车型电子和嵌入式软件的快速增长是对设计汽车电气系统的工程师的巨大需求。复杂问题，车辆配置的数量正在增长。然而，不知何故，车辆制造商必须降低成本并提高可靠性。
幸运的是，电气系统设计过程正在发展。广泛选择的软件工具，称为电气计算机辅助设计（ECAD）应用，为Beleaed Automotive Designers提供辅助和舒适。
五代工具将我们带入了今天正在出现的数据驱动的自动化结构。这些世代重叠;从一个到下一个没有明确的分界线。
第一代软件在20世纪70年代中期推出，体现了最早的非专科化设计工具。这些应用台式计算机的力量来提高设计生产力，允许工程师整齐地使其设计并轻松变化。但是，该软件没有添加设计智能，并没有生产无设计数据。基本电气计算 - 即使使用欧姆法确定线的横截面 - 必须离线完成。
后来，出现了第一个专门的ECAD应用程序。这些第二代工具增加了图形原理图创作，并通过显式电气对象模型将原理图表示与工程数据链接起来。图上的一条线代表了组件引脚之间真正的电气连接。连接可以与属性相关联，比如长度和横截面。组件和符号库确保了一致性并减少了错误。
但是，大多数第二代工具覆盖了整体电气设计过程的一小部分，因此被认为是“点工具”。完全集成的系统可能需要来自不同（通常竞争）供应商的多个工具，并采用不同的数据结构。虽然比早期的工具更高效，但第二代具有高的IT维护成本并趋于延续历史 - 有时过时的设计过程。
第三代通过解决更多设计过程解决了许多这些挑战。单一设计环境可能支持电气设计，仿真，线束工程和装配，包括生产板的生产。第三代工具采用基于文件的设计数据存储机制，并且当电气设计任务适度复杂时，可能会具有成本效益。
随着第四代工具的出现，数据中心的概念出现了。所有相关数据——从用户权限、设备连接到组件关系——都位于关系数据库中，而不是平面文件中。这种形式的数据存储是解决现代电气设计复杂性问题的关键，特别是在配置复杂性和设计变更管理方面。例如，关系数据库存储本质上支持“在哪里使用?”查询、条件替换(“如果为真则替换此组件”)和设计版本比较。第四代软件还引入了基于web的集成和计算平台独立性，大大降低了IT成本。
这为我们带来了目前的一天和第五代ECAD工具，提供了真正先进的设计自动化，完成了过程跨越商业逻辑自动化。这一新一代通过部署强大的功能，如生成设计，故障分析和数据管理，直接瞄准今天的复杂性问题。
生成设计
生成设计正迅速成为汽车电气系统设计的基石。生成方法有什么不同?布线设计是由更高级别的输入自动生成的，而不是由工程师使用较小的工具交互构建的。
典型的电气设计过程包括三个步骤:系统设计、系统集成和线束工程。
系统集成是一项困难且容易出错的任务，特别是在信号计数和配置复杂性不断上升的情况下。想象一下半挂车。这些卡车有大量的选择和许多机械配置，如不同的轴距。使用复杂的配置逻辑:不可能同时拥有左、右驱动，但可以同时拥有左驱动、长轴距和卫星盗窃跟踪系统。数以百万计的单个电气配置是可能的。工程师必须跟踪所有可能的配置，同时确保内联连接器正确匹配，并将信号从一个线束传递到另一个线束。
在生成的设计过程中，基于简化的输入表达式，系统集成和布线的开发自动进行。“成分”包括：
*系统引脚到引脚信号连接。每个信号都标记为定义它支持选项的表达式。这是一个相对简单的设计任务。
*机械限制，如布线通道，束长度和在线连接器位置。这些通常是在3D机械CAD系统中开发的。机械约束也可能反映配置变量，如备选轴距。
*配置逻辑，它表达了配置变量之间的关系。这些事情认为这样的事情是用右手和左手驱动器建造车辆的不可能。
*设计规则，强制执行工程师和整个企业的设计方法。
这四个独立的输入是自动计算整个车辆的布线所需的所有超集，包括逻辑允许的每个配置。该计算完成了ECAD工具内的系统集成。
设计规则是生成过程的关键。他们捕获了设计师的技能，更广泛地是设计组织的知识产权。规则指示ECAD工具的算法如何继续。所有规则的总和是必须遵守的必要和禁止状态的大量机构。规则集可以是分层和动态的。它们甚至可能对从CAD数据环境之外检索的数据进行行用。
规则集通常是特定于公司或项目的。例子包括:
*“不允许任何连接超过六根电线”
*“切勿允许相同颜色的电线占用相邻的连接器腔。”
生成方法通过施工创建了正确的设计。如果正确写入四个“简单”输入表达式，则软件将自动为所有允许配置生成准确的接线设计。
生成设计比仅仅是规则检查，虽然规则集可以稳健地实现最佳实践，但允许组织捕获和发展其竞争力的知识产权。系统集成迅速，在几个小时内完成了一个否则需要数周的任务。这不仅可以降低电气设计时间和成本，而且还允许评估替代设计，有时通过应用不同的规则集。
设计变更管理也大大简化了。因为这四个输入是独立的，所以只影响其中一个输入(例如，配置逻辑的更改)的设计更改可以很容易地通过流程传播。
在发生之前查找失败
最新的ECAD软件可以进行故障影响分析。从这些分析中获得的知识可以用来微调设计，从而降低失败的可能性，降低失败的影响。虽然失败模式效应分析（FMEA）被广泛认为是产品安全性和可靠性的关键贡献，但严谨的电气FMEA是困难的，特别是随着设计复杂性扩展。
ECAD应用程序中运行的FMEA构建了电气仿真功能，以探测可能的故障事件。为了实现这一点，模型是在软件中构建的，以响应于所有可能的电输入来定义每个设备的状态。设计人员目录失败模式，分配概率，然后构建描述错误状态效果的场景，这可以从错误的仪表板指示到危险制动系统漏洞。严重程度评级分配给每个效果，并分配给每个故障的可检测性度量。
通过这些输入和明确的电气设计知识，FMEA软件可以通过每种可能的故障模式和模式的组合来循环，以产生特定的风险措施。
FMEA练习可以在各个层面范围内：到各个系统，一组系统，甚至是整个车辆的每种配置。该软件排名风险措施并以自然语言描述它们，允许工程师采取纠正措施。
除了生成FMEA报告外，最先进的ECAD软件还可以动态识别错误的连接，如潜水电路，甚至推荐某些设计改进。
设计数据管理
在最高级别的ECAD性能下，设计数据管理是工具的核心“值”创建功能。灵活管理和询问设计数据的能力是核心启用技术。重要的是要认识到ECAD设计数据管理和大型企业产品生命周期管理（PLM）系统之间的差异。ECAD工具在电气设计域中提供自动化。数据模型和相关功能专门用于此任务。其他设计域，如机械CAD，由同等专业的工具提供。
实际上，设计工具隶属于PLM系统。专门的设计工具接收数据，例如来自位于平台级别的产品数据管理(PDM)环境的组件库数据，然后将完成的设计发布回PDM进行存储和通信。但是，在这些事件之间发生的设计任务最好使用特定于领域的工具来完成。它们可以直接相互通信，也可以通过PLM系统。
