L'auto si colloca a metà strada tra il mondo virtuale e quello reale

Quando si pensa ai test su un nuovo veicolo, viene in mente un pilota che percorre un circuito di prova o un manichino da crash test scosso da una collisione simulata. Ma oggi sempre più verifiche vengono effettuate nel mondo digitale e non in quello fisico.

Realtà aumentata, gemelli digitali, simulazione immersiva: queste tecnologie consentono di perfezionare quasi tutte le componenti di un'automobile prima ancora di realizzare un prototipo. Il risultato: uno sviluppo più rapido, tempi di immissione sul mercato più brevi e un costo finale ridotto per il consumatore.

Sebbene l'adozione della digitalizzazione nel processo di progettazione e collaudo sia ormai una pratica diffusa in tutto il settore automobilistico, il Grouppo Renault investe nei simulatori da oltre 30 anni! Questa maturità tecnologica ha svolto un ruolo fondamentale nel dimezzare i tempi di sviluppo.

Ciononostante, alcuni aspetti critici della progettazione e dell'ingegnerizzazione di un nuovo veicolo richiedono ancora dei test in condizioni reali. «In fin dei conti, vendiamo un oggetto fisico, una vera auto che corre e che bisogna provare. Non si può davvero sostituire l'essere umano in questo», spiega Guillaume Mercier, esperto di sistemi di assistenza alla guida (ADAS, Advanced Driver Assistance System).

Il risultato è un dialogo costante tra il mondo reale e quello virtuale che alimenta gli strumenti digitali con dati fisici, sfrutta la potenza di calcolo per accelerare lo sviluppo e sottopone il veicolo a una verifica fisica finale, al fine di coprire tutte le situazioni che un veicolo dovrà affrontare una volta in strada.

La simulazione numerica per guidare la tecnologia

I test digitali offrono un livello di flessibilità e tempi di risposta estremamente rapidi che la prototipazione fisica e la validazione tradizionale non riescono semplicemente a eguagliare. Questo risparmio di tempo va a vantaggio anche del cliente, che ha accesso alle tecnologie e alle funzionalità più recenti più rapidamente che mai.

«Nel panorama automobilistico odierno è "impossibile prevedere tutto"», spiega William Becamel, esperto di spicco nel campo della modellazione e della simulazione numerica. «Dobbiamo essere molto agili e flessibili per integrare i contenuti giusti nell'auto il più rapidamente possibile.»

Gli strumenti di sviluppo digitale sono in grado di prevedere come verrà utilizzato un veicolo e quindi di simulare, in pochi giorni, diversi scenari. Il team incaricato del veicolo può così concentrarsi sulle funzionalità che corrispondono al capitolato d'oneri e dedicarsi alla loro realizzazione, prima della fase denominata «congelamento del concept», che deve confermare la scelta del modello e definirne chiaramente le caratteristiche distintive e i punti di forza. «A questo punto, dobbiamo sapere esattamente cosa vogliamo mettere nell'auto e fissare circa il 90% del progetto», spiega Stéphane Régnier, esperto di simulazione immersiva e realtà virtuale.

«In un ambiente digitale è possibile eseguire un gran numero di simulazioni e modificare le specifiche tecniche con estrema facilità», aggiunge William Becamel. «Sul prototipo fisico, invece, non è così semplice.»

Prendiamo ad esempio la sequenza di benvenuto, quando un conducente apre la portiera ed entra nell'auto: il sistema può visualizzare un messaggio specifico, attivare un'illuminazione particolare o persino riprodurre un breve brano audio. Ciò che sembra semplice implica in realtà una comunicazione complessa tra tutti i sistemi informatici e i computer di bordo dell'auto, ed è proprio qui che risiede la forza dei test digitali, che consentiranno di configurare una gamma quasi infinita di situazioni e interazioni.

«Oggi un'auto è costituita da decine di computer di bordo*», spiega Stéphane Régnier. «Tutti questi dispositivi si scambiano informazioni. Dobbiamo verificare che comunichino correttamente tra loro e forniscano al cliente le informazioni o l'esperienza giuste: non è un compito facile, dato che i veicoli stanno diventando sempre più sofisticati e dotati di tecnologie all'avanguardia.»

Secondo l'ingegnere, l'uso della tecnologia digitale consente di testare questi sistemi in una fase molto precoce, con la possibilità di migliorare l'esperienza utente e di verificare, in tempo reale, ogni aggiornamento. «Se dovessimo farlo con prototipi fisici, ci vorrebbero settimane», afferma.

Simulazione immersiva: quando il digitale incontra il mondo reale

Per facilitare il lavoro di squadra, i team di sviluppo creano un gemello digitale del veicolo fisico. Accessibile a tutti gli ingegneri e i progettisti coinvolti nel progetto, questo modello virtuale può poi essere testato in un simulatore che riproduce condizioni di guida iperrealistiche.

Ecco ROADS, il nuovo simulatore di guida ad alte prestazioni del Grouppo Renault, inaugurato nel 2023 presso il Technocentre di Guyancourt, in Francia. Pesa 90 tonnellate, compreso il sistema di movimento, ed è in grado di raggiungere un'accelerazione di 1G su ciascun asse. Nella sua parte superiore si trova una cupola di 7 metri di diametro, abbastanza grande da ospitare al suo interno un'auto vera e propria.

«Ma l'auto non viene utilizzata. Non si muove», spiega Stéphane Régnier. «È solo un abitacolo dotato di volante, pedali e interfacce di visualizzazione per ricreare la sensazione di trovarsi in un'auto vera e propria.»

La simulazione immersiva non solo accorcia i tempi di sviluppo, ma riduce anche notevolmente i costi, poiché il suo utilizzo evita di dover costruire diversi prototipi fisici. Il simulatore stesso può essere utilizzato per testare quasi tutti gli aspetti del funzionamento di un veicolo, con un collaudatore esperto all'interno dell'abitacolo che fornisce un feedback in tempo reale.

«Ad esempio», spiega Stéphane Régnier, «scegliere il giusto modello di pneumatico per un veicolo può avvenire molto più rapidamente. Non è necessario avere gli pneumatici reali tra le mani, basta semplicemente inserire i dati nel modello». «Lo specialista che guida all’interno dell’abitacolo può confermare o meno la coerenza del modello con ciò che ci aspettiamo da pneumatici reali». Dopo solo uno o due giri nel simulatore immersivo, rispetto a diversi mesi di prototipazione e test fisici con il produttore di pneumatici, il team può arrivare alla scelta degli pneumatici più adatti.

Il prototipo automobilistico come prova imprescindibile della realtà

Per quanto completi possano essere i test digitali, hanno comunque i loro limiti. Ciò vale anche quando si tratta di verificare funzionalità con una forte componente software, come i sistemi ADAS che consentono, ad esempio, l'assistenza al parcheggio o la frenata di emergenza.

All'interno del Grouppo Renault, i sistemi ADAS si basano su una piattaforma software comune, che viene poi adattata ai diversi modelli. Che si tratti di Twingo, Rafale, Clio o Mégane, la base rimane la stessa; cambiano solo le impostazioni per adattarsi alle specificità di ciascun veicolo, precisa Guillaume Mercier. «La parte essenziale del nostro lavoro consiste nello sviluppare un software privo di difetti, prima ancora di avere un veicolo reale», sottolinea. «Il prototipo fisico serve poi a perfezionare l’esperienza utente. Non ci rechiamo in pista per individuare i“bug”: il veicolo deve esserne privo prima della fase di test finali.»

La simulazione è fondamentale per correggere i difetti del software, ma è il prototipo fisico a rivelare il vero comportamento del veicolo su strada. Gli strumenti digitali riducono il numero di prove necessarie, senza però sostituirle completamente.

«Non possiamo sostituire completamente la percezione umana per mettere a punto con precisione funzionalità come i sistemi di assistenza alla guida, che si basano proprio sul modo in cui il cliente reagisce, ad esempio, all’accelerazione o alla frenata», precisa Erwan Casalis, esperto di prestazioni ADAS e guida autonoma. «Ci sono molti giudizi soggettivi che non possono essere percepiti completamente in tutti gli strumenti di simulazione: dobbiamo sempre guidare le auto su strada. I test fisici e le simulazioni numeriche formano quindi un ciclo di feedback continuo, con dati del mondo reale che affinano costantemente i modelli per accelerare e migliorare lo sviluppo automobilistico futuro.»

Fisico e digitale: un vero e proprio dialogo

L'obiettivo, entro pochi anni, è quello di combinare intelligenza artificiale, realtà virtuale e simulazioni numeriche per offrire agli utenti, tramite un'interfaccia semplice, una panoramica completa e predittiva delle prestazioni dell'auto. Tuttavia, come sottolineano i quattro esperti, la tecnologia, per quanto avanzata, non è la risposta universale.

«La sfida consiste nell’utilizzare lo strumento giusto al momento giusto nel processo», conclude Stéphane Régnier. «Ciò richiede una comprensione approfondita delle esigenze degli utenti e dell’esperienza del cliente, affinché la tecnologia apporti un reale valore aggiunto.»

*ECU: Engine Control Unit (unità di controllo elettronico del motore)