PREEvision. Modellbasierte Elektrik-/Elektronik-Entwicklung. vom Architekturentwurf bis zur Serienreife DEUTSCH. Distr. Systems.

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1 Development Distr. Systems Modellbasierte Elektrik-/Elektronik-Entwicklung vom Architekturentwurf bis zur Serienreife DEUTSCH

2 2 Modellbasierte Elektrik-/Elektronik-Entwicklung vom Architekturentwurf bis zur Serienreife bietet Ihnen einen integrierten Ansatz für den gesamten Elektrik-/Elektronik-Entwicklungsprozess in der Fahrzeugindustrie. Des Weiteren werden die bewährten Systems Engineering Prinzipien der Abstraktion, der Modularisierung und der Wiederverwendung unterstützt. > ist ein Entwicklungswerkzeug für den modellbasierten Entwurf sowie die Visualisierung und Bewertung von Elektrik- und Elektronik-Systemen (E/E-Systemen). > hat eine Teamplattform und ermöglicht so das Versionsmanagement sowie das Produkt-, Release- und Änderungsmanagement für alle Entwicklungsartefakte (Systems Engineering). Anwendungsgebiete: unterstützt Sie in: > der Forschung und Konzeptentwicklung, beim Entwurf der E/E- Architektur sowie deren Bewertung, Optimierung und Dokumentation. > der Serienentwicklung bei der durchgängigen Anforderungsbeschreibung, der integrierten Erstellung von Testspezifikationen, bei der Funktions-, Komponenten- und Netzwerkspezifikation sowie der Definition und Pflege von logischen und physikalischen Schnittstellen. Vorteile: > Intuitive, grafische Benutzeroberfläche: Die intuitive Benutzeroberfläche unterstützt moderne grafische Diagramme für die Modellierung der verschiedenen Ebenen elektronischer Systeme (z. B. Vernetzungs-, Hardwareund Software-Ebene). > Praxiserprobtes, integriertes Datenmodell: Das durchgängige Datenmodell wurde zusammen mit führenden Automobilherstellern und Zulieferern entwickelt. > Produktlinien-Ansatz: Der Produktlinien-Ansatz bildet die Basis für die Definition von Produktvarianten und die Wiederverwendung von Systemkomponenten. > Automotive Standards: Automotive Standards (wie AUTOSAR, FIBEX, DBC, LDF, KBL, RIF) werden unterstützt und ermöglichen den Datenaustausch und die Integration in bestehende Entwicklungsumgebungen. > Systemoptimierung: Berechnungsfunktionen (Metriken) können vom Anwender definiert werden. Die Metriken führen zu optimierten Architekturen, die wiederum zu niedrigen Produktkosten führen. > Funktionale Sicherheit: Die funktionale Sicherheit nach ISO für elektronische Systeme wird durch integrierte Entwurfs- und Analysefunktionen unterstützt. Dies führt zu reduziertem Entwicklungsaufwand und durchgängiger Verfolgbarkeit bei sicherheitsrelevanten Systemen. > Effizienzsteigerung in der Entwicklung: Durch umfassende Funktionen zur Zusammenarbeit im Team wird die Effizienz gesteigert. > Planung und Verfolgbarkeit in der Entwicklung: Das integrierte Produkt- und Release-Management sowie das Änderungsmanagement unterstützen die Planung und Verfolgung der Entwicklung. > Risikoreduzierung in der Entwicklung: Durch automatische Validierungen und Konsistenzprüfungen wird bereits in frühen Entwicklungsphasen das Risiko reduziert. > Transparenz in der Entwicklung: Alle Entwicklungsartefakte stehen allen Beteiligten im aktuellen Zustand zur Verfügung. Die Abstimmungsprozesse erfolgen werkzeugunterstützt. Architekturentwurf Serienentwicklung Anforderungsmanagement Design Test Anwendungsgebiete von

3 Benutzeroberfläche 1 Model View zur Navigation im Modell 2 Outline zur Darstellung des grafischen Modellausschnitts 3 Geometrie-Diagramm 4 Hardware-Netzwerk-Diagramm 5 Property View zum Editieren aller Attribute

4 4 Übersicht und Fokus Entwicklung von elektronischen Systemen: unterstützt die Modellierung von E/E-Systemen durch Abstraktion und Modularisierung. Die folgenden Abstraktionsebenen werden unterstützt: > Produktziele (Kundenfunktionen und Anforderungen) > Logische Architektur > Software-Architektur (gemäß AUTOSAR) > Software-Implementierung (inklusive MATLAB /Simulink - Integration) > Kommunikation > Hardware-Architektur (Netzwerk- und Komponentensicht) > Stromlaufplan und Kabelbaum > Hardware-Geometrie Die Artefakte der verschiedenen Abstraktionsebenen werden über Mapping-Objekte miteinander verknüpft. Integriertes Systems Engineering: unterstützt das integrierte Systems Engineering mittels: > integriertem Anforderungsmanagement > Produktlinien- und Variantenmanagement > automatischen Konsistenzchecks zur Sicherstellung der Qualität der Entwürfe > komplexen Metriken (Berechnungsfunktionen) für die Evaluierung von alternativen Architekturkonzepten > konfigurierbarem Reportgenerator > Analysewerkzeugen für sicherheitsrelevante Systeme > Versions- und Life-Cycle-Management > Kollaborationsplattform für verteilte Entwicklungsprojekte, beinhaltet Produkt- und Release-Management sowie Änderungsmanagement > Testdatenmanagement > Rollen- und Rechtekonzept Planungs- und Verfolgungsansicht

5 5 Produktlinien- und Variantenmanagement Konsistenzchecks und Metriken Report-Generator Produktziele Logische Architektur Software-Architektur und Implementierung Kommunikation Hardware-Netzwerk- und Komponentenarchitektur Stromlaufplan und Kabelbaum Hardware-Geometrie NET Collaboration Platform* *optional Übersicht

6 6 Modellierungsebenen und Automotive Standards Grafische Diagramme unterstützen die Modellierung der verschiedenen Architekturebenen einer Produktlinie. Produkte können als Ausschnitte aus einer Produktlinie mit Hilfe des integrierten Variantenmanagements gebildet werden. Die Wiederverwendung von Entwicklungsartefakten ist auch produktlinienübergreifend möglich. Der Datenaustausch mit anderen Werkzeugen wird durch Importund Exportfilter für viele Industriestandards unterstützt. Import- und Exportfilter Austauschformat

7 7 Produktziele (Kundenfunktionen und Anforderungen) Kundenfunktionen beschreiben die geplanten Umfänge einer Produktlinie aus Kundensicht, z.b. die Features eines Fahrzeugs. Darüber hinaus werden auf dieser Ebene alle Arten von funktionalen und nichtfunktionalen Anforderungen formuliert, hierarchisch angeordnet und untereinander verlinkt. Logische Architektur Die logische Architektur definiert ein grafisches Funktionsnetzwerk, das von der späteren Realisierung in Software oder Hardware abstrahiert. Die logische Architektur umfasst die Spezifikationen von logischen Komponenten (wie Sensor-, Aktuator- und logische Funktionen). Zusätzlich werden Schnittstellen und Verbindungen spezifiziert. Elemente der logischen Architektur können mit der darüberliegenden Kundenfunktionsebene verlinkt und mit der darunterliegenden Software- oder Hardware-Architektur verbunden werden. Hardware-Netzwerkarchitektur Diese Ebene beschreibt alle Steuergeräte, Sensoren und Aktuatoren sowie deren Vernetzung über Bussysteme. Unterstützt werden Ring-, Stern- und Linientopologien. Auch die Kommunikation über konventionelle Verbindungen wird spezifiziert. In den Vernetzungsdiagrammen werden auch Verbindungen der Stromversorgung und Massekonzepte modelliert. Das Vernetzungsdiagramm abstrahiert vom Verdrahtungsplan (mehrere Drahtverbindungen werden durch eine Linie visualisiert). Kommunikation Diese Ebene spezifiziert alle physikalischen Signale im Hardware-Netzwerk. Dazu werden die Bussysteme CAN, LIN, und FlexRay unterstützt. D.h. es können Signale, PDUs, Frames und Schedules spezifiziert werden. Mit dem integrierten Signalrouter können die Kommunikationsartefakte automatisch erzeugt werden. System-Software-Architektur Die Software-Architektur umfasst die Spezifikationen von AUTO- SAR-Softwarekomponenten, deren Ports und Port Interfaces, sowie deren Verbindungen untereinander. Die Software-Architektur unterstützt die AUTOSAR-Methodik. Die Softwarekomponenten können auf die Hardware-Netzwerk-Architektur gemappt werden. Stromlaufplan In der Stromlaufplanebene werden die elektrisch logischen Verknüpfungen zwischen allen physikalischen Komponenten modelliert. So wird beispielsweise ein CAN-Bus, der im Vernetzungsdiagramm durch eine Linie visualisiert wird, im Stromlaufplan durch seine physikalischen Realisierungen dargestellt. Diese Ebene wird auch zur Modellierung der Stromversorgungsarchitektur verwendet. Auf Basis verschiedener Klemmentypen werden alle Hardware-Komponenten mit Strom versorgt bzw. an die Fahrzeugmasse angebunden. Spezielle Stromversorgungskomponenten können direkt modelliert werden (z.b. mit Sicherungen und Relais). Implementierung Die Implementierungs-Ebene verwaltet alle Implementierungsartefakte der Softwarekomponenten. Diese Ebene unterstützt insbesondere die modellbasierte Verhaltensmodellierung mit MATLAB /Simulink. Die Matlab /Simulink -Anbindung sorgt neben der Ablage von Modellen und Bibliotheken (mdl-files, m-skripte etc.) auch für die Konsistenz zwischen Software-Architektur und Verhaltensmodell in Hinblick auf Ports und Verbindungen. Kabelbaum (Leitungssatz) Die Leitungssatzebene enthält alle Leitungsverbindungen, Steckverbindungen, Splices, Trennstellen, Pins sowie Montagematerial der Hardware-Architektur. Modelliert werden können Kupferleiter, Aluminiumleiter und optische Leiter. Der Leitungssatz wird durch ein Leitungssatzdiagramm visualisiert. Hardware-Komponentenarchitektur Die Hardware-Komponentenarchitektur beschreibt mit einem elektrischen Blockschaltbild alle internen Aspekte eines Steuergerätes, z.b. Stromversorgung, Masseverbindungen, Mikrocontroller, Busanbindungen, Steckverbinder, Speicher, Gehäuse und Leiterplatten. Hardware-Geometrie Die Geometrie-Ebene zeigt in 2.5D-Darstellung alle im Fahrzeug definierten Bauräume und Einbauorte. Leitungsverlegewege können als Leitungssegmente mit Trennstellen und Ausbindungen modelliert werden. Das Geometriemodell des Fahrzeugs enthält reale geometrische Maße mit Längen und Querschnitten. Alle Elemente der Geometrie haben darüber hinaus 3D-Koordinaten. Ein Abgleich der Geometrie mit externen CAD-Werkzeugen oder auch Datenmodellen ist technisch realisierbar.

8 8 Werkzeug für den Architekturentwurf wird zur modellbasierten Konzeption, Entwicklung und Bewertung von E/E-Architekturen eingesetzt. Ziel ist die schnelle Konzeption und Evaluierung von Architekturalternativen über alle relevanten technischen Ebenen hinweg. Die Beschreibung aller wesentlichen Aspekte einer E/E-Architektur mit Hilfe der grafischen oder tabellengestützten Editoren führt zu einem 150% -Modell. Dies repräsentiert den Maximaltyp eines Fahrzeugkonzepts und enthält alle verbaubaren E/E-Ausstattungsmerkmale einer Fahrzeugserie. Dazu gehören z. B. unterschiedliche und sich gegenseitig ausschließende Antriebskonzepte. Orthogonal dazu können alternative Vernetzungskonzepte, Bordnetzkonfigurationen und Topologien modelliert werden. Die Erfolgsfaktoren einer E/E-Architektur können durch den Architekten selbst festgelegt werden. So können die Stellschrauben für den Erfolg einer Architektur zum Beispiel an verschiedenen Optimierungszielen wie Gewicht, Kosten, Buslast, etc. festgemacht werden. Zur Bewertung des Architekturkonzeptes kann ein mehrdimensionales Entscheidungsnetz aufgespannt werden. Damit kann eine Architekturalternative im Vergleich zu weiteren Alternativen bewertet werden. Netzwerk-Diagramm

9 9 Dieses Benchmarking der alternativen Architekturkonzepte ermöglicht auf Basis kundenspezifischer Metriken für alle Modellierungsebenen. Die Ergebnisse dieses Leistungsvergleichs können dem Architekten als Entscheidungsgrundlage zur Festlegung eines Architekturkonzeptes dienen. Des Weiteren liefern sie wichtige Informationen für die weitere Verfeinerung der Architektur im Verlauf des Entwicklungsprozesses. Die Varianten-Management-Werkzeuge versetzen den Architekten auf Basis des 150% -Modells in die Lage, die verschiedenen Architekturalternativen im Rahmen einer Baureihen- oder Plattform-Entwicklung zu strukturieren. Ziel ist es, durch geschickte Kombination der verschiedenen Ausstattungen und der resultierenden Architektur auf Basis der Bewertungsmetriken ein möglichst kostenoptimales und robustes E/E-System zu entwickeln. Varianten-Management-Werkzeuge

10 10 Integriertes Requirements Engineering Werkzeug wird zum Requirements Engineering für E/E-Systeme und deren Komponenten verwendet. Ziel ist die Definition von Kundenfunktionen und Anforderungen und die automatische Erzeugung von Spezifikationsdokumenten. Kundenfunktionen und Anforderungen sind mit einfach und schnell erstellt, organisiert und in Versionen verwaltet. Importfilter für Excel und RIF stehen zur Verfügung. Kundenfunktionen und Anforderungen werden mit formatiertem Text, Grafiken oder Tabellen beschrieben. Dazu steht die leistungsfähige Funktionalität von Open Office integriert zur Verfügung. Anwenderspezifische Attribute können definiert werden. Anforderungsdefinition

11 11 Anforderungen können miteinander oder mit beliebigen Artefakten des Produktlinienmodells verbunden werden, z.b. zur logischen Architektur oder zur Hardware-Architektur. Auch zu Test-, Sicherheitsanalyse- und Planungsartefakten kann entsprechend zugeordnet werden. Dies erlaubt die durchgängige Verfolgbarkeit von Anforderungen im gesamten Entwicklungsprozess bis zum Test. Der integrierte Report-Generator unterstützt den Funktions- oder Komponentenentwickler mit der automatischen Erstellung von Dokumenten, zum Beispiel von Systemspezifikationen oder Lastenheften für Software- und Hardwarekomponenten. Die grafischen Diagramme aller Modellierungsebenen sowie die Attribute aller Modellartefakte können automatisch in die erzeugten Dokumente integriert werden. Mapping von Anforderungen zur logischen Architektur

12 12 Werkzeug für den Entwurf sicherheitsrelevanter Systeme ermöglicht einen ISO konformen Ansatz zur Modellierung und Analyse von funktionalen Sicherheitskonzepten während des E/E-Architekturdesigns. unterstützt die Item Definition, die Gefährdungs- und Risikoanalyse, die Festlegung des Systemsicherheitskonzeptes, das System- und Komponentendesign, Sicherheitsanalysen sowie die Verifikation und Validierung. Der Sicherheitsingenieur leitet Sicherheitsziele aus einer Gefährdungs- und Risikoanalyse des Systems ab. Die Sicherheitsziele werden dann verfeinert und Systemfunktionen sowie Komponenten zugeordnet. Auf diese Art und Weise werden die funktionalen und technischen Sicherheitskonzepte definiert. Die integrierten Werkzeugfunktionen zur Erstellung einer FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) stellen sicher, dass kritische Ausfallarten von Komponenten bewertet werden und die notwendigen Verbesserungsmaßnahmen definiert und verfolgbar in der Architektur, den Anforderungen und Testfällen implementiert werden. Gefährdungs- und Risikoanalyse

13 13 AUTOSAR Systemarchitektur Werkzeug unterstützt die Spezifikation einer AUTOSAR-konformen Systemarchitektur. Dazu stehen grafische Diagramme für die Software-Architektur sowie das Steuergerätenetzwerk und zahlreiche Engineering-Features zur Verfügung. Der AUTOSAR-Systemarchitekt spezifiziert in der Software-Architektur-Library Typen für Applikationssoftware-Komponenten und Kompositionen. Grafische Diagramme unterstützen die Definition von Software-Architekturen und die Verbindung von Ports. Zahlreiche Engineering-Features für komfortables Arbeiten stehen dem AU- TOSAR-Entwickler zur Verfügung, wie automatische Port-Verbinder oder Refactorings zur Aufteilung von bestehenden Komponenten. Die Hardware-Vernetzungsarchitektur kann ebenfalls grafisch modelliert werden. Das Mapping der Software-Komponenten auf die Hardware-Komponenten wird durch grafische und tabellarische Sichten unterstützt. Hierarchieübergreifende Zusammenhänge in der Software-Architektur können durch Software-Systemdiagramme dargestellt werden. unterstützt verschiedene AUTO- SAR-Versionen für Import und Export. Mapping der Software-Komponenten auf die Hardware

14 14 Die Produkte im Überblick umfasst die folgenden Produkte: > Architect > Function Designer > Electric Designer und die Produktoptionen: > vtestcenter > Collaboration Platform Aus diesen Werkzeugen kann die optimale Konfiguration für Ihren Anwendungsfall zusammengestellt werden. Beispiel: Funktions- und Komponentenentwicklungsumgebung für ein Team in der Serienentwicklung mit Function Designer und der Option Collaboration Platform. Die Collaboration Platform enthält Produkt- und Release Management. Electric Designer Architect Function Designer vtestcenter vtestcenter Electric Designer Collaboration Platform (optional) Collaboration Platform (optional) Function Designer vtestcenter Fragen Sie uns! Wir beraten Sie gerne bei der Zusammenstellung der Werkzeugkonfiguration für Ihren Anwendungsfall. Collaboration Platform (optional)

15 15 PREEvison Architect unterstützt alle Modellierungsebenen für Produktlinien. Function Designer und Electric Designer unterstützen Teilbereiche. Mit dem Rollen- und Rechtekonzept können für verschiedene Benutzergruppen unterschiedliche Sichten und Berechtigungsstufen auf die einzelnen Artefakte, z.b. auf die Modellebenen, eingerichtet werden. vtestcenter für Testdatenmanagement und die Collaboration Platform für den Teambetrieb sowie Produkt- und release Management sind optionale Erweiterungen dazu. Electric Designer Architect Function Designer Electric Designer

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