基于PREEvision 的汽車電子電氣架構工具鏈研究

匡小軍，唐香蕉，周 濤，蘇文勝，裴軍偉，唐鳳敏

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007；2.中國汽車技術研究中心，天津 300300）

隨著近幾年德國VECTOR的電子電氣架構工具PREEvision軟件在國內的大量應用，基于模型的架構設計越來越得到大家的認可。由于汽車架構設計中涉及到大量的工作內容，需要不同角色的工程師參與進來，必然會涉及到各種格式的文檔交互，原有的已經成熟的應用軟件，也要參與到架構設計中，綜上，必然要解決PREEvision軟件與其他軟件的交互問題，軟件接口開發內容應運而起。基于PREEvision完整的層次結構，將PREEvision作為汽車電子電氣架構工具鏈的數據庫角色，打通各應用軟件與PREEvision的接口，從而獲得完整的工具鏈內容。

1 基于PREEvision的工具鏈介紹

PREEvision是一款自上而下 （Top-Down）基于模型的電子電氣架構輔助設計軟件工具。其核心的技術就是基于模型的開發，實現了層與層之間相互滲透和便于用戶評估，建立一個遵循單源原則 （single-source）的系統數據平臺。內容包括了需求開發、邏輯功能定義、SWC設計、網絡架構、功能分配、電氣原理系統和線束設計、拓撲結構設計以及變型管理設計，新版本添加了功能安全設計、SOA設計及API設計等，涵蓋了汽車架構V字型左邊的全部內容。PREEvision工具經過大量的實踐，已經充分發揮出其作用，成熟地運用到汽車電子電氣架構設計中。

基于PREEvision的工具鏈開發，實質上是PREEvision軟件與其他軟件的接口開發內容。根據電子電氣架構開發的流程及內容，開發了一套比較完善的工具鏈 （圖1），打通了固定Excel格式的Feature列表與需求層的接口開發、固定Word格式的子系統功能規范與Requirement的接口開發、Simulink與邏輯架構層模型的接口開發、固定Excel格式的通信矩陣與DBC／通信層模型的接口開發、EB Cable軟件與電氣原理層模型的接口開發、CATIA軟件與拓撲層模型的接口開發等內容，全面有效地將所有相關聯的架構內容有機集合起來，大大提升了工作效率與設計品質。

圖1 基于PREEvision的電子電氣架構工具鏈示意圖

本文將著重介紹基于PREEvision的工具鏈各接口開發原理，及利用工具鏈提升的效益。

2 接口開發內容

2.1 固定Excel格式的Feature列表與需求層接口開發

需求開發是電子電氣架構設計的開端內容，需要開發整車的配置表及基于功能的Feature列表，主機廠傳統上會用成熟的Excel表格來開發，PREEvision也有用于需求開發的需求層：Feature與Requirement，但沒有Excel軟件靈活。為了方便快捷地實現需求設計，開發了Excel格式的Feature列表與需求層的接口，并且此Feature列表是基于主機廠原有模板的，Feature列表開發后直接導入到需求層，不用再手動編輯或將列表調整為軟件自帶的模板樣式，增強了PREEvision內容的融合度，大大節省了工作量。如圖2、圖3所示。

圖2 固定Excel格式的Feature列表

圖3 通過二次開發生成的需求層

開發接口前，定義了Feature列表的模板，然后在PREEvision中編輯算法，首先提取了Excel中的每個位置的信息，然后將這些信息賦予到PREEvision的模型元素上，從而達到接口開發的要求。

2.2 固定Word格式的子系統功能規范與Requirement的接口開發

在應用PREEvision做架構設計時，往往主機廠會根據需求，從整車模型上導出或導入相關的子系統功能規范，這些信息一般儲存在Requirement的屬性中，大量的文字內容，如果手動一條一條地建立，工作量大而且容易人為出錯。基于PREEvision強大的二次開發功能，開發子系統功能規范與Requirement模型的接口，很有必要性。

接口設計中，以文檔中的標題，作為坐標點，將標題生成為Requirement列，然后提取對應文字，轉化為對應的Requirement屬性，導入時注意規范中的表格內容，需要特定處理，可以將某些內容轉化為其他層的內容或元素屬性，規范中的圖片，由于PREEvision軟件的自身限制，無法自動導入，需要工程師手動添加到Requirement的屬性中。導出對應的規范時，主機廠一般也會要求導出對應的邏輯框圖、部件框圖、通信內容等，需要綜合考慮規范導出格式與提取的內容。如圖4、圖5所示。

圖4 PREEvision導出的子系統功能規范示意圖

圖5 PREEvision內的接口開發算法示意圖

2.3 Simulink軟件與邏輯架構層模型的接口開發

PREEvision的邏輯架構層表達的是功能定義的內容，描述了senser、actuator、logical function等之間的信號交互情況，沒有動態的內容。通過將邏輯架構層的模型信息提取出來，生成XML文件，然后在Simulink中編輯代碼，識別XML文件，并解析為Simulink模型。基于此Simulink模型，添加動態的信息，從而實現功能的動態仿真。如圖6所示。

圖6 邏輯架構層模型與Simulink接口原理圖

2.4 線束軟件EB Cable與電氣原理層模型的接口開發

EB Cable軟件是專門做線束的工具，PREEvision也有線束層及電氣原理層專門設計線束的內容，但這些內容是服務于架構設計的概念階段，在細節與習慣上，主機廠一般沒有將模型導出為生產用輸出物，所以將概念階段的線束設計內容導出來，放到EB Cable中進行更深層次的設計，從而將架構設計內容無縫隙地與深層線束設計關聯起來。

打通EB Cable與PREEvision接口時，首先從電氣原理層模型中提取了相關的元素內容，例如usage location、part number、template comment、module、control criteria、PIN、pin-comment、pin-potential、potential-comment等信息，并輸出固定模板的Excel表格，然后在EB Cable中開發表格識別的算法，將表格信息轉化為EB Cable的模型。在接口開發工作中，大部分代碼開發放在了EB Cable中，PREEvision按照表格要求，做了提取相關元素的Table設計。如圖7、圖8所示。

圖7 PREEvision提取的線束信息表格

圖8 線束信息轉化為EB Cable線束模型

由于線束設計流程的限制，往往是將PREEvision的線束內容，導入到EB Cable中，所以接口開發時，只做單向的就能滿足設計需求。

2.5 CATIA與拓撲層模型的接口開發

PREEvision的拓撲層設計是基于2維或2.5維的線束安裝布置圖，主要是用來評估不同架構方案的線束信息。在拓撲層建模時，可以將3維的CATIA模型導入到PREEvision中，將線束布置信息轉化為對應的安裝布置模型，節省了拓撲層建模，關聯了3維模型。接口開發時，采用了單向設計，將CATIA的線束信息提取到固定模板的Excel表格中，然后在PREEvision中開發相關代碼，將表格信息轉化為拓撲層模型元素，并建立元素之間的關聯。如圖9、圖10所示。

主機廠在導入CATIA模型時，會考慮架構設計的流程及時間節點等信息，在PREEvision做新車型架構設計的概念階段時，往往CATIA設計還沒有開始，此時可以將與新車型類似的舊車型的CATIA模型導入進來，然后進行相關調整，基于此拓撲層進行架構評估工作，從而提高設計進展與品質。

圖9 PREEvision與CATIA接口開發原理示意圖

圖10 導入后的拓撲層內容

3 結束語

本文主要介紹了基于PREEvision的汽車電子電氣架構工具鏈相關的研究，闡述了Feature列表、子系統功能規范、Simulink功能仿真、EB Cable線束開發、CATIA安裝布置設計等內容的接口開發原理。后續工具鏈開發上，在網絡接口開發、CHS接口開發等內容可以根據需求來進行設計，同時PREEvision自身也有大量的接口內容，包括ReqIF接口、KBL接口、AUTOSAR接口等，這些軟件自帶內容在架構設計中會大量使用，未在工具鏈開發中詳細闡述。基于PREEvision工具鏈的架構設計，能夠保證開發數據和整個模型的一致性，同時能夠進行數據的跟蹤和一致性檢查，快速實現設計更改的同步以及錯誤源的快速定位，實現架構的量化評估［3］。基于PREEvision的工具鏈快速推進了國內汽車企業的整車電子電氣架構設計工作的步伐，已經成功應用到主機廠電子電氣架構上，具有很高的使用和推廣價值。