MBSE增强自动驾驶汽车的安全性和网络安全华体会官网app下载新浪

先进驾驶辅助系统(ADAS)对汽车的不断增强，以及对生产在道路上相互通信的全自动驾驶汽车(av)的不断追求，导致了更大、更复杂的系统。华体会官网app下载新浪同时，对汽车系统设计的安全性提出了更高的要求。但安全和安保要求有时会发生冲突。为了让汽车更安全，需要额外的组件来监控车辆的运行，但这些组件可能会为黑客提供访问控制系统和软件的新入口，从而降低车辆的网络安全性。

为了支持这种大型复杂系统的开发，并为汽车系统设计提供强大的开发框架，日本日立工业和控制解决方案有限公司(日立工业和控制解决方案)于2019年成立了一个名为MBSE设计实验室的专业部门。它于2022年10月扩展为MBSE设计中心。这个基于模型的系统工程(MBSE)设计中心特色Ansys SCADE嵌入式软件和Ansys medini分析功能安全和网络安全模拟软件是他们设计安全汽车的关键要素。

通过MBSE设计中心，日立工业控制解决方案在支持汽车oem和一级供应商设计和开发自动驾驶、汽车信息娱乐和汽车控制系统时，正在实践管理功能安全和网络安全的策略。从功能的角度来看，Ansys SCADE Architect用于通过逐步细化来设计体系结构。Ansys medini分析可以在一个通用模型上运行两种类型的分析-安全性和安全性。

日立工业控制解决方案MBSE设计中心总经理桥本武夫表示:“我们相信，Ansys仿真工具和MBSE的集成使我们可以看到整个设计过程，降低开发成本，提高工程效率，推动创新，并设计出具有竞争力的产品。”

发明一个MBSE解决方案

日立工业控制解决方案在过去的10年里已经改变了他们的开发风格，从传统的设计到系统工程到MBSE。在此之前，汽车领域的开发开始变得越来越庞大和复杂，导致客户的汽车开发现场出现问题。

桥本说:“开发地点在验证过程中经历了大量的返工，这已经不能用传统的开发方法来处理了。”“我们花了很多时间研究如何组织需求，同时有效地利用现有资产来解决上游流程中文档不足的问题，这是验证流程的基础。”

这项详细的研究使他们得出这样的结论:系统工程是解决他们问题的办法。根据INCOSE(国际系统工程理事会)的定义，系统工程是“一种跨学科和综合的方法，使用系统原理和概念，以及科学、技术和管理方法，使工程系统的成功实现、使用和退役。”特别是，它着重于建立、平衡和整合涉众的目标、目的和成功标准，并从开发周期的早期开始定义实际或预期的客户需求、操作概念和所需的功能。”

“但是，在当时，日本很少有系统工程的文献，”桥本说。我们一直接受日本先锋大学的教学，并以海外文献和INCOSE的资料为基础，经过反复的试错，逐渐发展起来。我们是日本系统工程实践的先驱。”

即使有了系统工程，当开始进行需求分析和架构设计的上游过程时，设计信息变得过于庞大，传统的基于纸张的系统工程开发风格面临着新的挑战，这使得在保持整体一致性和完整性的同时很难进行开发和管理。

很快，日立工业控制解决方案公司开始向MBSE转型，INCOSE将MBSE定义为“支持系统需求、设计、分析、验证和验证活动的形式化建模应用，从概念设计阶段开始，一直持续到整个开发和后期生命周期阶段。”

实际上，通过引入MBSE——利用一个系统模型来表达系统的多方面需求和功能之间的关系——已经有可能与涉众(包括工程师)达成共识，并在保持整体一致性和完整性的同时开发和管理大规模和复杂的系统。

在MBSE过程中插入仿真

MBSE使得在产品开发过程的早期阶段频繁地分析和模拟变得容易，以确认需求，并在将钱花在最终不能满足需求的原型上之前开始审查设计备选方案。

日立工业控制解决方案的工程团队花了一些时间来确定如何最好地将Ansys仿真解决方案集成到产品开发过程中。没有这种集成，需求就不能被验证，性能、成本和风险权衡就不能被充分评估。

如前所述，在安全设计中，标准实践是设计外部组件以监测组件故障。这是为了确保检测到由部件故障引起的异常。然而，在安全设计中，这个外部组件也会产生安全风险，成为攻击的起点。解决这些相互矛盾的事件是一个关键的安全和保障问题。

Hashimoto说:“Ansys仿真解决方案非常有助于可视化安全和安保需求的冲突结构，并确保可追溯性，因为它们允许从不同角度集中管理需求和设计模型，同时提供整个流程的概述。”

日立工业与控制解决方案工程师使用medini分析来聚合和分析单个架构，帮助他们在安全和保障方面实现最佳设计。他们还在项目定义过程中使用SCADE Architect，这允许逐步详细设计体系结构，这将是安全和保障的范围。然后可以将体系结构导入到medini分析中，这最终导致消除分析目标和分析粒度中的不一致。

“我们相信这种模拟软件产品之间的协作是使用Ansys工具的最大优势，”Hashimoto说。

使用Ansys SCADE Architect的MBSE方法从不同角度对整个系统进行建模，从而在不同安全领域的专家之间提供共同的理解，有助于推导最佳架构解决方案。

“从工程公司的角度来看，将MBSE方法引入到由于大型复杂系统的开发而处于混乱状态的开发站点，可以提高项目效率，”Hashimoto说，“因为它使站点能够通过组织需要做什么以及作为系统开发的一部分的目的来分离设计和开发工作。我们相信这是我们工程公司的投资回报率。”

使用系统工程和MBSE方法，日立工业控制解决方案在过去10年里参与了13家公司的35个项目。在Ansys仿真解决方案的帮助下，他们希望在未来10年内大幅增加这一数字。

桥本彻说:“我们将为整个工作场所的产品生命周期提供价值。”借助Ansys工具和日立工业控制解决方案以mbse为重点的工程，我们将支持汽车领域的自动开发，并帮助客户在一个更加互联的社会中解决他们的制造问题。”

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