为什么设计复杂系统如此之难?浅谈利用仿真攻克汽车系统设计.doc
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1、为什么设计复杂系统如此之难?浅谈利用仿真攻克汽车系统设计当今汽车行业所面临的挑战与电信行业十多年前所经历的类似。混合动力电动汽车和燃料电池汽车等新技术也促进了研发活动的日趋活跃,正如我们在手机演变成多媒体设备的进程中所看到的一样。同样,电信业面临着功耗和芯片尺寸限制的问题,而汽车设计师正努力将更多技术运用到过去仅仅是机械的设备中。电子、电气、机械,硬件和软件组件以及将其相连接的网络正大力推动汽车设计的发展。车载电子设备数量的比重目前为40%,而且在不断上升,与此同时,电子控制单元的数量也在日益增加,并被分布到整个系统中,用以控制新应用的精密性和复杂性。电子控制单元能包含数百个软件组件,促使系统
2、更多地采用多路复用技术,也提升了通信方面的要求。不仅一般系统设计在整体上有所扩大,可以满足不断增加的功能和性能要求,而且这些设计必须无缝地整合模拟和数字硬件以及控制软件。成功地整合相互协调的系统组件并完成验证已被证明会耗费大量时间、资金和设计资源。同时这对缩短开发周期也提出了更高的要求。要满足新的要求就需要采用新的流程和开发工具。尤其是对这些复杂系统中计算机模型的开发和智能化运用(曾被视为是奢侈的事情)正在成为整个开发流程成功与否的关键。为什么设计复杂系统如此之难?让我们来看看设计流程的界限在哪里。广泛、多层次的供应链提供的组件组装成了汽车系统。将系统组件装入子系统,子系统再注入系统的这一过程
3、跨越了很多行业界限。这些界限为知识产权筑起了保护壁垒,可以防止或阻止设计信息在供应链上下端的传播。原始设备制造商领域里的系统设计师能够从全面的子系统和组件性能信息中获益。透露相关信息可能会使竞争对手利用逆向工程技术对他们的设计进行改进,因而供应商对此十分谨慎。同样,一旦原始设备制造商公布了规格,他们的供应商也可以得到有关整个系统环境的详细信息,但原始设备制造商也担心他们在系统设计上的创新可能被供应链上的竞争对手所利用。既需要传播关键的性能和内容信息,也要保护重要的设计知识产权,这两者之间的冲突形成了汽车系统设计流程中的一个主要界限。另一个界限是设计流程信息分布于全球各地设计中心引出的交流界限。
4、我们需要跨越时区和语言来管理系统和组件设计,必须随时为有需求者提供全面的规格和性能数据。此外,数据的收发者必须明确清楚地了解这些数据,无论这些信息采用的是不是他们的母语。技术专业化是第三个界限。在各个子系统中,甚至在许多组件中,必须将多种技术结合成一个整体。为此,需要综合电子、磁性、机械和液压等技术,而且需要跨越不同工程学科在设计流程和术语上的差异。再就是车载软件在内容上的不断增加和相对重要性上的提升所带来的额外挑战。许多子系统不仅需要将硬件整合到车辆结构中,还要将软件整合到车辆网络/加工基础设施中。硬件/软件协同验证的问题突显出技术专业化界限的一个新层面。在系统整合阶段会有常见的瓶颈出现。在
5、分布式系统中,数据来自不同的内部资源,如电子控制单元来自不同的公司,不同的电子控制单元有不同的算法,这些都必须得到协调,而分布式系统的本质就是需要大量的协调。更糟糕的是,目前公认的设计和分析方法无法使人了解在实验室中不受控制或无法观察到的设计工作。将不同的子系统和组件整合到一个统一系统中是一个具有风险、易出现麻烦且不可预知的过程。这时候如果项目中出现了意外问题,子系统和组件就需要重新设计,甚至系统要求也要进一步完善,而这往往会耽误大量的时间。整合系统时的重要难题之一就是具有通信能力的网络基础设施。尽管可选的网络技术很多,但这些技术往往用于强调追求最大能力和性能的创新任务。以模型化形式设计网络,
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