互联汽车中的数据融合

有必要采用和适应新的开发方法,工具和设计概念。

有必要采用和适应新的开发方法,工具和设计概念。

互联汽车为数字线程和高级软件技术提供了理想的场所,以改变汽车的设计,开发和完善,迎来一个崭新的汽车时代。图片由西门子数字工业软件提供。


今天的车辆滚滚而来’的汽车装配线可能看起来像它们的前身,但会更深入地研究其设计,您会发现截然不同的创意。这种变化在于高级软件,数字线程技术,无处不在的传感和无线通信的融合—一场完美的风暴,汇集了生产联网汽车所需的所有要素。

这种颠覆性的发展对汽车工程师意味着什么?它介绍了采用和适应新的开发方法,工具和设计概念的需求(图1)。

但是那里’这就是为什么分析师称这样的变态的原因“disruptive.”市场为工程师提供了大量的设计工具,实践和理念。但是在现阶段,挑战在于找到正确的组合。为了成功开发联网汽车,设计团队必须协调设计文化,解决问题的风格以及最终对成功设计的愿景的有趣冲突。

什么’s Different?

买家传统上将车辆的驾驶性能进行了比较,这可能是自动驾驶汽车成为现实之前的首要考虑。然而,各种新因素已经出现,并在许多方面与消费电子市场的发展并行。这些市场力量正在重新定义消费者的期望并改变汽车的价值主张。

这些变革推动因素之一是归因于基于软件的功能的不断增长的价值。 

“有关汽车运输的一切都在变化—我们的购买方式,驾驶方式,维修和更新方式以及将车辆整合到我们日常生活中的方式。” 

—西门子数字工业软件公司汽车行业解决方案全球总监Piyush Karkare

“基于软件的功能和服务是联网汽车的最大区别,其中许多将—实际上,他们已经开始—模仿那些在移动设备上非常受欢迎的产品,”的产品营销高级总监Pawel Chadzynski说 阿拉斯. “然而,通过复制汽车内的移动平台功能可能无法实现最终的模仿’的软件,但通过移动平台与汽车的紧密集成’的信息娱乐平台,例如Apple CarPlay和Android [Auto]。”

但是,基于软件的信息娱乐功能和服务只是冰山一角。现在,软件几乎涵盖了车辆的各个方面’的操作。实际上,当今大多数汽车功能都是由软件控制或管理的,包括关键子系统,例如动力总成,变速箱和制动系统。

与其他车辆和运输基础设施交互的新的联网汽车安全功能进一步增加,很明显,软件最终将为定义未来大有帮助’s vehicles.

欣赏软件的规模’的占用空间,请考虑今天投入了多少代码’疤痕。早在2014年,一辆普通的汽车就包含了超过1亿行代码,并且自那以后,这一数字一直在增长。相比之下,波音787大约有1400万行代码。

重塑运输之外

软件作用日益增强所带来的颠覆性变革有望从根本上改变我们所知道的汽车时代。

“有关汽车运输的一切都在变化—我们的购车方式,驾驶方式,维修和更新方式以及将车辆整合到我们日常生活中的方式,”汽车行业解决方案全球总监Piyush Karkare说, 西门子数字工业软件. “汽车[原始设备制造商(OEM)]保持利润率的唯一方法是降低成本并提供有益的面向客户的功能。 OEM和供应商都意识到,只有通过将更多的精力转向软件驱动的功能和服务,以及减少或商品化硬件内容,才能做到这一点。”

追求可追溯性

为了应对如此大规模的中断挑战,工程师需要全面的数字线程,以紧密集成硬件和软件开发数据源。线程开发平台必须为整个车辆中构成复杂设计的所有软硬件相互依赖关系提供一个窗口’的生命周期(图2)。

数字线程的最终目标是提供在产品开发的虚拟世界与产品性能的物理世界之间建立闭环连接所需的数据。这种联系导致了数字孪生的创建,使工程师能够提取可行的见解,从而可以在整个产品中做出明智的决策’s lifecycle. 图片由西门子数字工业软件提供。

“该平台必须支持从设计到现场汽车状态的特定功能的明确可追溯性,” says Chadzynski. “这是因为汽车的制造,维护,磨损和定制导致配置不再代表设计配置。”

这种方法为汽车开发团队提供了所需的整体视图,以查看可能导致灾难性结果的紧急性能。例如,由软件作为服务交付的功能的可用性通常取决于适当硬件的存在。但是,有时候,对于所有产品变体而言,包含必需的硬件可能会导致成本过高,并且必须在整个系统设计中予以考虑。

设计工程师必须意识到,通过软件创建差异化工具和服务的能力直接关系到软件和硬件的设计方式。线程开发平台必须支持汽车的协同设计’作为系统的软件和硬件。

缩小软件-硬件差距

在整个产品中集成硬件和软件开发过程的一种方法’生命周期是产品生命周期管理和应用程序生命周期管理(ALM)平台的融合。 

这种方法有望使软件考虑因素与硬件考虑因素相同,从而使两者之间的相互依赖关系在设计过程的早期就变得更加突出。此外,使用这种工具组合旨在为开发团队的所有成员提供整个生命周期内所有产品数据的轻松访问。此级别的数据透明性提供了清晰的视图,可在何处生成缺陷,在何处解决缺陷以及如何改进开发过程。

与独立软件开发工具不同,ALM平台将各种工程学科融合在一起。这样,该平台可以从最初的概念到最终淘汰,持续管理软件的寿命。

这些平台功能涵盖了广泛的功能领域。这些包括需求管理,计划,源代码管理和版本控制,测试,部署,可追溯性,协作和应用程序组合管理等开发阶段。

工程软件供应商通常将ALM平台作为由许多专用模块或组件组成的软件套件进行销售。这种体系结构的优势在于,该平台在标准化环境中合并了模块,该环境以各种数据格式集成了来自各种系统和生命周期阶段的数据。

迈向敏捷软件开发

ALM平台提供了在其整个生命周期中管理软件的系统方法,但是在定制不断增加且软件不断升级的时代,’足够。软件的动态本质要求开发工作流能够处理不断增长的软件交付周期的速度和频率。

名为持续集成(CI)/持续交付(CD)的敏捷工作流旨在解决这些挑战,用户可以将这些工具与ALM框架下的其他模块结合起来。 

“我们看到组织通过将它们与敏捷方法相结合来发展其已建立的基于模型的工作流,” says Jim Tung, MathWorks 同伴“重点放在自动化任务上,包括模拟,回归测试执行,代码生成,文档生成等(图3)。”

使用持续集成(CI)敏捷方法,软件开发人员可以定期提交其源代码更改并将其合并到中央存储库中。这些“change sets”然后将其提交给版本控制系统,该系统会自动将源代码和模型转换为目标文件和可执行文件,执行测试并将可执行文件,文档和工件捆绑在一起,以交付给最终用户。这些自动化步骤一起称为CI管道。 图片由MathWorks提供。

CI呼吁开发人员每天几次将代码集成到共享存储库中。该过程在“git push,”通常到主分支。每次签入时,自动化流程都会构建应用程序并运行测试,以确认最新代码与master分支中当前存在的软件集成在一起。这有助于软件工程师更轻松地在开发过程中及早发现问题。

CD然后在CI离开的地方拾取。这些实践提供了一个自动化过程,通过该过程将代码更改推送到其他基础结构环境,例如开发和测试。

CI / CD工具存储特定于环境的参数,每次交付时都必须打包这些参数。然后,在部署应用程序时,自动化将对数据库,Web服务器或其他服务进行必要的服务调用。

CI和CD流程相结合,可促进协作并缩短上市时间,使开发团队能够更快地响应客户’需要。此外,这些工作流创建的自动化管道减少了人工干预,从而促进了开发团队资源的有效利用。

将数据转化为更高的性能

所有这些技术如何增强联网汽车’在未来的工程中性能和驱动设计改进? 

一方面,互联汽车中软件的日益普及为工程师提供了大量有价值的数据。通过数字线程进行适当管理,此数据使工程师可以更好地查看车辆’其在人类和周围基础设施中运作并与之互动的行为。

这种透明性使工程师能够根据实际情况在虚拟化环境中快速验证和验证预期的系统行为。工程师可以重复执行场景,并通过眩光,雨,雾,雪和雨夹雪等多种因素进行测试。 

开发团队还可以使用来自实际事故和传感器模型的数据来进一步完善虚拟测试和虚拟硬件在环仿真,工程师可以在虚拟场景中掩盖物理车辆或系统测试中的传感器输入。

这种设置允许在必须对物理车辆进行测试之前,对系统行为的变化进行快速验证和确认周期,从而进一步降低了总体工程成本,并为过程和法规遵从提供了可靠的数据驱动证据。

从另一个角度看,增加的车辆通信功能为汽车制造商打开了近乎实时的车辆性能改进之门。

“数字线程可帮助汽车制造商在保修索赔开始出现之前主动发布无线更新以解决性能问题,”联合创始人兼首席执行官Greta Cutulenco说 Acerta分析. “他们甚至可以确定制造过程中引入问题的位置,并在下一代中解决。在车辆的整个生命周期中具有可见性意味着它赢得了’花费数年的时间才能找出问题出在哪里,这大大缩短了开发周期。”

提高维护标准

软件的另一个好处’随着越来越多的存在和数字线程的出现,汽车维修变得更加明智。提供给联网车主的服务水平远远超出了前几代车主所经历的维护。

这些改进源于前所未有的可见性和可访问性,并且采取了预测性维护的形式。 

“使用数字线程,您确切知道什么’发生在您的车辆上” says Cutulenco.

如今,汽车制造商可以从运行中的联网汽车的仿真和车队中收集和分析数据,从而确定车辆的当前状态’的组件和子系统,以及它们如何随着时间而恶化。结果,工程师可以基于来自不同类型故障的数据创建有效的预测性维护模型,并将这些数据集与这些故障相关联。

“互联汽车数据检索,精心设计的数据存储库和用于建立预测性维护模型的工具已成为关键的技术组合,” says Tung. “有了这些功能,就可以定期或按需远程检索指示车辆历史和当前状态的信息,这成为进行预测性维护的手段。 ”

尽管原始数据的大量涌入源于联网汽车的广泛使用,但提高可视性的真正动力来自车载软件,而且这种趋势只会得到发展。

如果您仔细看内部,已经有这样的例子。例如,一些传动系统和底盘现在可以监视,收集数据并将其发送回云以进行分析,重新校准和工程更新,从而创建了一个反馈环,从而改善了用户’的经验。例如,特斯拉发布了空中更新,将性能和续航里程提高了10%。

工程师还可以使用这些数据来推断出组件的性能。’吨仪器。例如,您的轮胎中可能没有传感器,但是如果您可以检测到悬架自由运动,则还可以确定轮胎是否磨损或需要旋转。将这些数据与对强大的非车载分析的访问结合起来,联网汽车的所有者可以在发生机械故障之前避免发生机械故障。

但是,这些维护增强功能并没有’不要停在那里。与数字线程一起使用的空中软件更新可提供更改,升级和服务操作的总体可追溯性,直至需求,测试用例甚至代码行。

还可以扩展此功能,以监视部署的软件使用情况,对问题和客户满意度因素进行分析,并提供闭环到设计阶段的状态,以永久改善功能和服务,同时降低工程成本。

尽管越来越多的车载和非车载软件带来了很多好处,但它们也带来了独特的挑战。 

“鉴于软件和硬件配置的许多组合(可能与潜在的新功能不兼容),来自集成测试模拟的数字线程数据对于确定将成为特定空中更新候选对象的配置非常重要。 ,” says Tung.

时代的终结?

汽车时代出现在大约120年前,它取代了马匹成为主要的交通工具。如今,塑造和利用互联汽车的力量很可能被证明是下一次巨变的催化剂。

“我们很可能会看到这种破坏程度导致我们所知道的汽车时代的结束,” says Siemens’ Karkare. “当今汽车行业的动荡’汽车市场不是要重塑交通,而是’关于重塑个人独立性。”

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汤姆·凯文(Tom Kevan)是一名自由撰稿人/编辑,专门从事工程和通信技术。通过联系他 (必须启用JavaScript才能查看此电子邮件地址)。.

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