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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zum automatischen Bewerten
von E/E(Elektrik/Elektronik)-Architekturen
nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Verfahren nach Anspruch 10.
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Daten
zu E/E-Architekturen werden heute in verschiedenen auf dem Markt
erhältlichen
CAE-Werkzeugen (Tools) gesammelt und in Datenbanken abgelegt.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 100 62 545 offenbart ein Verfahren zur Überprüfung eines
Netzwerkes und ein Netzwerk hierzu. Bei diesem Verfahren wird eine
aktuelle Netztopologie mit einer dauerhaft abgespeicherten Referenz-Netztopologie
verglichen. Dabei kann eine Änderung
der Anzahl und/oder Art der an das Netzwerk angeschlossenen Geräte, der
Topologie und/oder der Netzknoten erkannt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System bereitzustellen,
das eine einfache, aussagekräftige
und kostengünstige
Bewertung von E/E-Architekturen zulässt. Es ist auch Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein System nach Anspruch 1 gelöst, umfassend
eine Schnittstelle zum Empfangen von Kenndaten einer Referenzarchitektur,
eine Schnittstelle zum Empfangen von Kenndaten jeweiliger Architekturvarianten,
eine Schnittstelle zum Empfangen von Bewertungskriterien und zugehörigen Messgrößen, eine
Bewertungseinheit, die zum Ermitteln von Messwerten aus den Kenndaten
der Architekturvarianten und den Kenndaten der Referenzarchitektur
unter Berücksichtigung
der Bewertungskriterien und zugehörigen Messgrößen ausgebildet
ist, und zum Ausgeben eines Bewertungsreports mit diesen Messwerten
an eine Darstellungseinheit.
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Ein
wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Systems besteht zunächst darin,
dass es auf bereits vorhandenen Kenndaten von E/E-Architekturen
aufsetzt, die in entsprechenden Tools vorliegen oder durch diese
erzeugt werden können.
Damit steht eine umfassende Grundlage für die Anwendung dieses Systems zur
Verfügung.
Eine eindeutige Vergleichbarkeit der Bewertung wird dabei dadurch
gewährleistet,
indem verschiedene E/E-Architekturen
anhand definierter Kriterien und Messgrößen und zudem gegen eine Referenzarchitektur
bewertet werden. Dies erlaubt auch die Berücksichtigung von OEM(Original
Equipment Manufacturer)- und/oder projektspezifischen Anforderungen,
ohne die Aussagekraft der Ergebnisse einzuschränken. Sind erst die Eingangsdaten
(Kriterien, Referenz, Varianten) vorgegeben, lässt sich die Bewertung der
in Frage kommenden Architekturen automatisch durchführen, was
die Untersuchung einer großen
Anzahl von Alternativen ermöglicht.
Dadurch wird die Aussagekraft der Bewertung erheblich erhöht. Dabei
ist das System zudem einfach aufgebaut und somit kostengünstig zu
realisieren.
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Bevorzugte
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den Unteransprüchen 2 bis
9 angegeben.
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Danach
ist in einer vorteilhaften Ausführungsform
vorgesehen, dass die Bewertungseinheit zum Normieren der ermittelten
Messwerte auf die Referenzarchitektur ausgebildet ist, bei dem die
Differenz zwischen einem Referenzmesswert und einem Variantenmesswert
gebildet und das erhaltene Ergebnis durch den Referenzmesswert geteilt
wird. Grundsätzlich
ist es zwar auch möglich,
die Variante lediglich auf das Referenzmodell zu skalieren, dh eine
jeweilige Differenz zwischen dem Messwert und seiner Referenz zu
bilden. Durch die Normierung werden aber die ermittelten Messwerte
direkt miteinander vergleichbar, was deren Aussagekraft erhöht.
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Dabei
ist es von Vorteil, wenn die Normierung so ausgestaltet ist, dass
ein positiver Messwert eine positive Bewertung für eine Architekturvariante
angibt. Eine solche Normierung ist besonders leicht verständlich und
ermöglicht
zudem die einfache Darstellung eines Gesamtergebnisses durch Summenbildung über einzelne
Messwerte.
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Ein
weiterer Vorteil entsteht, wenn die Bewertungskriterien und zugehörigen Messgrößen einen
Gewichtungsfaktor umfassen, und die Bewertungseinheit zum Multiplizieren
der Messwerte mit diesem Gewichtungsfaktor ausgebildet ist. Dadurch
lassen sich Anforderungen mit geringerer oder höherer Bedeutung an die Architekturvarianten
formulieren, somit ein nutzungsspezifisches Anforderungsprofil an
eine gewünschte E/E-Architektur
abbilden.
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Ein
Vorteil entsteht weiterhin, wenn die Bewertungskriterien und zugehörigen Messgrößen eine
parametrierbare Funktion umfassen, und die Bewertungseinheit zum
Multiplizieren der Messwerte mit dieser Funktion ausgebildet ist.
Damit kann auf die Normierung und einen prozentualen Vergleich der
E/E-Architekturen verzichtet
werden. Die Funktion ist dafür
aber projektspezifisch anpassbar.
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Bevorzugt
ist die Bewertungseinheit zum Bilden der Summe über wenigstens einen Teil der
Messwerte ausgebildet, wobei diese Summe ein End- oder Teilergebnis
der Bewertung angibt. Dadurch werden die Bewertungsergebnisse verschiedener
E/E-Architekturen
anhand weniger Kennzahlen vergleichbar.
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Bevorzugt
kann auch die Darstellungseinheit zum Anzeigen des Bewertungsreports
in tabellarischer und/oder graphischer Form eingestellt werden.
Dies ermöglicht
eine besonders einfache Auswertung des jeweiligen Reports unter
verschiedenen Blickwinkeln.
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Weiterhin
ist es bevorzugt, wenn die Kenndaten, die Bewertungskriterien und
zugehörigen
Messgrößen, und/oder
der Bewertungsreport durch projektspezifische Parameter ergänzbar sind.
Dadurch lassen sich der Bewertung auch Aussagen hinsichtlich spezifischer
Projektvorgaben entnehmen.
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Sind
die Schnittstellen des Systems kompatibel zu am Markt erhältlichen
CAE-Werkzeugen ausgeführt,
entfallen ansonsten notwendige Datenkonverter zum Empfangen der
Kriterien und der Kenndaten für Referenzarchitektur
und Architekturvarianten.
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Die
eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren nach Anspruch
10 gelöst,
umfassend die Schritte: Empfangen von Kenndaten einer Referenzarchitektur,
Empfangen von Kenndaten jeweiliger Architekturvarianten, Empfangen
von Bewertungskriterien und zugehörigen Messgrößen, Ermitteln
von Messwerten aus den Kenndaten der Architekturvarianten und den
Kenndaten der Referenzarchitektur unter Berücksichtigung der Bewertungskriterien
und zugehörigen
Messgrößen, und
Ausgeben eines Bewertungsreports mit diesen Messwerten.
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Ein
wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass es eine automatisierte Bewertung verschiedener E/E-Architekturen
zulässt,
dabei einfach aufgebaut und kostengünstig implementierbar ist.
In Verbindung mit dem schon beschriebenen System entstehen die weiteren,
schon vorstehend genannten Vorteile.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den Unteransprüchen
11 bis 15 angegeben. Diese betreffen die schon diskutierte Normierung,
Gewichtung und Summierung der Messwerte mit den bereits dargestellten
Vorteilen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Das
erfindungsgemäße System
und Verfahren werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Gleiche
oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems mit Schnittstellen, über die Kriterien
und zugehörige
Messgrößen, Kenndaten
einer Referenzarchitektur und Kenndaten verschiedener E/E-Architekturvarianten
empfangen, und Bewertungsreports ausgeben werden;
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2 zwei
beispielhafte Funktionen zum Bewerten einer jeweilige Messgröße;
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3A–3E Balkengraphiken,
welche die Bewertung der verschiedenen Varianten unter einem speziellen
Kriterium darstellt, und
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4 eine
Balkengraphik, welche die Bewertung der verschiedenen Varianten
im Endergebnis darstellt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems
mit Schnittstellen I1 ... I4 (Interfaces), über die Kriterien und zugehörige Messgrößen C1 C5
(Criteria), Kenndaten DR (Date Reference) einer Referenzarchitektur
und Kenndaten DV1 ... DV6 (Data Variant) verschiedener E/E-Architekturvarianten
empfangen, und Bewertungsreports ER (Evaluation Report) ausgeben
werden.
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In
einer Einheit für
die Referenzarchitektur (nicht dargestellt) werden die Daten DR
dieser Architektur ermittelt und dem System über die Schnittstelle I1 zur
Verfügung
gestellt. Die Daten DV1 ... DV6 werden in einer Einheit für Architekturvarianten
(nicht gezeigt) für
Varianten gleicher Funktionalität
wie die der Referenzarchitektur ermittelt und dem System über die
Schnittstellen I1 und I2 bereitgestellt. Die Funktionalität beider Einheiten
kann dabei durch markterhältliche
CAE-Werkzeuge abgebildet werden, die extern an das System angebunden
oder physisch in das System integriert sein können. Denkbar ist auch umgekehrt
die Integration des erfindungsgemäßen Systems in ein ausgewähltes Werkzeug.
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In
den Kenndaten bzw Datensätzen
DR für
die Referenzarchitektur und den Datensätzen DV1 ... DV6 für die Architekturvarianten
sind je nach projektspezifischen Anforderungen folgenden Daten – oder eine
Auswahl derer – enthalten.
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Eine
Netzliste zur Beschreibung der E/E-Architektur mit Steuergeräten, Sensoren,
Aktoren, Steckern, Mechatroniken, Leistungsverteilern, Relais- und
Sicherungsträger
sowie deren Vernetzung, dh Versorgungsleitungen, Kommunikationsleitungen,
Steuer- und Sensorleitungen uÄ.
Für Vernetzungsdaten
in der Netzliste können
zudem kabelbaumspezifische Kenndaten hinterlegt werden, wie Verlegungswege,
Trennstellen, Materialien, Preise sowie weitere benötigte Parameter.
Weiterhin können
zu jeder der oben genannten Datenkategorie in der Netzliste untergeordnete
Parameter hinterlegt werden, wozu Bauteilpreise, elektrische und
mechanische Kenngrößen, sowie
weitere benötigte
Parameter gehören.
Schließlich
können über Attribute
in der Netzliste Daten zu Ausstattungsvarianten der einzelnen Bauteile
hinterlegt werden. Dadurch wird es möglich, die Minimalausstattung
von E/E-Architekturen oder beliebige andere Ausstattungsgrade gegeneinander
zu bewerten.
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Aus
einer Einheit für
Bewertungsregeln bzw -formeln (nicht dargestellt) werden definierte
Kriterien und zugehörige
Messgrößen an die
Schnittstelle I3 geliefert. Diese Einheit kann extern vorgesehen
oder auch physisch in das System selbst integriert sein; wesentlich
für dessen
Funktionalität
ist die Lieferung von entsprechenden Kriterien und Messgrößen C1 ...
C5. Diese Kriterien umfassen uA die Kosten einer E/E-Architekturvariante,
deren Handling, elektrische und mechanische Größen, qualitätsbeeinflussende Merkmale und
die Beherrschbarkeit in Entwicklung und Fertigung. Nur beispielhaft
wird dabei im Fall der qualitätsbeeinflussenden
Merkmale das (Unter)Kriterium der Zuverlässigkeit über die Messgrößen Anzahl
Kabelverbindungen, Anzahl Elektroniken (Steuergeräte und Mechatroniken)
und Anzahl von Übernahmeteilen
bestimmt.
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Die
genannten Kriterien und Messgrößen werden
entsprechend den Anforderungen an eine ideale E/E-Architektur in
Prozent gewichtet. Zum besseren Verständnis wird eine beispielhafte
Gewichtung in Tabelle 1 für
die Kriterien 1 und 2 und ihre Messgröße 1...3 bzw 1 und 2 angegeben.
| Messgrößen | Gewichtung |
| Kriterium
1 | 70 % |
| Messgröße 1 | 40 % |
| Messgröße 2 | 10 % |
| Messgröße 3 | 50 % |
| Kriterium
2 | 30 % |
| Messgröße 1 | 40 % |
| Messgröße 2 | 60 % |
Tabelle
1
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sAlle
Kriterien sind mit einem Wert in Prozent gewichtet, wobei die Summe
der Werte aller Kriterien 100 % beträgt. Jede Messgröße eines
Kriteriums ist ebenfalls mit einem Wert in Prozent gewichtet, wobei
auch die Summe der Werte aller Messgrößen pro Kriterium 100 % beträgt.
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Aus
der in Tabelle 1 angegebenen Gewichtung wird eine resultierende
Gewichtung für
jede Messgröße nach
der Formel
Resultierende Gewichtung = Gewichtung
Kriterium × Gewichtung
Messgrößeerrechnet.
Eine derart bestimmte Gewichtung ist hier in Tabelle 2 angegeben.
| Messgrößen | Gewichtung | Resultierende
Gewichtung |
| Kriterium
1 | 70
% | |
| Messgröße 1 | 40
% | 28
% |
| Messgröße 2 | 10
% | 7
% |
| Messgröße 3 | 50
% | 35
% |
| Kriterium
2 | 30
% | |
| Messgröße 1 | 40
% | 12
% |
| Messgröße 2 | 60
% | 18
% |
Tabelle
2
-
Beispielhaft
ergibt sich für
Messgröße 1 von
Kriterium 1 eine resultierende Gewichtung von 70 % × 40 % =
28 %. Die Summe aller resultierenden Gewichtungen beträgt 100 %.
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In
einer Bewertungseinheit EU des Systems werden aus den Kenndaten
bzw Datensätzen
DV1 ... DV6 der Architekturvarianten und den Kenndaten bzw Datensätzen DR
der Referenzarchitektur die Messwerte der Kriterien und zugehörigen Messgrößen ermittelt
und auf die Referenzarchitektur normiert. Wenn ein kleinerer Messwert
ein positives Ergebnis bedeutet, geschieht dies nach der Formel
und wenn ein größerer Messwert
ein positives Ergebnis bedeutet, nach der Formel
womit die Normierung stets
so erfolgt, dass ein Einzelergebnis > 0 eine positive Bewertung für den Architekturvorschlag
einer Variante bedeutet. Dies ist beispielhaft aus der folgenden
Tabelle 3 zu ersehen.
| Messgrößen | Resultierende Gewichtung | Referenz | Variante
1 |
| Messwert | Messwert | Normierter Wert | Einzelergebnis |
| Kriterium |
| Messgröße 1 | 28
% | 4
mA | 3
mA | 0,25 | 7
% |
| Messgröße 2 | 7
% | 5 | 2 | 0,6 | 4,2
% |
Tabelle
3
-
Bei
der Messgröße 2 ergibt
sich als Einzelergebnis der Bewertung mit (5 – 2)/5 × 7 % = 4.2 %. Mit dieser Normierung
ist eine qualifizierte Bewertung der Vorschläge von Architekturvarianten
gegeneinander möglich,
da diese einen jeweils messwertspezifischen Bezug zum Referenzmodell
aufweisen. Die Einzelergebnisse für die jeweiligen Messgrößen werden
schließlich
zu einem Gesamtergebnis aufsummiert, wie aus der folgenden Tabelle
4 beispielhaft zu entnehmen ist.
| Messgrößen | Resultierende Gewichtung | Referenz | Variante
1 |
| Messwert | Messwert | Normierter Wert | Einzelergebnis |
| Kriterium
1 |
| Messgröße 1 | 28
% | 4
mA | 3mA | 0,25 | 7
% |
| Messgröße 2 | 7% | 5 | 2 | 0,6 | 4
% |
| Messgröße 3 | 35
% | 10
kg | 8
kg | 0,2 | 7
% |
| Kriterium
2 |
| Messgröße 1 | 12
% | 4 | 6 | –0,5 | –6 % |
| Messgröße 2 | 18
% | 3 | 3 | 0 | 0
% |
| Endergebnis | | 12
% |
Tabelle
4
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Das
ausgewiesene Endergebnis von 12 % ist dahingehend zu interpretieren,
dass mit den definierten Kriterien und Messgrößen und der entsprechenden
Gewichtung der Architekturvorschlag einer Variante 1 um 12 % besser
ist als die Referenzarchitektur. Damit ist eine Bewertung der Architekturvorschläge gegeneinander
möglich,
in den Teil- wie Endergebnissen.
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In
einer alternativen Ausführungsform
der Bewertungseinheit EU kann allerdings auch vorgesehen sein, dass
die Kriterien und zugehörigen
Messgrößen C1 ...
C5 eine parametrierbare Funktion Fn umfassen, die für jede Messgröße eingestellt
wird.
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Die 2 zeigt
zwei beispielhafte Funktionen F1 und F2 zur Bewertung W (Weightning)
einer jeweiligen Messgröße MV (Measurment
Value). Dies geschieht mittels der Funktion Bewertung
Messgröße n = Fn
(Messgröße n) × Resultierende
Gewichtung n,die für
alle Messgrößen n und
für alle
Architekturvarianten sowie die Referenz berechnet und wie in dem
alternativen Verfahren zu einem End- bzw Zwischenergebnis aufsummiert
wird. Damit kann man auf die Normierung und einen prozentualen Vergleich
der Architekturen verzichten, andererseits die Funktion Fn aber
projektspezifisch anpassen.
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Die 3A bis 3E zeigen
Balkengraphiken, welche die Bewertung der verschiedenen E/E-Architekturvarianten
V1 ... V6 unter einem speziellen Kriterium C1 ... C5 darstellt.
Wie an der Variante V1 zu erkennen ist, können dabei einzelne Ergebnisse
unter den Kriterien C2 und C5 besser sein als die Ergebnisse aller anderen
Varianten, aber auch wesentlich schlechter, wie dies unter den Kriterien
C1 und C4 der Fall ist.
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Die 4 zeigt
eine Balkengraphik, welche die Bewertung der verschiedenen E/E-Architekturvarianten
V1 ... V6 im Endergebnis darstellt. Das Endergebnis wird dabei als
Summe über
alle Einzelergebnisse der Varianten V1 ... V6 gebildet. Dabei zeigt
sich, dass der Architekturvorschlag der Variante V5 ein optimales
Layout der Elektrik/Elektronik im Vergleich aller Vorschläge zeigt.
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Die
End- und Zwischenergebnisse werden über eine Schnittstelle I4 am
System bereitgestellt und können
in einer Darstellungseinheit (nicht gezeigt) als Bewertungsreports – tabellarisch,
graphisch oder anderweitig – visualisiert
werden. Auch die Darstellungseinheit, zB ein Display, kann physisch
in das System integriert, als zB Drucker dagegen extern vorgesehen
sein.
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Das
erfindungsgemäße System
und Verfahren lassen damit eine einfache und aussagekräftige Bewertung
verschiedener Vorschläge
von E/E-Architekturvarianten zu, die zudem flexibel an projektspezifische Anforderungen
anpassbar ist. Das Verfahren selbst lässt sich kostengünstig implementieren,
wobei es auf bereits vorhandenen Schnittstellen aufsetzen und markerhältliche
Tools integrieren kann – oder
auch in diese integriert werden kann.
womit die Normierung stets so erfolgt, dass ein Einzelergebnis > 0 eine positive Bewertung für den Architekturvorschlag einer Variante bedeutet. Dies ist beispielhaft aus der folgenden Tabelle 3 zu ersehen.