机器里的代码

如果一个朋友开着他的新福特Fusion或水星米兰载你一程，突然开始对着他的车说话，不要惊讶。他可能会说，“打电话给玛丽亚，手机，”或“播放列表，舞蹈混音。”自动驾驶汽车会用手机拨打玛丽亚的电话号码，或者通过车载扬声器播放iPod里的歌曲。

你的朋友与玛丽亚的即兴聊天是由福特SYNC实现的，可在福特，林肯和水星车型中选择。这项技术可以使汽车对口头命令做出反应，由福特与福特汽车公司合作开发微软，其中包含了很多人耳听不到的喋喋不休的声音。

在幕后，汽车的软件驱动机电组件和你朋友的便携式数字设备正在相互通信——有时是通过硬线进行物理通信;其他时间通过无线传输蓝牙．

SYNC是机电一体化的分支。，“精密机械工程、电子控制和系统思维在产品设计和制造过程中的协同结合”，如智能机器科学，国际自动控制联合会，1991年。同样的学科负责现代汽车的许多先进功能:多媒体播放器，自适应巡航控制，和汽车停车场，仅举几例。行业观察人士预计，这一趋势将提高供应链效率，甚至改善客户服务，但同时也会带来一些与it相关的麻烦。

新的数字三位一体

Autodesk的中端机械CAD软件Autodesk Inventor能够集成AutoCAD Electrical中的电路板和线路布局，可以作为一些制造商机电一体化计划的核心。

最新的汽车架构是一个无形的组件，一串软件代码运行在整个汽车的机电基础设施。根据Patrick Milligan的说法，他在福特汽车公司“这一举措将从独立的机械系统(如标准的防抱死制动器)转变为自适应巡航控制系统，其中制动模块与动力系统模块和其他组件相互作用，根据附近的交通状况来加速或减速。软件的普及推动了这些分布式的、动态的特性。”

在很多方面，福特fusion的生产和测试——或者任何其他由机电驱动的车型——都是软件融合的实践。

“管理软件数据的复杂程度与我们在机械领域所经历的完全不同，”Milligan说。“有效处理这一问题的唯一方法是拥有一个强大的数字环境，在这个环境中，您可以跟踪机械[CAD]数据、车辆差异和相关要求;不仅要在单个组件层面上建模和测试，还要以一种综合的方式进行。”

福特汽车主要在达索系统公司股价“CATIA。电气系统和线路，该公司使用导师图形Capital Harness System提供了与CATIA交换几何图形的数据桥梁。福特使用西门子PLM软件微软的Teamcenter作为其数据管理骨干。

西门子PLM的媒体关系总监Jim Phelan说:“单独管理每个机电组件的能力——而不是将整个电子控制单元(ECU)作为单个项目跟踪——为福特节省了大量的成本和时间。”

想象更多

按照福特的Milligan的设想，理想情况下，机电一体化模拟将包括“将CAD数据、电气数据和驱动这些部件进入集成环境的软件部件，然后进行动态驱动。”

这种全面的机电一体化环境类似于一些领先的航空航天制造商用于验证其机身设计的全功能计算机辅助工程环境。

Pro/ENGINEER软件提供商PTC最近在其软件中添加了MCAD-ECAD协作扩展。

Milligan解释道:“这意味着在模拟驾驶时，要评估扭矩、俯仰、偏航、滚转稳定性、噪声、振动、粗糙度和其他物理响应。”在汽车行业，这样的系统仍然是一个愿景。“我不知道有谁能在汽车行业做到这一点，”Milligan说。

埃德·马丁，行业经理欧特克,他。“目前还没有哪家公司能够提供端到端的机电一体化解决方案。每个人都有这样的一面。”

在欧特克，马丁补充道:“发明者是基础。您可以使用它进行3D机械设计、仿真、分析，并将其与IDF文件(电路工作的通用格式)中的ECAD[电路板布局]设计集成。该软件集成了IDF文件和AutoCAD电气系统布线数据。您可以使用AutoCAD Electrical将ECAD组件集成到更大的组件中——例如，用于布线、路由和连接。然后ProductStream就可以用于数据管理了。它可以管理扩展的BOM(物料清单)，因此您可以将AutoCAD Electrical的BOM合并到组装BOM中，然后将相关软件代码和校准文件与之关联。”

认识到机械工程师和他们的电气同行之间紧密合作的重要性，CAD供应商PTC(列车自动控制系统)通过在其Pro/ENGINEER软件中引入MCAD-ECAD协作扩展，开始促进两组之间的设计数据交换。

同样的,SolidWorks中档CAD软件提供商，最近收购了Priware，其旗舰产品CircuitWorks允许SolidWorks用户将ECAD文件集成到SolidWorks 3D模型和2D图纸。

SolidWorks预计，此次收购将使其CAD产品“成为开发高度复杂机电系统的不可或缺的平台，该系统结合了消费电子产品和机器人中存在的电气、机械和信息处理组件。”

在最近的一项在线调查中，制造业务技术调查发现，20%的产品召回是由“机械和电气设计不协调”引起的，11%是由“硬件和软件设计不协调”引起的。

同样的调查还显示，尽管37%的受访者声称自己工作在“一个正式的系统设计过程中，该过程可以检测到跨学科的早期集成问题”，但超过一半的人仍然报告了学科集成问题——这表明需要加强跨学科交流。

简化供应链，让客户更满意

在机电一体化的追求中，软件管理中增加的复杂性可能会被简化的供应链管理和更好的维护操作所抵消。马萨诸塞州弗雷明汉(Framingham)的执业总监乔•巴凯(Joe Barkai)说制造业的见解“组件生产的成本将会降低，因为它主要是在软件上。你不需要建造和维护复杂的工厂来生产铁基零件。”

通过收购黄金合作伙伴Priware, SolidWorks将CircuitWorks纳入其投资组合。这项技术合并有望让SolidWorks用户将电气组件集成到SolidWorks组件中。

正如欧特克的马丁所指出的，“有了机电一体化系统，你就可以通过软件配置来赋予汽车不同的个性，而无需创建不同的机电配置。”他以通用引擎计算机为例。他说:“供应商为汽车制造商提供了一台白纸电脑。“一旦汽车制造商确定了发动机类型、变速器类型和其他选项，他们就会对计算机控制器进行正确的校准。通过这种方法，他们不再需要在库存中为不同类型的车辆维护不同的控制器。”

车载软件不仅能赋予汽车个性，还能进行诊断。马丁说:“现在，当机器没有正常运行时，你就可以识别出来，这样你就可以为服务人员提供诊断线索和错误代码。”

事实上，软件的引入使汽车故障排除变得如此简单，任何人只要有一个代码扫描器/阅读器就可以确定故障的确切性质。通过将设备插入诊断插座并咨询代码参考(在线免费获得)，您可以确定，对于福特车型，P1051代表“刹车/开关信号缺失或不正确”，P1309代表“未启用失火探测监视器”，等等。

Martin表示，“拥有全面机电一体化战略的制造商可以以软件模块或软硬件模块的形式销售产品升级”，这比要求客户用现有产品换全新产品更好。

IBM的逻辑

现在，个人电脑巨头微软参与了另一家计算机巨头福特的SYNC的开发，在机电一体化领域占有一席之地，IBM该公司即将加入这场争斗。今年4月，蓝色巨人收购了Telelogic，其投资组合包括Rhapsody For Automotive。

Telelogic将Rhapsody吹捧为“模型驱动的开发环境”，用于“设计远程信息处理、信息娱乐、动力总成、底盘、舒适性和车身电子控制单元(ECU)”。

IBM的产品生命周期管理主管Mark Lefebvre说:“我们的(汽车)客户在他们的组织中有各自的部门，负责各种子系统的设计、测试和开发——娱乐控制台、电话、导航、GPS。他们还拥有运行它们所需的软件，以及用于开发产品的软件。Telelogic提供了工具，可以在开发物理原型之前对它们的所有功能需求进行建模和测试。因此，这使他们能够在很早就集成机械、电气和软件组件。”

未来的冲击

在机电产品生命周期管理Barkai预测:“到2010年，软件嵌入式控制单元的数量将占到汽车平均价值的35%至40%。未来多达90%的汽车系统创新将集中在电子和嵌入式软件领域。”

总部位于波士顿的分析公司阿伯丁集团“难以找到和雇用有经验的系统工程师”或“缺乏跨职能知识”是追求机电一体化愿景的公司面临的最大挑战。为此，一些汽车制造商正在加大招聘力度。在超越大休假:美国汽车人力资源的未来一份由汽车研究中心编写的报告，包括克莱斯勒、福特、通用汽车和其他公司的参与，作者引用了一家国内公司的话说，该公司“雇佣机械工程师的增长将在2010年及以后保持稳定……然而，该公司将主要雇佣刚从学校毕业的机械电子工程师。”

太阳微系统公司其顶层架构JAVA平台是背后的计算引擎宝马该公司的iDrive控制系统将现代豪华车描述为“轮子上的网络”。在这种情况下，车辆子系统之间的车内通信可能被视为IT挑战。

作者信息

Kenneth Wong是一名自由撰稿人，曾报道过数字视频、电脑游戏和CAD行业。他探索了技术的创新使用及其影响。电邮至Kennethwongsf@earthlink.net．

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