5月25日，在第八屆國際智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術年會(CICV 2021)上，中國汽車工程學會常務理事、清華大學教授、國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心首席科學家李克強代表項目組，發(fā)布《智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)參考架構2.0》(以下簡稱《架構2.0》)。

據(jù)了解，與兩年前面世的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)參考架構1.0》(以下簡稱《架構1.0》)相比，《架構2.0》在原有基礎上進行了革命性升級，聚焦于智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展過程中的新問題與新挑戰(zhàn)，提出了更貼近國內(nèi)產(chǎn)業(yè)、行業(yè)實際的理論及工具鏈，堪稱智能網(wǎng)聯(lián)汽車及相關行業(yè)中國方案的“認識論”與“方法論”。此次成果發(fā)布的參與單位包括國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心、清華大學、公安部、交通運輸部、部分整車與ICT企業(yè)，整個過程歷時近一年半。

♦ 復雜系統(tǒng)離不開架構與設計

“在‘工業(yè)1.0’時代發(fā)展至‘工業(yè)3.0’的漫長實踐中，汽車行業(yè)發(fā)生了從機械化、到電氣化，再到機電一體化的重大變革。在以信息物理系統(tǒng)為標志的‘工業(yè)4.0’時代，汽車交通系統(tǒng)未來10～20年將迎來革命性的變化。”李克強指出，“智能網(wǎng)聯(lián)汽車是汽車、交通、信息和通信系統(tǒng)深度融合的典型復雜信息物理系統(tǒng)，相對應的組織體系和生態(tài)體系與過去僅考慮單車時有天壤之別。”

“汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，一方面催促傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)加快轉型升級;另一方面推動電子信息、網(wǎng)絡通信、交通基礎設施等領域加速融合，產(chǎn)業(yè)鏈面臨重構，產(chǎn)業(yè)之間的邊界開始逐漸模糊。”國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車創(chuàng)新中心總經(jīng)理助理兼前沿共性技術事業(yè)部/工程應用事業(yè)部部長王博在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，“這些新特征可以說爆發(fā)性涌現(xiàn)，而汽車行業(yè)的現(xiàn)狀是漫長積累形成的，業(yè)界相對缺乏對復雜系統(tǒng)的架構構建與整體設計能力。”

與此同時，智能網(wǎng)聯(lián)汽車正在成為智慧交通、智慧城市的有機組成部分。在這樣一個巨大的復雜系統(tǒng)中，汽車企業(yè)、駕駛者、其他交通參與者、交通管理者、道路建設方、能源供給方乃至城市執(zhí)法者的不同需求錯綜復雜，既相互依存，又有各自的關切。因此，從頂層設計開始，應用一套行之有效的理論、方法工具，搭建良好、有序的架構顯得至關重要。

“信息物理系統(tǒng)的概念在21世紀正式進入學術界，代表了最前沿的控制、通信、數(shù)字化和系統(tǒng)專業(yè)的技術發(fā)展方向。美國、德國等國家先后提出了基于自己理解的信息物理系統(tǒng)的闡述。”李克強介紹稱，《架構2.0》充分研究了國內(nèi)外復雜系統(tǒng)的理論方法、工具、支撐關鍵技術，“《架構1.0》發(fā)布后，隨著行業(yè)的發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)還存在傳統(tǒng)研究沒有解決的問題與痛點，例如基礎理論體系的缺乏、方法論的模糊、架構模型的非標準化、受眾較窄以及與中國方案關聯(lián)性較低等問題。可以說，以科學、系統(tǒng)化的方法對成果進行升級迭代的時候到了。”

♦ 四大亮點應對問題和痛點

據(jù)悉，《架構2.0》的目標就是形成智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)(ICV CPS)中國方案的總體方法論，為中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智能交通系統(tǒng)的總體設計、重構設計和中國標準體系完善提供基礎支撐。

王博告訴記者：“《架構1.0》初步構建了支持車路云協(xié)同控制、面向業(yè)務可靈活定制、技術中立可持續(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，初步形成了基于參考架構的模型、模型庫以及設計工具等的研究思路和關鍵技術總結。《架構2.0》在繼承的基礎上，充分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結合應用研究的理論、方法、工具等方面有所突破，比較全面地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)應用和落地實施構建起了扎實的理論根基。”

在王博看來，《架構2.0》比較突出的亮點有四個方面：首先，明確了智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術體系的總體發(fā)展方向，定義了復雜系統(tǒng)背景下的ICV CPS的系統(tǒng)形式、分類、分級，依托國際和軍工成熟的復雜系統(tǒng)研究標準和方法論，從體系到系統(tǒng)、從框架到架構給出了適合ICV CPS研究的嚴謹和完備的理論體系;第二，明確了ICV CPS的四種形式，包括ICV D CPS(智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)設計信息物理系統(tǒng))、ICV M CPS(智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)制造信息物理系統(tǒng))、ICV V CPS(智能網(wǎng)聯(lián)汽車車用信息物理系統(tǒng))、ICV OM CPS(智能網(wǎng)聯(lián)汽車運行管理信息物理系統(tǒng))，并就每種類型的ICV CPS在功能架構、邏輯架構、分級架構方面詳細闡述了其各自的功能、邏輯和分級內(nèi)容;第三，詳細論述了ICV CPS設計與實施的支撐方法論和應用范式，包括7S體系架構框架、基于模型的系統(tǒng)工程方法(MBSE)和數(shù)字主線技術;第四，針對ICV CPS的落地所需要的關鍵技術體系架構進行了介紹，分別針對不同ICV CPS類型給出了各自關注的關鍵技術。

♦ 加快使《架構2.0》更好服務行業(yè)

理論的意義在于指導實踐。據(jù)了解，《架構2.0》包含系統(tǒng)及架構基礎理論、體系架構框架、智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)研發(fā)設計范式、研發(fā)設計工具鏈。其中，智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)參考架構旨在提供統(tǒng)一的架構框架和參考架構，支撐汽車交通產(chǎn)業(yè)對高抽象級別的架構進行實例化，形成具體產(chǎn)品架構、產(chǎn)品系統(tǒng);提出新的認知，根據(jù)全生命周期不同階段與利益攸關者，定義各類別車型在研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、運行維護等階段的通用CPS參考架構。

“北京高級別自動駕駛示范區(qū)應用了《架構2.0》相關成果。我們面向基于示范區(qū)的協(xié)同智能交通信息物理系統(tǒng)定義相關的信息物理參考架構，隨后開展設計和應用工作，實現(xiàn)了真正意義上的智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)落地。”李克強表示，“未來，希望通過這樣的實施路徑實現(xiàn)大范圍的轉化——首先完善智能網(wǎng)聯(lián)汽車的參考架構，開發(fā)智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息物理系統(tǒng)的平臺，再根據(jù)具體需求、重大示范工程推進企業(yè)產(chǎn)品系統(tǒng)開發(fā)的需求進行相關應用。”

“《架構2.0》已應用于指導我們AVP(自動代客泊車)產(chǎn)品的開發(fā)工作。”王博介紹道，“由于采用了更為先進的參考架構，AVP產(chǎn)品能有效降低對單車自動駕駛等級的嚴格要求，更早推進AVP的落地可商用。”他還補充說，指導具體產(chǎn)品開發(fā)，僅僅是出臺《架構2.0》意義的一個方面，未來希望能與各行業(yè)標準委員會加強協(xié)同，共同推出行業(yè)標準，為不同行業(yè)更好地在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領域實現(xiàn)融合，提供通用的語言、工具和思維方法。

(馬鑫)