如何模型汽车

技术最先进、综合当今世界消费品不是智能手机。这是汽车。这是更容易看到一旦罩起来,你可以留意一下。今天的汽车包含复杂的运动系统,安全系统,气候控制系统,司机援助,娱乐,等等。

在半导体设计、解决复杂性的最普遍的方法之一是通过提高建模的抽象层次。但考虑到今天的车辆的复杂性,有质疑甚至系统级建模是可能的。

可以肯定的是,这是一个不可思议的挑战能够做整车的系统仿真,所以毫不奇怪,今天的汽车工业是在其早期阶段做真正的系统仿真,根据Sandeep Sovani,全球汽车行业主管有限元分析软件。相反,他说,系统仿真在不同阶段完成,在非常不同的领域。一个简单的方法来定义领域如下:全系统级、子系统级和组件级。

“在全系统层面,是经常看完模拟驱动器vehicle-how车辆将执行的性能,燃油效率它会给什么,什么类型的转矩运行时还需要通过不同类型的驱动周期,就像穿过城市或在公路上驾驶循环,“Sovani说。“但这些系统仿真模型子系统做了许多的假设,因为它是不可能包括整个子系统的细节在这一水平。”

组件本身是一个复杂的系统。制动系统不仅仅是机械部件。”这样的一个系统,在组件级别,更详细的系统仿真模型,直到我们去完成最底部,完整的3 d模型所需的组件。很多的是完整的3 d仿真模型。今天,这是用不同的工具,不同的人,不同的部门,不同的公司在汽车供应链,”他指出。

所有这一切的关键是能够创建模块化模型可以捕捉特定子系统的行为,然后插入模块化模型到一个更高级的系统模型、Sovani说。“此外,即使你有一些组件的模块化模型,放到一个系统模型,它将成为一个巨大的,巨大的系统模型,它将是非常困难的。因此,模型降阶(铁道部)或减少订单模型(ROM)就是这样做的,一旦这种模式的子部件或子系统,然后是罗,跑得快。它将捕获子系统的行为尽可能准确。当然,在减少此订单有精确度损失,就像图像压缩,例如,但这就是软件人员和算法研究人员正致力于找出最好的方法保护模型的保真度,同时缩小它分解成快速运行模式。”

一辆汽车是一个系统的系统,这是令人困惑,因为没有明确的起点。托马斯•Heurung技术销售经理团队在欧洲和印度导师图形解释说,一个系统建模方法真的取决于你来自哪里。“从软件系统有些人在说话,有些说话从硬件系统,有些是看这个从一个整体系统,像一个ABS或ADAS系统。然后,当你后退几步,你可以考虑交通系统的系统。这些不同的观点的例子今天发现目前在汽车设计生态系统。”

虽然汽车设计生态系统是复杂的,他宣称这是系统本身需要指定,这本身是非常复杂的高水平。“协调供应链,并提供正确的类型的规范,然后对需求工程的方式不同的供应商可以参与这个大局,显然是一个挑战。但它与系统级建模在汽车系统。”

如同所有的复杂的系统,一个成功的最终产品需要有效的生态系统之间的通信规范的球员。

弗兰克•Schirrmeister高级集团董事、产品管理系统和验证小组节奏,说他认识一个在航空航天的世界里有一个完整的系统仿真的一架波音飞机。”从能力的角度来看事情你需要模拟的数量非常巨大,所以问题就来了,在何种水平的抽象可以模拟这些吗?”

Schirrmeister指出,最近的一次谈话如何汇集机电领域。”这幅画非常复杂系统模型的角度来看,所以我的答案是不会,,你co-simulate一切,但是一个模型之间交换的系统级学科像机械、电器等等。你做你要做的是不同的领域之间的交流。你通过建模,但因为它是一个系统模型所做的某种程度的抽象的描述块相关性对于其他工具来看看。会有一个联合仿真的哪个方向上的电子在硅、香料级别的软件和力学效应?在所有模拟完整的细节,答案可能是否定的。”

他说,工程团队考虑权衡在系统建模的上下文中,这意味着它们是抽象和删除一些数据。必须占在详细表示。“例如,您可以将以太网的抽象模型集成到你的模拟来理解它如何通过以太网与软件驱动数据交互。芯片提供商购买的IP, IP的芯片供应商增加了他们的模型,给他们的客户,这是一级——比方说一个博世,大陆或者Delphi。他们把芯片IP并把它放到ECU。现在他们可能会增加周围环境ECU和OEM提供一个模型,然后是OEM与其他系统的集成。变得非常繁琐的理解所有必要的抽象的IP水平一直到OEM。然而,越来越好。如果你看的RFQ的一级供应商,他们将要求事务级别的某种模式,使软件开发早期的筹码。”

还有其他挑战系统级建模。“当我们搬到添加不计时的TLM或更高级的抽象在硬件方面,算法抽象软件和模拟,我们没有坚持完成所有这些元素的合成路径,尤其是在模拟方面,“亚当•谢尔说,汽车安全系统产品管理组主管验证组(SVG)节奏。“这回到验证任务是如何划分你不重复,但是回答你如何确保在每一层你惹的麻烦够多了吗?的标准方面,ISO 26262要求建模和需求跟踪,因为它认识到建模将是不完整的和不完美的。很好,你真的需要做两件事,因为你需要两件事情但是得到连接跨建模抽象一些手段,实际上这样做,你会得到一个跟踪记录的验证。这些都很重要,当你通过OEM的可追溯性一直到IP组件端系统中的工作产品。我们需要让这些连接。两者都是需要的,但我认为,这些抽象的需求更持久的所有。”

有大量的协议种植这些系统的复杂性。有更少的协议对于如何处理它。

“你有70 +控制器坐在可以和大约1亿行代码,所以问题非常大,“EDA顾问伯纳德•墨菲说。“许多这些系统必须提供一个实时的服务质量,这是挑战传统建模/仿真验证方法。你需要担心所有的操作有效地在一个非常嘈杂的环境中,通过内部和外部的电磁干扰耦合到5公里的布线。你必须证明在所有可能的情况下安全运行的十几年来的生活,所以你需要担心硬件和软件可靠性、软错误率等等。”

他认为管理这个的唯一途径是通过抽象和关注点分离和相关的标准化。

在追赶
虽然没有完整的答案,上面描述的先进方法可以准备采用。但他们没有。远离它,事实上,Sovani说。在最近的一次会议上,Ansys的客户透露它的方法使用所谓的“基于文档的系统工程,这就意味着一个群体建模,创建的输出模型,并创建一个文档(报告)基础上,然后传递给下一个人。他们把输入报告,并把它放到他们的模型。“这是非常早期阶段最终人们想去的地方与模型,基于模型的系统工程可以转让,模型可以很好地互相即插即用”。

它可能看起来像一个显而易见的借用方法从半导体空间,但今天看汽车,Sovani说,技术嵌入到它是如此不同,设计和工程必须在同样多样化的方式完成的。“例如,一辆汽车汽油发动机,汽油发动机内燃烧,燃烧过程的需要开发和建模。燃烧过程的工程本身就是一个非常复杂的、艰巨的任务。有书在书的期刊论文,数十年的研究,成千上万的研究人员。很不同,比方说,一辆车,现在有一个电池,电池的电化学发达。这是非常不同的事情,进一步从他们将事故车的安全。那汽车是如何崩溃崩溃的事件吗?金属是如何弯曲以正确的方式来保护乘客?这些科学是如此不同。在这些场景中您可能有一个热工程师从事内燃机。 You might have a chemist working on the battery, but have a mechanical engineer working on the structure side. It’s very different, and that makes it challenging to have one unified design process.”

不合规则的水域
对于一个公司就进入基于模型的开发市场,观察是充足的。

塔克塔夫脱,AdaCore语言研究主任解释说,过去20年来AdaCore一直在出售编译器主要是航天和国防市场,专注于《美国残疾人法》和C编程语言。大约四年前,该公司意识到建模的age-particularly与它的客户之一,它从购买数百份五的编译器。质疑时,结果该公司已完全转移到基于模型的开发,所以它不需要数百份编译器的程序员,因为他们想摆脱他们的程序员。”

为了解决基于模型的开发,AdaCore知道它需要集中在安全方面的合作,并为此公司建立一个所谓的自动代码/ co-generator将仿真软件模型和生成Ada或C。塔夫特说,目标是一个工具,可以被信任”恰恰生成模型表示,不添加任何东西,它不会删除任何东西。”

原来汽车行业得到了没有这些信任co-generators一段时间,但随着行业的变化,变得更加safety-conscious-think无人驾驶汽车汽车做一些疯狂的事情,很难责怪司机。“很明显,汽车行业的风险越来越大,”塔夫特补充道。

满足这些股份意味着有工作有待完成。

亚历山大·谭产品线经理,汽车解决方案组Marvell Technology Group)强调,构建一个容错系统建模是一个重要的一步,汽车网络下一代E / E(电气/电子)架构。“某种程度的组件建模是构建到具体的汽车如AUTOSAR标准的操作系统。以太网系统的发展为汽车架构和新协议的使用音频视频连接和时间敏感的网络支持不同类型的数据流量,需要更先进的网络建模工具和有几个公司致力于提供解决方案。”

这常常需要stage-testing原型网络,以确保正确的系统设计。

最后,第三个重要类型的建模是在渠道层面探讨电力利用和相关系统的业绩预期。“组件的建模、通道和网络协议层次,结合原型系统的测试,可以开发和完善系统级汽车设计,”他说。

但随着复杂系统,将新技术集成到设计过程需要时间。无论多么伟大的需要,或者如何戏剧性的变化汽车、建模必须证明其实用性和可靠性的年,跨群体有不同的需求,逐步通过多个一代又一代的车辆。