghai 200000 )

Abstract:With the development of electronic technology, application in automobile module more and more, vehicle electrical architecture is becoming more and more complex, because of the diversity of the form of EEA, using traditional optimization methods can’t the for effective evaluation and selection. Therefore, the variant of the vehicle design to become one of the key factors for the vehicle electrical architecture design optimization. The main goal of variant management is to compare the different architectures, and then choose the best solution for further modeling. This paper mainly introduces the design of vehicle variant management based on PREEvision.

Keywords:automobile; PREEvision; variant management

作者简介：朱荣，就读于同济大学汽车工程学院。

中图分类号：U469.6

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2015)10-66-03