通过系统工程方法驱动产品开发
        汽车工程技术的难点在于平衡碳排放、成本和性能之间的关系。最新的产品生命周期管理软件能够在企业范围内整合信息。
        Stefan Jockusch
        各大汽车生产厂商所面临的各种需求前所未有地复杂，而产品生命周期管理（PLM）平台恰恰能够提供帮助。工程师必须要设计出令人振奋的产品，不仅仅听起来是好产品，用起来更要是好产品，而且能够通过消费者世界中越来越多的智能系统实现完美的用户体验。同时，这种产品必须具有更高的燃油经济性，更轻便以及维护费用更低。对于工程师来说，在这些相互抵触的需求之间找到平衡点是一项越来越困难的任务。
        每辆车平均使用两千万行代码对越来越多的需求进行管理和确认。汽车生产厂商正在向模块化方向发展，如大众的MQB（Modularer QuerbaukastenCONTROL ENGINEERING China版权所有，意思就是模块化横向矩阵）和丰田的TNGA（丰田新型全球架构）正在借助模块化部件建立全球的跨品牌系统。模块化生产能够帮助降低复杂度和对产品的更改程度，通过在车辆配置中使用可以复用的部件，工程设计可以更多地聚焦于理解行为、耐用性和整体的用户体验。

        提前决策
        按照顺序解决特定问题虽然能够影响车辆的行为和对车辆的理解，但是这种方法对于工程师来说不可预测。这就是PLM的核心挑战：如何及时将决策所需的信息提供给与车辆开发和生产相关的每一个人。
        系统必须确保工程师能够在过程的早期做出正确的决策，因为相比于后期的改动，早期的变更成本更低。系统需要在更早的时刻引入合适的专家，对质量、耐用性、性能和生产成本给出意见。系统需要“提前”决策，将对后续功能的影响提前，使决策过程和验证过程形成闭环，确保提前做出正确决策。
        下一代PLM
        下一代PLM为生命周期决策提供了一种浸入式的环境，为了实现这一设想，人们必须从本质上享有更多信息。信息应该就在工作人员身边，但是只有相关且合理的信息才会被展示。这能够帮助他们在整个系统的背景下做出集成决策，保证决策是及时的且具有更高的精度。我们的目标就是建立一种浸入式的决策环境，在这个环境中，产品生命周期中每一个相关人员都能够在决策相关背景下，在必要的时刻获得所需要的知识。这一环境能够将复杂的事物转化成有用的知识，给汽车制造商带来如下竞争优势：
        1.为企业中所有的用户，从市场、质量、设计和工厂到生产人员，提供一种透明的环境。
        2.从多种来源收集数据，为决策提供重要保障。
        3.为车辆结构、控制和行为的框架定义以及模型描述提供了一种工具。
        4.在用户作业环境中，保证提供正确的信息。
        采用系统工程方法开发产品是可行的。系统工程方法已经在航空航天领域和防御领域施行了几十年，而且越来越多地被汽车行业所采用。但是系统工程本身有时候就是一种非常复杂的过程。并非所有的工程师都能够对系统工程的复杂性有透彻的了解。实际上，系统工程通常独立于核心设计之外，很少专家会在关键设计中使用系统工程。

能量流：仿真显示了一台混合动力车在虚拟道路上行进时的能量流。

        企业从系统工程方法获得的信息中受益良多，所以企业必须找到一种方法，能够使用由系统工程师创建的模型，并在所有复杂的系统环境下完成具体事务。所以，如何能够采用系统工程方法，而同时又不会身陷这种方法的艰深晦涩之中呢？这就是PLM的工作了。PLM能够对产品进行详尽描述，明确定义产品的复杂度并使之能够被理解，保证它能够被所有工程师和产品生命周期中相关其他人员所使用。
        系统化开发
        通过系统工程方法进行产品开发有四个要点：
        1.开放性。没有一种软件能够完成所有的工作。汽车生产厂商和上层供应商在开发、仿真、工程和生产中使用的软件工具多达上百种。PLM系统的开放性以及确保瞬时信息不会受阻的能力是成功的关键。
        2.单一的配置管理工具。PLM必须提供一种能够明确变更并且能够定义大量理论配置和实际配置的架构。
        3.变更和日程管理。PLM必须提供一种企业级的变更和日程管理程序，对各种应用程序中的大量变更做出规划。
        4.构建和模拟用户体验。编程工程师需要了解油耗、驾驶行为、噪音和振动以及各种情况下的车辆成本。他们需要具有物理特性和控制软件的精确模型，从而“组装”一辆仿真的车辆，并在电脑上进行“试验驾驶”。
        社交和移动工具帮助改进PLM模型
        PLM软件模型配以社交商务软件之后，能够将员工移动互联，使用全新的协作方法改进产品工程方案。
        Marlee Rosen
        产品生命周期管理（PLM），包括一系列的策略、商业实践和技术设计，目的是为了在产品的整个生命周期中获取并维护产品信息控制工程网版权所有，这一方法能够提升产品开发速度，提升用户满意度，优化作业并创造全新的盈利机遇。全新的社交和移动工具能够帮助提升PLM。

社交媒介：Ommify Empower公司的PLM软件成为了企业研发过程中的一部分，通过云技术的应用，Mevion MedicalSystems公司能够创建更加协作的环境，便于创新的发生。任何设备都可以进行内容分享。Mevion公司认为其协作环境能够扩展其社交组网能力，并且能够在企业的任何设备上进行数据分享。图片来源：Omnify Software

        管理企业PLM的产品设计人员和工程人员正在变得更加分散。如果工程队伍中年龄跨度大，那么如何将团队成员的知识储备提炼出来并传递给下一代工程技术人员是一个非常关键的问题。
        生产厂商必须将员工的技能和知识物尽其用，不管员工以及商业伙伴在哪，都需要采用一种更加协同的方法来完成。解决方法是为企业提供一种实时可视的方案，在计划、设计、成本核算、采购、生产和物流等环节中提供产品数据并共享信息。
        协作工具迅速出现并开始帮助越来越多的企业创建更优秀和更高效的“虚拟团队”。
        社交计算时代下的工具
        ARC Advisory Group发现，在产品开发组织之间，社交实时协作和PLM正在凸显，开发者和其所开发的产品连接在一起，创造了一个可以解决问题的社区，产品灵感不时闪现。PLM供应商们提供各种不同的工具，Dassault Systèmes公司正在主推其“Social 3D Experience平台”，而PTC公司和Autodesk公司也有名为“Social PLM”的产品，Omnify Software公司提供“Social Collaboration Portal”。在产品设计中整合社交媒介还有很长的路要走，企业将社交媒介作为一种低成本的广播信息的方法，但是并未将社交媒介用于收集用户输入，而后者实际上可以转化为十分有价值的信息。
        ISG是一家采购顾问公司，其报告称在关键因素上的社交媒介合作影响了2012年的全球采购，而且从长期来看还会重塑采购的模式。通过利用供应商、合作伙伴和用户这些“外沿企业”的技术和知识，企业将得以使用这种协作工具来加快发展。ISG协作模型能够从相关组分中提炼知识财富CONTROL ENGINEERING China版权所有，通过社交网络使用最终用户对于产品的各种观点。
        Michael Fauscette是IDC公司的软件业务解决方案集团副总裁，他说道：“建立合作共赢的企业可远非使用一些新型的软件工具那么简单，而是需要从根本上对文化和行为进行改变。”他将商业创新管理分成了四个阶段：创意收集、开发、生产和反馈，而这四个阶段需要根植于社交技术。
        Bertrand Sicot是SolidWorks公司（Dassault Systemes公司旗下企业）的CEO，他指出有些人对将数据在云上进行分享仍旧有些惴惴不安，而大部分人已经适应了这种使用方法：“不管什么平台，我们的用户总是确保对IP进行保护，当数据存储于外部架构时，更加小心谨慎。这种情况就如同几年之前大家对在线银行持不信任态度一样，但是现在人们接受了这种使用方法。我们认为同样的事情也会在我们的领域发生。人们对安全性不再担心，设计能够受到保护。”
        项目设计中系统集成是关键要素
        在项目设计的早期引入系统集成商能够确保递交高质量的项目，从而满足项目需求。
        Todd Williams
        来自传统的建筑和工程方法的优点正在被应用于设计过程中。面向用户的建筑和工程方法采用阶段式概念和可行性设计步骤，给出30%、60%和90%的设计视图，让用户在每一个阶段进行确认。关键的工程原则能够在整个过程中明确表达，确保设计功能完美实现。
        以往，只有在具体设计定稿后项目准备进入实际建造阶段时才会引入系统集成商。在项目的这个阶段，除非耗费巨资，否则集成商已然无法对项目给出积极的影响。不采用这种方法，转而在更早的时刻引入系统集成商，相比于传统的方法，项目成本和风险能够降低，特别是那些既定品牌的供应商。

项目成本影响曲线表明了在项目后期产生的设计变更会导致更多花费。图片来源：SAIC

        项目成本影响曲线能够显示在项目生命周期的不同阶段项目成本和影响效果之间的关系。一旦到达了具体的设计阶段，影响效果会显著降低，而花费则会激增。以这种方法执行项目就会将系集成商降格为单纯的商品采购方，好比老道的销售人员和仪表采购一样。出于成本考虑，项目通常都会按照设计进行，而不管这一设计是否可以称之为最佳方案（甚至是可行方案）。
        在项目设计中，集成商能够借鉴既往经验，进行有侧重点的产品分析并对系统搭建给出建议，选择能够降低集成难度并且具有更好可持续性的解决方案，判断是否需要开发商业现货产品以及是否需要开发用户应用程序。
        系统集成商会被要求按照用户的预算和需求进行设计，为了满足这个目标，就不能只评估当前的项目，还需要分析客户的既往系统并考虑未来的升级需求。集成商能够以企业层面的视角，赋予整个设计更多的价值，能够提升客户的利润、发展及企业声誉。需求分析是典型的项目生命周期中系统集成商的主要工作之一。
        需求分析
        需求分析阶段能够帮助团队精准地确定客户对于项目的当前需求和未来需求。这一阶段的任务包括：
        ■ 当前的系统架构——检查现有的网络架构、数据通路和程序文件；
        ■ 用户需求——识别出现有系统的不足，并根据现有系统细化用户需求；
        ■ 接口匹配——确定系统接口，包括当前和可用的硬件接口和与系统设备通讯的协议；
        ■ 识别项目风险——备案项目集成风险以及缓解手段；
        ■ 关注点——细化软件、硬件、现场总线输入/输出、接口描述和路径、数据表布局、作业顺序以及图形用户界面。
        系统设计：
        灵活的编程使软件开发更加流畅
        识别各种程序编写任务并按照优先级排序，然后落实每一个任务以改进设备。
        Gary Kirckof
        一台设备从概念到具体实现的整个生命周期都可以通过仿真来完成有效的开发和测试。合适的程序编写工具非常必要，它能简化设计，当功能集成度高时尤为如此。虚拟现实设备的设计以及建模环境将会在未来成为可能。
        开发、仿真和建模软件通常都是独立的软件包。软件包的数量会随着工程内容的增加而增加，例如机械、电气和控制，通常这些工程内容都使用特定的软件。一个编程技巧就是使用那些已经解决了时效问题且具有子程序管理功能的既有框架。

使用工具对回转轮进行仿真，此图解释了如何有效开发和测试代码。图片来源：Beckhoff Automation

        这些工具能够节省时间，让人们聚焦于设备本身的问题。为此，我使用灵活的编程方式，这意味着识别各种程序编写任务并按照优先级排序，然后按照顺序落实每一个任务。具体实现包括一些研究、代码编写和测试任务。
        通过使用针对自动化系统编写的辅助工具CONTROL ENGINEERING China版权所有，并且使用仿真来测试代码如何操控具体的生产设备，用户可以简化研究、代码编写和测试的任务。其结果就是一旦组装完毕，就可以确保这些代码能够正确自动操控设备。
        更加简单的软件设计工具
        在嵌入式系统中集成硬件和软件是很复杂的工作。如何尽量简化这项工作？合适的软件工具能够提升质量并且节省时间。
        James Smith,Brett Burger
        系统设计软件环境需要：1）支持多种处理器件，例如微处理器、FPGA和GPU。2）完整的计算模型库。系统设计软件不能限制嵌入式设计人员仅仅使用一种语言或者软件计算模型，系统设计人员需要能够在一个环境中针对不同的应用程序选择使用合适的编程语言，不管是图形编程、文本式数学、C/C++/C#还是HDL.3。 3）仿真功能。4）用户界面开发工具。5）系统部署和维护管理。

系统合计软件简化了各种不同处理单元的编程复杂度，降低了对特殊专业技能的依赖性。对于一个应用程序来说，NI LabVIEW代码（左侧）比60多页的VHDL代码（右侧）更精简。

        系统设计软件能够帮助企业实现快速开发，提供灵活的设计手段，支持特定嵌入式控制硬件下实现来自Intel、Freescale、ARM、TI和ADI等多家公司的技术。软件和硬件平台的结合替代了低等级的架构管理，现在的专利技术已经很少使用后者了。控制功能开发人员可以利用系统等级的设计工具来实现原型搭建和实现，跨越了从设计到产品之间的壁垒，极大地缩短了投入市场的时间。
        优秀的嵌入式系统开发人员会考虑系统升级需要CONTROL ENGINEERING China版权所有，并在设计时考虑未来对代码进行增加或者变更的功能，通常采用软件抽象来实现。低等级的代码很难做变更，这样就是为什么开发人员会建立代码模块来实现更高等级功能的原因。系统层面的工具本身就是抽象化的，只要应用得当就有助于后期升级。
        市场投放时间缩短的好处不仅仅在于销售和利润上。系统设计软件还能够帮助工程师率先向市场推出最好的产品。