O carro é concebido entre o mundo virtual e o mundo real

Quando pensamos nos testes de um veículo novo, imaginamos um piloto dando voltas em uma pista de testes ou um manequim de teste de colisão sendo sacudido por uma colisão simulada. Mas, hoje em dia, cada vez mais validações são realizadas no mundo digital, e não no físico.

Realidade aumentada, gêmeos digitais, simulação imersiva: essas tecnologias permitem aperfeiçoar praticamente todos os componentes de um automóvel antes mesmo da produção de um protótipo. Resultado: o desenvolvimento é mais rápido, os prazos de lançamento no mercado são reduzidos e o custo final para o consumidor diminui.

Embora a adoção da digitalização no processo de projeto e teste seja comum em toda a indústria automotiva, o Renault Group investe em simuladores há mais de 30 anos! Essa maturidade tecnológica desempenhou um papel fundamental na redução pela metade dos tempos de desenvolvimento.

Apesar de tudo, alguns aspectos críticos do projeto e da engenharia de um novo veículo ainda exigem testes em condições reais. “No fim das contas, vendemos um objeto físico, um carro de verdade que anda e que precisa ser sentido. Não dá para substituir o ser humano nisso”, explica Guillaume Mercier, especialista em sistemas de assistência ao motorista (ADAS, Advanced Driver Assistance System).

O resultado é um diálogo constante entre os mundos real e virtual, que alimenta as ferramentas digitais com dados físicos, utiliza o poder de computação para acelerar o desenvolvimento e submete o veículo a uma validação física final, a fim de abranger todas as situações que um veículo enfrentará quando estiver na estrada.

Simulação numérica para orientar a tecnologia

Os testes digitais oferecem um nível de flexibilidade e tempos de resposta extremamente rápidos que a prototipagem física e a validação tradicional simplesmente não conseguem igualar. Essa economia de tempo também beneficia o cliente, que tem acesso às tecnologias e funcionalidades mais recentes mais rapidamente do que nunca.

No atual cenário automotivo, é “impossível prever tudo”, explica William Becamel, especialista líder em modelagem e simulação numérica. “Precisamos ser muito ágeis e flexíveis para incorporar o conteúdo certo ao veículo o mais rápido possível.”

As ferramentas de desenvolvimento digital são capazes de antecipar como um veículo será utilizado e, em seguida, simular cenários em apenas alguns dias. A equipe responsável pelo veículo pode, então, concentrar-se nas funcionalidades que correspondem às especificações técnicas e focar-se em sua concretização, antes da etapa conhecida como “congelamento do conceito”, que deve confirmar a escolha do modelo e definir claramente suas características distintivas e seus pontos fortes. “Nesta fase, precisamos saber exatamente o que queremos colocar no carro e definir cerca de 90% do projeto”, explica Stéphane Régnier, especialista em simulação imersiva e realidade virtual.

“Em um ambiente digital, é possível realizar um grande número de simulações e alterar a definição técnica com muita facilidade”, acrescenta William Becamel. “No protótipo físico, isso não é tão fácil.”

Tomemos como exemplo a sequência de boas-vindas, quando um motorista abre a porta e entra no veículo: o sistema pode exibir uma mensagem específica, ativar uma iluminação diferente ou até mesmo reproduzir um clipe de áudio. O que parece simples envolve, na verdade, uma comunicação complexa entre todos os sistemas informáticos e computadores do carro, e é aí que reside a força dos testes digitais, que permitirão configurar probabilidades de situações e interações quase infinitas.

“Hoje em dia, um carro é uma combinação de dezenas de computadores embarcados*”, explica Stéphane Régnier. “Todos eles trocam informações. Precisamos verificar se estão se comunicando corretamente entre si e se fornecem as informações ou a experiência adequadas ao cliente: não é uma tarefa fácil, já que os veículos estão se tornando muito sofisticados e repletos de tecnologias de ponta.”

Segundo o engenheiro, o uso da tecnologia digital permite validar esses sistemas numa fase muito inicial, com a possibilidade de aprimorar a experiência e, em seguida, verificar, em tempo real, cada atualização. “Se tivéssemos que fazer isso com protótipos físicos, levaria semanas”, afirma ele.

Simulação imersiva: quando o digital se une ao físico

Para facilitar o trabalho colaborativo, as equipes de desenvolvimento criam um gêmeo digital do veículo físico. Acessível a todos os engenheiros e designers do projeto, esse modelo virtual pode então ser testado em um simulador que reproduz condições de direção hiper-realistas.

Apresentamos o ROADS, o novo simulador de direção de alto desempenho do Renault Group, inaugurado em 2023 no Technocentre de Guyancourt, na França. Ele pesa 90 toneladas, incluindo o sistema de movimento, e é capaz de atingir uma aceleração de 1G em cada eixo. No topo, há uma cúpula de 7 metros de diâmetro, grande o suficiente para acomodar um carro de verdade em seu interior.

“Mas o carro não é usado. Ele não se move”, explica Stéphane Régnier. “É apenas um habitáculo com volante, pedais e interfaces de exibição para reproduzir a sensação de estar dentro de um carro de verdade.”

A simulação imersiva não apenas reduz o tempo de desenvolvimento, como também diminui consideravelmente os custos, uma vez que sua utilização evita a necessidade de construir vários protótipos físicos. O próprio simulador pode ser utilizado para testar praticamente todos os aspectos do funcionamento de um veículo, com um piloto de testes experiente no interior do habitáculo fornecendo feedback em tempo real.

«Por exemplo», explica Stéphane Régnier, «escolher o projeto certo de pneu para um veículo pode ser feito muito mais rapidamente. Você não precisa ter os pneus reais nas mãos, basta alimentar a máquina com o modelo». “O especialista que dirige dentro do habitáculo pode confirmar ou não a coerência do modelo com o que esperamos de pneus reais.” Após apenas uma ou duas voltas no simulador imersivo, em comparação com vários meses de prototipagem e testes físicos com o fabricante de pneus, a equipe pode chegar à escolha dos pneus mais adequados.

O protótipo automotivo como prova incontestável da realidade

Por mais completos que sejam os testes digitais, eles têm suas limitações. Isso vale mesmo na validação de funcionalidades com forte componente de software, como os sistemas ADAS, que permitem, por exemplo, a assistência ao estacionamento ou a frenagem de emergência.

No Renault Group, os sistemas ADAS se baseiam em uma plataforma de software comum, que é adaptada posteriormente a cada modelo. Seja para o Twingo, o Rafale, o Clio ou o Mégane, a base permanece a mesma; apenas as configurações variam para se adequar às especificidades de cada veículo, explica Guillaume Mercier. “A maior parte do nosso trabalho consiste em desenvolver um software sem falhas, antes mesmo de termos um veículo real”, destaca ele. “O protótipo físico serve então para aperfeiçoar a experiência do usuário. Não vamos para a pista para caçar‘bugs’; o veículo deve estar livre deles antes da fase de testes finais.”

A simulação é fundamental para corrigir falhas de software, mas é o protótipo físico que revela o verdadeiro comportamento do veículo na estrada. As ferramentas digitais reduzem o número de testes necessários, sem, no entanto, substituí-los totalmente.

«Não podemos substituir totalmente a percepção humana para finalizar o ajuste preciso de funcionalidades como os sistemas de assistência à condução, que se baseiam, na verdade, na forma como o cliente reage à aceleração ou à frenagem, por exemplo», explica Erwan Casalis, especialista em desempenho do cliente em ADAS e direção autônoma. “Há muitos julgamentos subjetivos que não podem ser totalmente captados por todas as ferramentas de simulação: precisamos sempre dirigir os carros nas estradas. Testes físicos e simulações numéricas formam, portanto, um ciclo contínuo de retroalimentação, com dados do mundo real que refinam constantemente os modelos para acelerar e melhorar o desenvolvimento automotivo futuro.”

Físico e digital: um verdadeiro diálogo

O objetivo, daqui a alguns anos, é combinar inteligência artificial, realidade virtual e simulações digitais para oferecer aos usuários, por meio de uma interface simples, uma visão completa e preditiva do desempenho do carro. No entanto, como destacam os quatro especialistas, a tecnologia, por mais avançada que seja, não é a resposta para tudo.

“O segredo está em usar a ferramenta certa no momento certo do processo”, conclui Stéphane Régnier. “Isso pressupõe uma compreensão detalhada das necessidades dos usuários e da experiência do cliente, para que a tecnologia traga um verdadeiro valor agregado.”

*ECU: Engine Control Unit (Unidade de Controle do Motor)