SEIS TP 5 Bewertung und Optimierung Dr. Christian Allmann Audi Electronics Venture Dr. Michael Glaß Universität Erlangen-Nürnberg Seite 1
Motivation Evolution der Komplexität Cloud-/ schwarmorientierte EE-Architektur Tatsächliche Komplexität Zentralisierte EE-Architektur Einführung von CAN als Bus-Standard (1987) ~70 ECUs (2010) Anzahl der Funktionen (~notwendige Komplexität) Revolution der Systeme X-by-wire Connected Car Cloud Computing Elektrifizierung Zeitalter des Kabels ~40 Jahre Zeitalter der Busse und ECUs ~26 Jahre Zeitalter der Services ~17 Jahre aus: Mehr Software (im) Wagen - Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) als Motor der Elektromobilität der Zukunft Notwendigkeit nach Architekturen für Informations- & Energieströme Die Automobilhersteller stehen vor einer Architektur-Revolution Seite 2
Status Komplexität in der Vernetzung Status: Wertschöpfungsanteile im Bereich E/E werden sich ändern! Integration neuer Funktionen On-/Off-Board benötigen Flexibilität Seite 3
Status Vernetzungsmöglichkeiten für Elektrofahrzeuge Zukunft: Wie wird sich die Vernetzung in den nächsten Jahren ändern? Welche Technologien werden relevant? Seite 4
Warum eine neue Entwurfsmethodik in SEIS? Können derzeitige Systemarchitekturen die Möglichkeiten IP-basierter Technologien überhaupt ausschöpfen? Welche Anpassungen wären notwendig? Bewertung der Effizienz neuer Technologien wie Teilnetzbetrieb oder Power-Modi nur unter Berücksichtigung der (gesamten) E/E-Architektur inkl. Hard- und Software möglich Systemmodell wird zwingend notwendig Systemanalysen und simulationen erlauben eine Bewertung der Systemparameter, Architektur, Funktionsverteilung etc. Seite 5
Übersicht Teilprojektübersicht Modellierung IP-basierter E/E- Architekturen Simulative Bewertung der IP-basierten E/E-Architektur unter Berücksichtigung der Funktionsverteilung und Nachrichten Iterative Optimierung der E/E-Architektur bzgl. Netzwerkparameter und -struktur Realisierung in einem semiautomatischen Toolflow Teilprojektpartner: Weitere Kooperationen: Highlights Allgemein Kopplung der entwickelten Entwurfs- und Analysemethodik mit industriellem Tool zur Systemmodellierung Exponate Toolflow mit Fallstudie Top-View Seite 6
Methodik in a Nutshell Klassische E/E-Entwicklung Spezifikation Modellierung Validierung Anpassung Validierung Absicherung Realisierung Revolutionäre E/E-Entwicklung in SEIS Virtuelle Prototypisierung Spezifikation Modellierung Exploration Simulation Bewertung Absicherung Realisierung Ziel Erhöhung der Validität von automatisierten Architekturentscheidungen Seite 7
Optimierung Virtuelle Prototypisierung Systemmodell Architekturinformationen Funktionsbeschreibung Virtueller Prototyp Bewertung Seite 8
Toolflow Spezifikation Modellierung Exploration Simulation Bewertung Absicherung Realisierung Systemmodell Modellgenerierung (TUC & FAU) Exploration & Analyse auf Basis virtueller Prototypen Funktionsnetz (autom.) optional Implementierungen/ Entwurfsalternativen PREEvision (aquintos) Virtueller Prototyp Funktionsbeschreibung (semi-autom.) Architektur 150%-Modell (autom.) PREEvision Plugin Spezifikation (SysteMoC + Architektur) SystemCoDesigner (FAU) Seite 9
Zusammenspiel der Akteure Continental AUDI Fallstudie Top View, PREEvision Modelle TP 5 Modellkalibrierung auf Systemebene TU Chemnitz Verfahren zur SystemC- Anreicherung, Toolflow Universität Erlangen-Nürnberg Systemsimulation, Optimierung, Toolflow Seite 10
Zusammenspiel der Akteure Continental AUDI Fallstudie Top View, PREEvision Herausforderungen TP 5 im Bereich der Modelle Modellierung, Übersetzung, Simulation und Optimierung heute in der TU Chemnitz Nachmittagssession. Modellkalibrierung auf Systemebene Universität Erlangen-Nürnberg Compiler für SystemC- Anreicherung, Toolflow Systemsimulation, Optimierung Seite 11
Herausforderungen der ersten Projektjahre Modellierung des Gesamtsystems Fundamental für Anwendbarkeit der Gesamtmethodik Modell muss Ansprüchen einer industriellen Entwicklung genügen Lösung: Kopplung des Entwurfsmerkzeugs SystemCoDesigner (FAU) mit dem Modellierungswerkzeug PREEvision (aquintos) Transparenz für den Entwickler schaffen Entwickler soll Systemmodell entwickeln, je nach Entwicklungsstand kalibrieren sowie Freiheitsgrade vorgeben Systemanalyse und optimierung erfolgt (semi-)automatisch Lösung: Vollautomatische Übersetzung des Systemmodells in eine ausführbare und analysierbare Spezifikation IP-spezifische Komponenten und Analyseverfahren Aussagekräftige Modellierung von IP-spezifischer Architektur, Protokollstacks, Switches etc. auf hoher Abstraktionsebene Lösung: Automatische Generierung eines virtuellen Prototypen des Systems auf Basis einer SystemC-Simulation Seite 12
Fazit und Ausblick Realisierung einer neuen Methodik zur Entwicklung von E/E-Architekturen Systemweite Analyse erlaubt die Bewertung des System bzgl. der effizienten Nutzung neuer Technologien das Auffinden von effizienteren Entwurfsalternativen TP 5 ermöglicht damit die nahtlose Integration der in SEIS erforschten und entwickelten Technologien Ausblick Fokussierung auf das Thema Energieeffizienz sowie Optimierung von Netzwerkparametern Seite 13