1.4.2 汽車電子電氣系統(tǒng)三視圖

在電子電氣系統(tǒng)中，各種零部件是直接可見的。車輛的內(nèi)部環(huán)境既是電子電氣系統(tǒng)中部件存在的基礎(chǔ)，也是部件作用的主要目標(biāo)。對于車外的環(huán)境來說，車輛在很多時候是作為一個整體系統(tǒng)存在并與之進(jìn)行交互的。

對于任何一個復(fù)雜的事物，我們都很難從單一的維度來簡單定義或描述，尤其對于汽車電子電氣系統(tǒng)這樣一個無比復(fù)雜的事物。為了能夠更準(zhǔn)確地描述和理解它，我們可以通過三視圖進(jìn)行了解，如圖1-6所示。

從一個維度看到的汽車電子電氣系統(tǒng)可以稱作一個汽車電子電氣系統(tǒng)視圖，每一個視圖都可以被當(dāng)作一個獨立系統(tǒng)來看待。這3個通過視圖分割出的系統(tǒng)既相對獨立又相互聯(lián)系，共同構(gòu)成了完整的汽車電子電氣系統(tǒng)。

1.物理視圖

從物理視圖可以看到汽車電子電氣系統(tǒng)中可見的物理部分，我們將其稱為物理子系統(tǒng)，這是一個具象的系統(tǒng)。

（1）組件 物理子系統(tǒng)的組件包括汽車電子電氣系統(tǒng)內(nèi)部所有的物理實體，即所有的實體零部件，如各種控制器、傳感器、執(zhí)行器、線束等。

（2）環(huán)境 物理子系統(tǒng)的環(huán)境包括車輛內(nèi)部和外部的物理環(huán)境，如各種電器部件的布置位置、與車輛本體的結(jié)合方式等，車輛所處的空間環(huán)境也是物理子系統(tǒng)所處環(huán)境的一部分。值得注意的是，物理環(huán)境并非一成不變，而是隨著時間、空間以及車輛的使用狀態(tài)等動態(tài)變化的，這導(dǎo)致了物理子系統(tǒng)的組件在設(shè)計要求上的高復(fù)雜性與高可靠性。

（3）結(jié)構(gòu)關(guān)系 物理子系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)關(guān)系指的是各個組件之間的物理連接關(guān)系。這種連接關(guān)系一方面通過線束的連接以及相對的物理位置體現(xiàn)，另一方面也通過它們之間在物理信號上的交互關(guān)系來體現(xiàn)——如物理電平的輸出與輸入、電源的供給等。

2.邏輯視圖

從邏輯視圖可以看到汽車電子電氣系統(tǒng)中僅在邏輯層面可見的部分，可以稱為邏輯子系統(tǒng)，這是一個抽象的系統(tǒng)。

（1）組件 邏輯子系統(tǒng)的組件分布在物理子系統(tǒng)的各個物理實體組件中。在實際的設(shè)計與開發(fā)過程中，我們將邏輯子系統(tǒng)的組件稱為邏輯功能或者邏輯部件。邏輯子系統(tǒng)中組件的定義高度依賴對具體的邏輯進(jìn)行抽象與分解的結(jié)果，例如我們可以將與車窗控制功能相關(guān)的功能都抽象為一個邏輯功能，也可以將車窗升降的控制指令的判斷或處理抽象為一個邏輯功能。邏輯子系統(tǒng)組件的邊界完全取決于設(shè)計者，具體組件的顆粒度依賴于設(shè)計目的和設(shè)計者對細(xì)節(jié)的把控能力。

（2）環(huán)境 邏輯子系統(tǒng)所在的環(huán)境包括3個方面。

各種物理子系統(tǒng)的組件及組件內(nèi)部的物理環(huán)境所構(gòu)成的汽車電子電氣系統(tǒng)的內(nèi)部環(huán)境，這是邏輯子系統(tǒng)組件的存在基礎(chǔ)。

當(dāng)邏輯組件以軟件形式表現(xiàn)時所處的控制器中的軟件環(huán)境。

車輛內(nèi)部和外部與物理子系統(tǒng)相互作用的各種因素所組成的大環(huán)境，這是邏輯子系統(tǒng)存在的目的與意義。沒有汽車電子電氣系統(tǒng)的外部環(huán)境，整個系統(tǒng)也就沒有了意義。

（3）結(jié)構(gòu)關(guān)系 邏輯子系統(tǒng)內(nèi)部組件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系是指各個邏輯功能間相互依存和相互影響的關(guān)系。例如車輛的擋位狀態(tài)與發(fā)動機控制功能之間的關(guān)系，開關(guān)的輸入與門鎖電機控制功能之間的關(guān)系等。

邏輯子系統(tǒng)與汽車電子電氣系統(tǒng)外部事物之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系也是邏輯子系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)關(guān)系的重要組成部分。汽車電子電氣系統(tǒng)存在的意義是獲取系統(tǒng)外部的信息，并作用于系統(tǒng)的外部環(huán)境，如動力控制功能與車輛速度之間的關(guān)系、空調(diào)控制功能與乘員艙內(nèi)的溫度之間的關(guān)系等。這些層面之間存在著強關(guān)聯(lián)，一般而言，邏輯層面的設(shè)計要優(yōu)先開始。在確定了功能邏輯之后，才能深入展開物理層面的設(shè)計。所有的物理實體都是為實現(xiàn)邏輯服務(wù)的，而邏輯設(shè)計是為了實現(xiàn)用戶的需求或產(chǎn)品的功能而進(jìn)行的。

對于汽車電子電氣架構(gòu)，我們最熟悉的呈現(xiàn)形式是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，如圖1-7所示。它既呈現(xiàn)了部分的物理結(jié)構(gòu)關(guān)系，也呈現(xiàn)了部分的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系。

3.過程視圖

從過程視圖可以看到汽車電子電氣系統(tǒng)中僅在過程層面可見的部分，可以稱為過程子系統(tǒng)，這也是一個抽象的系統(tǒng)。汽車電子電氣系統(tǒng)的開發(fā)過程雖然不是最終電子電氣系統(tǒng)交付的一部分，但是深刻地影響著電子電氣系統(tǒng)開發(fā)中的利益相關(guān)者，并直接決定了電子電氣系統(tǒng)開發(fā)的成本、質(zhì)量與周期。不同的電子電氣架構(gòu)需要不同的開發(fā)過程，以匹配不同的物理子系統(tǒng)與邏輯子系統(tǒng)的開發(fā)需求，并保證電子電氣架構(gòu)的開發(fā)質(zhì)量與效率。

（1）組件 過程子系統(tǒng)的組件包括包含在汽車電子電氣系統(tǒng)開發(fā)過程中的所有活動以及其中的具體交付物、模板等，如需求定義、架構(gòu)開發(fā)、系統(tǒng)開發(fā)、零部件開發(fā)和各種驗證活動。

過程并不等同于開發(fā)流程，流程是工作過程最佳實踐的總結(jié)與固化，而過程則反映的是開發(fā)活動中的實際活動。每個整車廠的電子電氣系統(tǒng)開發(fā)過程雖然大體一致，但是具體流程不盡相同。

圖1-8所示是一個標(biāo)準(zhǔn)的V型開發(fā)流程，其中每一個環(huán)節(jié)又可以被細(xì)分為多個過程。當(dāng)這些復(fù)雜的過程通過工具或文檔的形式固化下來并成了組織內(nèi)部所有人都需要遵守的指導(dǎo)性規(guī)定時，過程就變成了流程。

（2）環(huán)境 過程子系統(tǒng)的環(huán)境包括組織內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)、人員能力、可用的資源種類與數(shù)量等，也包括組織外部的各種可能影響到汽車電子電氣系統(tǒng)開發(fā)過程的因素，如客戶的訴求、競爭者、社會環(huán)境等。這些環(huán)境中的每一個因素都會影響汽車電子電氣系統(tǒng)的開發(fā)，并以某種形式反映到最終的交付上。

（3）結(jié)構(gòu)關(guān)系 過程子系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)關(guān)系指的是每個開發(fā)活動之間的相互關(guān)系。如需求對架構(gòu)設(shè)計的影響，架構(gòu)設(shè)計對需求的實現(xiàn)范圍與質(zhì)量的影響等，也包括組織內(nèi)部不同職能部門之間的關(guān)系。過程子系統(tǒng)外部的結(jié)構(gòu)關(guān)系指的是開發(fā)過程中與外部環(huán)境的交互關(guān)系，如競爭者的產(chǎn)品對電子電氣系統(tǒng)設(shè)計的間接影響（開發(fā)周期、開發(fā)內(nèi)容、質(zhì)量目標(biāo)等）、組織與外部合作方的關(guān)系等。