利用数字工具支持软件定义汽车开发中的快速迭代

作者 Sean Andrews

现代汽车的开发既有令人振奋的创新，也有令人难以置信的复杂性。由于软件定义汽车 (SDV) 可以实现各种新功能，当今的汽车制造商越来越追求自动驾驶、突破性的安全功能和更可持续的电力消耗。

通过 IDE 实现软件定义的汽车工程设计

实现这些功能所需的工程工作十分繁重，包括数量庞大的传感器、巨大的车载网络流量、日益增多的定制集成电路和电子控制单元，以及数千兆字节的软件代码。

现代汽车的最后一个方面，即软件方面，正在快速发展。它已成为众多功能的关键使能因素，以至于有人用一个新词来描述这一趋势：软件定义汽车。随着原始设备制造商 (OEM) 转向开发软件定义汽车，这就提出了一个关键问题：工程团队如何在快速迭代周期内实现这些复杂的新功能？

从根本上说，工程学就是发现和实验的过程。工程团队使用设计模型来指导自己做出更好的决策。机械工程师使用机械计算机辅助设计 (CAD) 和仿真工具。电路板系统工程师使用电子设计自动化和仿真工具。

软件工程师依赖集成开发环境和仿真器。然而，希望将各种系统整合在一起并进行迭代、探索硬件和软件的正确组合以满足需求的工程师们，使用的往往是陈旧过时的方法和工具，难以评估这些不同领域之间的交互作用。

过去，负责集成不同领域系统的工程师严重依赖物理样机和测试。遗憾的是，这种方法不仅费时费力，而且成本高昂。

如果工程团队采用这种方法，验证和确认工作就会在设计流程的后期进行。这使得工程设计人员更难发现潜在的问题，或做出更大的设计更改，不利于优化设计。这种方法会延长开发时间，而且往往会导致大量的设计返工。

此外，工程师还很难收集数据进行分析，从而限制了他们的迭代和创新能力。这可能导致需求只能得到部分满足，或者出现更多的行人功能，使公司更难在市场上竞争。

为了克服这些难题，工程师可以采用各种数字技术和建模技术，以提高他们设计、测试和升级不同功能的能力。通过使用现代 CAD、计算机辅助制造 (CAM) 和仿真工具，工程团队无需等待物理测试就能获得深刻见解。

他们可以快速有效地探索设计空间。此外，基于模型的系统工程 (MBSE) 解决方案还支持广泛的实验，这样工程师就能全面了解不同功能或设计更改可能对每种汽车需求产生的影响。

他们可以探索不同的软件系统及其支持的功能在各种场景中的表现。
能够以快速的周转时间和更好的数据分析进行更多的设计迭代，这意味着工程师可以轻松验证每个功能的可行性，并了解它在整个产品中表现如何。这样可以加快开发过程，缩短新车上市时间。

通过利用仿真工具，汽车制造商还可以在产品开发周期中显著提高成本效益。他们不再需要等待物理样机。他们可以在各种真实场景中对不同功能进行虚拟测试，并即时看到关于不同设计决策影响的反馈。然后，他们可以将这些数据反馈到设计流程中。

当工程师寻求优化软件和硬件功能时，这尤其有用。他们可以利用 MBSE 模型和仿真来检验不同功能的实现情况，并了解不同的设计编辑对不同的硬件和软件组件以及整个产品有何影响。

鉴于远程更新的日益普及，工程师可以放心，即使不进行物理测试，所有软件驱动的功能也都安全可靠。当汽车 OEM 使用 MBSE 和仿真时，他们就会获得强大的竞争优势。

他们可以节省与物理样机制作和测试相关的大量资源，包括材料费用和测试设备。工程团队可以在虚拟环境中工作，扩展他们的能力，以设计和开发更大胆的新功能，以刺激创新并满足消费者需求。

此外，数字模型和仿真工具支持更详细的文档，以便不同利益相关方在整个开发过程中随时查阅。这样可以改善不同特定领域的工程团队之间的协作和可追溯性。

在向软件定义汽车转变的过程中，汽车 OEM 希望加快功能实施，
因此他们应该探索采用数字建模和仿真来支持产品开发流程。这样，它们就能更好地管理日益增多的传感器、
车载网络流量、软件代码行数等。

他们可以更快地进行实验、迭代和创新，以支持现代安全功能、更可持续的电力消耗以及最新的消费驱动型汽车功能。通过利用这种更快的设计迭代周期，他们可以设计出消费者想要的现代汽车，
同时满足所有设计、可持续发展和安全要求。