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大众汽车为新型电动汽车解决“大型软件问题”,并在工业和PLM中步入正轨

发布日期:2020-06-18

GRCC汽车电子电气架构创新发展论坛

2020-06-17 22:47:23

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在新的MEB平台上制造的前10,000辆汽车的软件架构出现问题。


“大型软件体系结构问题。” 大众汽车的开发商在去年下半年完成第一批新的大众电子ID.3车型之后,就遇到了令人沮丧的标题。


事实证明,在新的MEB平台上构建的第一批10,000辆完成的车辆在软件架构方面存在问题。根据今年3月大众内部消息来源的后来报道,软件问题的原因是基本体系结构开发得“太快”,导致系统的某些部分无法正常协同工作,因此会出现故障,甚至导致某些故障 -- 在某种程度上说根本不起作用。



但这不会影响大众汽车在ID.3发布方面的计划。


“我们已经沟通了几个月的ID.3的时间表没有改变。大众汽车全球电动汽车发言人安德烈亚斯·霍夫鲍尔(Andreas Hoffbauer)对engineering.com说:“全球**在IAA 2019上进行,按计划于2019年11月开始生产,ID.3将于2020年夏季推出。” “该软件在Zwickau生产时已安装在车辆中,并将在客户移交前的夏季更新为**版本。”


与许多新创建的高级平台一样,新解决方案通常会遇到“初期问题 teething problems”。大众在主流细分市场中用于电动汽车设计的MEB平台也不例外。但是,尽管ID.3的启动遇到了麻烦,但该公司已开始的与整车系列电气化相关的更大旅程还是令人兴奋的-从工业角度来讲,这**是正确的。


但是大众电力计划和MEB平台的工业化阶段的背景是什么?使用哪个PLM软件?大众汽车关于“工业云”概念的开创性思维和解决方案意味着什么?亚马逊网络服务(AWS)扮演什么角色?电气化为何意味着能力需求,集成思维以及开发和生产方法的根本转变?


我将在今天的文章中探讨这些问题。



首先,大众汽车是中小型电动汽车和混合动力汽车产品开发和制造工业化的***之一。凭借其MEB平台以及通过工业云概念对工业化新概念的投资,大众汽车拥有良好的前景。尽管在MEB平台上生产的第一款汽车的软件体系结构ID.3(如图)遭受了挫折,但从产品开发的角度来看,从化石燃料到电动或混合动力汽车的转换过程是一个巨大的变化。汽车工业产品极其复杂-“四轮计算机”-在此过程中涉及成千上万的工程师和产品开发人员。期望在设计平台和工业化概念首次亮相时完全避免功能偏差形式的“牙齿问题”是不现实的。在今天的文章中,我们介绍了大众汽车公司关注的背景以及这方面的问题。


显而易见,随着世界上的车队变得电气化或“混合动力”,大众汽车处于发展的最前沿。在每年哪个汽车品牌销售最多的汽车方面,该公司一直在争取全球**性能-特别是与丰田的激烈竞争,以及与雷诺-日产-三菱的合并。这些汽车生产商中的每一个每年销售超过一千万辆汽车。这意味着,在将世界范围内的汽车车队转变为基于电力的汽车时,有很多风险价值。


开发和制造过程的巨大变化...


电力与在线连接的车辆相结合,不仅意味着能源消耗从化石能源转变为电能,而且还带来了产品开发和制造流程的巨大变化。


这些变化趋向于机械含量减少而电子和软件含量增加的位置。这也将反映在对数字工具箱的专业知识的新需求以及不断变化的产品开发方法中,其中PLM / cPDm,仿真,软件和制造集成(例如运营技术(OT))的重要性和使用正在日益增长。这一切都变得极其复杂。


在今天的文章中,我将讨论MEB平台,大众汽车的PLM基础知识和去年推出的新“工业云”。


那么,它看起来如何?通常,西门子Teamcenter是PLM / cPDm方面的主要解决方案,以Dassault的CATIA作为CAD程序。在“工业云”设置中,Amazon Web Services是中心组件,而西门子物联网平台MindSphere是另一个组件。


                                      大众的电气平台图。该图显示了大众汽车集团的各种车辆平台。


大众的MEB平台成为焦点


现代汽车产品开发的一个有趣的方面是“平台化”,它是一个或多个模型程序中设计工作的基础。以前,engineering.com涉及吉利的产品开发公司CEVT,该公司为Volvo Cars提供平台。吉利并不孤单。几家汽车公司以相同的方式运作,而大众汽车就是其中之一。


大众汽车集团开发了四个模块化平台,以在其所有品牌组合中支持电动汽车。这些平台中的某些平台将向竞争对手或其他制造商开放,以分散引入电气化的成本。其中之一是面向中型主流汽车的MEB平台,于2019年末以Volkswagen ID.3的形式首次亮相,并将于当年7月宣布的交易与福特共享。


上图所示,大众汽车的其他电动汽车平台主要是为高档汽车设计的,并且还可以与竞争对手的汽车制造商共享,尤其是由奥迪和保时捷为中型和大型汽车开发的PPE平台。PPE平台将于2021年首次亮相,极有可能在保时捷的下一代Macan中被证实是电动汽车。


优化单个组件和整个系统


大众的MEB平台于2015年开始开发,目标是成为电动汽车发展的合理基础。MEB平台是一个模块化系统(MEB在德语中表示“ Modularer E-Antriebs-Baukasten”;在英语中表示“ Modular Electric Propulsion Platform”),旨在优化电动汽车的设计并简化制造过程。MEB的功能包括用于主轮驱动和可选的前轮驱动(用于四轮驱动版本)的扭矩,功率和速度。


在诸如轴,驱动,重量和轴距条件之类的要求中,高压驱动电池的设计和放置在整个MEB概念中起着重要作用。尽管MEB有助于优化单个组件和整个系统,但在平衡这些要求时要仔细考虑设计人员的工作,特别是在研究数字化,自动驾驶和电气设备等新技术时。


大众汽车表示,该架构的目标是“巩固电子控制系统,减少微处理器数量,推进新的驾驶员辅助技术的应用,并在一定程度上改变汽车的制造方式”。


与此并行,该想法是能够配置ID。型号使用不同尺寸的电池。根据全球协调轻型车辆测试程序(WLTP)的规定,该电池的模块化布局可实现330公里到550多公里的可扩展范围。


为了控制ID上的各种功能。在这些模型中,大众汽车设计了一种全新的名为E3的端到端电子体系结构,以及一个名为vw.OS的新操作系统。ID。模型将是第一个充分利用“ E3”和“ vw.OS”的模型。


新的E3端到端电子体系结构合并了当今业界已知的控制单元,以创建功能更强大且集中的处理器单元。这些模型的性能和技术要求不仅可以在新车上得到保证。大众汽车将通过使系统兼容通过云访问的更新和升级,来确保在车辆整个生命周期中具有持久吸引力。


截至2023年,大众汽车集团计划在电气化,数字化,出行服务和自动驾驶方面投资近440亿欧元,其中仅300亿欧元专门用于电动汽车。


到2025年,电动汽车预计将占大众汽车模型组合的约四分之一。MEB平台在这项投资中起着关键作用。


MEB平台上的四轮推进。MEB平台上的动力传输示意图,带有可选的四轮驱动(左侧,车辆前部)和主驱动器(右侧,车辆后部)。


新ID.3带来的大量软件问题


大众正在投资电动汽车这一事实并非新鲜事。大众的题为“ Together-Strategy 2025”的商业计划包括到2025年的30种新的电动汽车模型。以MEB平台为基础,电动汽车模型将有很多变体,包括 I.D. Concept, I.D. Buzz, I.D. Crozz 和 I.D. Vizzion. 如上所述,ID.3是去年11月在MEB平台上首次发布的。此外,第一个ID.3模型是在茨维考的大众汽车工厂生产的。


但是,所有新的复杂解决方案都有其“初期问题 teething problems”。根据德国的新闻报道,该平台的第一批ID.3汽车一直遇到大量软件问题。关于2019年底的第一批产品的生产,《管理者》杂志报道大众汽车在软件方面存在这些问题。根据该报告,ID.3“将在数月之内构建出不完整的软件架构,这可能会影响多达20,000辆电动汽车。这些在欧洲而不是在美国销售的设备将需要手动软件。更新。”


其他报告再次指出,成千上万辆ID.3的汽车已经停放在专用的租赁空间中,直到今年春天初试图纠正问题为止。


这些计划涉及一种新的软件架构,该架构将手动安装在前10,000辆ID.3车辆中。总共需要重新设计20,000多个ID.3。关于剩余的10,000辆汽车的目标包括能够通过“空中”(一种无线网络)更新软件,例如,特斯拉目前正在做的事情。


2月底,来自大众汽车的消息灵通人士告诉我们,软件问题是由于软件的基本体系结构“过快”开发导致的,从而导致系统的许多部分无法有效地协同工作,进而导致故障。


“放弃和其他困难”


在线杂志《清洁技术》(Clean Technica)表示,“该系统的许多要素彼此之间不了解,从而导致辍学和其他困难。” Clean Technica引用杂志报道,“数百名汽车测试驾驶员每天报告多达300个错误。超过10,000名技术人员正试图解决这些问题,这可能会使ID.3的发布推迟最多一年。”


但是,今天,大众汽车的eMobility发言人安德烈亚斯·霍夫鲍尔(Andreas Hoffbauer)在我与他讨论此事时否认了这一点。


“我们已经沟通了几个月的ID.3的时间表没有改变。该生产计划于2019年11月按计划开始,ID.3将于2020年夏季推出。”他断言。“数字体验将成为ID.3成功案例的关键要素。这将是大众汽车首款具有更新功能的基于MEB的电动汽车。我们的目标是向我们在欧洲的预预订市场的客户提供30,000 ID.3第一版。”


在计划于五月开始的第二批生产之前,大众总共需要对20,000辆ID.3车辆进行程序修复。当时,可以通过无线网络分发其他软件更新,但是目前尚不清楚冠状病毒大流行如何影响了这些时间表。


MEB架构上的第一辆车


ID.3的生产于2019年底开始,如上所述,它是第一款使用大众汽车模块化MEB架构的电动汽车。


一般来说,在汽车行业中讨论了电气平台的两个或多个原理:


  • 传统汽车的低“滑板”

  • SUV的高级“滑板”


单词“滑板”在这里用作隐喻,以说明诸如上述平台之类的车辆平台的外观。简而言之,车辆平台看起来像巨型滑板,后来的开发程序以不同的外观“修饰”,例如以变化的车身,内部和仪表板的形式。


大众首脑面临的问题。大众汽车总裁赫伯特·迪斯(Herbert Diess)(右)使福特参加了电动汽车的“ MEB之旅”。美国汽车制造商将使用德国汽车制造商的平台生产电动汽车。汽车巨头大众与福特之间的合作包括通用平台和自动驾驶汽车通用技术。尽管冠状病毒大流行已经减缓了全球多个大型汽车项目的发展,但大众和福特已经宣布,他们的联合项目的第一步已经在今年夏天采取。这种合作还有更多的内容:大众汽车和福特汽车通过开发运输车和皮卡的合作开始了会谈,但这已扩展到电动汽车的MEB平台。福特计划在获得大众技术的前提下,在六年内出售约60万辆新电动汽车。图为大众汽车**执行官赫伯特·迪斯(Herbert Diess)和福特**执行官吉姆·哈克特(Jim Hacket)。


设计这些“滑板”时,目标是使它们尽可能高效地装满电池,以提供尽可能多的能量。


此外,自2018年11月起,大众汽车计划将MEB平台仅有两种变体:一种用于乘用车,一种用于商用车和较重的货运车辆,后者将配备更大的电池。


如前所述,该平台也可用于其他竞争制造商的采购。目前,福特公司是与大众汽车建立战略合作伙伴关系的一个很好的例子,该公司利用MEB平台来利用规模经济,并计划在2023年生产MEB汽车。


工业云对未来工厂有何意义?大众汽车集团使用该解决方案来实现工业4.0概念。基于云的平台及其简化的数据交换,是快速能够在所有位置提供创新的关键先决条件。示例包括智能机器人技术和数据分析,它们可以在“工厂到工厂”的基础上评估和比较过程。基于云的平台使直接向每个人扩展新应用程序成为可能。


西门子Teamcenter是大众汽车的数字骨干


在PLM解决方案方面,大众汽车与Siemens Teamcenter合作作为产品数据主干,在CAD方面与DassaultSystèmes的CATIA合作。


如今,大众计划将其在全球的122家制造工厂与所谓的“工业云”联系起来。去年9月,这家德国汽车制造商显然也打算将所有信息整合到这个基于云的系统中。


大众在工业云中的主要合作伙伴是Amazon Web Services(AWS),它安排了与Siemens Teamcenter平台的连接,并且在此之上创建了一个虚拟系统,该虚拟系统将处理大众在全球范围内的生产数据。这种安排将使所有生产和库存计划合并到一个系统中成为可能。如今,世界各地的大众工厂都使用了几种IT系统。


该项目最终将连接汽车制造商的整个全球供应链,其中包括30,000个地点的1,500个供应商和合作伙伴。



解释和理解产品数据。西门子数字工业公司的PLM平台Teamcenter是大众汽车的产品数据骨干,但是西门子的更多解决方案在大众汽车的设计中也起着重要作用,其中包括IoT操作系统MindSphere。业务中的每台机器和系统都会生成大量有价值的数据。MindSphere创造了机会来理解这些数据,并使用户能够将机器和基础设施连接到数字世界,并提供工业应用程序和服务,从而可以使整个业务更加高效。简而言之,该解决方案可以描述为旨在开发新应用程序的可扩展平台即服务(PaaS)。


MindSphere通过AWS和大众汽车的新型工业云连接122个工厂


工业云的重要组成部分是西门子的物联网操作系统MindSphere。


大众汽车使用MindSphere来连接和控制122家工厂车间的机器和设备。这是MindSphere的重点之一:在IIoT和工业自动化技术框架内将物理机连接到AWS云。有几个优点,但通常提到的一个优点是,借助MindSphere技术,您可以进行预测分析。例如,用户可以主动预测何时需要维护机器,并相应地安排运行和服务时间以优化生产。


大众汽车的工业云旨在提高生产效率和灵活性。所有工厂的数据的组合和访问为过程优化提供了新的机会,包括更有效地控制物料流,及早发现和消除交货瓶颈,过程中断以及机器和设备的优化运行。


大众汽车需要基于云的平台及其简化的数据交换,才能在不同地点快速提供新技术和创新,例如围绕电力的技术和创新。其中包括诸如智能机器人和数据分析功能之类的东西,以分析和控制车间车间从工厂到工厂的过程。借助基于云的平台,可以将新应用程序直接扩展到世界任何地方。


各种MEB平台。该解决方案具有成功的良好前景。


我的看法–通往成功之路的暂时挫折


传统开发过程中的每一次变更都有其代价,而涉及变更的领域很少有像车辆开发那样复杂的领域,此外,由于参与开发工作的数千名参与者。如果变化是深远的,例如在电动汽车的开发中,并且涉及新工具,对新技能的需求和新开发方法,那么变化就尤其困难。MEB平台和大众的新型工业云也不例外。


从原则上讲,ID.3模型的软件问题最初可能需要手动解决才能纠正错误,并在将来通过无线网络进行更新,这并不奇怪。


与过去的软件相比,当前的软件极其复杂。电气化和新设计并没有使它变得更容易,特别是如果您(作为开发人员)必须遵守必须遵守的时间表(例如在大众汽车公司的情况下),则不会如此。实际上,每个功能都与汽车中的所有功能相连,而云连接并没有为开发工作带来更多简化。


此外,就大众而言,它们具有八种不同的电子架构。在软件方面,实际上没有理由拥有八种架构。如果您可以减少这些损失,同时又能保持更改和更新的功能和灵活性,那么只要事情按计划进行,那么有效性和产品开发速度就会大大提高。


通过网络更新软件是围绕现代产品进行动态开发的自然过程。例如,特斯拉就是这样做的,没有人声称特斯拉是一种“未完成的产品”。


相反,您可以考虑通过带有无线网络的“空中”升级产品的可能性,这是提高产品质量的**机会。当然,功能故障是不能接受的,但是原则上,通过Internet进行软件功能升级是一个绝好的机会。


底线:大众汽车在其MEB平台安排上**是正确的轨道。与Industrial Cloud链接在一起的PLM工具库也是如此,它将更清晰,更优化的产品开发链整合在一起。“牙齿问题”是发展动力的一部分。最终的成绩(如果您可以在一个动态的过程中谈论一个成绩)取决于您如何以及是否解决任何相关问题。一个合理的结论是,大众汽车的软件团队已解决了这些问题,并且由于可能的边际延迟,将清除ID.3的计划。


纵观PLM和大众汽车产品实现的未来,与Siemens和AWS作为合作伙伴,清晰的平台解决方案的前景很好。对于真正集成,完整的产品实现过程的工具,我得出的结论是,拥有PLM,IT和OT的西门子,以及将最终用户与车辆开发人员联系在一起的后来的IoT解决方案,已成为最远的。


作者:Verdi Ogewell

来源:engineering.com




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