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本文介绍了MBSE实践在汽车领域基于嵌入式软件开发过程的V模型对各个子方案的阐述：系统工程和需求管理、功能设计管理、产品电子架构管理、功能分配、信号管理等等。
本文来自于微信公众号 Teamcenter黑带，由火龙果软件Linda译、推荐。 |
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2008年，根据国外研究机构的统计，每辆汽车的平均软件价值的保守估计是425美元，预计到2020年这一数值将增加到575美元，这意味着汽车软件的价值增长了35%以上。此外，汽车嵌入式软件的全球市场价值，预计将从2008年的300亿美元增长到2020年的520亿美元。所有这一切，包括软件在汽车系统的日益复杂化，都表明了嵌入式软件在汽车系统开发中是一个日益重要的领域，对于汽车制造商来说，为他们的汽车配备最高质量的软件以保持在当今市场的地位将变得更加重要。
通常来说，汽车制造商在嵌入式软件开发，交付等方面，面临以下挑战和问题：
1. 全球分散的软件团队独立工作:
需要采用多个工具和集成多个供应商；
使用不同的设计过程和工作流；
使用不同的术语；
大多数不与PLM数据和流程连接；
2. 开发出的产品不满足需求：
产品不符合市场需求；
软件设计团队不理解客户需求；
低质量和质量保证成本高，并且软件设计团队不理解他们的软件和其他领域之间的关系；
软件设计团队无法将他们的软件功能与产品需求联系起来。
3. 由于以下原因导致的质量问题：
没有特征、功能、测试用例的可追溯性；
因为没有运行和验证所有的测试和QA过程；
交付给生产或服务中心的文件版本错误；
工程师很难找到和访问存储在数据库中的软件信息；
软件或硬件更改对其他领域的影响(依赖关系)没有得到充分评估。
4. 由于以下原因导致的软件开发和交付延迟：
从外部环境中工作或存储访问信息需要花费太多的时间导致开发延迟；
当软件被嵌入到硬件时，或发现集成错误时，过多的返工导致交付延迟；
无法发起一致的工作流，限制了确定可见性状态的能力导致交付延迟；
由于硬件和软件更改没有沟通而导致的设计或生产延迟(集成问题)；
在试图找出在构建和自动化测试中存在的问题上花费了大量的时间；
由于使用了错误的文件版本导致软件无法构建。
西门子基于模型的嵌入式软件解决方案能够有效解决以上问题。具体来说，此解决方案包括功能管理、产品电子架构、信号、依赖关系、标定和与配置相关的参数数据、嵌入式软件设计数据、二进制文件和ECU结构管理等，如下图所示：
下面是基于嵌入式软件开发过程的V模型对各个子方案的阐述：
1系统工程和需求管理
管理与嵌入式系统相关的需求。它简化了需求开发和访问的方式。通过系统工程和需求管理可以实现：
在项目开始时识别和开发项目的需求；
在早期阶段将需求与产品设计联系起来，并根据设计验证这些需求；
将需求作为具有特定属性的独立项目来维护；
建立需求到产品的各种组件的可追溯性。
2功能设计管理
创建功能、功能接口、功能分解并管理它们之间的通信。
3产品电子架构管理
创建整个产品电子架构。这包括识别和创建控制单元、管理消息传递协议和网络、处理器、信号、消息，以及定义控制单元之间的依赖关系。
通常，系统工程师遵循以下过程来创建整个产品架构:
确定所需控制单元的数量，并在产品架构中创建出来；
识别信息传递协议；
创建所需的网络并将控制单元关联到网络；
将功能分配在控制单元网络上；
定义控制单元之间的依赖关系；
识别每一帧使用和传输的信号；
将每个控制单元分配给设计工程师进行详细的设计工作。
产品架构创建完成后的结构如下图所示：
4功能分配
将功能模型中的功能分配给产品电子架构中的控制单元。
5信号管理
管理通讯信息(信号和报文)和管理产品电子架构中的网络。信号管理还可以帮助您识别参与给定产品的电子架构的控制单元之间的依赖关系。
6关联关系管理
指定和管理系统部件之间的关联关系，并评估更改的影响。
7标定和配置数据管理
标定和配置数据主要用于促进针对不同国家、不同客户使用情况的特定于上下文的产品部署，或者只是通过经销商和分销商的服务支持产品配置和标定。由于产品的复杂性不断增加，需要管理的变量数量显著增加，传统的数据管理方式不再可行。通常，一些变体使用一组嵌入式软件二进制文件来管理标定和配置参数的可变性。
标定和配置数据管理(CCDM)解决方案可以管理嵌入式系统的标定和配置相关的参数数据。可以定义、创建、查看、更新和删除参数数据，还可以将相关的参数定义分组在一起，并将参数值关联到项目。使用现有的Teamcenter应用程序，如结构管理器和My
Teamcenter等，可以创建标定和配置字典，并通过实例化字典来设置项目。可以维护参数组的层次结构并用来根据项目的特征收集特定项目中适用的参数值。
标定和配置数据管理解决方案引入了工件来管理Teamcenter中的所有标定和配置数据。它引入了参数定义，允许您对参数进行分组并为它们设置值。它还使用产品变体来表示产品、系统或组件的给定配置。
8嵌入式软件设计数据管理
利用嵌入式软件设计数据管理解决方案可以实现：
管理嵌入式软件组件的设计数据(源代码、模型、目标文件、第三方数据库和规范)；
创建、更新和删除软件设计数据组件；
定义依赖关系，并将规范、源代码和测试用例与软件设计数据组件关联起来；
启动基于属性的组件的有效搜索和比较；
设计人员可以定义嵌入式软件组件的组合框架，开发人员可以定义嵌入式软件组件的构建依赖关系。用户可以将二进制文件链接到源代码，实现二进制文件到源代码的可跟踪性。
下图描述了Teamcenter中嵌入式软件设计组件管理解决方案的功能。
9嵌入式软件二进制管理
创建二进制软件修订、建立可跟踪性并将数据上载到Teamcenter，同时使其可用于刷写。
使用软件二进制管理解决方案来管理二进制文件，方法是创建软件修订并将其上载到Teamcenter，并使其可用于刷写。在Teamcenter中，二进制文件可以置于变更控制之下，并追溯它们的历史。它们可以被重用并与产品相关联，可以用特定的特征组合配置它们。
10控制单元管理
创建控制单元，将它们与产品配置关联起来，并创建兼容性报告。
通过西门子的嵌入式软件解决方案，可以实现以下功能：
可以查看和管理控制单元、控制单元到软件和软件到软件之间的依赖关系；可以发布软件部件(例如二进制文件)、执行影响分析、管理更改，并使软件下载到外部应用程序以实现嵌入式软件刷写到ECU硬件。
能够实现在企业参数字典里管理嵌入式系统的标定和与配置相关的参数数据；可以定义、创建、查看、更新和删除参数数据；能够将相关的参数定义分组并将参数值关联到项目。关联参数值之后，可以使用适用于项目的选项和特征来配置它们。
还可以管理与设计数据相关的嵌入式软件组件，并捕获设计组件之间的依赖关系；可以在Teamcenter中管理可重用嵌入式软件组件的存储库；还可以捕获从嵌入式软件二进制到实际源代码的可跟踪性；还可以使用Teamcenter
ClearCase集成解决方案来管理SCM（Software Configuration Management软件配置管理）系统中的源代码数据。
嵌入式软件解决方案解决了嵌入式软件在行业中的快速扩展。通过将软件开发过程集成到整个产品生命周期(包括机械、电子、软件和控制系统组件)来有效地管理软件开发过程。这种方法有助于加速产品的引进，降低成本，提高质量。
嵌入式软件解决方案提供了通用的数据模型和开箱即用的可管理对象。这些解决方案有助于指定组合电子、软件和电子组件的产品结构，并允许跟踪组成系统的各个部分之间的相互依赖关系。除了帮助集成之外，这些解决方案还帮助轻松地配置产品，追溯和管理软件更改。这有助于确定如何在产品的不同变体中使用嵌入式软件。
总之，西门子通过基于模型的嵌入式软件解决方案，提供了一个开发和交付嵌入式软件的开放环境，产品开发团队可以在熟悉的环境中工作、追溯跨领域数据的关系、共享数据、验证设计、获得产品可见性、评估和快速响应更改，并通过多领域交付简化操作，并最终实现了加速产品交付，提高产品质量，集成、使用和利用已经投资的工具降低成本。
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