第5章汽車開發(fā)技術(shù)和管理數(shù)字化學(xué)習(xí)目標(biāo)

1掌握基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）的理論和方法2了解基于模型的系統(tǒng)工程在汽車整車開發(fā)過程3了解基于模型的系統(tǒng)工程的汽車開發(fā)平臺建設(shè)4了解基于模型的系統(tǒng)工程在汽車開發(fā)中的應(yīng)用。主要內(nèi)容1概述2基于模型的系統(tǒng)工程3基于模型的系統(tǒng)工程理論和方法4基于模型的系統(tǒng)工程汽車開發(fā)5企業(yè)數(shù)字化中臺及其應(yīng)用6應(yīng)用案例技術(shù)數(shù)字化與管理數(shù)字化技術(shù)數(shù)字化，介紹基于MBSE的系統(tǒng)工程，以及無人車的設(shè)計案例，根據(jù)需求來開發(fā)產(chǎn)品，進行數(shù)字化設(shè)計，參數(shù)驅(qū)動，產(chǎn)品層級驗證，開發(fā)滿足需求的產(chǎn)品。管理數(shù)字化，通過數(shù)字化中臺、大數(shù)據(jù)分析等，分析需求，分析項目進展，對項目過程進行監(jiān)控、調(diào)整，確保產(chǎn)品開發(fā)的成功。汽車開發(fā)數(shù)字化（1）技術(shù)方面，實現(xiàn)汽車開發(fā)任務(wù)模型化、數(shù)字化，并且打通各研究領(lǐng)域，大家在統(tǒng)一數(shù)字化平臺開展工作，目的是提升汽車開發(fā)能力。（2）管理方面，基于需求的大數(shù)據(jù)分析，做出正確決策；在汽車開發(fā)過程中，借助數(shù)字化平臺，及時做出正確決策。基于模型的系統(tǒng)工程的汽車開發(fā)基于模型的系統(tǒng)工程的汽車開發(fā)，是把基于模型的系統(tǒng)工程方法于汽車開發(fā)全生命周期過程中，它以滿足整車性能和功能需求為目標(biāo)，通過對整車系統(tǒng)進行綜合分析、綜合設(shè)計、綜合優(yōu)化和綜合管理，以協(xié)調(diào)各個子系統(tǒng)、部件和組成部分之間的關(guān)系，最終實現(xiàn)整車性能、質(zhì)量、成本、可靠性、安全性等方面的要求?；谀Ｐ偷南到y(tǒng)工程的汽車開發(fā)基于模型的系統(tǒng)工程的汽車開發(fā)是本質(zhì)上是在一個信息化平臺上做汽車開發(fā)，把汽車開發(fā)技術(shù)過程、管理過程模型化，向設(shè)計人員、管理人員等傳遞必要的信息，實現(xiàn)多領(lǐng)域協(xié)同設(shè)計，管控整個設(shè)計開發(fā)過程，從而達到快速、高效的設(shè)計。基于模型的系統(tǒng)工程在汽車開發(fā)中采用統(tǒng)一的架構(gòu)，存儲大量過程信息，這些模型便于追溯原因，便于重用或調(diào)整優(yōu)化。這種方法在汽車公司的應(yīng)用，前期會增加一部分工作量，在這套方法在整車開發(fā)中完善后，后續(xù)開發(fā)過程會比較簡單。主要內(nèi)容1概述2基于模型的系統(tǒng)工程3基于模型的系統(tǒng)工程理論和方法4基于模型的系統(tǒng)工程汽車開發(fā)5企業(yè)數(shù)字化中臺及其應(yīng)用6應(yīng)用案例全球MBSE應(yīng)用信息解讀基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）作為一種新的范式，被美國國防部、歐空局等政府組織應(yīng)用于各種重大項目之中。德國工業(yè)4.0也將“利用模型掌握系統(tǒng)復(fù)雜性”列為未來重要活動領(lǐng)域之一。美國航空航天局（NASA）明確要求系統(tǒng)論證交付物必須是模型。洛馬公司潛艇設(shè)計團隊在進行全新潛艇電子系統(tǒng)設(shè)計過程中花費一年的時間將原來的文檔全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)模型。此在汽車領(lǐng)域，應(yīng)用MBSE在汽車電氣系統(tǒng)的開發(fā)過程中已經(jīng)是目前西門子等一級供應(yīng)商的主流解決方案。福特等整車企業(yè)也已經(jīng)開始著手于將MBSE應(yīng)用在整個產(chǎn)品的研發(fā)流程中。MBSE在我國航空工業(yè)和高鐵工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

什么是基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE)？

為什么用模型可以掌握系統(tǒng)的復(fù)雜性？

把模型作為系統(tǒng)論證交付物的案例？

采用MBSE開發(fā)汽車電氣系統(tǒng)案例？

如何把MBSE應(yīng)用于汽車開發(fā)過程？全球MBSE應(yīng)用信息解讀學(xué)生可用Deepseek查查上面相關(guān)資料，更好的了解本章的教學(xué)內(nèi)容?；谀Ｐ偷南到y(tǒng)工程基于模型的系統(tǒng)工程（Model-BasedSystemsEngineering，MBSE）被定義為“通過形式化地應(yīng)用建模技術(shù)，支持系統(tǒng)需求、設(shè)計、分析、驗證和確認(rèn)活動，對這些活動的支持從概念設(shè)計階段開始，一直持續(xù)到系統(tǒng)開發(fā)和壽命周期后期階段。它是一種以模型為核心的系統(tǒng)工程方法，通過建立和使用模型來描述、分析和設(shè)計復(fù)雜的系統(tǒng)。MBSE旨在提供一種跨學(xué)科的、可視化的方法，以協(xié)調(diào)各個系統(tǒng)工程領(lǐng)域之間的交互和合作。MBSE以模型為核心，將系統(tǒng)的需求、結(jié)構(gòu)、行為等信息通過建立和使用模型進行描述、分析和設(shè)計。這些模型可以是圖形化的、數(shù)學(xué)化的或者描述性的，能夠幫助系統(tǒng)工程師更好地理解系統(tǒng)的特性、功能和性能?；谀Ｐ偷南到y(tǒng)工程使用各種類型的模型來幫助人們理解、描述和分析系統(tǒng)的不同方面特性。對于基于模型的系統(tǒng)工程來說，與傳統(tǒng)的以文檔為中心的方法相比，以模型為中心的方法特色就在于，模型的表達、開發(fā)和成熟都是以“計算機能夠使用”為主，而不是以工程師為主。傳統(tǒng)的實踐傾向于依賴多個獨立的模型，從而導(dǎo)致互不相關(guān)的系統(tǒng)表達。這些模型通常是各學(xué)科——系統(tǒng)、機械、電氣、熱學(xué)等專有的模型，它們可能在工程師的意識中是相互連接的，但只有通過人類的勞動才能使它們真正相互關(guān)聯(lián)和相互一致?；贛BSE方法建立的統(tǒng)一模型，可以開展多學(xué)科多領(lǐng)域的協(xié)同設(shè)計。MBSE給出了從互不相連的系統(tǒng)表達到集成系統(tǒng)模型形式系統(tǒng)描述轉(zhuǎn)換的范式，即使用形式化的系統(tǒng)模型作為表述系統(tǒng)、系統(tǒng)工程活動及其相應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)的首選方式，并使用形式化方法管理工程開發(fā)過程。由于形式化模型可以經(jīng)受完整性、準(zhǔn)確性和一致性的正式測試，MBSE的集成系統(tǒng)模型可以作為一種改進的方法用于分析系統(tǒng)架構(gòu)，提供在項目壽命周期早期對問題進行檢測的能力。形式化的系統(tǒng)模型之所以具有上述優(yōu)點，是因為它具有更高的嚴(yán)格性和靈活性，因為MBSE既能被人類理解又可以被計算機理解?；谀Ｐ偷南到y(tǒng)工程強調(diào)將系統(tǒng)的各個方面以模型的形式進行抽象和表達，使得系統(tǒng)工程師可以更加直觀地理解系統(tǒng)，并在模型上進行各種分析、優(yōu)化和決策。它具有可視化、集成化和協(xié)同化的特點，可以促進不同領(lǐng)域?qū)＜抑g的合作與溝通。MBSE三要素MBSE的三要素即建模語言、建模工具和建模方法，它們在系統(tǒng)工程中起著至關(guān)重要的作用。建模語言提供了形式化的表達方式建模工具提供了創(chuàng)建、編輯、分析和管理系統(tǒng)模型的工具支持，建模方法則指導(dǎo)工程師如何有效地使用這些工具和語言來完成系統(tǒng)工程的各項任務(wù)這三要素相互聯(lián)系、相輔相成，共同支持系統(tǒng)工程的各個階段和任務(wù)，對于提高系統(tǒng)工程的效率和質(zhì)量具有重要意義。1.建模語言

建模語言是描述系統(tǒng)模型的符號和規(guī)則的集合，用于捕捉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為和性能。它提供了一種形式化的表達方式，使系統(tǒng)工程師能夠以一種精準(zhǔn)、清晰的方式來描述和分析系統(tǒng)。它具有以下特點：（1） 形式化：建模語言通常是形式化的，具有明確的語法和語義規(guī)則，以便計算機可以理解和處理。（2） 抽象性：建模語言可以對系統(tǒng)進行不同層次的抽象，從整體到細(xì)節(jié)，以便于系統(tǒng)工程師的理解和分析。（3） 多樣性：建模語言可以根據(jù)系統(tǒng)的特點和需求選擇不同的語言，如UML、SysML等，以滿足不同領(lǐng)域和目的的建模需求。這里可簡單介紹一下SysML語言可以簡單介紹UML語言、工具/question/31958675MBSE約定了具有強語法的描述方式，也就是常用的SysML語言。SysML語言作為一種圖形化的語言，在閱讀上能更好的避免歧義。SysML模型是可以僅僅是畫圖紙上的，也可以布置在軟件上。IBMRationalRhapsody軟件就支持SysML語言的建模，使頂層系統(tǒng)模型得以在系統(tǒng)開發(fā)的全生命周期中流動；另外也通過軟件對SysML語法的分析運行，增加簡單的代碼就使頂層模型就能進行測試。SysML建模語言很直觀地表現(xiàn)了人思考問題過程形式。需求圖是表現(xiàn)Why：為什么要設(shè)計一個系統(tǒng)；用例圖是What：那系統(tǒng)是怎樣的；三種行為圖分別表示How、When、Who(泳道活動圖)：怎么做，做的順序，誰去完成；BDD,IBD圖也是Who...可以配合Harmony-SE建模方法論來走一遍流程這個有點像機械開發(fā)中的MBD-Modelbaseddesisn,就是原來零件的模型和圖紙是分開制作的，那么模型一變，即使只改一個尺寸，圖紙就要重新制作。后來采用了MBD的方式，圖紙升級為三維圖紙直接和模型關(guān)聯(lián)起來，這樣模型一變，圖紙也就自動的跟著發(fā)生變化。同樣，這個基于模型的系統(tǒng)工程也是類似的關(guān)鍵點在于統(tǒng)一語言，參數(shù)化和關(guān)聯(lián)。作者：李自在鏈接：/question/31958675/answer/3014612864來源：知乎著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請注明出處。(1)統(tǒng)一語言首先所謂基于模型，模型就是用專用語言定義的用專用語言代替自然語言，這個專用語言類似于編程的高級語言，在設(shè)計之初就是消除歧義的，大家都學(xué)習(xí)和采用同一套語言體系，就解決了理解成本和歧義的問題。(2)參數(shù)化模型的另外一個方面就是參數(shù)化，把需求都用參數(shù)表示，這樣明確了目標(biāo)，便于統(tǒng)一管理和關(guān)聯(lián)(3)關(guān)聯(lián)在參數(shù)之間建立關(guān)聯(lián)，包括需求，設(shè)計，驗證的參數(shù)；也在軟硬件之間產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)。這樣，后期驗證可以很容易的和前期建立聯(lián)系，后期如果需求改變，也很容易把相關(guān)影響項全部找出來。2.建模工具

MBSE建模工具是基于模型的系統(tǒng)工程方法中重要的支撐工具，用于構(gòu)建、管理、分析和優(yōu)化系統(tǒng)模型。這些軟件通常提供了可視化建模界面、模型庫、仿真、分析等功能，可以幫助系統(tǒng)工程師更好地理解系統(tǒng)，并進行各種分析和優(yōu)化?；贓A實現(xiàn)MBSE的功能架構(gòu)EnterpriseArchitect（EA）：由SparxSystems公司開發(fā)，作為MBSE的建模支撐工具，EA能夠全面支持MBSE相關(guān)的建模、仿真、文檔生成、代碼生成、模型跟蹤和管理工作。Simulink是一種基于圖形化模型的仿真和建模工具，廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)設(shè)計、信號處理和多領(lǐng)域系統(tǒng)建模等領(lǐng)域。它是MathWorks公司的產(chǎn)品，與MATLAB緊密集成，提供了一種直觀且易于使用的方式來建立、仿真和分析復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)。Simulink是一種功能強大、易于使用的圖形化建模和仿真工具，適用于多領(lǐng)域系統(tǒng)的設(shè)計和分析。它提供了豐富的模塊庫、仿真和驗證功能，支持代碼生成和與MATLAB的緊密集成。通過Simulink，用戶可以快速搭建系統(tǒng)模型、進行仿真和驗證，加快系統(tǒng)開發(fā)的速度和提高設(shè)計的質(zhì)量。MBSE協(xié)同設(shè)計在現(xiàn)代系統(tǒng)工程中，設(shè)計任務(wù)變得越來越復(fù)雜，往往涉及多個學(xué)科領(lǐng)域和多個團隊的合作。為了提高設(shè)計效率和質(zhì)量，需要采用一種協(xié)同設(shè)計方法，能夠使不同學(xué)科領(lǐng)域的設(shè)計師進行有效溝通和協(xié)作。基于模型的系統(tǒng)工程很好地解決了傳統(tǒng)的“孤島式設(shè)計”存在的問題，它以系統(tǒng)模型作為中心，促進各學(xué)科領(lǐng)域之間的協(xié)作。（1）多學(xué)科領(lǐng)域的協(xié)作：MBSE協(xié)同設(shè)計可以促進多學(xué)科領(lǐng)域之間的溝通和協(xié)作。通過使用統(tǒng)一的模型作為交流工具，設(shè)計團隊可以更清晰地理解并整合各自的設(shè)計方案，以達到更好的系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)。（2）統(tǒng)一的可視化表示：MBSE協(xié)同設(shè)計使用統(tǒng)一的模型作為設(shè)計交流的工具，使學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域之間的設(shè)計信息能夠通過一致的、易于理解的可視化表示進行交流。這種方式降低了溝通成本，提高了設(shè)計效率和準(zhǔn)確性。（3）自動化的模型管理：MBSE協(xié)同設(shè)計采用自動化的模型管理方法，可以支持對模型的版本控制和共享。不同團隊之間可以通過遠(yuǎn)程訪問統(tǒng)一的模型進行設(shè)計交流，使得設(shè)計過程更加靈活、高效。（4）實時的協(xié)作環(huán)境：MBSE協(xié)同設(shè)計可以提供實時協(xié)作環(huán)境，即多用戶可以同時在同一個模型上進行編輯和交流。這種方式支持團隊之間的實時溝通，提高了設(shè)計效率和準(zhǔn)確性。（5）減少錯誤和沖突：MBSE協(xié)同設(shè)計可以避免設(shè)計信息的沖突和重復(fù)，從而降低工作量和錯誤率。通過使用模型驗證技術(shù)，可以在早期發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計中的問題，降低后期修改成綜上所述，MBSE協(xié)同設(shè)計是一種能夠提高多學(xué)科領(lǐng)域之間協(xié)作效率和設(shè)計質(zhì)量的方法。它通過使用統(tǒng)一的模型作為設(shè)計交流工具、實現(xiàn)自動化的模型管理和提供實時協(xié)作環(huán)境等特點，使得團隊之間的設(shè)計信息交流更加高效、準(zhǔn)確和便捷。在未來的系統(tǒng)工程中，MBSE協(xié)同設(shè)計將成為越來越重要的設(shè)計方法。基于MBSE的產(chǎn)品設(shè)計流程為提高多學(xué)科協(xié)同設(shè)計的效率，將機械、電氣、軟件、控制等眾多領(lǐng)域知識交叉融合，設(shè)計師在需求（Requirement）到物理（Physical）的映射環(huán)節(jié)中加入功能（Functional）和邏輯（Logical）的定義，構(gòu)建RFLP的系統(tǒng)工程架構(gòu)，如圖5-2所示，即涵蓋需求、功能、邏輯和物理架構(gòu)的設(shè)計流程，保證系統(tǒng)概念設(shè)計階段中異構(gòu)需求的可追溯性。

RFLP的系統(tǒng)工程架構(gòu)需求（Requirement）需求（Requirement）一般都是都過文本的形式進行呈現(xiàn)，并通過需求管理工具進行管理。文本形式的需求本身就屬于一種模型，對于MBSE而言，需求模型也還是以文本表達為主，只不過對于MBSE而言，需求強調(diào)兩個方面:（1）導(dǎo)出需求借助相關(guān)的視圖，例如SysML中用例視圖，分析產(chǎn)品不同用例及參與者交互關(guān)系，便于更好、更完整地導(dǎo)出需求。（2）圖形化需求通過視圖化的形式，將需求通過相關(guān)視圖，例如需求視圖，將需求層級化，條理化展示，也便于后續(xù)建立需求和其他架構(gòu)模型之間的可追溯性。功能（Functional）功能（Functional）的存在是為了從整體的角度明確產(chǎn)品或系統(tǒng)開發(fā)的任務(wù)，明確定義產(chǎn)品或系統(tǒng)應(yīng)該給用戶提供什么樣的功能以及它們之類如何交互。對于MBSE而言，功能（Functional）主要目的就是通過不同視圖模型，表達以下三個方面內(nèi)容:（1）表達結(jié)構(gòu)及層級:通過組件視圖，例如類圖，組件圖，明確系統(tǒng)功能模塊組成及層級關(guān)系。（2）白盒接口:通過白盒結(jié)構(gòu)視圖，如結(jié)構(gòu)視圖，表達功能模塊之類的交互關(guān)系，即功能接口。（3）可追溯性:通過不同的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立需求視圖和功能視圖等追溯關(guān)系。除此之外，還可以根據(jù)需要，采用其他視圖，表達功能模塊之間信息動態(tài)交互過程，狀態(tài)遷移，執(zhí)行順序等。邏輯（Logical），邏輯（Logical），邏輯的架構(gòu)介于功能和物理實現(xiàn)架構(gòu)之間，是功能架構(gòu)的邏輯實現(xiàn)方式，它主要考慮通過哪些邏輯組件以及交互關(guān)系去實現(xiàn)功能架構(gòu)中所需的功能，它屬于技術(shù)中立的解決方案，并不明確具體技術(shù)實現(xiàn)方式。邏輯的存在目的在于:（1）復(fù)雜系統(tǒng)簡單化，系統(tǒng)化思考問題：邏輯架構(gòu)符合我們的思維方式，在不考慮具體技術(shù)實施手段的情況下，簡化了系統(tǒng)，讓我們更容易理解復(fù)雜系統(tǒng)，讓我們在不受細(xì)節(jié)約束的情況下，從系統(tǒng)，整體，后續(xù)維護等角度，考慮問題，進而給出合理有效的邏輯解決方案，這也是MBSE應(yīng)對系統(tǒng)復(fù)雜性的優(yōu)勢之一。（2）技術(shù)中立：邏輯視圖技術(shù)中立，可以有效增加系統(tǒng)的復(fù)用性。物理（Physical）是物理架構(gòu)的表達方式，旨在基于邏輯視圖，進一步明確邏輯組件對應(yīng)的物理或技術(shù)實現(xiàn)方式，其采用的視圖和功能或邏輯Viewpoint基本一致，只是更加細(xì)致化，需要明確具體軟件或硬件組件，接口信號等，這個就和我們具體軟硬件開發(fā)相關(guān)。此外，在物理視圖中，還需要體現(xiàn)具體的架構(gòu)，或者針對具體的某控制單元，其物理接口，連接方式等，并將邏輯架構(gòu)組件分配至相應(yīng)的物理架構(gòu)，得以最終物理實現(xiàn)。自動駕駛系統(tǒng)的RFLP實現(xiàn)需求層（Requirements）通過SysML等建模語言明確自動駕駛功能需求，如感知精度（99.9%的目標(biāo)檢測準(zhǔn)確率）、決策邏輯（基于ISO26262的ASIL-D安全等級）和冗余設(shè)計（雙計算單元備份）。功能層（Functional）定義功能邏輯鏈，例如多傳感器融合（激光雷達+攝像頭+毫米波雷達的時空對齊算法）、路徑規(guī)劃（A與強化學(xué)習(xí)結(jié)合的動態(tài)路由）及故障診斷（實時監(jiān)控系統(tǒng)健康狀態(tài)）。邏輯層（Logical）構(gòu)建抽象模型，如環(huán)境感知的有限狀態(tài)機（FSM）、控制系統(tǒng)的PID參數(shù)化模型，并通過仿真驗證邏輯一致性（PreScan/CARLA場景測試）。物理層（Physical）映射到硬件架構(gòu)，如英偉達Orin芯片的算力分配、線控底盤執(zhí)行器的響應(yīng)時間（≤100ms）及通信總線（CANFD/以太網(wǎng)）的帶寬優(yōu)化。RFLP架構(gòu)的核心價值總結(jié)需求驅(qū)動設(shè)計RFLP（Requirements-Functional-Logical-Physical）架構(gòu)以需求為起點，通過逐層分解和映射，確保系統(tǒng)設(shè)計始終圍繞用戶和工程需求展開，避免開發(fā)過程中的需求偏離或遺漏。模型一致性保障通過功能層（Functional）、邏輯層（Logical）和物理層（Physical）的模型轉(zhuǎn)換與驗證，RFLP實現(xiàn)了需求、設(shè)計、實現(xiàn)的全鏈路可追溯性，顯著降低系統(tǒng)集成階段的沖突風(fēng)險?？鐚W(xué)科協(xié)同效率RFLP提供標(biāo)準(zhǔn)化建模語言（如SysML）和分層框架，支持機械、電子、軟件等多領(lǐng)域團隊在統(tǒng)一模型下協(xié)作，縮短開發(fā)周期并提升設(shè)計復(fù)用率。適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)演進針對智能車輛中自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)等動態(tài)需求，RFLP支持模塊化迭代和增量開發(fā)，便于在V模型基礎(chǔ)上融合敏捷方法，應(yīng)對技術(shù)快速迭代的挑戰(zhàn)。SysML支持的底盤開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)需求分析：捕獲底盤功能與性能需求功能需求分解通過SysML需求圖（RequirementDiagram）對底盤系統(tǒng)的核心功能（如轉(zhuǎn)向、制動、懸掛）進行逐層分解，明確子系統(tǒng)級和組件級需求，確保需求可追溯性。例如，制動系統(tǒng)需滿足“100km/h-0制動距離≤40m”的性能指標(biāo)。非功能性需求整合場景驅(qū)動需求驗證利用SysML約束模塊（ConstraintBlock）定義底盤輕量化（如“鋁合金占比≥60%”）、耐久性（如“10萬公里無結(jié)構(gòu)性疲勞”）等非功能性需求，并與功能需求關(guān)聯(lián)驗證一致性。通過用例圖（UseCaseDiagram）模擬極端工況（如濕滑路面制動），結(jié)合活動圖（ActivityDiagram）描述需求實現(xiàn)流程，確保需求覆蓋完整性和可驗證性。123結(jié)構(gòu)建模：底盤系統(tǒng)架構(gòu)與組件定義層級化模塊定義材料與工藝約束組件接口標(biāo)準(zhǔn)化采用塊定義圖（BlockDefinitionDiagram,BDD）構(gòu)建底盤多層級架構(gòu)，如頂層“底盤系統(tǒng)”分解為“懸掛模塊”“傳動模塊”“制動模塊”等，明確各模塊接口（如CAN總線信號交互）。通過內(nèi)部塊圖（InternalBlockDiagram,IBD）細(xì)化組件間物理/電氣接口，例如懸掛系統(tǒng)的減震器與車架連接點的載荷傳遞參數(shù)（如最大徑向力5000N）。在屬性表中定義關(guān)鍵部件（如轉(zhuǎn)向節(jié)）的材料屬性（屈服強度≥350MPa）和制造工藝（鍛造+熱處理），確保設(shè)計符合工程規(guī)范。行為建模：底盤動態(tài)交互與控制系統(tǒng)邏輯狀態(tài)機建模使用狀態(tài)機圖（StateMachineDiagram）描述底盤模式切換邏輯，如ESP系統(tǒng)從“待機”到“主動制動”的狀態(tài)遷移條件（如側(cè)向加速度＞0.5g）?？刂扑惴梢暬ㄟ^活動圖（ActivityDiagram）模擬ABS控制流程，包括“輪速監(jiān)測→滑移率計算→制動力調(diào)節(jié)”的閉環(huán)反饋邏輯，并與Simulink模型聯(lián)動驗證。故障模式仿真利用序列圖（SequenceDiagram）分析傳感器失效場景（如輪速信號丟失）下各組件的異常交互，提前定義冗余策略（如備用IMU數(shù)據(jù)替代）。主要內(nèi)容1概述2基于模型的系統(tǒng)工程3基于模型的系統(tǒng)工程理論和方法4基于模型的系統(tǒng)工程汽車開發(fā)5

企業(yè)數(shù)字化中臺及其應(yīng)用6應(yīng)用案例基于模型的系統(tǒng)工程理論和方法基于模型的系統(tǒng)工程主要方法還是根據(jù)前述的RFLP架構(gòu)展開。需求分析（R）提供開發(fā)產(chǎn)品的背景原因，負(fù)責(zé)采集各利益相關(guān)人的需求；功能分析（F）提供系統(tǒng)要實現(xiàn)的目標(biāo)視圖，讓開發(fā)人員從功能角度分析系統(tǒng)如何工作來完成上述目標(biāo)；邏輯分析（L）定義我們實現(xiàn)上述功能的方式，通過描述功能活動隨時間的變化情況對系統(tǒng)進行行為分析，并比較研究這些行為是否達到系統(tǒng)需求；系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計支持系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)（P）設(shè)計，以滿足系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，最終得到系統(tǒng)的各個組件，以及滿足系統(tǒng)各項需求的各組件參數(shù)。產(chǎn)品設(shè)計出發(fā)點來自于各利益相關(guān)人的需求，通過需求描述收集各方需求，進而定義系統(tǒng)的功能以滿足多樣的目標(biāo)，然后通過系統(tǒng)的邏輯關(guān)聯(lián)，對產(chǎn)品進行性能驗證，進而進行詳細(xì)的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計。采用這樣的方式可以減少物理樣機的成本，并減少設(shè)計周期，提高設(shè)計效率需求分析需求分析是一個發(fā)現(xiàn)、理解和整理利益相關(guān)者對于產(chǎn)品的需求和期望的過程。其主要目標(biāo)是為了精確地捕捉、解讀并展示客戶、用戶和其他利益相關(guān)者的需求，進而將這些需求整理成為一組詳盡的產(chǎn)品需求。為了取得理想成效，必須檢驗產(chǎn)品需求集是否具備良好的需求特性，如必要性、明確性、完整性、一致性、正確性、可行性以及可驗證性，并檢驗其是否真實地表達了符合利益相關(guān)者的期望功能分析

在進行功能分析時，首先需要將總體需求逐級分解為更具體和可操作的子需求。這可以使用工具如需求樹、需求圖等來可視化需求之間的層次關(guān)系，從而更好地理解和管理需求。根據(jù)已分解的子需求，需要識別系統(tǒng)需要具備的各個功能。每個功能應(yīng)該是系統(tǒng)能夠執(zhí)行的一個特定任務(wù)或操作。例如，對于一個汽車系統(tǒng)，有加速、剎車、轉(zhuǎn)向等功能。邏輯架構(gòu)分析

在完善了系統(tǒng)功能建模后，應(yīng)該進行邏輯架構(gòu)設(shè)計。邏輯架構(gòu)設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)功能和交互需求，設(shè)計系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)，包括系統(tǒng)組件、其之間的關(guān)系和交互。同時，使用系統(tǒng)框圖、邏輯體系結(jié)構(gòu)圖等工具來描述不同組件之間的連接，以及數(shù)據(jù)和控制的流動路徑。確保邏輯架構(gòu)滿足系統(tǒng)的模塊化、可擴展性和可維護性要求。物理架構(gòu)設(shè)計

物理架構(gòu)設(shè)計是系統(tǒng)工程中不可或缺的部分，它涉及到系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器等物理實體的定義和優(yōu)化。物理架構(gòu)設(shè)計的第一步是確定系統(tǒng)的物理架構(gòu)。這需要對系統(tǒng)的功能需求和約束條件進行分析，然后將其轉(zhuǎn)化為物理層面的要求。根據(jù)系統(tǒng)的功能和性能需求，需要確定系統(tǒng)的物理組件、子系統(tǒng)以及它們之間的關(guān)系。在這一階段，還需要權(quán)衡和決策系統(tǒng)的可擴展性、可靠性和安全性等因素。SysML支持的底盤開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)通過SysML的需求圖（RequirementDiagram）對底盤系統(tǒng)的功能和非功能需求進行結(jié)構(gòu)化建模，明確軟硬件接口規(guī)范，確保制動、轉(zhuǎn)向等子系統(tǒng)需求可追溯至頂層設(shè)計。軟硬件協(xié)同設(shè)計方法需求建模與分解利用SysML的塊定義圖（BDD）和內(nèi)部塊圖（IBD）精確描述ECU、傳感器與執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，支持早期虛擬集成測試以驗證通信時序和帶寬合理性。接口定義與仿真基于SysML的狀態(tài)機圖（StateMachine）和活動圖（ActivityDiagram）模擬線控制動系統(tǒng)的多模式切換邏輯（如正常制動、緊急制動、能量回收），提前發(fā)現(xiàn)邏輯沖突。動態(tài)行為驗證參數(shù)化結(jié)構(gòu)設(shè)計通過SysML的參數(shù)圖（ParametricDiagram）建立懸架連桿的力學(xué)模型，關(guān)聯(lián)材料屬性（如鋁合金屈服強度）與拓?fù)鋬?yōu)化目標(biāo)，實現(xiàn)減重15%的同時滿足剛度要求。輕量化與集成化設(shè)計優(yōu)化多學(xué)科聯(lián)合優(yōu)化集成底盤機械、熱管理和電磁兼容性約束，在SysML中構(gòu)建跨領(lǐng)域權(quán)衡分析模型，平衡輕量化與散熱/EMC性能的沖突指標(biāo)。模塊化架構(gòu)設(shè)計采用SysML的包圖（PackageDiagram）定義底盤域控的層級化模塊（如制動域、轉(zhuǎn)向域），支持硬件資源復(fù)用率提升30%，降低BOM成本。智能化底盤控制邏輯驗證復(fù)雜場景建模AI算法集成驗證故障注入分析使用SysML的序列圖（SequenceDiagram）構(gòu)建AEB（自動緊急制動）的典型測試場景（如行人橫穿、前車急剎），驗證控制算法對CAN信號響應(yīng)的完備性。在SysML用例圖（UseCaseDiagram）中定義EMB（電子機械制動）的故障模式（如電機堵轉(zhuǎn)、通信中斷），通過關(guān)聯(lián)的約束庫自動生成HIL測試用例。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的轉(zhuǎn)向角決策邏輯嵌入SysML活動圖，與傳統(tǒng)PID控制進行混合仿真，量化對比不同算法在低附著路面下的糾偏性能差異。主要內(nèi)容1概述2基于模型的系統(tǒng)工程3基于模型的系統(tǒng)工程理論和方法4基于模型的系統(tǒng)工程汽車開發(fā)5企業(yè)數(shù)字化中臺及其應(yīng)用6應(yīng)用案例基于模型的系統(tǒng)工程汽車開發(fā)汽車開發(fā)的系統(tǒng)工程是一種綜合的、跨學(xué)科的方法論，旨在整合不同領(lǐng)域的知識和技術(shù)，以實現(xiàn)整車開發(fā)過程的優(yōu)化和協(xié)調(diào)。汽車作為復(fù)雜的機電一體化產(chǎn)品，其開發(fā)涉及到諸多領(lǐng)域，包括機械設(shè)計、電子控制、材料科學(xué)、工藝制造等多個方面。系統(tǒng)工程的引入能夠幫助汽車企業(yè)更好地組織和管理開發(fā)過程，確保產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短開發(fā)周期，從而提高企業(yè)的競爭力。汽車開發(fā)的系統(tǒng)工程是一種系統(tǒng)化、整體化的方法，它以滿足整車性能和功能需求為目標(biāo)，通過對整車系統(tǒng)進行綜合分析、綜合設(shè)計、綜合優(yōu)化和綜合管理，以協(xié)調(diào)各個子系統(tǒng)、部件和組成部分之間的關(guān)系，最終實現(xiàn)整車性能、質(zhì)量、成本、可靠性、安全性等方面的要求。將整車視為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，包括了車身、底盤、電氣、控制、動力等多個方面，在整車開發(fā)的各個階段，系統(tǒng)工程方法都能夠發(fā)揮作用。通過系統(tǒng)工程，汽車企業(yè)可以更好地管理整車開發(fā)的方方面面，使得各個部門的工作更協(xié)調(diào)、更高效，從而提高整車的開發(fā)質(zhì)量和性能。隨著汽車技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，現(xiàn)代汽車的設(shè)計和制造涉及到眾多領(lǐng)域的知識和專業(yè)技能，涉及到復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)和約束。為了解決這些挑戰(zhàn)，汽車開發(fā)需要進行協(xié)同設(shè)計。協(xié)同設(shè)計可以幫助不同團隊之間更好地協(xié)作和溝通，從而確保各個子系統(tǒng)在整車水平上協(xié)調(diào)一致?，F(xiàn)代汽車包含眾多的子系統(tǒng)和部件，涉及到機械設(shè)計、電子控制、材料科學(xué)、工程力學(xué)等多個領(lǐng)域的知識。不同團隊可以通過協(xié)同設(shè)計共享信息和協(xié)作，以確保各個子系統(tǒng)在整車水平上協(xié)調(diào)一致。汽車市場對于不同類型的汽車有著多樣化的需求，例如傳統(tǒng)燃油車、電動車、混合動力車等。此外，不同地區(qū)和市場也有著不同的需求和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)同設(shè)計可以幫助汽車制造商更好地理解和滿足這種多樣性。通過協(xié)同設(shè)計，不同團隊可以更好地共同工作，以確保汽車設(shè)計能夠滿足不同市場和地區(qū)的需求。汽車開發(fā)中的各個方面相互影響和約束，例如安全性要求對車輛結(jié)構(gòu)和材料提出挑戰(zhàn)，底盤設(shè)計會影響車輛操控性和乘坐舒適性，電氣架構(gòu)對于車輛的智能化和功能實現(xiàn)至關(guān)重要。協(xié)同設(shè)計可以幫助不同團隊更好地理解這些相互影響，確保設(shè)計滿足所有方面的需求。通過協(xié)同設(shè)計，不同團隊可以在整個汽車設(shè)計過程中協(xié)作共同工作，以確保汽車的各個方面都可以得到充分考慮。汽車開發(fā)通常是一個非同步的過程，涉及到多個團隊、多個階段和多個地點。協(xié)同設(shè)計可以幫助不同團隊在不同時間和地點共同工作，通過即時的數(shù)據(jù)共享和協(xié)作工具實現(xiàn)信息同步。通過協(xié)同設(shè)計，不同團隊可以更好地共享信息和解決問題，以確保汽車設(shè)計和制造能夠達到最佳狀態(tài)。綜上所述，汽車開發(fā)需要進行協(xié)同設(shè)計是為了應(yīng)對復(fù)雜性和多樣性帶來的挑戰(zhàn)，并確保在安全性、質(zhì)量、能耗、環(huán)保、NVH、電氣架構(gòu)、底盤等多個方面達到高標(biāo)準(zhǔn)。汽車開發(fā)協(xié)同設(shè)計通過協(xié)同設(shè)計，不同團隊可以更好地共享信息、協(xié)作工作，從而確保汽車的設(shè)計和制造能夠達到最佳狀態(tài)。這是一個不斷發(fā)展和創(chuàng)新的過程，會在未來繼續(xù)推動汽車技術(shù)的進步和發(fā)展?；谀Ｐ偷南到y(tǒng)工程的汽車開發(fā)，銜接了需求維、技術(shù)維、管理維、經(jīng)濟維這四個維度的事，首先需求維，如何緊跟市場用戶需求來開發(fā)產(chǎn)品；第二個維度是技術(shù)維度，如何通過需求逐漸開發(fā)產(chǎn)品；第三個是管理維，在整個研發(fā)過程中，從系統(tǒng)架構(gòu)到子系統(tǒng)，到設(shè)備和零件，然后集成為整車，如何把整個過程管理起來的；第四個是經(jīng)濟維，如何在整個過程里管控經(jīng)濟因素、成本優(yōu)勢等等。傳統(tǒng)汽車研發(fā)所有的這些東西都是割裂開來的，每個維度都是靠人實現(xiàn)的，如果沒有MBSE方式方法，只能低效率進行這四個維度的工作。汽車開發(fā)V模型“V”模型讓系統(tǒng)工程師從多個視點評估系統(tǒng)在集成時的表現(xiàn)。這種方法從期望的結(jié)果和目標(biāo)開始，然后將它們分解為單獨的系統(tǒng)和系統(tǒng)組件，以便于設(shè)計。一旦需求和設(shè)計細(xì)節(jié)確定，就可以測試和評估各個系統(tǒng)，然后將其集成到總體部件中進行測試和驗證。當(dāng)系統(tǒng)集成并接近最終的復(fù)雜系統(tǒng)時，團隊有多次機會來驗證和檢驗概念、需求和設(shè)計。對于系統(tǒng)工程師來說，“V”模型可以提供一個清晰的路線圖，允許將復(fù)雜系統(tǒng)分解為更小的部分，然后重新集成和重組成一個連貫的整體。通過將系統(tǒng)分解為單個組件，追蹤性、需求管理以及測試和驗證變得更容易管理。此外，當(dāng)這些部分重新集成為一個整體系統(tǒng)時，“V”模型允許進行迭代過程，這將更清楚地顯示潛在的風(fēng)險，并幫助解決問題。汽車開發(fā)系統(tǒng)“V”模型如圖5-13所示。汽車開發(fā)V模型1.系統(tǒng)需求分析

在汽車開發(fā)的V模型中，需求分析階段被認(rèn)為是整個開發(fā)過程中的第一步，也是非常關(guān)鍵的一步。該階段涉及整個開發(fā)團隊與客戶和市場部門的密切合作，以確保對汽車產(chǎn)品需求的準(zhǔn)確理解，并將這些需求轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的任務(wù)和規(guī)格。2.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計是汽車開發(fā)V模型中的關(guān)鍵階段之一，緊隨需求分析階段進行。該階段的主要任務(wù)是根據(jù)需求分析的結(jié)果，進行系統(tǒng)的高層次架構(gòu)設(shè)計，以確定系統(tǒng)的主要組成部分、功能劃分和各部分之間的交互方式。它為后續(xù)的實施、測試和交付提供了重要的指導(dǎo)。3.子系統(tǒng)設(shè)計

子系統(tǒng)設(shè)計階段的詳細(xì)設(shè)計工作是系統(tǒng)設(shè)計過程中的核心內(nèi)容。通過合理的子系統(tǒng)分解和詳盡的設(shè)計工作，可以確保每個子系統(tǒng)能夠滿足系統(tǒng)需求并與其他子系統(tǒng)協(xié)同工作。這為后續(xù)的開發(fā)、測試和維護工作奠定了基礎(chǔ)，確保整個系統(tǒng)能夠高效、可靠地運行4.模塊設(shè)計

在汽車開發(fā)V模型的模塊設(shè)計與實現(xiàn)階段，項目團隊將子系統(tǒng)進一步分解為模塊，并對每個模塊進行詳細(xì)設(shè)計工作。這個階段的目標(biāo)是為每個模塊編寫設(shè)計文檔，并進行相應(yīng)的軟件和硬件設(shè)計。5.單元測試

汽車開發(fā)V模型的單元測試階段是在完成模塊設(shè)計與實現(xiàn)后，針對每個模塊進行單元測試，以驗證模塊是否滿足其設(shè)計要求。6.集成測試

在汽車開發(fā)V模型的集成測試階段，項目團隊將各個模塊組合成子系統(tǒng)，并進行集成測試。此時，所有模塊的單元測試都已完成，每個模塊均已經(jīng)過驗證，但是還需要對每個子系統(tǒng)進行測試，以確保它們能夠協(xié)同工作，并在符合要求的情況下實現(xiàn)預(yù)期的功能。7.系統(tǒng)測試

在汽車開發(fā)V模型的系統(tǒng)測試階段，項目團隊將對整個系統(tǒng)進行全面的綜合性能、功能、兼容性等方面的測試。系統(tǒng)測試的目標(biāo)是確保系統(tǒng)能夠滿足客戶需求，并達到規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。8.驗證與驗收

在汽車開發(fā)V模型的驗證與驗收階段，主要是將整個系統(tǒng)進行驗證和最終的驗收。這個階段的目標(biāo)是確保系統(tǒng)能夠滿足客戶需求，并通過一系列的驗證和驗收活動來評估系統(tǒng)的質(zhì)量和功能性。根據(jù)驗證和驗收的結(jié)果，項目團隊可能需要對產(chǎn)品進行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，以確保系統(tǒng)能夠滿足客戶的需求并通過驗收標(biāo)準(zhǔn)。完成驗證和驗收后，項目團隊將正式交付產(chǎn)品給客戶或使用者。福特MBSE應(yīng)用介紹參考文獻/modeler/202103224.asp這本書編寫時的動機，是否要求介紹MBSE在汽車工程中的具體應(yīng)用方法？應(yīng)用案例？這是否有可能在后續(xù)幾年中實現(xiàn)？1福特引入MBSE解決方案動機汽車產(chǎn)品的復(fù)雜化MBSE解決方案：通過基于模型的方法，實現(xiàn)從客戶需求、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)驗證以及功能安全性等業(yè)務(wù)的緊密集成和閉環(huán)追溯。2通用MBSE應(yīng)用范圍從業(yè)務(wù)流程上來說，已經(jīng)實現(xiàn)了從最前端用戶需求分析，中間系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，詳細(xì)設(shè)計，到后端系統(tǒng)多級測試驗證的端到端打通，已經(jīng)將MBSE嵌入到了整個研發(fā)全流程中。從企業(yè)業(yè)務(wù)團隊來看，系統(tǒng)工程師、分系統(tǒng)工程師、軟硬件開發(fā)工程師、功能安全相關(guān)工程師、甚至生產(chǎn)階段業(yè)務(wù)角色，都通過基于模型的產(chǎn)品數(shù)據(jù)緊密連接在以前，所有角色微軟同源的產(chǎn)品數(shù)字化模型進行業(yè)務(wù)活動。3基于模型的系統(tǒng)設(shè)計為了不破壞系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)的完整性，同時又能夠保證不同業(yè)務(wù)涉及人員仍然能夠高效率的進行涉及活動，F(xiàn)ord將模型內(nèi)部與不同業(yè)務(wù)團隊相關(guān)的數(shù)據(jù)進行劃分、打包，以不同視角展現(xiàn)給不同的業(yè)務(wù)團隊，這樣業(yè)務(wù)團隊只需要處理與自身業(yè)務(wù)相關(guān)的模型數(shù)據(jù)即可，不同的業(yè)務(wù)團隊的數(shù)據(jù)最終匯總在同一套系統(tǒng)模型中。4系統(tǒng)仿真驗證系統(tǒng)在不同的設(shè)計階段需要進行不同的設(shè)計驗證，從Ford角度，驗證主要分為三個層級整車團隊，對用戶需求進行驗證系統(tǒng)團隊，在系統(tǒng)層級對系統(tǒng)需求進行驗證電子團隊，在子系統(tǒng)層級對設(shè)計需求進行驗證系統(tǒng)虛擬模型主要包括描述模型和分析模型，兩種模型存在一定重合。系統(tǒng)虛擬仿真可以實現(xiàn)整車級別的仿真驗證，集成了包含底盤、動力、電氣、空調(diào)、熱管理等分系統(tǒng)的集成仿真分析。在系統(tǒng)仿真驗證流程方面，主要分為仿真驗證規(guī)劃、仿真模型開發(fā)、仿真分析驗證等三個階段。其中，在仿真模型開發(fā)和仿真分析驗證兩個流程中間，出現(xiàn)了仿真模型系統(tǒng)集成工程師這個角色5功能安全從具體功能、風(fēng)險出發(fā)，分析用例場景、影響因素等，最終獲得功能安全要，網(wǎng)絡(luò)安全要求，系統(tǒng)控制權(quán)等。Ford汽車功能安全分析流程在安全性分析建模方面，主要依托基于SysML擴展的SafetyandReliabilityProfile實現(xiàn)模型創(chuàng)建。失效關(guān)信息包含在模型中6系統(tǒng)集成需求管理、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計等業(yè)務(wù)往往使用不同的軟件工具進行，而如果實現(xiàn)基于模型的端到端數(shù)字化設(shè)計，必須打通這些軟件中的數(shù)據(jù)接口。Ford基于SysML系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計工具，往前與需求管理工具實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互，往后與PLM系統(tǒng)實現(xiàn)了工具集成，從而打通了從需求到詳細(xì)設(shè)計端到端的完整數(shù)據(jù)追溯。7總結(jié)為應(yīng)對當(dāng)前汽車行業(yè)產(chǎn)品復(fù)雜度急劇增加的研發(fā)挑戰(zhàn)，F(xiàn)ord引入了MBSE設(shè)計方法，代替基于文本的系統(tǒng)設(shè)計方式，使用基于SysML的數(shù)字化方式，配合軟件工具集成和流程重塑，將所有業(yè)務(wù)團隊（需求、設(shè)計、安全、驗證）數(shù)據(jù)連接到同一套系統(tǒng)模型中，在這個過程中出現(xiàn)了一些新的業(yè)務(wù)角色，入系統(tǒng)仿真模型集成工程師?；贛BSE的汽車開發(fā)信息化平臺基于MBSE的汽車開發(fā)平臺，把汽車開發(fā)的技術(shù)過程和管理過程進行集成，形成統(tǒng)一的信息化平臺，在汽車開發(fā)中起到越來越重要的作用。基于MBSE的汽車開發(fā)過程，首先要做整車級的V模型，然后把整車分為多各子系統(tǒng)，建立系統(tǒng)級的V模型，然后，每個子系統(tǒng)由多各零件構(gòu)成。每個V模型都包括需求定義，架構(gòu)模型開發(fā)、需求分解、設(shè)計和優(yōu)化、驗證和確認(rèn)等過程。整車級V模型中，首先是定義整車開發(fā)需求定義，整車要滿足的環(huán)保、法規(guī)、市場、制造、成本、售后等方面的需求；汽車，為了滿足這些需求，要對車輛的架構(gòu)進行設(shè)計，對車輛的開發(fā)平臺、動力總成、總布置、底盤等進行選項。然后，提出整車各系統(tǒng)的要求；根據(jù)初步的性能，對整車性能做設(shè)計和優(yōu)化；在其整車集成階段，可對整車進行虛擬驗證，看是否能夠滿足整車設(shè)計的需求。系統(tǒng)級V模型中，首先每個子系統(tǒng)的需求，來源于整車需求的分解，從整車性能要求分解到每個系統(tǒng)的要求。根據(jù)整車對該子系統(tǒng)的要求，要進行初步的架構(gòu)設(shè)計、零件設(shè)計，通過估算、數(shù)模和性能計算，在多種方案中確定最優(yōu)方案。子系統(tǒng)由多個零件構(gòu)成，把系統(tǒng)的設(shè)計要求分解到對每個零件的設(shè)計要求，然后根據(jù)零件情況，對子系統(tǒng)進行優(yōu)化，并進行驗證和確認(rèn)。根據(jù)子系統(tǒng)對該零件的性能要求，開展相關(guān)具體設(shè)計。也要對其性能做評估，做分析，看是否能夠滿足設(shè)計要求?；谀Ｐ偷南到y(tǒng)工程的汽車開發(fā)本質(zhì)上是一個汽車開發(fā)信息化平臺，提供表達、傳遞、優(yōu)化、分析、驗證、確認(rèn)、決策等功能，提升汽車開發(fā)的效率和質(zhì)量。表達：汽車開發(fā)設(shè)計相關(guān)要素的模型化表達，包括需求模型、特征模型，功能模型，架構(gòu)模型，仿真模型，結(jié)構(gòu)模型等。這個系統(tǒng)平臺不僅包括管理方面的信息，還包括設(shè)計方面具體工作的信息。傳遞：設(shè)計接口控制要求，及時發(fā)放到各領(lǐng)域部門，并更新、跟蹤和管理或設(shè)計狀態(tài)。這個信息化平臺能夠給各部門推送必要的信息。推送的信息內(nèi)容進行了控制，滿足權(quán)限要求。優(yōu)化：設(shè)計變更后能立刻獲得相關(guān)領(lǐng)域影響分析結(jié)果，并及時獲得領(lǐng)域反饋，達到全局最優(yōu)。設(shè)計過程中不可避免的發(fā)生變更，系統(tǒng)能夠識別變更影響的部門，推送必要信息獲取相關(guān)技術(shù)人員和部門的支持。通過獲取到必要的反饋，通過結(jié)果的分析比較，可以獲得最優(yōu)的結(jié)果。分析：快速收集待分析對象，流程驅(qū)動領(lǐng)域?qū)＜业膮f(xié)同設(shè)計。這里是系統(tǒng)有信息推送功能，遇到問題，可以按照制定流程把信息和任務(wù)分配到相應(yīng)的設(shè)計人員或?qū)＜?，讓設(shè)計人員和專家協(xié)同設(shè)計。驗證：精細(xì)化規(guī)劃驗證過程，跟蹤和管理驗證狀體，通過問題驅(qū)動設(shè)計更改和優(yōu)化。在信息化平臺中容易做精細(xì)化、具體化的驗證方法、驗證步驟，收集驗證信息，并推送給相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜?，能夠獲得快速的反饋，以便確認(rèn)或設(shè)計優(yōu)化。確認(rèn)：獲得全面設(shè)計相關(guān)數(shù)據(jù)，驅(qū)動多領(lǐng)域/負(fù)責(zé)人確認(rèn)和反饋意見。根據(jù)設(shè)定的流程，推送相關(guān)報告，讓領(lǐng)域復(fù)雜人確認(rèn)，并提交反饋意見。相關(guān)人員可以看到確認(rèn)和反饋信息，做出必要的反饋。決策：在系統(tǒng)涉及的上下文環(huán)境中，基于目標(biāo)達成情況，讓決策過程清晰化。信息化系統(tǒng)可以根據(jù)一些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，來為決策提供依據(jù)。產(chǎn)品開發(fā)信息化平臺框架這種架構(gòu)可以把汽車開發(fā)過程中的人員、工具、流程、結(jié)果等集成到一個系統(tǒng)平臺之中，每個參與人員都能得到所需要的數(shù)據(jù)，清楚自己要做的工作，熟悉相關(guān)開發(fā)流程，并能集合大家智慧，快速開發(fā)出新車型。這個系統(tǒng)包括架構(gòu)建模、基于模型的多領(lǐng)域仿真、跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)管理重用、工具流程和人員集成和協(xié)同等?；谀Ｐ偷南到y(tǒng)工程項目關(guān)鍵問題解決方案基于模型的系統(tǒng)工程的方法，可開發(fā)出信息化平臺，這個信息化平臺有多種跨領(lǐng)域的功能模塊，是一項項目管理問題的解決方案。這套方案聚焦業(yè)務(wù)價值，在完整的上下文中理解多學(xué)科設(shè)計的影響，每個參與人員可以獲知必要的信息，開展協(xié)同設(shè)計；模塊化架構(gòu)和接口定義增加子系統(tǒng)設(shè)計重用，很多車型的子系統(tǒng)是類似的，模塊化的架構(gòu)和接口有利于多車型開發(fā)；開發(fā)進度驅(qū)動的持續(xù)集成和產(chǎn)品數(shù)據(jù)成熟度評估，產(chǎn)品開發(fā)；多學(xué)科集成架構(gòu)提高早期集成問題的可視化；通過閉環(huán)仿真和試驗提高仿真精度等等?；贛BSE的關(guān)鍵解決方案框架每個功能模塊支持模塊化架構(gòu)定義，能夠閉環(huán)仿真，采用統(tǒng)一的模型，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，可實現(xiàn)需求管理、驗證管理、變體管理、變更管理、問題管理等。功能模塊包括需求創(chuàng)建管理、需求分解管理、需求發(fā)布管理、需求驗證管理。庫資源管理、系統(tǒng)建模邏輯管理、變體和配置管理，變更管理、問題管理、接口管理，計劃與任務(wù)管理。這個系統(tǒng)可以集成設(shè)計開發(fā)工具和知識、經(jīng)驗。包括office/CAD集成，KBE工具集成，需求工具集成、功能分析集成、仿真工具集成等。基于模型的系統(tǒng)工程在汽車開發(fā)信息化系統(tǒng)，可實現(xiàn)全開發(fā)流程的可追溯性，包括系統(tǒng)集成領(lǐng)域模型開發(fā)，產(chǎn)品開發(fā)管理等。整車開發(fā)數(shù)據(jù)平臺建立后，就建立了MBSE數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)，包括多級的MBSE數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及MBSE知識庫。MBSE知識庫包括需求庫、功能模型庫、邏輯模型庫、物理架構(gòu)庫（由系統(tǒng)方案庫、組件方案庫等組成）、可測量屬性庫等等。新項目開始之前，可通過克隆預(yù)先定義的上層結(jié)構(gòu)模板快速搭建MBSE數(shù)據(jù)框架；成熟項目開發(fā)可基于實例項目或項目模板庫進行克隆，在此基礎(chǔ)上進行新項目的更新，在開發(fā)過程中，可從MBSE知識庫引用現(xiàn)有的需求、功能、邏輯、物理知識模型或方案，進行各領(lǐng)域系統(tǒng)研發(fā)工作。由于整個系統(tǒng)包括了企業(yè)的核心知識和管理流程，這個系統(tǒng)的保密性就成為企業(yè)很關(guān)注的問題，企業(yè)可能會希望內(nèi)部開發(fā)這個系統(tǒng)。數(shù)據(jù)驅(qū)動汽車開發(fā)管理決策優(yōu)化大數(shù)據(jù)指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)在汽車開發(fā)決策優(yōu)化（1）形成以客戶需求為導(dǎo)向的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)為面對市場的瞬息萬變，將數(shù)字化、新的移動形式、新的商業(yè)模式平臺融為一體，相互引流，為經(jīng)銷商的電子商務(wù)、客戶提供數(shù)字化解決方案，也為獲取潛在需求、協(xié)同研發(fā)提供了新要素。具體體現(xiàn)為：向經(jīng)銷商提供的數(shù)字化展廳，展廳概念將數(shù)字化創(chuàng)新與固定零售的優(yōu)勢相結(jié)合，完全虛擬地展示了全系車型，并提供最高水平的個人建議和服務(wù)，客戶在平板電腦或多點觸控桌上配置自己的夢想汽車，并通過手指手勢瀏覽菜單，制作屬于自己的配置汽車，客戶可以以近乎1:1的比例體驗汽車，客戶在開展人性化的三維模型總體設(shè)計時，根據(jù)剖析產(chǎn)品三維圖型和加工工藝文本文檔等大數(shù)據(jù)，積極消息推送場景有關(guān)的零部件實體模型、原材料數(shù)據(jù)信息和有關(guān)知識服務(wù)等（2）數(shù)據(jù)驅(qū)動研發(fā)管理決策優(yōu)化。汽車研發(fā)以客戶的需求為導(dǎo)向，而客戶行為的海量數(shù)據(jù)是把握消費者需求的核心載體，因此顧客偏好、個性化行為所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)是企業(yè)關(guān)注的重點。通過建立數(shù)字化展廳、移動出行等數(shù)字應(yīng)用獲取數(shù)據(jù)，聚焦數(shù)據(jù)本質(zhì)化特征，激活數(shù)據(jù)的可預(yù)測性、速度快的特征?；诖髷?shù)據(jù)的汽車研發(fā)決策優(yōu)化大數(shù)據(jù)驅(qū)動本質(zhì)為從數(shù)字化應(yīng)用、數(shù)字屬性激活、應(yīng)用價值轉(zhuǎn)化三方面實現(xiàn)決策優(yōu)化在研發(fā)決策方面，通過建立數(shù)字化展廳、移動出行等數(shù)字應(yīng)用進行數(shù)據(jù)獲取，從消費者情感感知和行為感知兩個維度進行數(shù)據(jù)分析和處理，將抽象化的顧客偏好和行為特征具象化表達，激活數(shù)據(jù)的可預(yù)測性、速度性特征，在外部促進品牌間的協(xié)同合作，構(gòu)建研發(fā)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，激發(fā)產(chǎn)品創(chuàng)新性，以實現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)與消費者需求的價值融合，最終提升需求導(dǎo)向能力、需求響應(yīng)能力，激發(fā)協(xié)同共創(chuàng)，實現(xiàn)研發(fā)決策優(yōu)化，即研發(fā)方向準(zhǔn)確、研發(fā)成本降低、研發(fā)價值效用高、風(fēng)險小；大數(shù)據(jù)驅(qū)動企業(yè)管理決策優(yōu)化將全面提升企業(yè)使能價值創(chuàng)造管理者在管理決策過程中的作用是通過觀察、研究和實驗來描述和展示管理對象的行為特征，揭示行為模式，解釋行為的原因，在此基礎(chǔ)上預(yù)測管理對象的行為變化，用適當(dāng)?shù)男袆佑媱澅O(jiān)測管理對象的行為來實現(xiàn)管理目標(biāo)。大數(shù)據(jù)驅(qū)動高層管理決策人員由“決策者”向“感知者”轉(zhuǎn)變大數(shù)據(jù)時代，決策者仍然是最重要的決策人。決策者的角色也隨著大數(shù)據(jù)而改變。大數(shù)據(jù)使人們能夠識別模式和原因，管理者應(yīng)利用這些模式和原因來提供解決方案。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)是基于預(yù)測性和規(guī)范性分析，通過挖掘歷史數(shù)據(jù)的價值，對未來的情況和行動進行指導(dǎo)，并根據(jù)預(yù)測性分析的結(jié)果，通過模擬場景對未來的行動進行優(yōu)化和指導(dǎo)，導(dǎo)致奧迪的戰(zhàn)略決策過程發(fā)生變化，所以領(lǐng)導(dǎo)者必須具備變革能力，才能適應(yīng)決策的變化，形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的企業(yè)文化。第5章汽車開發(fā)技術(shù)和管理數(shù)字化汽車開發(fā)數(shù)字化技術(shù)數(shù)字化，是介紹基于MBSE的系統(tǒng)，無人車的設(shè)計管理數(shù)字化，數(shù)字化中臺，大數(shù)據(jù)分析需求輔助決策，信息化系統(tǒng)為什么要數(shù)字化？當(dāng)前數(shù)字化到了什么程度？如何實現(xiàn)更高程度的數(shù)字化？基于MBSE是實現(xiàn)更高數(shù)字化的一條路徑，本章進行介紹，提供案例借鑒同樣的思路、理論和方法，實現(xiàn)管理的數(shù)字化汽車開發(fā)數(shù)字化（1）技術(shù)方面，實現(xiàn)汽車開發(fā)任務(wù)模型化、數(shù)字化，并且打通各研究領(lǐng)域，大家在統(tǒng)一數(shù)字化平臺開展工作，目的是提升汽車開發(fā)能力。（2）管理方面，基于需求的大數(shù)據(jù)分析，做成正確決策；在汽車開發(fā)過程中，借助數(shù)字化平臺，及時做出正確決策。主要內(nèi)容1基于模型的系統(tǒng)工程2基于模型的系統(tǒng)工程理論和方法3基于模型的系統(tǒng)工程汽車開發(fā)4企業(yè)數(shù)字化中臺及其應(yīng)用5應(yīng)用案例企業(yè)數(shù)字化中臺及其應(yīng)用企業(yè)運用互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，建立企業(yè)數(shù)字化中臺，為企業(yè)的發(fā)展賦能，從而優(yōu)化企業(yè)的組織管理、生產(chǎn)研發(fā)、供應(yīng)鏈管理、市場營銷、車輛售后等環(huán)節(jié)，探索新的商業(yè)模式，提高企業(yè)資源利用率，為企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展開辟新道路。新一代信息技術(shù)概述新一代信息技術(shù)主要包括物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、5G技術(shù)和區(qū)塊鏈等，新一代信息技術(shù)相互結(jié)合應(yīng)用，效果呈指數(shù)增長，共同推動企業(yè)的高速發(fā)展。（1）物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是通過無線通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的一個巨大的網(wǎng)絡(luò)，能夠容納將各種智能電子設(shè)備（包括以智能手機為代表的移動終端、各類信息傳感器以及各種大型服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心等）。物聯(lián)網(wǎng)能夠通過各類集成化的微型傳感器相互協(xié)作進行實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息。物聯(lián)網(wǎng)將加速實現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化，將分散的信息拉近，并集成對象和對象之間的數(shù)字信息。在運輸物流、生產(chǎn)制造、智慧管理、供應(yīng)鏈管理等方面具有非常廣闊的市場和應(yīng)用前景（2）大數(shù)據(jù)隨著信息技術(shù)的不斷升級，人們收集、捕獲數(shù)據(jù)信息的能力越來越強，涉及的方面也越來越廣，在這種背景下，大數(shù)據(jù)的概念應(yīng)運而生。大數(shù)據(jù)是一個數(shù)據(jù)集合，這個集合的規(guī)模過大，使用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件已經(jīng)無法進行高效的存儲、管理和分析，必須使用新的處理模型才能挖掘出這些海量數(shù)據(jù)中的內(nèi)在關(guān)系，從而發(fā)揮其蘊含的價值，科學(xué)指導(dǎo)人們的決策。（3）云計算云計算是與互聯(lián)網(wǎng)、軟件、信息技術(shù)相關(guān)的一種服務(wù)，其擁有強大的計算、存儲和通信能力，通過軟件的自動化管理可以在很短時間內(nèi)完成對海量數(shù)據(jù)的分析處理。云計算的出現(xiàn)使得在較少人的參與下就能讓大量資源被迅速的提供和應(yīng)用。數(shù)據(jù)量大，使用人數(shù)多，需要云計算的支持（4）人工智能人工智能AI是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能可以對人的意識、思維的過程進行模擬，主要涉及人機對弈、模式識別、自動工程、智慧工廠等?；跀?shù)據(jù)的推演、模擬、預(yù)測，可用到人工智能（5）5G5G是第五代移動通信技術(shù)，是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，也是繼2G、3G和4G系統(tǒng)之后的延伸。5G的性能目標(biāo)是高速率、低延遲、節(jié)能、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。（6）區(qū)塊鏈區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N利用自動化腳本在分布式架構(gòu)和計算方法中編程和操作數(shù)據(jù)的全新的智能合約，各個分布式節(jié)點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以塊鏈?zhǔn)降慕Y(jié)構(gòu)進行組織，并在各個節(jié)點進行存儲、處理和更新，從而數(shù)據(jù)得到加密保護，具有去中心化、開放透明、不可篡改、分布式存儲等特性。企業(yè)數(shù)字中臺數(shù)字中臺是一個與前臺和后臺相對的概念，是前臺和后臺的中間層，并對二者進行連接，將其公共的工具技術(shù)進行梳理和集成以實現(xiàn)復(fù)用。傳統(tǒng)企業(yè)內(nèi)部往往信息管理系統(tǒng)眾多，管理相對獨立，存儲相對分散，傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)已經(jīng)難以從規(guī)模上和效果上滿足企業(yè)對數(shù)據(jù)服務(wù)的需求，為了整合數(shù)據(jù)資產(chǎn)并挖掘數(shù)據(jù)價值，數(shù)字中臺就應(yīng)運而生。數(shù)字中臺指的是一個綜合性的數(shù)據(jù)服務(wù)能力共享平臺，該平臺實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的采集、交換、共享、融合以及組織管理能力，對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一建模分析，最終服務(wù)于具體的應(yīng)用。數(shù)字中臺不是單個的信息系統(tǒng)或者軟件，而是打通了整個生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，是各類數(shù)據(jù)服務(wù)組件的集合。

數(shù)字中臺的核心在于對數(shù)據(jù)利用鏈路的打通，讓數(shù)據(jù)能夠在研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、營銷物流、組織管理、產(chǎn)品服務(wù)與供應(yīng)鏈間自由的流動共享。通過數(shù)據(jù)中臺對數(shù)據(jù)的聚集和共享，使企業(yè)各個部門之間能夠更加融洽協(xié)同，加快企業(yè)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新能力和對市場的響應(yīng)能力。數(shù)字中臺將成為各個車企新的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施平臺，加快企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展能力，同時降低創(chuàng)新成本。數(shù)字中臺有以下基本特征首先，數(shù)字中臺是數(shù)據(jù)的能力共享平臺。由于企業(yè)傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)不互通，研發(fā)時的定義不同，功能也隨之不同，當(dāng)客戶產(chǎn)生某些需求時，由于信息管理系統(tǒng)不同功能之間的數(shù)據(jù)需要耗費大量成本才能互通甚至難以互通，數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)共享，數(shù)字中臺的應(yīng)用開發(fā)更注重數(shù)據(jù)能力的共享性。第二，數(shù)字中臺是有機的一體化平臺，不只輸出技術(shù)能力，也輸出數(shù)據(jù)能力、資產(chǎn)價值、應(yīng)用能力以及管理能力等價值。數(shù)字中臺能夠?qū)ζ髽I(yè)各部門和用戶賦能，敏捷感知用戶需求變化，通過技術(shù)分析與應(yīng)用快速響應(yīng)市場需求，更新產(chǎn)品和服務(wù)以滿足消費者需求，以迅速搶占新一輪市場。第三，數(shù)字中臺是新一代的信息數(shù)據(jù)架構(gòu)，是以應(yīng)用為出發(fā)點，進行數(shù)據(jù)互通整合，最終呈現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用的平臺。數(shù)字中臺更注重業(yè)務(wù)端的使用和業(yè)務(wù)價值的體現(xiàn)，其建設(shè)需要結(jié)合各部門靈活的應(yīng)用需求，以及公司各個部門和資產(chǎn)的多維配合。數(shù)字中臺是以應(yīng)用為核心，而不是多個信息管理系統(tǒng)和分析工具的集成。傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)主要承擔(dān)管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理的功能，提供一些簡單的數(shù)據(jù)分析，但無法深入挖掘數(shù)據(jù)價值，對企業(yè)生產(chǎn)運營決策價值有限。數(shù)字中臺所具備的能力

（1）數(shù)據(jù)服務(wù)的能力 通過數(shù)字中臺可以快速獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)分析，數(shù)字中臺打通各信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析、加工、治理和預(yù)測等。（2）數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)的能力 數(shù)字中臺將上下游企業(yè)的數(shù)據(jù)打通，幫助企業(yè)不同應(yīng)用的實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、應(yīng)用共享。

（3）強大的數(shù)據(jù)處理能力 數(shù)字中臺通過集成對數(shù)據(jù)的采集、共享、融合、治理和分析能力，為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了強大的基礎(chǔ)支持，不同的業(yè)務(wù)場景需要不同規(guī)模的計算平臺來處理海量數(shù)據(jù)，數(shù)字中臺可幫助企業(yè)根據(jù)應(yīng)用需求隨時調(diào)度數(shù)據(jù)進行計算，獲取必要的情報，供管理者決策。 （4）沉淀資產(chǎn)的能力 企業(yè)通過對生產(chǎn)制造、用戶特征、人力效率、管理經(jīng)營等多方面的數(shù)據(jù)進行分析，挖掘蘊含其中的價值，能夠獲得更多輔助決策的信息，提高企業(yè)的核心競爭力。另外企業(yè)內(nèi)部擁有的IT資產(chǎn)、模型資產(chǎn)、應(yīng)用資產(chǎn)和用戶畫像資產(chǎn)等都可以在數(shù)據(jù)中臺得到積累沉淀，為日后企業(yè)的應(yīng)用提供支持。（5）數(shù)據(jù)融合打通的能力 數(shù)字中臺將數(shù)據(jù)定義和意義保持一致，使數(shù)據(jù)實現(xiàn)真正的打通共享。數(shù)字中臺應(yīng)用價值數(shù)字中臺在汽車企業(yè)有重要的應(yīng)用價值，體現(xiàn)在多個方面，下面列出一些內(nèi)容（1）用戶需求分析通過數(shù)字中臺技術(shù)，可以收集用戶需求，用大數(shù)據(jù)做出分析，為企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略服務(wù)。設(shè)計的產(chǎn)品能夠滿足用戶需求。在設(shè)計過程中可以讓用戶參與評估，確保產(chǎn)品能夠滿足市場需求。敏銳捕捉用戶需求變化，敏捷應(yīng)對市場變化。（2）數(shù)字化汽車開發(fā)管理通過數(shù)字中臺技術(shù)，對汽車開發(fā)整個環(huán)節(jié)的人力、財務(wù)、成本、進度等進行實時管理，減少人、財、物的浪費，提高汽車開發(fā)效率。（3）數(shù)字化設(shè)計通過數(shù)字中臺技術(shù)，讓多學(xué)科、多領(lǐng)域人員協(xié)調(diào)設(shè)計，對產(chǎn)品性能優(yōu)化，確保產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，控制產(chǎn)品成本，按照進度、質(zhì)量完成設(shè)計任務(wù)。產(chǎn)品的設(shè)計滿足制造工藝要求，各方面進行同步工程分析，保證設(shè)計的產(chǎn)品能夠較低的成本制造出。（4）數(shù)字化制造通過數(shù)字中臺技術(shù)，打通材料、設(shè)計、工藝、制造等各個環(huán)節(jié)，確保制造的進度、質(zhì)量和效率。協(xié)調(diào)設(shè)備產(chǎn)能，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的充分利用。通過工廠互聯(lián)，打通企業(yè)運營的數(shù)據(jù)孤島；通過全生產(chǎn)過程優(yōu)化管理，提高資源利用率；通過產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量可溯管理，提高產(chǎn)品質(zhì)量把控能力；通過柔性生產(chǎn)制造-快速響應(yīng)多樣化市場需求；通過大規(guī)模個性化定制，滿足用戶個性化需求。（5）數(shù)字化供應(yīng)鏈通過數(shù)字中臺技術(shù)，和供應(yīng)商實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，共同保證產(chǎn)品質(zhì)量，減少開發(fā)成本和風(fēng)險。網(wǎng)絡(luò)平臺共享，供應(yīng)鏈上下游協(xié)同優(yōu)化制造。

（6）數(shù)字化營銷通過數(shù)字中臺技術(shù)，直接與消費者接觸，開展線上銷售，減少營銷成本。（7）數(shù)字化售后通過數(shù)字中臺技術(shù)，提高遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程備件、預(yù)約維修等功能，減少企用戶的使用成本。遠(yuǎn)程運維服務(wù)，提高產(chǎn)品售后服務(wù)水平。服務(wù)在線化，打通客戶與設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)等環(huán)節(jié)的信息通道，實現(xiàn)用戶在選車、試駕、買車、售后等全生命周期的“業(yè)務(wù)在線化”溝通服務(wù)。用戶中心化，讓用戶參與產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)生產(chǎn)直至最終商品銷售定價的全過程，以用戶為中心，追求客戶駕購的滿意度，強調(diào)用戶滿意度，重視產(chǎn)品與服務(wù)價值的體驗（8）智能化駕駛通過數(shù)字中臺技術(shù)，在法律允許范圍內(nèi)，收集車輛運行數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)等技術(shù)，提高車輛智能化駕駛能力。產(chǎn)品智能化，某汽車新產(chǎn)品搭載智能交互系統(tǒng)，為用戶提供智能、個性化的駕車體驗，關(guān)注車內(nèi)生態(tài)健康，構(gòu)建人、車、環(huán)境和諧的智慧關(guān)系。智能無人駕駛與安全識別技術(shù)成為未來產(chǎn)品升級趨勢。一些汽車公司已經(jīng)構(gòu)建數(shù)字化中臺幫助企業(yè)重構(gòu)新生態(tài)。數(shù)字化中臺建設(shè)不僅對互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)賦能全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型?！皵?shù)據(jù)孤島”是汽車行業(yè)長期存在的“頑疾”，數(shù)字化中臺的構(gòu)建有助于企業(yè)數(shù)據(jù)的內(nèi)部（研發(fā)、生產(chǎn)等）和外部（營銷、出行等）全方位打通，提升研發(fā)、生產(chǎn)、供應(yīng)鏈的優(yōu)化和效率，支撐新的以客戶為中心的商業(yè)模式，加快業(yè)務(wù)創(chuàng)新的響應(yīng)能力，降低企業(yè)創(chuàng)新成本，提高和豐富客戶的出行體驗。中臺戰(zhàn)略可有力地支撐企業(yè)從流程驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變，正成為汽車行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新趨勢。這部分內(nèi)容也比較空，沒有講如何建，講有這么一個東西，可能發(fā)揮的價值主要內(nèi)容1基于模型的系統(tǒng)工程2基于模型的系統(tǒng)工程理論和方法3基于模型的系統(tǒng)工程汽車開發(fā)4企業(yè)數(shù)字化中臺及其應(yīng)用5應(yīng)用案例應(yīng)用案例

MBSE方法在無人平臺車開發(fā)中的應(yīng)用下面介紹MBSE方法在無人平臺車開發(fā)中的應(yīng)用。通過案例的學(xué)習(xí)，可以深入了解MBSE方法在汽車開發(fā)、汽車零部件開發(fā)中的應(yīng)用。無人平臺車的開發(fā)過程與普通新能源汽車開發(fā)過程有一定相似性，通過這個例子可以了解基于MBSE進行汽車開發(fā)的一般過程。無人平臺車輛：為一種無人駕駛、可遠(yuǎn)程操控或者自主決策、可回收或一次性消耗、可以攜帶作戰(zhàn)武器的裝備，無人平臺車輛設(shè)計復(fù)雜度正在不斷的提高，對系統(tǒng)的設(shè)計風(fēng)險和設(shè)計效率提出挑戰(zhàn)。開發(fā)車型：無人平臺車輛無人平臺的設(shè)計面臨挑戰(zhàn)（1）無人平臺涉及的領(lǐng)域知識繁雜，包括機械、電子、通信、軟件工程等眾多學(xué)科領(lǐng)域，依靠傳統(tǒng)的學(xué)科專家分別采用各自領(lǐng)域的方法對本領(lǐng)域問題進行描述，無法實現(xiàn)跨學(xué)科的交叉融合；（2）在概念設(shè)計階段缺乏有效的驗證方法，一般依靠最終的實物進行系統(tǒng)的驗證，迭代次數(shù)多，設(shè)計成本高；（3）在系統(tǒng)全生命周期的不同階段，設(shè)計人員采用不同工具進行數(shù)據(jù)交互，如基于電子表格/數(shù)據(jù)庫等形式的需求管理、基于文檔形式的設(shè)計報告、基于建模工具的二維/三維模型等，導(dǎo)致設(shè)計人員之間技術(shù)交流困難，難以掌握系統(tǒng)的綜合信息。（4）主要依靠專家經(jīng)驗或設(shè)計模板進行設(shè)計，對設(shè)計參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)和傳遞關(guān)系缺乏深入理解，當(dāng)設(shè)計需求變化時，無法系統(tǒng)性地調(diào)整設(shè)計參數(shù)以達到全局最優(yōu)。（5）無人平臺的設(shè)計需求主要來自三方面：設(shè)計總師分解后的系統(tǒng)需求、軍方的性能指標(biāo)要求、設(shè)計人員的領(lǐng)域術(shù)語需求。傳統(tǒng)的設(shè)計方法無法處理上述異構(gòu)需求，當(dāng)需求變更時難以對其進行追溯和一致性管理。需求驅(qū)動的無人平臺設(shè)計方法針對無人平臺進行概念設(shè)計階段的建模與分析，首先設(shè)計人員提取各利益相關(guān)人的需求，包括系統(tǒng)需求、系統(tǒng)性能指標(biāo)、領(lǐng)域術(shù)語需求等，并采用OSLC方法對上述異構(gòu)需求和指標(biāo)進行一致性表達。在系統(tǒng)分析和設(shè)計階段，基于多架構(gòu)建模方法實現(xiàn)系統(tǒng)、功能、邏輯和架構(gòu)（RFLP）的形式化表達，并在模型中調(diào)用OSLC服務(wù)化生成的標(biāo)識符完成RFLP映射過程中的需求傳遞；在系統(tǒng)驗證階段，采用混合狀態(tài)機仿真技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)行為驗證，基于可滿足性模理論實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的指標(biāo)合理性驗證在異構(gòu)需求進行一致性表達的基礎(chǔ)上，以無人平臺車區(qū)域探測場景中的參數(shù)傳遞為例實現(xiàn)需求分解及系統(tǒng)建模，并通過狀態(tài)機仿真和指標(biāo)驗證的方式完成對系統(tǒng)需求的概念驗證和確認(rèn)如圖5-6所示。基于需求的無人平臺車設(shè)計以某無人平臺車研發(fā)為例，其過程包括機械、電子、控制等學(xué)科的交叉融合，這三個領(lǐng)域的需求描述不同，所謂的異構(gòu)需求，可采用統(tǒng)一建模語言描述，如圖5-6所示。異構(gòu)需求一致性描述采用多架構(gòu)建模方法對設(shè)計進行模型化表達，通過開放式生命周期協(xié)同服務(wù)（OSLC,OpenServiceforLifecycleCollaboration）對異構(gòu)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理與追溯依據(jù)RFLP（Requirement、Functional、Logical、Physical）映射規(guī)則，實現(xiàn)無人平臺的需求、功能、邏輯、架構(gòu)的統(tǒng)一描述。采取混合狀態(tài)機仿真和指標(biāo)驗證的方法對系統(tǒng)概念設(shè)計階段的眾多需求進行驗證和確認(rèn)，完成系統(tǒng)閉環(huán)設(shè)計。開放式生命周期協(xié)同服務(wù)開放式生命周期協(xié)同服務(wù)（OSLC,OpenServiceforLifecycleCollaboration）采用OSLC技術(shù)，將來自表格、數(shù)據(jù)庫、術(shù)語平臺等的異構(gòu)需求進行一致性表達，以便于系統(tǒng)模型對異構(gòu)需求的查詢及調(diào)用；在需求統(tǒng)一表達的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)異構(gòu)需求、系統(tǒng)模型與仿真模型的集成和相應(yīng)的自動驗證多架構(gòu)建模方法多架構(gòu)建模方法是一套采用M3-M0建模框架，面向MBSE的特定域建模方法，可以在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)無人平臺設(shè)計過程中所涉及的所有架構(gòu)建模。M3-M0建模框架M3為元元模型層，代表最高程度的抽象層次，即針對元模型的元語言。本文采用的GOPPRR方法在六種元元模型（圖、對象、點、屬性、關(guān)系、角色）的基礎(chǔ)上構(gòu)建無人平臺的元模型庫，即特定域語言以支持領(lǐng)域模型設(shè)計，從而輔助系統(tǒng)開發(fā)。其中，六種元元模型的含義如下：圖（Graph）：圖元素包含其余幾種元素，對系統(tǒng)的某個視點進行分析，在一個框圖內(nèi)對系統(tǒng)進行描述。對象（Object）：模型中的主要元素，用于表示一種實體，可以單獨存在，也可以與其他對象進行關(guān)系鏈接。點（Port）：通常附屬到對象上，用于表示對象和角色連接的端口。屬性（Property）：不能單獨存在，附屬到其他元元模型上用于表示其特性。角色（Role）：在關(guān)系的兩端，表示對象以何種身份進行連接。關(guān)系（Relationship）：通過角色與對象連接，表示對象之間的連接方式。M2為元模型層，在元元模型的基礎(chǔ)上添加相關(guān)領(lǐng)域概念，表現(xiàn)為具有某種共同特性的模型集合，是模型的抽象表達。在元模型層可以根據(jù)領(lǐng)域知識設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)建模語言，如SysML、OPM、BPMN等。M1為模型層，在元模型的基礎(chǔ)上進行設(shè)計以支持系統(tǒng)開發(fā)，是現(xiàn)實世界中某種視點的抽象表達，例如需求圖用于在建模時表示系統(tǒng)的某種設(shè)計需求。M0表示為現(xiàn)實世界中的某種視點，即從某個系統(tǒng)視角來表達系統(tǒng)的關(guān)注問題，例如對無人平臺進行需求管理及驗證時，對應(yīng)M0的視角為需求圖、需求分配矩陣、需求表格等模型需要解決的系統(tǒng)問題。在GOPPRR六種基礎(chǔ)元素的基礎(chǔ)上開發(fā)針對無人平臺的特定域建模語言，設(shè)計流程如下：（1）定義屬性元模型：在其他元模型中進行引用，包括String，Double，Integer，Boolean等幾種類型。（2）定義點元模型：表示對象的接口形式，根據(jù)輸入點、輸出點、無向點三種類型設(shè)計固定語法。（3）定義對象元模型：建模過程中具備相同特征的實體，添加相應(yīng)的屬性并設(shè)計相應(yīng)的固定語法形式，除此之外可以設(shè)定附屬于該對象的點元模型。（4）定義關(guān)系元模型：表示對象之間的關(guān)系，用于連接實例化的對象或者對象上的點，添加屬性并設(shè)計固定語法。（5）定義角色元模型：表示對象之間的連接形式，設(shè)定屬性、名稱及其固定語法。（6）定義圖元模型：引用前面五種元模型，并定義建模語言的語法，用綁定的形式定義對象之間的連接關(guān)系。無人平臺模型庫設(shè)計針對無人平臺設(shè)計特定域模型庫，在此過程中，M3-M0的建?？蚣芴峁┙Ａ鞒蹋瑥脑Ｐ统霭l(fā)，基于SysML的語法和語義，采用GOPPRR六種元素設(shè)計領(lǐng)域建模語言，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)系統(tǒng)某個視點的模型化描述；RFLP架構(gòu)提供模型設(shè)計思路，在無人平臺模型庫基礎(chǔ)上分別對系統(tǒng)需求、功能、邏輯、物理架構(gòu)進行建模，輔助系統(tǒng)設(shè)計。將無人平臺建模分為問題、解決方案、實施方案三個階段，每個階段對應(yīng)需求、功能、邏輯、架構(gòu)四種視圖，以圖3為例。一般來說，系統(tǒng)設(shè)計人員通過需求圖來進行需求分析，通過包圖、用例圖、活動圖來進行功能分析，通過用例圖、時序圖、狀態(tài)機圖進行邏輯分析，通過模塊定義圖、內(nèi)部模塊圖、特定域芯片結(jié)構(gòu)圖、參數(shù)圖來實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計。特定域模型設(shè)計結(jié)構(gòu)無人平臺建模分為問題、解決方案、實施方案三個階段，每個階段對應(yīng)需求、功能、邏輯、架構(gòu)四種視圖，以圖3為例。一般來說，系統(tǒng)設(shè)計人員通過需求圖來進行需求分析，通過包圖、用例圖、活動圖來進行功能分析，通過用例圖、時序圖、狀態(tài)機圖進行邏輯分析，通過模塊定義圖、內(nèi)部模塊圖、特定域芯片結(jié)構(gòu)圖、參數(shù)圖來實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計。特定域建模流程在特定域語言設(shè)計的過程中，按照RFLP方法將建模分為需求分析-功能分析-邏輯分析-架構(gòu)設(shè)計四個層次，依據(jù)每個層次中使用到的圖元模型進行設(shè)計。圖元模型的建模流程如圖4所示：系統(tǒng)設(shè)計人員采用OSLC技術(shù)處理異構(gòu)需求后進行需求分析、功能分析、邏輯分析和架構(gòu)設(shè)計，并通過反復(fù)迭代、逐層驗證的方法確保異構(gòu)需求在系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級和部件級三個粒度上得以滿足。系統(tǒng)設(shè)計從需求分析出發(fā)，采用需求圖對系統(tǒng)需求進行表達。需求圖是描述無人平臺需求的視圖，使用包含、復(fù)用、滿足、細(xì)化、驗證和追溯六種關(guān)系來確立需求之間的可追溯性。功能分析定義了無人平臺為實現(xiàn)各利益相關(guān)人需求所執(zhí)行的功能流程。其中，包圖用于描述無人平臺實現(xiàn)某功能所具備的元素，可以從整體對系統(tǒng)進行簡單的劃分；用例圖用于描述無人平臺提供的服務(wù)信息及與其對應(yīng)的利益相關(guān)人的信息；活動圖用于描述用例中執(zhí)行者是如何實現(xiàn)系統(tǒng)功能。邏輯分析定義了系統(tǒng)實現(xiàn)不同功能的邏輯行為變化。其中，順序圖定義了系統(tǒng)執(zhí)行不同功能時，信息發(fā)送和接受的時間交互關(guān)系；狀態(tài)機圖則用于描述一個對象在生命周期內(nèi)的狀態(tài)變化情況。系統(tǒng)物理架構(gòu)設(shè)計是對系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)、軟硬件架構(gòu)進行設(shè)計，以滿足系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，最終得到系統(tǒng)需要的各個組件，以及為了滿足系統(tǒng)的各項需求，各組件所滿足的各項參數(shù)。其中，模塊定義圖定義了系統(tǒng)的主要模塊及其關(guān)系表達；內(nèi)部模塊圖定義了分系統(tǒng)內(nèi)部、組件內(nèi)部的關(guān)系；特定域芯片結(jié)構(gòu)圖用于描述無人平臺內(nèi)部芯片結(jié)構(gòu)及電路信息；參數(shù)圖定義了系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)傳遞及約束表達。具體的無人平臺特定域元模型庫設(shè)計如表1所示：SysML及特定域建模語言設(shè)計基于服務(wù)的需求傳遞

在復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計之初，各設(shè)計人員需要從諸多利益相關(guān)人出發(fā)，考慮無法驗證的、較粗獷的系統(tǒng)要求，如汽車駕駛足夠安全、行駛速度足夠快等，并在參考以往設(shè)計經(jīng)驗及實際情況后將其歸納總結(jié)為可驗證的條目化需求。在實現(xiàn)無人平臺需求驅(qū)動的模型管理過程中，異構(gòu)需求和指標(biāo)需要包含三個部分：系統(tǒng)需求、性能指標(biāo)、領(lǐng)域術(shù)語定義。其中，系統(tǒng)需求指系統(tǒng)設(shè)計之初提出的整體要求，一般是設(shè)計總師根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗及案例提出，用表格的形式進行描述；系統(tǒng)性能指標(biāo)指軍方對系統(tǒng)提出的較具體完善的數(shù)值要求，如果設(shè)計時未滿足則視為設(shè)計不合格，以無人平臺為例，有整車裝備質(zhì)量、裝載重量、尺寸、續(xù)航時間等，用數(shù)據(jù)庫的形式進行描述；領(lǐng)域術(shù)語定義則是為了保證設(shè)計上下游不同領(lǐng)域的分系統(tǒng)設(shè)計人員對相同的概念不會產(chǎn)生歧義，以無人平臺為例，在術(shù)語平臺中對該系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)計概念及專業(yè)詞匯進行統(tǒng)一定義。OSLC服務(wù)的部分需求如表2所示：為了解決需求數(shù)據(jù)與無人平臺模型的集成問題，本文采用OSLC技術(shù)將來自不同工具的不同形式的需求進行一致性表達，每個數(shù)據(jù)所對應(yīng)的核心元素被適配器服務(wù)化后可以標(biāo)識為唯一獨立的URI(UniversalResourceIdentifier)。各分系統(tǒng)設(shè)計人員設(shè)計需求圖在建模工具中對需求進行表達，并調(diào)取不同需求生成的OSLC服務(wù)集來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的訪問及互操作性。如圖5所示，在無人平臺設(shè)計過程中，按照創(chuàng)建型號、收集利益相關(guān)人要求、系統(tǒng)異構(gòu)需求及指標(biāo)服務(wù)化、設(shè)計技術(shù)方案生成、系統(tǒng)驗證、系統(tǒng)評審的流程進行設(shè)計。其中，在第三步時基于OSLC技術(shù)將利益相關(guān)人的眾多異構(gòu)需求及指標(biāo)進行服務(wù)化；在方案生成階段的需求分析中調(diào)用異構(gòu)需求的服務(wù)集實現(xiàn)服務(wù)的傳遞過程；在系統(tǒng)驗證階段采用狀態(tài)機仿真和指標(biāo)驗證的方式對系統(tǒng)概念設(shè)計階段的需求進行初步驗證，若驗證結(jié)果滿足三種異構(gòu)需求，則認(rèn)為該設(shè)計是初步滿足設(shè)計需求無人平臺基于服務(wù)的需求傳遞以某無人平臺研發(fā)為例，其過程包括機械、電子、控制等學(xué)科的交叉融合。該系統(tǒng)在功能上分為機動平臺分系統(tǒng)、作戰(zhàn)載荷分系統(tǒng)、終端控制分系統(tǒng)三部分。其中，機動平臺系統(tǒng)負(fù)責(zé)平臺的整體機動性能，實現(xiàn)位移，越障等功能；作戰(zhàn)載荷系統(tǒng)負(fù)責(zé)平臺的整體作戰(zhàn)性能，實現(xiàn)瞄準(zhǔn)，射擊，躲避敵軍，協(xié)同作戰(zhàn)等功能；終端控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)接受主控臺的命令實現(xiàn)相應(yīng)的功