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GM 公司 CEO Reuss 表示：“无论是现在还是未来几年，软件的关键作用及其对我们车辆的重要性绝对不容小觑。它将成为产品的关键定义特性。”当然，这种复杂性的增加也带来了巨大的验证风险。航空航天行业的多起事例表明，错误或重大返工可能会使整个计划甚至整个公司陷入风险。
问题的根本在于工程流程中团队之间缺乏整合，尤其是在 E/E 系统领域。从流程早期负责定义特性的系统工程师，到流程末端负责发布文档（例如向维护中心提供服务文档）的工程师，这个过程中存在大量注入错误的机会。由 E/E 架构师驱动的电气流程涵盖负责设计、生产和利用等方面的团队。网络和软件工程流程中也有对应的团队。大多数人意识到，这种孤岛思维很难消除，往往需要在质量与成本之间进行折衷，因此给行业造成了数百万美元的利润损失。频频出现的预算超支和应对不断变化的挑战使行业不堪重负。能够打破孤岛壁垒、促进无缝交互的工具将极具价值。
无论是复杂的机器、联合收割机、自动驾驶汽车还是飞机， 任何产品都面临相同的挑战。
为此，近日西门子宣布扩展其 Capital 电子电气 (E/E) 系统开发软件工具组合，打造全面的 E/E 系统开发解决方案，以满足今天的智能产品设计需求。
西门子数字化工业软件集成电气系统高级副总裁兼总经理 Martin O’Brien
西门子数字化工业软件集成电气系统高级副总裁兼总经理 Martin O’Brien 在发布会上的演讲如下：
在 CAD 时代，我们使用线束设计工具开始进行开发。当时，这类工具非常先进，专注于采集设计过程中产生的数据，而不是图纸。但实际上，当时很多工具都专注于图纸，现在还是如此。因为专注于数据复用，它迅速确立了线束制造业第一设计工具的地位。我们从一开始就掌握了这些数据，从而能够以创新的方式整合、分享和使用这些信息。但很快就出现了左移的需求。
为改进线束设计，我们需要改善驱动设计的输入，因此，我们开发了将有效数据馈送到下游的电气解决方案。我们采用了两种方法。
一种是交互式设计，用于线束工具，用户能够通过键盘进行交互，并逐个系统、逐个图纸地进行设计。
第二种方法基于模型，被称为“创成式设计”，综合了产品的整个电气系统。我们准备好逻辑系统及描述单独特征的相关需求，将它们分配到平台拓扑中。描述残留内容，产品计划，详细的变化、成本目标和其他输入的其他模型也被添加到组合中。之后，我们使用规则和约束生成汽车模型的整个布线系统及其所有衍生变型，并验证和存储生成的设计数据。 在提取表示整个布线系统和线束的图纸之前，我们可以使用动态生成的指标做出更改和评估，进行权衡研究并优化设计。目标是确保输出乃至整个电气系统“设计即正确”，并逐个系统、逐个图纸进行验证。
创成式设计是一种范式转变，改变了汽车和飞机公司开发电气系统的方式。创建的数据还可以再利用到其他工程应用中，例如一级线束制造商用于制造线束的数据。我们可以搭建 OEM 与这些公司的数据桥梁。再利用的一个例子是生成全尺寸制造模板，这种模板通常由人工抄录。这种方法很快就实现了显著的时间节约（通常达到 80% 以上）和零错误输出，使 Capital 成为全球五大汽车线束制造商的首选设计工具。Capital 中的其他模块可用于创建 BOM、开发成本和支持制造的工作说明。
该数据的第二个应用侧重于文档和诊断。Peugeot Citroen 在最近发布的新闻稿中表示，为维修技术人员生成所有文档的时间减少了 30%。可直接为维修人员生成独特的 VIN 专用电气图，并在 iPad 等设备上通过 HTML 查看。技术人员的工作效率可得到大幅提升，从而改善公司的品牌形象。
这些以数据为中心的功能使 Capital 成为汽车和航空航天业 OEM 及其供应商的首选工具，我们称之为“核心 Capital”。Peugeot Citroen 是生成式 EDS 设计的早期采用者，在 10 年前已将其称为“数字连续性”。正如他们的 CIO 在左侧幻灯片中所展示的，真正引起他注意的是生成式流程能够促进相互依赖，使各个孤岛的行动者团结起来，并促使他们重视相邻工程团队的下游需求 如今，所有 PSA 汽车都采用这种方法，我们称之为“电气数字化仿真模型”。
设计中的左移为我们带来了巨大的好处，使我们能够向上游转移，掌握描述汽车内特性的功能模型，综合逻辑系统而不是布线，从而推动对整个车辆架构的研究和优化。所保存的架构指标包括重量、成本、网络延迟和 CPU 负载等，从而能够在系列设计之前对不同架构进行快速的权衡研究。
当然，您真正要做的就是将硬件放入车辆中并了解如何将它们电气互连。更重要的是，您了解它们之间的需求、功能和信号，因此可以研究网络通信并了解哪些功能最好在硬件中实现，哪些功能最好作为软件实现。此类架构方案是设计阶段的输出，而且是下游设计的重要起点。这些设计流程本身就很复杂，因此，从架构方案中获得良好的开端是很可贵的。例如，通过识别平台拓扑中的共存功能，可以将这些功能分组为功能输出，并传递给 PCB 架构师用于开发多板系统。此外，我们了解信号和功能以及定义这些功能之间通信的参数，因此能够开发出符合重工业和越野汽车使用的 SAE J1939 标准方法的网络。
汽车是一个更大的挑战，也是一个存亡攸关的领域。比如，GM 制定了值得称道的目标：零碰撞、零排放、零拥堵。这对他们的未来和社会的发展而言都是极其重要的。随着与我们合作的公司越来越多，我们了解到他们所面临的挑战，因此决定打造全新的电气设计流程。这个流程不仅关注电气领域，还关注网络通信、软件架构以及用于实现软件的嵌入式 AUTOSAR 解决方案。AUTOSAR 解决方案有助于将独立于硬件开发的应用软件安装到 ECU。
我们从复杂的网络设计工具开始，这种工具了解时序要求，而且可以进行高级分析，有助于理解和开发汽车内的网络通信。
这里引用 CEVT 商业项目经理 Jeremy Parker 所说的话。据他表示，他们得以减少了多达 50% 的设计和验证时间。当然，这不仅与网络通信有关，也与软件有关。
安装在硬件上的应用软件实现了车载设备的功能并使其智能化，这些软件控制 ECU 的功能，为客户提供特定的功能。应用软件到 ECU 的连接和配置是通过另一个 Capital 解决方案完成的，该解决方案编译并提供符合 AUTOSAR 的接口模块。AUTOSAR 起源于德国汽车工业，定义了那些嵌入式软件模块，使硬件设计与软件设计分离。
认识到这一点使我们远远超出了电气系统的界限，进入软件和网络开发的新领域，这在当今整个行业中是极为重要的热门领域。Capital 产品组合的设计是这样的。Capital 支持流程前端的电气架构，这些架构与上游需求和系统模型相关联，但它们可能是从供应商购买的。架构驱动两个并行流程，包括电气系统和线束流程，以及软件和网络流程。 这些被组合为三个相互关联的产品组合，从较高的层面描述了我们为应对 E/E 系统开发挑战提出的解决方案。
Capital 的封装器使用工具内置功能或采用专业的外部工具在所有设计阶段进行管理和验证。大家知道，我们加入 Siemens 之后，合并成一家拥有出色数据管理和仿真功能的公司。这使我们能够通过 Simcenter 产品进一步增强持续确认和验证。之后，我们立即开展工作以加深我们的关系，从 Teamcenter PLM 的需求和编排开始，到 Polarion ALM、NX 和 MCAD，再到 Siemens 制造工具。 这些措施进一步增强了整个 Siemens Xcelerator 产品组合。
Mentor 加入 Siemens 三年中努力在做的事，包括通过模糊机械领域与电气领域之间的界限来降低项目风险。致力于开发 Capital（屏幕左侧）与 NX（屏幕右侧）之间的非常复杂的集成，在这些工具之间进行协同设计，在对立工具显示的每个模型的视图中，可以交叉显示 NX 与 Capital，当然，这适用于所有市场，包括我们最大的汽车市场。
除了使 MCAD 与 ECAD 协同工作，我们还非常专注于增强我们的工具与 Teamcenter 和 Polarion 的连接。 尤其是将 Active Workspace 引入 Capital。我们可以显示 Active Workspace，因此可以在任何 Capital 工具中访问 Teamcenter 的所有内容。我们可以在 Active Workspace 中运行 NX，或者在 Active Workspace 中查看任何 Capital 工具中的任何机械模型。我们还可以通过 Active Workspace 在 NX 或 Teamcenter 内显示任何 Capital 设计。自收购以来，这项非常强大的功能一直在不断发展。考虑到我们的新关注点 — 嵌入式软件，我们与 Polarion ALM 集成以满足软件需求，与 Amesim 集成以验证这些软件设计。
为了让您更好地理解系统工程环境，假设您已部署了 Teamcenter Configurator 来管理变型的复杂性。Teamcenter Configurator 是 Teamcenter 的一项高级功能，可捕获车辆的所有功能区及其所有变型。例如，它允许您将功能映射到它们支持的特征，如此处所示。特征指客户对汽车的标准配置，可能是为了符合安全要求，也可能是可选的配置，例如摄像头或音响系统。 这些特征又映射到相应的车辆或汽车的 VIN。
Teamcenter 管理所有这些变型并提供给 Capital，使其用于整个 E/E 系统开发流程。例如，这里捕获的特征定义成为 Capital 架构流程的前端馈入之一。功能模型是在 Teamcenter 中捕获和定义的，在分配到拓扑的车辆级视图之前，先将其引入 Capital 中进行表示。之后，针对配置程序模型派生的所有模型变型，Capital 以生成方式综合车辆级的逻辑架构。每个逻辑系统都是该流程的输出。 可以将开发的每个架构与相关指标一同保存，以便对多个架构进行权衡研究，从而向下游的 E/E 工程团队提供最佳解决方案。网络拓扑网络就是一个例子。在这种情况下，拓扑网络的元素可以一直链接到 Configurator 或 Teamcenter 中保存的需求，或者链接到所考虑的节点的上游或下游的任何 Capital 抽象。
总而言之，Capital 提供了一个整体的 E/E 系统开发环境，有助于实现每个领域的卓越工程设计。 通过采用基于模型的工程范式，工程流程有助于提高自动化和质量，同时降低成本和风险。这样的自动化不仅存在于领域内，而且存在于领域之间。因此，我们可以促进并实现这些领域之间的相互依赖性，并满足当前工作流程的下游需求。有了这些功能，您可以重塑业务运营方式，将电气、网络和软件设计挑战的所有要素都整合在一起。您可以在为客户提供的制造优化和售后解决方案中找到例子。收集这些数据之后，您可以关闭循环并将这些数据返回上游的工程领域，以不断改进制造设计或维修。
在接受与非网记者的采访时，Martin 表示，“我们利用网络技术，通过界定清晰的接口来实现电气架构工具和实施该架构的特定领域工具之间的衔接。其中的一个主要要素是应对变化，并以结构化的方式将其推送给特定领域的工具；变化管理是植入这种交互中的根本性要素，同时遵循 Capital “控制变更”的理念，即让工程师根据项目生命周期自行选择在合适的时间、以受控的方式进行更新。”
针对目前 EDA 工具不断智能化、自动化的趋势，Martin 称，“Capital 一直坚持整合、自动化和数据一致性的原则。Capital 有着高水平的自动化程度，无论是进行自定义的设计规则检查，以确保实现 correct-by-construction，还是自动整合逻辑设计的电路图创成技术，都可以为工程师提供支持。这些创成技术能帮助我们突出相应设计的 KPI，并通过重复交付的方式捕捉最佳工程实践。我们将继续着重在这些技术领域进行投资，确保我们的产品能为公司在开发复杂 E/E 系统时提供最佳体验。”
