智能網聯汽車信息物理系統參考架構2.0發布 四大亮點應對問題和痛點

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

據了解，與兩年前面世的《智能網聯汽車信息物理系統參考架構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，聚焦于智能網聯汽車發展過程中的新問題與新挑戰，提出了更貼近國內產業、行業實際的理論及工具鏈，堪稱智能網聯汽車及相關行業中國方案的“認識論”與“方法論”。此次成果發布的參與單位包括國家智能網聯汽車創新中心、清華大學、公安部、交通運輸部、部分整車與ICT企業，整個過程歷時近一年半。

♦ 復雜系統離不開架構與設計

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

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

與此同時，智能網聯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中，汽車企業、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、數字化和系統專業的技術發展方向。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的闡述。”李克強介紹稱，《架構2.0》充分研究了國內外復雜系統的理論方法、工具、支撐關鍵技術，“《架構1.0》發布后，隨著行業的發展，我們發現還存在傳統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性較低等問題。可以說，以科學、系統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

據悉，《架構2.0》的目標就是形成智能網聯汽車信息物理系統(ICV CPS)中國方案的總體方法論，為中國智能網聯汽車和智能交通系統的總體設計、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同控制、面向業務可靈活定制、技術中立可持續演進的設計方法和參考框架，從產業、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外軍工領域在復雜大系統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的智能網聯汽車信息物理系統從體系到系統、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，為后續進一步的產業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，明確了智能網聯汽車技術體系的總體發展方向，定義了復雜系統背景下的ICV CPS的系統形式、分類、分級，依托國際和軍工成熟的復雜系統研究標準和方法論，從體系到系統、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(智能網聯汽車研發設計信息物理系統)、ICV M CPS(智能網聯汽車生產制造信息物理系統)、ICV V CPS(智能網聯汽車車用信息物理系統)、ICV OM CPS(智能網聯汽車運行管理信息物理系統)，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、基于模型的系統工程方法(MBSE)和數字主線技術;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

理論的意義在于指導實踐。據了解，《架構2.0》包含系統及架構基礎理論、體系架構框架、智能網聯汽車信息物理系統研發設計范式、研發設計工具鏈。其中，智能網聯汽車信息物理系統參考架構旨在提供統一的架構框架和參考架構，支撐汽車交通產業對高抽象級別的架構進行實例化，形成具體產品架構、產品系統;提出新的認知，根據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設計、生產制造、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應用了《架構2.0》相關成果。我們面向基于示范區的協同智能交通信息物理系統定義相關的信息物理參考架構，隨后開展設計和應用工作，實現了真正意義上的智能網聯汽車信息物理系統落地。”李克強表示，“未來，希望通過這樣的實施路徑實現大范圍的轉化——首先完善智能網聯汽車的參考架構，開發智能網聯汽車信息物理系統的平臺，再根據具體需求、重大示范工程推進企業產品系統開發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)產品的開發工作。”王博介紹道，“由于采用了更為先進的參考架構，AVP產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，指導具體產品開發，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標準委員會加強協同，共同推出行業標準，為不同行業更好地在智能網聯汽車領域實現融合，提供通用的語言、工具和思維方法。

(馬鑫)