隨著生活水平的提高，消費者對智能家電的需求日益趨向智能化、個性化和綠色環保。智能家電企業面臨快速功能創新、多領域系統優以及 AI 技術融合等研發挑戰，涵蓋機械設計、電子線路、熱力學等硬件領域，以及多模式、AI 智能等的軟件算法。

基于模型的設計是一種數字化研發流程，在整個研發過程中系統地使用模型進行數字建模、仿真和數值分析，以持續優化產品；從 MATLAB 模型自動化生成產品代碼，并借助自動化工具對模型和代碼做充分的測試驗證。

MathWorks 于 2024 年 11月 14-15 日參與了中國家用電器技術大會，期間分享了 MATLAB 基于模型的設計方法助力智能家電可持續創新，內容包括：

硬件系統的基于模型設計與優化

基于模型的設計加速復雜邏輯和算法開發

自動生成代碼用于原型開發和產品

模型和代碼的自動化驗證

▼掃描下方二維碼，立即獲取大會演講資料！▼（一）建模是智能家電數字化設計創新的第一步建模一般包括物理建模和邏輯算法建模。MATLAB 提供了豐富的工具箱，適用于家電研發的模型庫和示例，例如空調熱交換過程、多 MCU 電機控制算法、主動噪聲控制 ANC 等。

其中 Simscape 平臺及工具箱支持多域物理系統的非因果物理建模，包括電路、電池、流體、機械、傳動等，支持自然描述組裝原理圖，自動導出方程式，并將 MATLAB 和 Simulink 功能與 Simscape 無縫對接。使用 Simscape，用戶可以優化系統要求，及早發現集成問題，設計控制系統和邏輯，優化系統級性能，無需硬件原型即可測試嵌入式軟件。

“使用 MATLAB、Simulink 和基于模型的設計，我們能夠快速執行高抽象級別的預先驗證、詳細電路設計以及整個系統的實際設備級別的驗證。”

—— Kenji Hamachi， ROHM

▼（二） 自動化工具保障智能家電創新效率和質量

隨著智能家電系統復雜性增加，軟件比重也越來越大，傳統的嵌入式軟件開發流程已經不再適用：編寫軟件需求文檔、軟件開發規格書，進行評審確定，手寫代碼，在硬件上反復調試和驗證。例如，測試覆蓋度依賴于硬件和測試人員的能力、時間等因素，測試覆蓋度很難做到 100%；一些核心算法設計和驗證方法有限，不能事先仿真驗證，完全依靠整機測試，難度大，效率低。

區別于傳統的開發，基于模型的設計主要的時間投入到了需求分析、建模、以及模型的驗證，并利用自動代碼生成工具（如embedded coder）和測試驗證工具（如 Simulink Coverage）減少人工任務和可能的人為錯誤，提高開發效率和產品質量。

“對于整機的測試過程很枯燥，我們使用 Simulink 中的 Test Harness 做了預約加熱模型的測試框架，再用 MATLAB 編寫腳本去做觸發，原來需要 45 天的測試，現在只用 40 分鐘就完成了所有測試。同時能達到 100% 覆蓋度，以及獲得每個用例的結果。”—— 范紀青 海爾智家股份有限公司

綜上所述，MathWorks 希望通過協助中國家電企業建立基于模型的設計研發流程，以推動可持續創新，同時縮短研發周期，節省時間和成本，確保高質量產品，進一步取得和保持國際競爭優勢。