汽车产业目前正夹在一种智能化应用程序(App)与严峻开发环境之间的困境中。
一方面,汽车制造商感受到来自现代消费者越来越期望自已下一部车能像智能手机一样智能反应的压力;另一方面,开发连网汽车与自动驾驶已经变得如此复杂,使得未来的汽车开发困难度就像是在设计飞机一样。
福特汽车公司(Ford Motor Co.)技术研究员兼电子电气系统工程总监James Buczkowski在设计自动化大会(DAC)上“呼吁积极采取行动”。在一场与MathWorks公司技术经理Jim Tung联袂发表的专题演说上,James Buczkowski指出,如果缺乏能够跟得上汽车设计挑战进展的工具与方法,汽车的复杂度将不断增加。
为了说明汽车产业面临的窘境,Buczkowski以消费者期待、产量、产品生命周期、操作环境以及所需维护与监管的观点来比较汽车、智能手机与飞机。
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Source:Fordpssesmc
Buczkowski表示,汽车与手机之间最大的区别就是“产品生命周期”。一般情况下,开发一款新车需要24-48个月的时间,同一开发平台可持续10年之久,其间只需小幅更新保持新鲜感即可。因此,一种新车款在开始大量生产以前约两年或两年以前就得先进行开发。
让 汽车变得更像是消费电子产品的关键在于二者都需要更可负担得起,他说。然而,如果你比较在一年中约售出400万辆汽车,以及一个周末就能卖掉400万支智能手机的事实,二者的规模就大不相同了。汽车制造商不能只是不断地添加更多的功能,也不能持续增加成本。也许更重要的是,汽车的设计必须分别为16岁和 60岁采取不同的设计途径与要求。
尽管存在这些差异,消费电子产品和汽车仍有其相似点,因为二者都必须在一个竞争十分激烈的市场中仰赖微薄的利润空间下求生存。
从监管要求方面来看,消费电子产品和汽车产业之间存在着巨大差异。Buczkowski指出,消费者并不一定都了解这方面的问题,而且法规规定不只是为了安全起见,同时也在于尽量减少驾驶人分心。此外,排放控制与燃油经济也为汽车产业带来压力。
汽车开发的两大主题
在专题演讲中,Buczkowski表示,汽车制造商正专注于两项主题:辅助/自动/自动驾驶,以及完全互连的行动性。
为了改造以驾驶人为导向的辅助与自主汽车设计,关键就在于传感器融合以及越来越多的软件。软件必须能够调节与管理不同功能之间的相互作用。例如,在自适应巡航控制功能方面,电子稳定性和煞车系统必须能以优化方式互动。
在连网车辆中,汽车制造商越来越将汽车视为连接到因特网的‘另一台机器’。
Buczkowski说,它必须透过使用蜂窝、Wi-Fi和其他网络来保持优化的连接性,还必须能够使用有线/无线数据,同时动态地连接到数据源与服务。
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基于模型化的设计
结 合这两大开发主题来看,汽车工程师正面临着合成电子、封装材料、控制软件、嵌入式软件以及云端服务带来的挑战。为了实现成功的设计,一种‘以模型化为基础 的系统设计途径’(Model-Based Design)正成为一门关键的设计学科,MathWorks公司的Jim Tung表示。
他以开发汽车时必须持续降低油耗又必须达到性能目标为例。首先,工程师们必须着眼于汽车的变速器及其控制算法。根据该系统设计途径,他们必须先计算燃油利 用、探测参数值,以及开发优化算法。在进行系统级建模时,如果方法正确,那么即使在产生程序代码以前,工程师们都能探索不同的设计方案,以及在模型化基础上完成软件优化。
总之,发表专题演说的两位主讲人均强调,电子产品与软件的搭配变得越来越重要了。大量地利用电子设备,将使得汽车工程师在遵循摩尔定律(Moore's Law)的同时,也带来为未来车款设计更多功能的机会。
两位主讲人也都同意,软件正是关键。软件可实现数据、信号与经验的融合,Buczkowski说,但这种整合也创造出“复杂的软件,从而使其质量更受到挑战”。
最后但也十分重要的是,“工具与制程更是关键,”他说,“汽车产业将充分利用ISO 26262功能安全标准,以实现‘安全至关重要的系统’。”这将需要有利的工具,以便“有助于维持汽车产业专注于创造,而又不至于限制客户所想象和所需要的体验。”
功能安全标准
在专题演讲之后,EE Times记者问Buczkowski,从芯片、代工厂与软件到工具、模块、子系统与汽车本身的整个供应链中,汽车产业在为这些相关厂商建立ISO 26262认证计划的道路上已经走到多远了呢?
Buczkowski表示,“针对ISO 26262认证整个生态系统方面,目前还有许多任务尚待完成。不过,我们正从飞机产业在功能性安全认证方面的成果学到经验与启示。”
编译:Susan Hong
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(参考原文:Design Cars Like Planes, Use Them Like Cellphones; Model-Based Design Comes to Automobiles,by Junko Yoshida)
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