《智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)參考架構(gòu)2.0》發(fā)布

          第八屆國際智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)年會(CICV2021)于2021年5月25日在北京亦創(chuàng)國際會展中心隆重開幕，清華大學教授、國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心首席科學家、中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟專家委員會主任李克強在開幕式上正式發(fā)布《智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)參考架構(gòu)2.0》(以下簡稱“《參考架構(gòu)2.0》”)。

          《智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)參考架構(gòu)1.0》自2019年發(fā)布以來，初步構(gòu)建了支持車路云協(xié)同控制、面向業(yè)務可靈活定制、技術(shù)中立可持續(xù)演進的設計方法和參考框架，從產(chǎn)業(yè)、功能、物理和通信四個視圖描述架構(gòu)，初步形成了基于參考架構(gòu)的模型、模型庫以及設計工具等的研究思路和關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)。在此基礎上，為應對復雜大系統(tǒng)研究理論和方法在ICV領域的不足及ICV在跨領域研制所涌現(xiàn)出的新的關(guān)鍵技術(shù)和難點，《參考架構(gòu)2.0》在繼承了1.0的階段成果和研究思路的基礎上，在2.0階段，充分的參考了國際標準和國內(nèi)外軍工領域在復雜大系統(tǒng)研究中的理論和方法，在CPS與ICV結(jié)合應用研究的理論、方法、工具等方面有所突破，比較全面的論證了作為復雜大系統(tǒng)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)從體系到系統(tǒng)、從框架到架構(gòu)等不同層級，不同視角，不同范圍的理論和方法，做到了自身理論體系的嚴謹性和完備性。為后續(xù)進一步的產(chǎn)業(yè)應用和落地實施構(gòu)建起了扎實的“理論根基”。

          發(fā)布會上，李克強教授圍繞“背景與意義”“工作方法和進展”“階段性成果”“實施路徑與建議”四部分內(nèi)容做出了介紹與解讀。

          下文將對《參考架構(gòu)2.0》部分核心內(nèi)容進行介紹。

          核心內(nèi)容1：ICVCPS核心概念定義

          CPS是支撐信息化和工業(yè)化深度融合的一套綜合技術(shù)體系，又是數(shù)據(jù)價值提升與業(yè)務流程再造的規(guī)則體系，還是一種具有層次性和系統(tǒng)性的系統(tǒng)形式?！靶畔ⅰ斌w現(xiàn)了控制(Control)、通信(Communication)、協(xié)同(Cooperation)、云化(Cloudization)、計算(Computation)和推演(Calculate),可描述為信息空間。“物理”可描述為物理空間，進一步指代物理實體，指人、機、物等在物理世界中真實存在、可見的形體。信息空間和物理空間的共同作用，相輔相成才能支撐起CPS的完整實現(xiàn)。

          從智能網(wǎng)聯(lián)汽車全生命周期和主要不同利益攸關(guān)者考慮，按照不同的階段，可將ICVCPS分為四種：

          ICVDCPS：智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)設計信息物理系統(tǒng)

          ICVMCPS：智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)制造信息物理系統(tǒng)

          ICVVCPS：智能網(wǎng)聯(lián)汽車車用信息物理系統(tǒng)

          ICVOMCPS：智能網(wǎng)聯(lián)汽車運行管理信息物理系統(tǒng)

          ICVCPS的四種分類

          核心內(nèi)容2：復雜大系統(tǒng)研制的支撐方法論和工具鏈

          ICVCPS是典型的復雜大系統(tǒng)，涉及的智能網(wǎng)聯(lián)汽車，智能交通系統(tǒng)，云控系統(tǒng)其實是站在汽車，交通，云控三個不同視角觀察ICVCPS而得到的，它們與智能網(wǎng)聯(lián)汽車參與的復雜大系統(tǒng)的關(guān)系為“三位一體”。

  智能網(wǎng)聯(lián)汽車參與的復雜大系統(tǒng)(SystemofSystems，SoS)

          ICVCPS作為復雜大系統(tǒng)，無論是從技術(shù)層面還是產(chǎn)業(yè)層面都呈現(xiàn)出了比傳統(tǒng)燃油汽車更多的新特點，其研制所需要的方法和流程也必然對傳統(tǒng)研制方式構(gòu)成挑戰(zhàn)。參考國際主流標準和復雜大系統(tǒng)研制范式，提出了將體系工程、系統(tǒng)工程引入到ICVCPS的研制過程中。在ICV領域首次提出了智能網(wǎng)聯(lián)汽車7S體系架構(gòu)框架，并以此規(guī)則捕獲、梳理、分析形成體系級需求。然后將體系級需求傳遞到采用基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)的系統(tǒng)級研制過程中，經(jīng)過需求工程、系統(tǒng)建模與分析、系統(tǒng)仿真與驗證、功能和預期功能安全分析等過程，最后通過數(shù)字主線打通所有模型驅(qū)動的數(shù)據(jù)和模型傳遞鏈路，實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)源和協(xié)同開發(fā)?！秴⒖技軜?gòu)2.0》全面展示了打造ICVCPS中國方案的愿景，提供了適合國情的系統(tǒng)建設方法論，期望牽引行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。同時，依托方法論革新ICVCPS創(chuàng)新研發(fā)范式，構(gòu)思了基礎理論-方法論-總體設計平臺-具體工具的全鏈生態(tài)的建設方向，以期助力產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新升級，提升國際競爭力。

基于參考架構(gòu)的開發(fā)環(huán)境平臺

          核心內(nèi)容3：ICVCPS參考架構(gòu)

          針對ICV研發(fā)設計CPS、ICV車用CPS、ICV運行管理CPS分別提出了參考架構(gòu)，并就每種類型的ICVCPS在功能架構(gòu)、邏輯架構(gòu)、分層架構(gòu)方面詳細闡述了其各自的功能、邏輯和分級內(nèi)容。基于參考架構(gòu)，ICVCPS的設計與實施從前到后依次為：7S體系架構(gòu)框架作為ICVCPS設計的體系層輸入依據(jù);MBSE設計方法作為具體設計步驟;數(shù)字主線技術(shù)連接四大ICVCPS。

基于7S的ICVCPS架構(gòu)框架

          核心內(nèi)容4：ICVCPS關(guān)鍵技術(shù)和初步應用案例

          針對ICVCPS的落地所需要的關(guān)鍵技術(shù)體系架構(gòu)進行總體構(gòu)思，分別概括了不同ICVCPS類型的總體技術(shù)、支撐技術(shù)和核心技術(shù)。最后以ICV運行管理CPS在典型AVP場景的設計為案例，初步展示了支撐ICVCPS設計與實施的方法論和應用范式。

ICVCPS技術(shù)體系

          作為集合了智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能交通和信息物理系統(tǒng)的綜合性概念，智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)可以通過汽車、交通、通信、信息等行業(yè)產(chǎn)品和系統(tǒng)間的一體化設計、研發(fā)、仿真、驗證、部署和運營，實現(xiàn)異構(gòu)信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)間的安全可靠的協(xié)同與互操作，支持智能網(wǎng)聯(lián)汽車可靠、高效、實時的感知與決策控制，提高駕乘舒適度和便捷性，提升交通安全和效率水平。當前，智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展正處于關(guān)鍵期、攻關(guān)期，為了能夠全面推進中國方案智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)的建設，需要以全鏈條、全維度、全范疇參考架構(gòu)為依托，基于基礎理論體系，突破關(guān)鍵技術(shù)體系，加速ICVCPS的落地示范應用。

          下一步，研究團隊將把握產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展脈搏，持續(xù)更新完善《智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)參考架構(gòu)》，支持我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展實踐。同時，呼吁行業(yè)參考關(guān)鍵共性技術(shù)體系架構(gòu)，集中力量突破相關(guān)關(guān)鍵共性技術(shù)，為中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)早日落地應用，服務產(chǎn)業(yè)和社會貢獻智慧。

圖：ICVCPS的落地實施路徑展望