隨著配備高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的汽車不斷更新升級，以及業(yè)界致力于生產(chǎn)能夠在道路上相互通信的全自動駕駛汽車（AV），這就使得汽車系統(tǒng)將變得更加龐大而且復(fù)雜。與此同時，它要求汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有更高的安全性與保密性。然而，安全性與保密性這兩個需求有時候會產(chǎn)生沖突。為了提高車輛的安全性，需要額外的組件來監(jiān)控車輛的運(yùn)行，但由于這些組件可能會提供新的攻擊點(diǎn)，這使得黑客有機(jī)會訪問控制系統(tǒng)與軟件，因此這可能會降低車輛的信息安全。

為了支持此類大型復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)并且為汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供魯棒性的開發(fā)框架，日本日立工業(yè)與控制解決方案有限公司（Hitachi Industry & Control Solutions）在2019年成立了一個名為MBSE設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室（MBSE Design Lab）的專職部門。2022年10月，該部門經(jīng)過規(guī)模擴(kuò)張并更名為MBSE設(shè)計(jì)中心（MBSE Design Center）。

這個基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）設(shè)計(jì)中心將Ansys SCADE嵌入式軟件和Ansys medini analyze功能安全與信息安全仿真軟件作為其汽車設(shè)計(jì)方法中安全與保密的關(guān)鍵要素。

在支持汽車原始制造商(OEM)與一級供應(yīng)商(Tier 1)設(shè)計(jì)和開發(fā)自動駕駛、汽車信息娛樂以及汽車控制系統(tǒng)的過程中，日立工業(yè)與控制解決方案公司通過MBSE設(shè)計(jì)中心實(shí)施功能安全與信息安全管理策略。從功能角度來看，Ansys SCADE Architect適用于通過逐步迭代內(nèi)部細(xì)節(jié)來進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)；Ansys medini analyze能夠在一個通用模型上開展兩種分析——功能安全分析與信息安全分析。

日立工業(yè)與控制解決方案公司MBSE設(shè)計(jì)中心總經(jīng)理Takeo Hashimoto表示：“我們相信Ansys仿真工具與MBSE的集成使我們能夠了解整個設(shè)計(jì)流程，從而可以降低開發(fā)成本，提高工程效率，推動創(chuàng)新和設(shè)計(jì)出極具競爭力的產(chǎn)品?！?/p>

日立工業(yè)與控制解決方案公司采用Ansys解決方案管理汽車功能安全與信息安全的流程圖

創(chuàng)建MBSE解決方案

在過去的10年里，日立工業(yè)與控制解決方案公司的開發(fā)方式經(jīng)歷了從傳統(tǒng)設(shè)計(jì)到系統(tǒng)工程，最后到MBSE的轉(zhuǎn)變。在此之前，汽車行業(yè)的開發(fā)工作變得越來越龐大而復(fù)雜，從而導(dǎo)致客戶的汽車開發(fā)現(xiàn)場問題頻發(fā)。

Hashimoto表示：“開發(fā)現(xiàn)場在驗(yàn)證流程中經(jīng)歷了大量返工，而這些問題已經(jīng)無法通過傳統(tǒng)的開發(fā)方法解決。我們花費(fèi)了大量時間來研究，如何處理相關(guān)需求，以及如何有效使用現(xiàn)有資產(chǎn)來解決上游流程的文檔不足問題，因?yàn)槲臋n是驗(yàn)證流程的基礎(chǔ)所在?！?/p>

在經(jīng)過詳細(xì)研究后，我們得出了結(jié)論：系統(tǒng)工程才是問題的解決方案。根據(jù)國際系統(tǒng)工程協(xié)會（International Council on Systems Engineering，簡稱INCOSE）的定義，系統(tǒng)工程是“利用系統(tǒng)原理與概念，以及科學(xué)、技術(shù)與管理方法使工程系統(tǒng)順利實(shí)施、使用和停止運(yùn)行的跨學(xué)科綜合方法。具體而言，它專注于在開發(fā)周期的早期階段制定、平衡和整合利益相關(guān)方的目標(biāo)、方向與成功標(biāo)準(zhǔn)，以及定義實(shí)際或預(yù)期的客戶需求、運(yùn)營概念與所需功能?！?/p>

Hashimoto表示：“但是，當(dāng)時在日本關(guān)于系統(tǒng)工程的文獻(xiàn)少之甚少。在日本多所創(chuàng)新高校的幫助下，并根據(jù)INCOSE提供的海外文獻(xiàn)資料，我們通過反復(fù)的試錯逐步開發(fā)了系統(tǒng)工程。我們可以稱得上是日本系統(tǒng)工程實(shí)踐的開拓者?！?/p>

即使實(shí)施了系統(tǒng)工程，當(dāng)開展上游流程的需求分析與架構(gòu)設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)信息變得極為龐雜，而傳統(tǒng)的基于紙張的系統(tǒng)工程開發(fā)方式遭遇了新的挑戰(zhàn)，即很難在開發(fā)與管理的同時保持整體一致性與完整性。

日立工業(yè)與控制解決方案公司很快就轉(zhuǎn)向MBSE，INCOSE把它定義為“從概念設(shè)計(jì)階段開始、一直持續(xù)到整個開發(fā)與生命周期后期階段、以用于支持系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)、分析、驗(yàn)證與確認(rèn)活動的形式化建模應(yīng)用?！?/strong>