基于仿真的自动驾驶研发与测试
终端客户对高度差异化和定制化产品的需求正在推动OEM对定制车辆的要求。为了确保今天的现代复杂车辆满足其所有规格，OEM需要在设计和验证过程中尽早和经常依靠仿真。然而，为了提高创新的速度和对虚拟仿真的依赖，并尽量减少原型和测试，重要的是将这些仿真的准确性与实际物理环境中的真实车辆操作联系起来。通过一个闭环验证过程，智能性能工程提供了通过基于传感器的车辆数据的实时反馈来验证仿真的能力。
应对复杂性：智能性能工程
消费者越来越多地需要一个由集成产品和服务组成的打包系统，以满足他们的个人需求。因此，OEM必须准备好为其现成的车辆提供更广泛的定制选项，以满足客户的独特要求。同时，市场对提高产量和性能、能源效率、质量和安全的要求，催生了更复杂的车辆，这些车辆集成了先进的技术，创造了智能连接系统。
这些系统汇集了机械、电气、控制和其他能力，以协助OEM生产高度可定制和可适应的车辆，为他们的客户提供可靠和高效的服务。同时，OEM正日益受到来自全球低成本竞争对手的威胁。对于表现优异的制造商来说，要在这种环境中茁壮成长，他们必须拥抱数字化，以推动创新、差异化和成本竞争力，使自己在同行中脱颖而出。智能性能工程（IPE）提供了一条前进的道路，帮助OEM更快地发现更好的设计并提高生产力。
IPE使团队能够在虚拟环境中有效地评估下一代车辆所需的许多变化，有效地实现成本和性能以及其他重要要求的最佳平衡，同时实现最大的可靠性。IPE提供了三个关键的差异化功能来帮助OEM：多物理场仿真和测试、集成设计和仿真以及闭环验证。多物理场仿真和测试平衡了多属性工程，提供广泛的物理学和学科，以优化日益复杂的工业车辆。集成设计和仿真允许设计师和仿真工程师在一个系统中使用同一个模型，有助于通过仿真推动创新和提高生产力。在早期设计阶段对这些更智能的车辆进行仿真，可以缩短开发时间，减少风险。最后，闭环验证（本文的重点）通过捕捉和测试需求、功能布局、逻辑实现和物理实现之间的关系来确认仿真。
将测试和仿真结合起来
闭环验证使OEM有能力无缝地通过设计、调试和车辆在道路的运行，然后再返回。这种方法是围绕着车辆的数字孪生体建立的，帮助设计、仿真和测试了解和预测物理车辆在各种条件下的性能，然后再投入到物理原型中。
综合数字孪生的基础是集成设计和仿真，所有许多工程学科在一个集中的存储库中捕获仿真和验证结果。现在，由于设计师、分析师和实时数据之间的整合，团队可以最有效地评估产品变化的能力和限制；所有这些都集中在改善关键设计指标。数字线程还有助于在工程团队、分析员生产、测试团队和服务工程师之间自动分享信息。有了数字线程支持的数字双胞胎，OEM增加了设计的灵活性，提高了生产力，并改善了创新流程，以建造下一代智能车辆。
在设计和仿真阶段，使用数字孪生体验证虚拟机，使团队能够更早地验证设计，快速测试多种配置，并了解变量之间的影响，而不需要昂贵的物理原型。然而，这些仿真需要基于非常有根据的假设对现实进行简化。虚拟的数字孪生体可能缺乏一些真实的标准和真实的环境，而这些标准和环境是车辆在现实世界中运行时将遇到的。为了确保仿真假设没有忽略关键行为，以及设计没有被过度简化，在真实环境中测试和验证车辆是至关重要的。这就是闭环验证过程的意义所在。
提供最佳车辆的设计-验证-优化闭合回路
一旦车辆进入物理原型，并最终进入实际生产，它现在就可以用于基于测试和运行时间的验证。OEM可以利用适当的传感器来实时收集实际运行的车辆性能数据，并辅以虚拟传感器。通过对车辆性能的深入检查，闭环验证提供了对车辆如何满足客户需求的真实感受。生产率、噪音和振动等变量的数据提供实时反馈，收集并循环到数字双胞胎中，以验证和提高未来仿真模型的测试标准的准确性。这个过程有效地将仿真数据与设计对象联系起来，确保仿真模型的准确性，使车辆制造商对验证过程有更深入的了解，并使他们能够微调参数，改进未来的设计和工程。
此外，闭环流程可以通过捕捉和验证需求之间的关系来验证仿真，包括车辆的功能布局、自动化代码的逻辑实现和模块的物理实现。 改进的验证可以降低成本，以确保在推向生产之前，这些变化能按预期进行。
车辆生命周期内的好处
对于预测性维护。闭环验证在车辆的整个生命周期内持续提供价值。它可以被用来对车辆的运行数据进行智能分析，以发现新的见解并创造更好的产品。对于车辆的终端用户来说，了解车辆的真实使用情况，他们可以在车辆转化为关键的停机问题之前预测到维护。通过结合现实世界的数据和数字双胞胎，他们可以预测真实负载下的不同情况。验证车辆性能是如何演变的，以及车辆是如何表现的是可行的，以预测问题并在需要时计划维护，从而避免出现意外问题或停机情况的关键条件。这样就可以在需要时对车辆进行预测性维修，在车辆性能的威胁升级为可能影响生产线的重大问题之前解决。
对于车辆性能的改变。将仿真环境与测试结合起来，还能促进车辆的适应性。通过将真实世界的数据应用于仿真环境，车辆用户可以探索车辆实际使用情况的变化将如何影响特定的性能目标。
用于现场调试。当车辆准备交付给客户时，闭环验证保证了更短的调试时间。数字双胞胎可以在客户车间的实际物理安装之前支持虚拟调试，将调试中需要的很大一部分验证和优化过程虚拟化。现在，工程师可以将可编程逻辑控制器（PLC）虚拟调试到车辆的仿真模型中，降低了培训和实际调试所需的风险和时间。
至于OEM，在车辆运行的生命周期内进行闭环验证，大大有利于他们未来产品的质量。他们可以利用工业物联网（IIoT）的力量，从现场实时收集产品性能数据到一个集中的安全环境。然后将这些信息纳入数字双胞胎中，通过分析设备性能的数据，随着时间的推移提高模型的准确性。将这些丰富的数据纳入数字双胞胎，OEM可以利用它来提高下一代车辆的性能和产量。
评估车辆部件的性能。这些数据还可以降低后续的开发成本，使OEM及其供应商有能力在设计的同时虚拟验证部件的性能，这样做更便宜、更有效。这有助于确保定制的变体在投入生产前能按预期工作。
更快地生产出完全优化的车辆
闭环验证将现实生活中的数据和环境带入设计工程环境中，以改善下一代车辆的整体性能、设计和能力，在车辆的生命周期内快速解决客户的问题。
当与智能性能工程（IPE）提供的其他强大功能相结合时--多物理仿真和集成设计与仿真--IPE使OEM能够自信地满足不断变化的市场需求。现在有可能以快速和具有成本效益的方式为当今和未来日益复杂的车辆提供更好的性能、能源效率和安全性，这些车辆必须集成先进技术。统一起来，他们可以设计和提供高度差异化的定制车辆，以满足终端客户对高度个性化产品的期望。