컴퓨팅 및 전자통신 부문에서 지난 30년 넘게 개발되어온 기술을 사용하면서 각종 법적 제약이 발생하고 편의와 첨단 보안 기능에 대한 고객의 요구가 날로 늘어난 것은 물론, 갈수록 확대되는 메카트로닉 시스템(예, 전기-기계)의 결합은 전자 및 전기 콘텐츠의 폭발적인 증가를 가져왔다. 예측에 따르면, 이러한 성장은 안정된 경로로 계속 이어질 것이라고 하지만, 글로벌 시장을 겨냥한 플랫폼 수준 디자인에서는 수많은 옵션과 변형의 조합을 고려해야 한다.
이러한 모든 전자기기를 경제적이고 시의적절하며 안정적인 방식으로 상호연결하려면 전기 배선 체계의 개발이 그만큼 중요한데, 이러한 새로운 패러다임을 해결하기 위해 프로세스 및 툴과 함께 혁신적인 소프트웨어 솔루션이 등장하고 있다.

다양한 영역으로 확장되는 전기 디자인

자동차 레벨 전기 시스템 디자인은 기업 조직의 많은 영역으로 확장되고 있으며, 다음과 같은 세 가지 기본 단계로 살펴볼 수 있다.

1. System Logical Design
이는 신호가 옵션 로직을 포함한 핀투핀(Pin-to-Pin) 연결로 디바이스(로직 컴포넌트) 간에 정의되는 경우에 해당한다. 필수 기능을 이미 구현한 서브시스템은 기존 프로젝트에서 다시 사용되지만 새로운 콘텐츠, 논리적 전원 분배 및 전기적 접지가 개발된다. CHS(Capital Harness Systems) 제품군의 Capital Logic™은 해당 컴포넌트 라이브러리 중심적인 버전 제어 그래픽 스키메틱 디자인 환경을 통해 이를 구현하는데, 이 환경에는 사용자 구성 방식의 완전한 DRC(Design Rule Check) 세트가 갖춰져 있다. 이 작업은 일반적으로 일련의 기능(예: 인테리어, 엔진 컨트롤 등)을 전문적으로 다루는 시스템 엔지니어가 담당한다.

2. System integration and electrical distribution
그런 다음 서브시스템을 자동차의 물리적 전기 배선 토폴로지 레이아웃에 통합할 수 있다. 2D/3D MCAD 하니스 정의에서 대화형으로 파생 또는 도출되는 물리적 와이어 하니스 아키텍처(번들 라우팅, 설비 배치 및 장비 파티셔닝)가 기록된다. CHS 제품군의 Capital Integrator™ 및 MCAD용 Capital Bridges™는 자동차 레이아웃 및 토폴로지 캡처를 위한 환경을 제공한다. 이 작업에는 OEM의 ECAD 및 MCAD 부서에 소속된 장비 엔지니어들 간의 공동 작업이 포함된다.
물리적 토폴로지 및 장비 파티셔닝을 파악하고 나면 논리적 시스템을 함께 패키지화하여 물리적 배선 구현에 통합해야 한다. 오늘날 자동차 디자인에 사용할 수 있는 COTS(Commercial Off the Shelf) 디자인 툴은 이러한 통합을 위해 대화형 방식을 지원한다. 하지만 이는 데이터를 다시 입력해야 함에 따라 논리적 디자인 추상화와 배선 디자인 추상화 간의 단절을 야기하는 시간소모적이고 오류에 취약한 작업이다.
CHS 제품군의 Capital Integrator™는 고유한 와이어 합성 기능으로 혁신을 이루었다. 라우팅 경로 및 접지를 위한 규칙뿐 아니라 옵션 조합에 대한 정보를 바탕으로 Capital Integrator™는 배선 체계(즉, 와이어 및 와이어를 디바이스에 연결하고 서로 잇는 방법)를 자동으로 생성하는데, 여기서는 디자인 의도에 따라 구성에 의한 정정(Correct-by-Construction) 전략이 채택된다. 전체 자동차 전기 배선 시스템을 디자인하는 이 작업은 논리적 시스템 엔지니어와의 협력을 바탕으로 소수의 배선 체계 엔지니어들이 서로 공유하며 진행한다.

3. Harness Engineering
자동차산업에서 Tier 1 서플라이어에 광범위하게 아웃소싱되는 하니스 엔지니어링(Harness Engineering)은 이 배선 체계 정의를 물리적 장비 제품의 제작 가능한 세부 정의로 변환하는 작업에 포함된다. 이 과정에 도면 표준에 따라 장비 디자인을 준비하는 것은 물론, 정확한 고객 옵션 구성을 지원하는 이 장비의 각 개별 변형에 대한 노동력 및 비용 견적이 포함된 자재명세서(BOM)도 작성하게 된다. CHS 제품군의 Capital HarnessXC™ 및 MCAD용 Capital Bridges™는 이 기능을 통해 배선 디자인 데이터에 직접 액세스하여 데이터 재입력을 최소화하고, 구성 인식 고장 예측(Configuration-Aware Breakdown Calculations)을 수행하여 옵션 콘텐츠가 일부 줄어든 서브 세트를 얻게 된다.
따라서 이 프로세스가 진행되는 동안 자동차 플랫폼으로의 통합에 대한 논리적 기능 관점을 개별 장비 제품으로 옮겨보려 한다. 동시에 작업하는 외부 서플라이어뿐 아니라 여러 팀 내부와 전기 엔지니어링 부서 외부에는 다양한 이해관계자들이 얽혀 있다. 더구나 이 프로세스의 모든 단계에서는 잠재적으로 디자인을 대폭 변경시킬 수 있는 비용 추정, 구현 상충요소 분석 및 제조 가능성 연구가 수행되고 있다. 즉, 데이터가 각 영역에서 점진적 및 비동기적으로 진화함에 따라 견고한 데이터 관리 프레임워크가 필요하게 된다. CHS 제품군의 Capital Manager™는 PDM과 같은 기업용 데이터 관리 시스템에도 연결되는 전기 영역을 전문적으로 다루는 중앙 데이터베이스를 통해 이러한 요구사항을 지원한다.

SW로 문제해결 방법

오늘날 자동차산업에서 성공을 거두려면 다음과 같은 문제를 해결해야 한다.

- 시간/비용의 제약 및 구성 관리 측면에서 광범위하게 개발 프로세스가 복잡해지고 있다.
- 최종 고객의 옵션 및 구성 차이로 인해 볼륨 및 다양성 측면에서 데이터가 확장되고 계속해서 진화하고 있다.

이를 해결하기 위해 최근에는 시간소모적인 수동 통합 단계를 소프트웨어 자동화로 대체하는 추세이다. 이에 따라 이기종 환경에서의 포인트 툴 기능에 중점을 두었던 분위기가 통합된 환경에서 디자인 툴 간의 차이를 좁혀가는 쪽으로 옮겨가고 있다.
소프트웨어를 통해 이러한 문제를 해결하는 방안에 대해 고려하고 있다면 다음을 검토하는 것이 좋다.

- 디자인 자동화: 소프트웨어는 디자인 자동화를 통해 기능 및 기술을 제공하여 디자인 품질을 높이고 디자인 주기를 단축시키며, E/E 아키텍처 및 장비 디자인을 최적화 할 수 있다.
- 디자인 관리: 소프트웨어는 데이터 무결성을 유지하고 데이터를 다시 입력하지 않고도 디자인 데이터 완성도를 보장하며 여러 전문 분야가 뒤섞인 환경에서 데이터를 쉽게 연결할 수 있도록 하는 구현 기술을 통해 지원된다.
- 프로세스 지원: 소프트웨어는 프로젝트 개발 일정을 보장하고, 기업 표준을 지원하고, 디자인 변경 사항을 시의적절하게 관리하기 위한 프레임워크를 제공할 수 있다.

비즈니스 상의 이점은 간단히 표 1과 같이 요약할 수 있다.
지금부터는 프로세스 지원의 핵심 측면에 주안점을 두고 개발 작업의 이러한 측면에서 긍정적인 효과를 내기 위해 소프트웨어가 제공할 수 있는 기능을 중점적으로 살펴보도록 한다.

프로세스 지원 과정에
존재하는 중요한 상호의존성

효율적인 프로세스 지원은 실행 품질, 비용 조절 및 전기 디자인 결과의 전달 측면에 긍정적인 영향을 끼친다. 프로세스 지원의 중요성을 분석하기 위한 프레임워크를 제공하기 위해 이제 다각적인 상호의존성에 대해 살펴보고, 선정된 예를 통해 좀더 자세히 설명하기로 한다. 우선, 프로세스 지원 범위가 다음을 포함하여 앞서 설명한 전기 디자인 및 엔지니어링의 모든 측면에 적용되는 방식에 대해 살펴보자.

- 공동 작업: 기업 내/외부에서의 공동 작업: 이 개념은 여러 전문 분야가 뒤섞인 환경에서의 동시 엔지니어링 뿐 아니라 디자인 팀 내에서 공유하는 작업도 포함한다.
- 보안: 디자인 작업 외에는 원본 데이터에 대한 계획되지 않은 변경을 허용하지 않는 것을 비롯해 데이터를 손상 및 무단 액세스로부터 안전하게 보호하는 것도 포함된다.
- 개발 일정표: 디자인 감사 절차 및 디자인 릴리스 프로세스와 같은 기능을 통해 개발 일정의 준수 여부를 모니터링하고 활성화한다.
- 디자인 표준: 기호 라이브러리 관리 및 도면 스타일 등의 우수한 기업 표준 및 관행을 응용하는 과정에 엔지니어링을 지원한다.
- 디자인 변경 관리: 여러 전문 분야가 뒤섞인 환경에서 안정적이고 효과적이며 시의적절한 디자인 변경을 지원하고 활성화하며 전기 엔지니어링 팀의 비용효율성에도 관여한다.

위에서 언급한 프로세스 측면 간에는 중요한 상호의존성이 존재하므로 다음과 같은 기여 요소들도 식별해야 한다.

- 사람
- 데이터
- 실제 디자인 작업

마지막으로 분산된(지역 또는 조직 내에서 모두) 디자인 환경에서 이러한 주제와 각 주제가 이해관계자들에게 미치는 영향을 고려해야 한다.

- 내부: 전기 엔지니어링 부서 내부를 말한다.
- 외부: 공급망에 포함된 파트너 기업뿐 아니라 엔지니어링 팀 또는 OEM 조직 내의 제조 및 조달 부서 등과 같은 다른 부서와의 파트너십을 말한다.
이러한 고려사항은 그림 2와 같은 3차원 큐브로 나타낼 수 있다. 이 큐브는 확장된 ECAD 플로우에서 프로세스 지원의 연결점들을 대부분 보여주고 있다.
이후에는 이 큐브의 면면을 자세히 살펴보면서 보다 자세히 알아보고자 한다.