汽車電子電氣架構(gòu)需求分析及優(yōu)化研究

匡小軍，唐香蕉，李桂偉，蘇文勝，梁 權(quán)，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(guó)汽車技術(shù)研究中心，天津 300300）

隨著汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈以及市場(chǎng)對(duì)汽車需求的不斷增加，汽車企業(yè)面臨著巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。為了更好地適應(yīng)市場(chǎng)多樣化的需求，汽車企業(yè)一方面必須竭力縮短汽車產(chǎn)品研發(fā)周期，另一方面還要滿足汽車產(chǎn)品配置多樣化的要求，這導(dǎo)致了越來(lái)越復(fù)雜的汽車電子電氣系統(tǒng)以及增加的設(shè)計(jì)難度。鑒于以上狀況，電子電氣架構(gòu)開發(fā)理論應(yīng)運(yùn)而生。本文詳細(xì)闡述了汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展的必要性、架構(gòu)開發(fā)的需求分析、架構(gòu)管理及優(yōu)化工具的運(yùn)用以及架構(gòu)開發(fā)評(píng)估方法。

1 汽車電子電氣架構(gòu)開發(fā)的必要性

汽車行業(yè)快速發(fā)展的今天，汽車功能在變得豐富以及人性化的同時(shí)，伴隨著電子器件數(shù)量越來(lái)越多，器件之間的邏輯交互越來(lái)越復(fù)雜。面對(duì)電子器件如此之多，邏輯如此之復(fù)雜的電子電氣系統(tǒng)，傳統(tǒng)的汽車產(chǎn)品研發(fā)方式已經(jīng)難以滿足當(dāng)今的需要。與此同時(shí)，汽車行業(yè)平臺(tái)化和模塊化的最新發(fā)展使得電子電氣架構(gòu)開發(fā)的重要性和必要性越來(lái)越突出。

汽車電子電氣架構(gòu)是一種重要的方法論，是在汽車產(chǎn)品開發(fā)前期，對(duì)產(chǎn)品或平臺(tái)宏觀層面的統(tǒng)籌規(guī)劃，這其中包括產(chǎn)品需求規(guī)劃、總線通信拓?fù)湟?guī)劃、整車空間規(guī)劃和線束布置規(guī)劃等。成功的電子電氣架構(gòu)可以有效降低汽車研發(fā)成本，減輕電子電氣系統(tǒng)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，并確保最佳的車輛性能。

2 汽車電子電氣架構(gòu)需求分析

電子電氣架構(gòu)需求定義屬于架構(gòu)開發(fā)的早期階段，為了保障電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)得更合理，工作實(shí)施更科學(xué)，架構(gòu)開發(fā)人員必須從客戶需求、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、目標(biāo)市場(chǎng)、法規(guī)需求等幾個(gè)方面廣泛地收集并分析需求因素。在此基礎(chǔ)之上，才能夠保證后續(xù)架構(gòu)平臺(tái)開發(fā)的全面性、前瞻性。

2.1 客戶需求分析

客戶需求分析是架構(gòu)開發(fā)需求分析的重要部分。由于架構(gòu)開發(fā)最終的產(chǎn)品是直接面向消費(fèi)者的，如果汽車企業(yè)在架構(gòu)開發(fā)之初就全面了解客戶的需求，那么架構(gòu)衍生出來(lái)的產(chǎn)品才能更容易被廣大消費(fèi)者所接受和喜歡。同時(shí)由于架構(gòu)開發(fā)需要具有前瞻性，也就是架構(gòu)開發(fā)不僅要能適應(yīng)當(dāng)時(shí)的客戶需求，而且要能夠滿足未來(lái)幾年可能出現(xiàn)的一些需求，那么架構(gòu)開發(fā)人員在客戶需求分析時(shí)，就應(yīng)該站在一定的時(shí)間維度上，進(jìn)行統(tǒng)籌分析。

2.2 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析

對(duì)汽車市場(chǎng)整體發(fā)展趨勢(shì)以及零部件供應(yīng)商技術(shù)研究方向進(jìn)行分析，從中挖掘出未來(lái)幾年可能出現(xiàn)的技術(shù)需求，保障架構(gòu)開發(fā)工作時(shí)刻與市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)相統(tǒng)一。這樣不僅能有效補(bǔ)充架構(gòu)開發(fā)需求的內(nèi)容，而且能從架構(gòu)層面對(duì)行業(yè)資源進(jìn)行合理的規(guī)劃和使用。

2.3 目標(biāo)市場(chǎng)需求分析

架構(gòu)開發(fā)不能是無(wú)邊界的，即不可能將行業(yè)及市場(chǎng)上所有的需求均納入架構(gòu)開發(fā)范圍來(lái)考慮，因此在進(jìn)行架構(gòu)需求分析時(shí)需要限定一定的范圍。目標(biāo)市場(chǎng)需求分析就很好地滿足了這一要求。基于目標(biāo)市場(chǎng)的需求分析，使得架構(gòu)需求分析更具針對(duì)性。為了在目標(biāo)市場(chǎng)中做好需求分析，汽車企業(yè)必須明確目標(biāo)市場(chǎng)，對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行詳盡的研究，并以此為基礎(chǔ)對(duì)未來(lái)市場(chǎng)進(jìn)行全面科學(xué)的評(píng)估。

2.4 法規(guī)需求分析

法規(guī)需求分析是架構(gòu)需求分析最基礎(chǔ)、最重要的任務(wù)。為了保障汽車產(chǎn)品的安全性和規(guī)范性，一些國(guó)際組織和不同國(guó)家均會(huì)從宏觀層面提出一些強(qiáng)制性或推薦性的法規(guī)要求。如果汽車企業(yè)生產(chǎn)的某一款車型預(yù)計(jì)在不同國(guó)家上市銷售，那么該汽車產(chǎn)品必須嚴(yán)格遵守銷售當(dāng)?shù)氐姆煞ㄒ?guī)，因此在架構(gòu)開發(fā)需求分析階段，必須全面分析目標(biāo)國(guó)家和地區(qū)市場(chǎng)的法律法規(guī)需求。結(jié)合上述三方面的需求分析結(jié)果，形成完整統(tǒng)一的架構(gòu)開發(fā)需求數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 架構(gòu)需求管理及優(yōu)化工具運(yùn)用

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)

架構(gòu)需求分析完成之后，需要對(duì)需求數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。將客戶需求數(shù)據(jù)、目標(biāo)市場(chǎng)需求數(shù)據(jù)和法規(guī)需求數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，形成基準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)。通過應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)分析和處理功能，架構(gòu)開發(fā)人員能在滿足客戶需求和市場(chǎng)需求的情況下，制定出更科學(xué)更優(yōu)化的車型配置，以滿足市場(chǎng)多樣化的車型配置需求。通過將行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)數(shù)據(jù)存入市場(chǎng)發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)，并不斷對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化，使得架構(gòu)開發(fā)能時(shí)刻與行業(yè)發(fā)展相同步，確保架構(gòu)工作的前瞻性。

3.2 架構(gòu)管理及優(yōu)化工具

由于電子電氣架構(gòu)開發(fā)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，因此選擇合適的設(shè)計(jì)優(yōu)化工具尤為重要。例如，市場(chǎng)上比較主流且成熟的電子電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化工具PREEvision軟件，該軟件可以實(shí)現(xiàn)圖形化的用戶接口、支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)計(jì)結(jié)果可以重復(fù)使用，同時(shí)支持電子電氣架構(gòu)設(shè)計(jì)的修改和再學(xué)習(xí)。

除了PREEvision架構(gòu)軟件之外，不同領(lǐng)域的優(yōu)化設(shè)計(jì)工具均需要選擇相應(yīng)的專業(yè)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，在進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的時(shí)候可以選擇VECTOR或者M(jìn)ENTOR公司先進(jìn)且成熟的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及優(yōu)化軟件對(duì)整車拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、負(fù)載率、延遲時(shí)間等進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化；在進(jìn)行整車線束設(shè)計(jì)的時(shí)候可以選擇UG或者CATIA軟件對(duì)線束布置、包裝捆扎等進(jìn)行優(yōu)化。

4 電子電氣架構(gòu)開發(fā)評(píng)估

有效的電子電氣架構(gòu)開發(fā)評(píng)估體系是確保架構(gòu)開發(fā)更加科學(xué)合理的重要手段。對(duì)于架構(gòu)開發(fā)的評(píng)估，行業(yè)內(nèi)一般從3個(gè)大的層面入手：首先架構(gòu)開發(fā)必須能滿足用戶使用需求及未來(lái)可能的需求變化；其次架構(gòu)開發(fā)能實(shí)現(xiàn)開發(fā)成本最優(yōu)化的目的；再次就是在兼顧用戶需求、開發(fā)成本最優(yōu)化的同時(shí)，能夠滿足汽車本身性能配置的要求。

因此，合理地評(píng)估汽車電子電氣架構(gòu)需要從以下幾方面出發(fā)：①是否實(shí)現(xiàn)硬件成本優(yōu)化，降低開發(fā)成本；②平臺(tái)是否具有良好的沿用性以及平臺(tái)公用性；③電子電氣架構(gòu)是否具有可制造性；④電子電氣架構(gòu)是否具有可維護(hù)性和可靠性；⑤電子電氣架構(gòu)是否具有靈活性和擴(kuò)展性；⑥是否考慮車輛其他性能要求，如車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和整車質(zhì)量等。在完成上述6個(gè)方面的綜合考慮和評(píng)估之后，才能最終確定電子電氣架構(gòu)最優(yōu)化的方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際的電子電氣架構(gòu)開發(fā)過程中，除上述討論的內(nèi)容外，架構(gòu)開發(fā)人員還應(yīng)該制定并遵循一套完整的架構(gòu)開發(fā)流程。目前國(guó)際上比較通用的開發(fā)流程為“V”模型開發(fā)流程。將“V”模型開發(fā)流程、需求管理、解決方案管理和設(shè)計(jì)優(yōu)化工具等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)架構(gòu)開發(fā)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。本文著重對(duì)架構(gòu)開發(fā)的需求開發(fā)進(jìn)行研究，保障開發(fā)完成的架構(gòu)在滿足市場(chǎng)需求的同時(shí)能進(jìn)一步提高車輛的各項(xiàng)性能，進(jìn)而對(duì)汽車行業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。