Jürgen Kaiser

Integrated, model based engineering of the EXEED vehicle platform of CHERY

Integration von Elektrik und Elektronik auf Basis eines
gemeinsamen Referenzmodells
Architekturbewertung mit Echtzeitanalysen
Konsistente Datenhaltung in E/E-PDM-System als Engineering Data Backbone
Automatische Generierung von Lastenheften und Schaltplänen
Darstellung eines aktuellen realen Beispiels mit E.3cable, ESCAPE, ChronSIM und DS2

Integration of electrical engineering with electronics & software
Speech at the ZUKEN engineering days 2009, Dallas/Texas

Die letzten 5 Jahre waren geprägt von der Einführung domainspezifischer
Modellierungswerkzeuge und -methoden. Die Nutzung solcher Tools nicht
nur zur virtuellen Entwicklung, sondern auch zum Zwecke des Variantenmanagements
und der Code-Generierung hat viele Anwender in eine
Komplexitätsfalle geführt. Der Weg aus dieser Falle zu höchst effizienten
Engineering-Prozessen führt über ein domainunabhängiges
Referenzmodell, das in allen Phasen eines Projekts vom Requirement… Show more

Die letzten 5 Jahre waren geprägt von der Einführung domainspezifischer
Modellierungswerkzeuge und -methoden. Die Nutzung solcher Tools nicht
nur zur virtuellen Entwicklung, sondern auch zum Zwecke des Variantenmanagements
und der Code-Generierung hat viele Anwender in eine
Komplexitätsfalle geführt. Der Weg aus dieser Falle zu höchst effizienten
Engineering-Prozessen führt über ein domainunabhängiges
Referenzmodell, das in allen Phasen eines Projekts vom Requirement bis
zum Seriencode durchgängig verwendet werden kann. Die Einfachheit der
Abstraktion ist dabei der Schlüssel zu Handhabbarkeit und Akzeptanz. Der
Beitrag zeigt auf, wie dieses Referenzmodell die domainspezifischen
Vortragsbeschreibungen
Vorträge Nummer 25 – 27
19
Werkzeuge von Software bis zum Schaltplan integriert, Datenkonsistenz
herstellt und zeitraubende Engineering-Aufgaben automatisiert. Anhand
der Engineering-Plattform ESCAPE wird gezeigt, dass die benötigten
Werkzeuge bereits heute verfügbar sind, um Einsparpotentiale von 15-30
Prozent im E/E-Prozess zu realisieren. Show less

The automotive domain has encountered significant changes within its competitive environment
over the last decade. Automotive OEMs are forced to constantly introduce innovative features and
additional functions within their engineering products in order to satisfy customers needs. As a
consequence, Electrical/electronic (E/E) development has become a key process enabling OEMs
to address the required needs. To face this new challenge, the automotive industry has started
to… Show more

The automotive domain has encountered significant changes within its competitive environment
over the last decade. Automotive OEMs are forced to constantly introduce innovative features and
additional functions within their engineering products in order to satisfy customers needs. As a
consequence, Electrical/electronic (E/E) development has become a key process enabling OEMs
to address the required needs. To face this new challenge, the automotive industry has started
to gradually introduce development processes for E/E systems. However, current approaches are
component-oriented rather than system-oriented meaning that the engineering product is considered
completely decoupled from the underlying engineering process.
In this work a model-based approach to integrate product and process of E/E system development
is proposed. The entire E/E system, which is referred to as the engineering product, is modeled on
its functional level. This model can be simulated using standard simulation environments such as
MATLAB/Simulink. Show less

This paper presents a complete, model-based methodology for the design, optimization and
evaluation of E/E systems in vehicles. The E/E system is first subdivided into functions which are in
turn resolved into engineering objects (HW, SW, sensors/actuators, electrical). The functional
models can be generated from existing circuit diagrams, Simulink models and C code. The links
between functions and dependencies between and within functions are modeled graphically. The
functions… Show more

This paper presents a complete, model-based methodology for the design, optimization and
evaluation of E/E systems in vehicles. The E/E system is first subdivided into functions which are in
turn resolved into engineering objects (HW, SW, sensors/actuators, electrical). The functional
models can be generated from existing circuit diagrams, Simulink models and C code. The links
between functions and dependencies between and within functions are modeled graphically. The
functions are depicted using the vehicle topology as a basis, and the optimized harness (costs,
weight, splices, ground points, …) is calculated. The structure of the controllers and bus systems is
then derived from the topology, whilst communications (messages, gateway tables, send/receive
logic) is generated automatically (CAN, LIN, Flexray). Here the ECU resources (RAM, ROM, flash,
performance, tasks, space requirement, heat-up,….) are optimized according to the distribution of
functions.
The controller software is generated from the functional logic on the basis of the model, the code
being generated automatically and loaded into the real controller. The controller / complete system
documentation is automatically generated according to the variant.
The entire E/E system can be subjected to a (top-down) failure analysis (cables, ECUs, SW,
signals). The causes of failures can be analyzed (bottom-up). The effects of modifications can be
demonstrated and evaluated.
The paper presents the integration of all the necessary tools on a single Engineering Data
Backbone. The exchange of data with the Backbone and associated cooperation between the tools
takes place via Services and uses well-known standards (e.g. FIBEX, XML, AUTOSAR). This offers
a transparent, standards-based solution. Show less

Der zukünftige Produktentstehungsprozess erfordert eine datentechnische Integration auf Basis eines Referenzmodells, das
mechanische, elektrische und softwaretechnische Eigenschaften mechatronischer Produkte abbildet. PDM/PLM-Systeme müssen in
der Zukunft in der Lage sein, diese neuen Prozesse zu unterstützen. Der Workshop diskutiert den Stand der Technik, die notwendigen
Forschungs- und Entwicklungsaufgaben sowie Kooperationsmodelle zur Schaffung eines integrierten Produktmodells… Show more

Der zukünftige Produktentstehungsprozess erfordert eine datentechnische Integration auf Basis eines Referenzmodells, das
mechanische, elektrische und softwaretechnische Eigenschaften mechatronischer Produkte abbildet. PDM/PLM-Systeme müssen in
der Zukunft in der Lage sein, diese neuen Prozesse zu unterstützen. Der Workshop diskutiert den Stand der Technik, die notwendigen
Forschungs- und Entwicklungsaufgaben sowie Kooperationsmodelle zur Schaffung eines integrierten Produktmodells (Virtual PDM). Show less

Im Wettbewerb der Automobilhersteller - insbesondere im Premiumsegment - werden Innovationsfähigkeit
und Beherrschung der immer weiter steigenden Systemkomplexität zu zentralen Erfolgsfaktoren.
In Zukunft werden Innovationen nur über hochvernetzte und somit sehr komplexe
Systeme zu realisieren sein. Der Wunsch nach Individualisierung und die damit verbundene Zahl
der Varianten führen ebenfalls zu einer Steigerung der Systemkomplexität.
Neue Ansätze zur Optimierung von… Show more

Im Wettbewerb der Automobilhersteller - insbesondere im Premiumsegment - werden Innovationsfähigkeit
und Beherrschung der immer weiter steigenden Systemkomplexität zu zentralen Erfolgsfaktoren.
In Zukunft werden Innovationen nur über hochvernetzte und somit sehr komplexe
Systeme zu realisieren sein. Der Wunsch nach Individualisierung und die damit verbundene Zahl
der Varianten führen ebenfalls zu einer Steigerung der Systemkomplexität.
Neue Ansätze zur Optimierung von E/E1-Architekturen im Fahrzeug sind notwendig, um die Systeme
in ihrer Gesamtheit in einem verifizierbaren Modell abzubilden. Dabei sind neben der Verteilung
von Funktionen (Partitionierung/Deployment) auch der durch die Systemarchitektur bestimmte
Kabelbaum zu berücksichtigen und das für diesen Entwicklungsprozess geeignete
Datenmanagement. Das Datenmanagement muss dabei sowohl Mechanik und Mechatronik als
auch E/E- und Software-Komponenten in seinem Modell berücksichtigen.
Der Beitrag beschreibt den Ansatz der modellbasierten Entwicklung von E/E-Systemen vom funktionalen
Modell über die technische und topologische Architektur bis hin zum Kabelbaumdesign.
Die Erfahrungen aus einem mehrjährigen Integrations-PDM Forschungsprojekt unter Berücksichtigung
von Simulationsdatenmanagement sowie die Implementierung eines funktionalen Ansatzes
zur Beschreibung von E/E-Systemen werden zusammengefasst, um einen leistungsfähigen Ansatz
zum Systemdesign mit Einsatz von mechatronischen Komponenten sowie der Abbildung in einem
Engineering Data Backbone zu präsentieren. Show less

All rail system suppliers face the challenge of decreasing market prices and increasing
customer requirements on LCC and RAMS. Mergers and cooperations lead to global
distributed development and manufacturing with increasing demands on international
project and workflow management. Companies are restructured to focus on customer
projects. Today’s support of information technology can not keep pace with this
dramatic change. A new approach is needed to solve the arising problems:… Show more

All rail system suppliers face the challenge of decreasing market prices and increasing
customer requirements on LCC and RAMS. Mergers and cooperations lead to global
distributed development and manufacturing with increasing demands on international
project and workflow management. Companies are restructured to focus on customer
projects. Today’s support of information technology can not keep pace with this
dramatic change. A new approach is needed to solve the arising problems: Integrated
Computer Aided Project Engineering
CAPE is an integrated engineering environment that introduces a new engineering
process. Main features are:
• integration of the three engineering disciplines:
Control and Communication, Electrical and Mechanical Engineering
• world-wide distributed engineering based on the global share of data
• data based engineering instead of document based workflow
• support of the complete process chain from tendering to maintenance
• design-to-LCC, design-to-RAMS functionality
• modelling of rail systems and subsystems on an abstract as well as a generic
level
• calculation and simulation of system models regarding important aspects like
LCC, RAMS, ESC etc.
• verification of design by model analysis
• reuse of engineering solutions instead of implementations
• consistency of the complete system design (control, electrical and mechanical
parts)
• control system engineering according to IEC1131
• generation of information for knowledge based diagnosis and fleet management
systems
• consistent object oriented approach including OODB and CORBA
• integration with Product Data Management (Metaphase) Show less

Das Instandhaltungs- und Wartungssystem MAINTELLIGENCE verknüpft die
technische Diagnose von Schienenfahrzeugen mit der lnformationstechnik für die
statistische Auswertung von Fahrzeugdaten, die eine genaue Übersicht über
Fahrzeuge und Komponenten während der gesamten Lebenszeit liefern kann. Damit
können die geschilderten Probleme von Betreibern und Herstellern von
Schienenfahrzeugen gleichermaßen beseitigt werden:
Die Kosten der Betreiber werden durch Einsatz technischer… Show more

Das Instandhaltungs- und Wartungssystem MAINTELLIGENCE verknüpft die
technische Diagnose von Schienenfahrzeugen mit der lnformationstechnik für die
statistische Auswertung von Fahrzeugdaten, die eine genaue Übersicht über
Fahrzeuge und Komponenten während der gesamten Lebenszeit liefern kann. Damit
können die geschilderten Probleme von Betreibern und Herstellern von
Schienenfahrzeugen gleichermaßen beseitigt werden:
Die Kosten der Betreiber werden durch Einsatz technischer Diagnose mit
Expertensystemen signifikant reduziert. Das Ergebnis der Diagnose wird zum
Fuhrpark-lnformationssystem weitergeleitet und dort statistisch ausgewertet und
aufbereitet, Es können sowohl Fahrzeuge als auch einzelne Komponenten über den
gesamten Lebenszyklus verfolgt werden. Damit können exakte Angaben über die
Life Cycle Costs eines Fahrzeugs zu jedem Zeitpunkt seines Einsatzes gemacht
werden. Der Betreiber kann so die Angaben der Hersteller jederzeit überprüfen.
Durch eine Übersicht über die Ausfallhäufigkeit von Komponenten, die Aussagen
über die Ausfallwahrscheinlichkeit erlaubt, wird eine genauere Planung
der Wartung möglich, der Lagerbestand an Ersatzteilen kann optimiert und
möglicherweise reduziert werden. Der Hersteller erhält exakte Daten über die
Ausfallhäufigkeit von Fahrzeugen und Komponenten.
Da eine Komponente oftmals nach Ausfall repariert wird und in einem anderen.
Fahrzeug wieder zum Einsatz kommt, kann es besonders wichtig sein, auch den
Lebenslauf einer einzelnen Komponente zu verfolgen. Systematische Fehler in
Baugruppen können so schneller diagnostiziert und behoben werden, weitere
Ausfälle von Kundenfahrzeugen vermieden werden. Die Standzeiten werden so
nochmals drastisch reduziert. Show less