原创 ESI集团开展EMPHYSIS研究项目，弥补数字仿真和嵌入式软件之间的空白

由博世牵头开展的研究项目EMPHYSIS为模型交换提供了新的“eFMI标准”，以加速基于模型的嵌入式软件开发。9月15日，该国际合作项目凭借这一独特成就而斩获ITEA卓越奖(ITEA Award of Excellence)，项目聚集了来自比利时、加拿大、法国、德国和瑞典等不同领域（如汽车和信息技术）的25家工业和学术伙伴。

利用嵌入式设备的新模型交换标准“eFMI”可减少工作量并获得更好的代码

在开发新的功能时，许多工程师亲身经受挫折后而领悟到，由于安全关键型软件的苛刻要求，CPU处理量较弱，内存低于预期，他们关于产品物理学的深厚知识目前还不足以为嵌入式目标开发一项功能。虽然这可能会产生一个以更智能的方式操作和控制产品这样永远无法实现的初始绝妙想法，但与此同时，它揭示了在物理过程的数字仿真和嵌入式软件之间建立联系的必要性。

由博世牵头开展的EMPHYSIS项目（Embedded Systems with Physical Models in the Production Code Software，生产代码软件中带有物理模型的嵌入式系统）旨在共同提出一个新的开放标准，为开发新的创新工具奠定基础。这使得基于模型的功能可以直接在嵌入式软件中实现，而且代码更好，工作量更少。为此，该项目将极其成功的功能模型接口(FMI)模型交换标准用于仿真，以开发嵌入式系统的FMI——新的“eFMI标准”。这使得各种基于模型的先进控制和诊断方法成为可能，例如求解一组微分方程来计算信号，而非通过传感器测量信号。可用软件替换硬件传感器大幅降低了我们的总成本。

“EMPHYSIS项目取得了多项杰出成果，例如为嵌入式设备自动生成高效代码。它展现出合作研究项目在推动采用新标准并大幅提高行业生产力方面的潜力。”

–ITEA副主席Jean-François Lavignon

深入技术研究及其优势

从技术上讲，eFMI的创新之处在于它提供了一种独立于目标的中间格式，由一种全新的语言——嵌入式控制的守护算法语言(Guarded Algorithmic Language for Embedded Control, GALEC)来定义。这种新的编程语言能够确保通过该语言描述的算法可以被翻译成具有以下特征的代码：

· 静态最差情况执行时间；

· 静态先验已知内存需求；以及

· 静态证明不存在非法内存访问。

换言之：代码满足汽车安全关键嵌入式软件的硬性要求，这也使其适用于限制条件较少的更多领域，如机器人、工业应用和消费品。

现在，通过eFMI和GALEC有可能以一种与目标无关的形式捕获模型的计算本质，这是任何代码生成器为任意运行环境和软件架构产生高度优化代码的坚实基础。所有这些都被投射到一个可追踪、可扩展和可验证的容器架构中，远远超出了简单的交换格式。

eFMI工作流程使开发者能够从一个可重新使用、高层次、面向组件和物理结构的模型开始，在更高的抽象层次上建立一个系统模型。然后，工具包自动将此转换为解决方案，以更好地整合到软件中。

现已设立OEM咨询委员会，以收集更多需求、数据和使用案例并进一步传播项目成果，帮助确保在新领域的普及和未来创新。

2021年3月22日，就在该项目结束后不久，非营利性组织Modelica协会正式批准了其旗下的一个新项目，以进一步开发、规范和推广eFMI。博世公司、Dassault Systèmes、DLR系统动力学与控制研究所(DLR Institute of System Dynamics and Control)、dSPACE、ESI集团、ETAS GmbH和Modelon AB是指导委员会的初始成员，梅赛德斯-奔驰最近也加入了指导委员会，eFMI 1.0定于2021年首次正式发布。EFMI在EMPHYSIS里开发了14个工具，甚至在正式发布之前就已经有了广泛的基础。

“让我们团队感到自豪的是，这一成功不仅得到了我们业务合作伙伴和代表客户意见的OEM顾问委员会的认可，而且还得到了ITEA组织的认可。”

–博世模型系统工程部研究工程师Oliver Lenord

对于整个社会而言，EMPHYSIS更好的软件可以转化为更安全、更高效的载体，能够跟上客户需求的步伐并帮助解决更长期的气候问题。然而就目前而言，该项目传达的信息很明确：通过充分利用基于方程、面向组件的建模语言和良好的库，基于模型的函数开发的生产率可以提高90%。