自動(dòng)駕駛和環(huán)境感知傳感器的數(shù)字孿生技術(shù)和應(yīng)用

汽車人工智能可以被定義為機(jī)器在沒有人類的幫助下根據(jù)某些參數(shù)做出邏輯決策的技術(shù)能力。

在技術(shù)的基礎(chǔ)上，深度學(xué)習(xí)技術(shù)預(yù)計(jì)將是最大和增長最快的技術(shù)。

根據(jù)一些研究機(jī)構(gòu)的最新研究，全球汽車人工智能（AI）市場規(guī)模將在2028年達(dá)到195．4億美元，在分析期內(nèi)以31．4％的復(fù)合年增長率增長。

寶馬公司位于德國慕尼黑的工廠正在增加人工智能（AI）的應(yīng)用，將其與智能數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，融入各種生產(chǎn)流程，以提高汽車生產(chǎn)的效率。人工智能有助于根據(jù)實(shí)時(shí)收集的數(shù)據(jù)，識(shí)別生產(chǎn)過程中反復(fù)出現(xiàn)的模式，以支持持續(xù)優(yōu)化，并對整個(gè)生產(chǎn)過程有一個(gè)更清晰的了解。

梅賽德斯－奔馳與一家初創(chuàng)公司Circulor合作，使用區(qū)塊鏈來跟蹤氣候相關(guān)氣體的排放以及電池片制造商整個(gè)供應(yīng)鏈中的二次材料的數(shù)量。思科和全球自動(dòng)駕駛汽車軟件公司Oxbotica合作，展示了一個(gè)開放的漫游平臺(tái)，可以使自動(dòng)駕駛車隊(duì)在行駛過程中以經(jīng)濟(jì)有效的方式無縫和安全地共享大量數(shù)據(jù)。同樣，大多數(shù)行業(yè)都遵循同樣的趨勢，高度關(guān)注數(shù)字化和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的操作，以支持供應(yīng)商、OEM和客戶之間的成功合作，交換數(shù)據(jù)并增強(qiáng)供應(yīng)規(guī)劃能力。巧合的是，汽車行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型也與其他震蕩性變化同步，如電氣化、自動(dòng)駕駛和共享移動(dòng)。在某種程度上，傳統(tǒng)企業(yè)已經(jīng)被電氣化的速度所震驚，而其他趨勢的采用也沒有什么不同。同時(shí)，許多推動(dòng)這些變化的新參與者都有數(shù)字技術(shù)背景，他們不僅推動(dòng)了移動(dòng)性的具體變化，而且在產(chǎn)品本身以外的其他業(yè)務(wù)方面，也非常容易引領(lǐng)數(shù)字技術(shù)的采用和創(chuàng)新使用。

汽車生態(tài)系統(tǒng)數(shù)字化的一些關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素包括：對成本和質(zhì)量的壓力越來越大－供應(yīng)鏈中現(xiàn)有的成本結(jié)構(gòu)限制了潛在的成本節(jié)約。因此，汽車制造商正在轉(zhuǎn)向可能控制成本和改善供應(yīng)鏈運(yùn)作的準(zhǔn)時(shí)制（JIT）操作。供應(yīng)鏈的數(shù)字化不僅可以提高運(yùn)營效率，還可以提高運(yùn)營的可追溯性和透明度。此外，人工質(zhì)量控制和質(zhì)量保證的錯(cuò)誤以及系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸影響了產(chǎn)品質(zhì)量以及相關(guān)成本。實(shí)施數(shù)字化解決方案，如預(yù)測性維護(hù)、監(jiān)測，將減少生產(chǎn)停工期并優(yōu)化操作。

開發(fā)符合環(huán)境法規(guī)的產(chǎn)品－全球各地的監(jiān)管機(jī)構(gòu)在使交通安全和可持續(xù)發(fā)展方面的壓力越來越大，特別是為了應(yīng)對污染、擁堵、氣候變化以及乘客和行人安全。這些挑戰(zhàn)中有許多是通過開發(fā)連接和智能的解決方案來解決的。例如，數(shù)字技術(shù)的使用迅速增加，如：－聯(lián)網(wǎng)的、相互通信的車輛－感知傳感器、傳感器數(shù)據(jù)的數(shù)字處理、機(jī)器學(xué)習(xí)－車輛系統(tǒng)的監(jiān)測和預(yù)測技術(shù)，以確保最佳操作－監(jiān)管機(jī)構(gòu)也在慢慢推動(dòng)這種舉措。在全球范圍內(nèi)，有幾個(gè)項(xiàng)目和倡議，通過基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化和聯(lián)網(wǎng)，發(fā)展智慧城市和智能交通系統(tǒng)等概念。也有建議要求采用自動(dòng)緊急制動(dòng)、無眩光大燈等技術(shù)，這些技術(shù)有更大的數(shù)字要求－－推動(dòng)供應(yīng)商發(fā)展其數(shù)字能力。

可持續(xù)性和創(chuàng)建一個(gè)透明的生態(tài)系統(tǒng)－全球各行業(yè)對可持續(xù)發(fā)展和負(fù)責(zé)任的需求不斷增加，這也推動(dòng)了供應(yīng)鏈的數(shù)字化進(jìn)程。這方面的一個(gè)很好的例子是汽車電池用鈷的供應(yīng)鏈，制造商已經(jīng)開始使用數(shù)字工具來確保他們不參與不可持續(xù)和不道德的采礦行為。區(qū)塊鏈和智能合約等技術(shù)將被進(jìn)一步采用，以實(shí)現(xiàn)這一可追溯性和透明度的目標(biāo)。

產(chǎn)品的復(fù)雜性和不斷變化的市場態(tài)勢－由于技術(shù)周期的縮短和客戶需求的快速變化，產(chǎn)品周期正在縮小，這就要求整個(gè)價(jià)值鏈的參與者具有實(shí)時(shí)的敏捷性和可視性。新的汽車功能，如乘客監(jiān)控、信息娛樂和其他一些數(shù)字和連接服務(wù)，已成為汽車企業(yè)的關(guān)鍵價(jià)值驅(qū)動(dòng)力。

數(shù)字化企業(yè)是西門子為數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供的全面組合，其解決方案符合汽車行業(yè)的具體要求。汽車行業(yè)是制造業(yè)中技術(shù)潮流的引領(lǐng)者。它一直在快速發(fā)展，是數(shù)字化新時(shí)代的推動(dòng)者。數(shù)字企業(yè)解決方案組合的數(shù)字化有助于汽車行業(yè)更快、更有效地將他們的想法變成成功的汽車。

數(shù)字企業(yè)在汽車行業(yè)創(chuàng)建數(shù)字孿生的整體方法提供了切實(shí)的好處。可以大幅減少新車開發(fā)過程中需要的原型數(shù)量。預(yù)測生產(chǎn)單位和產(chǎn)品本身的性能成為可能。而且，它確保能生產(chǎn)出客戶在個(gè)性化和驅(qū)動(dòng)概念方面的期望。

汽車行業(yè)的數(shù)字孿生體是車輛或生產(chǎn)工廠的精確虛擬模型。它顯示它們在整個(gè)生命周期中的發(fā)展情況，并允許操作人員預(yù)測行為，優(yōu)化性能，并從以前的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)中實(shí)施洞察力。

西門子全面的數(shù)字孿生概念包括三種形式：產(chǎn)品的數(shù)字孿生，生產(chǎn)的數(shù)字孿生，以及產(chǎn)品和生產(chǎn)性能的數(shù)字孿生。由于西門子全面的領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)和優(yōu)化的工具，西門子是唯一提供這種整體方法的公司。

通過數(shù)字孿生體執(zhí)行 ＂如果 ＂情景和預(yù)測未來性能，可以獲得巨大的價(jià)值。數(shù)字孿生的最終目標(biāo)是在產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)規(guī)劃的虛擬世界與生產(chǎn)系統(tǒng)和產(chǎn)品性能的物理世界之間建立閉環(huán)聯(lián)系。通過這種連接，可以從物理世界獲得可操作的洞察力，從而在產(chǎn)品和生產(chǎn)運(yùn)營的整個(gè)生命周期內(nèi)做出明智的決定。

新的數(shù)字技術(shù)正在推動(dòng)對自動(dòng)駕駛汽車等智能互聯(lián)產(chǎn)品的需求。預(yù)測表明，在未來幾十年里，來自新的和現(xiàn)有的汽車制造商、共享移動(dòng)服務(wù)和日益多樣化的汽車供應(yīng)鏈的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)將達(dá)到數(shù)萬億美元。可以預(yù)期，在一個(gè)已經(jīng)充滿挑戰(zhàn)的市場中，在技術(shù)公司激烈的全球競爭中，汽車開發(fā)的復(fù)雜性會(huì)空前增加。為了在開發(fā)未來的ADAS和自動(dòng)駕駛汽車方面占據(jù)領(lǐng)先地位，需要新的車輛開發(fā)方法。為了以安全、可靠的方式和適當(dāng)?shù)某杀咎峁┻@些復(fù)雜的自主運(yùn)輸解決方案，需要對車輛的設(shè)計(jì)、制造和銷售方式進(jìn)行徹底的改變。需要進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而西門子可以提供成功所需的強(qiáng)大的自動(dòng)駕駛汽車開發(fā)工具。

自動(dòng)駕駛汽車的核心是強(qiáng)大的嵌入式軟件、芯片和電子產(chǎn)品。這些車輛將在很大程度上依賴人工智能，因此，它們將需要廣泛的測試、驗(yàn)證和確認(rèn)。

作為高度復(fù)雜的機(jī)器，自動(dòng)駕駛汽車將涉及從集成電路設(shè)計(jì)到城市基礎(chǔ)設(shè)施和車輛部署的跨領(lǐng)域工程。為了解決這種復(fù)雜性并促進(jìn)驗(yàn)證，需要一個(gè)仿真、測試、虛擬驗(yàn)證和工程的綜合解決方案。多功能、可靠、經(jīng)濟(jì)的基于物理學(xué)的傳感器仿真支持智能駕駛汽車上路及道路安全和舒適。

為了徹底開發(fā)和測試自動(dòng)駕駛汽車，需要高保真的傳感器模擬。Simcenter Prescan是一個(gè)領(lǐng)先的仿真平臺(tái)，用于測試和開發(fā)自主車輛的功能。Simcenter Prescan的基于物理學(xué)的傳感器仿真提供了最高水平的細(xì)節(jié)，在市場上是最先進(jìn)的。

通過仿真，虛擬世界成為替代通常在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行的測試的可行選擇。西門子的激光雷達(dá)仿真技術(shù)為傳感器工程師和ADAS／AV系統(tǒng)開發(fā)商提供了新的創(chuàng)新水平。工程師們現(xiàn)在可以在激光雷達(dá)系統(tǒng)開發(fā)過程的每一步中使用虛擬模型，以盡早發(fā)現(xiàn)問題并加快上市時(shí)間。仿真既支持設(shè)計(jì)過程，又作為原型平臺(tái)，在使用任何物理組件之前進(jìn)行早期產(chǎn)品測試。這使產(chǎn)品開發(fā)人員能夠在更廣泛的配置上測試更復(fù)雜的情況，而這是通過傳統(tǒng)的物理測試方法所能做到的。