MBSE提高了自动驾驶汽车的安全性和网络安全性华体会官网app下载新浪

随着先进驾驶辅助系统(ADAS)对汽车性能的不断提升，以及对能够在道路上相互通信的全自动驾驶汽车(AVs)的不断追求，汽车系统将变得更大、更复杂。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进入控制系统和软件的新入口，从而降低车辆的网络安全性。

为了支持此类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，日本日立工业与控制解决方案有限公司(日立工业与控制解决方案)于2019年成立了一个名为MBSE设计实验室的专门部门。它于2022年10月扩展为MBSE设计中心。这种基于模型的系统工程(MBSE设计中心特点Ansys SCADE嵌入式软件和Ansys medini分析功能安全和网络安全仿真软件是他们设计安全可靠汽车的关键要素。

通过MBSE设计中心，日立工业与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战略。从功能角度来看，Ansys SCADE Architect用于通过一步一步的细节设计架构。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。

日立工业与控制解决方案公司MBSE设计中心总经理Takeo Hashimoto表示:“我们相信Ansys仿真工具和MBSE的集成使我们能够了解整个设计过程，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MBSE解决方案

在过去的10年里，日立工业与控制解决方案已经将他们的开发风格从传统的设计转变为系统工程到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我们应该如何组织需求，同时有效地利用现有资产来解决上游过程中文档不足的问题，这是验证过程的基础。”

这项详细的研究使他们得出这样的结论:系统工程是他们问题的解决方案。正如INCOSE(国际系统工程委员会)所定义的那样，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，使工程系统能够成功地实现、使用和退役。”特别地，它关注于建立、平衡和集成涉众的目标、目的和成功标准，并定义实际的或预期的客户需求、操作概念和所需的功能，从开发周期的早期开始。”

“但是，当时在日本，关于系统工程的文献很少，”桥本说。我们接受了日本一流大学的教学，并根据海外文献和INCOSE的信息，经过反复的试验和错误逐渐发展起来。我们是日本系统工程实践的先驱。”

即使有了系统工程，当需要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开发和管理变得困难。

很快，日立工业与控制解决方案转变为MBSE, INCOSE将其定义为“形式化的建模应用程序，以支持从概念设计阶段开始的系统需求、设计、分析、验证和确认活动，并持续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——可以与包括工程师在内的利益相关者达成共识，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

在产品开发过程的早期阶段，MBSE可以很容易地进行分析和模拟，以确认需求，并在最终无法满足需求的原型上花钱之前开始审查设计方案。

日立工业与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。如果没有这种集成，需求就无法得到验证，性能、成本和风险权衡也无法得到充分评估。

如前所述，在安全设计中，设计外部组件以监视组件故障是标准做法。这是为了确保检测到由组件故障引起的异常。然而，在安全性设计中，这个外部组件也会产生安全风险，可能成为攻击的起点。解决这些相互矛盾的事件是一个关键的安全和安保问题。

Hashimoto说:“Ansys仿真解决方案在可视化安全和安保需求的冲突结构和确保可追溯性方面非常有帮助，因为它们允许从不同角度集中管理需求和设计模型，同时提供整个过程的概述。”

日立工业与控制解决方案工程师使用mediini分析来聚合和分析单个架构，帮助他们在安全性和安全性方面实现最佳设计。他们还在项目定义过程中使用SCADE Architect，这允许一步一步地详细设计架构，这将是安全和保障的范围。然后可以将体系结构导入到medii分析中，这最终导致消除分析目标和分析粒度中的不一致性。

Hashimoto表示:“我们相信，仿真软件产品之间的这种协作是使用Ansys工具的最大优势。

MBSE方法使用Ansys SCADE Architect从不同角度对整个系统进行建模，以便在不同安全和安保领域的专家之间提供共同的理解，从而有助于推导最佳的架构解决方案。

“从工程公司的角度来看，将MBSE方法引入到由于开发大型复杂系统而处于混乱状态的开发站点具有提高项目效率的效果，”Hashimoto说，“因为它使站点能够通过组织需要完成的工作和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。”

利用系统工程和MBSE方法，日立工业和控制解决方案在过去的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年内显著增加这一数字。

桥本说:“我们将扩大我们为整个工作场所提供的产品生命周期的价值。”借助Ansys工具和日立工业与控制解决方案以mbse为重点的工程技术，我们将支持汽车领域的自动驾驶开发，并帮助客户在更加互联的社会中解决制造问题。”

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