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

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

Realidade aumentada, gémeos digitais, simulação imersiva: estas tecnologias permitem aperfeiçoar praticamente todos os componentes de um automóvel antes mesmo de se produzir 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 conceção e teste seja comum em toda a indústria automóvel, o Renault Group investe em simuladores há mais de 30 anos! Esta maturidade tecnológica desempenhou um papel fundamental na redução para metade dos tempos de desenvolvimento.

Apesar de tudo, alguns aspetos críticos da conceção e da engenharia de um novo veículo continuam a exigir testes em condições reais. «No fim de contas, vendemos um objeto físico, um carro a sério que anda e que é preciso sentir. Não se pode realmente substituir o ser humano nisso», explica Guillaume Mercier, especialista em sistemas de assistência à condução (ADAS, Advanced Driver Assistance System).

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

A 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. Esta poupança de tempo beneficia também o cliente, que tem acesso às mais recentes tecnologias e funcionalidades mais rapidamente do que nunca.

No atual panorama automóvel, é «impossível prever tudo», explica William Becamel, especialista líder em modelação e simulação digital. «Temos de ser muito ágeis e flexíveis para integrar o conteúdo certo no veículo o mais rapidamente 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 equipa responsável pelo veículo pode então concentrar-se nas funcionalidades que correspondem ao caderno de encargos e focar-se na sua concretização, antes da fase denominada «congelamento do conceito», que deve confirmar a escolha do modelo e definir claramente as suas características distintivas e pontos fortes. «Nesta fase, temos de saber exatamente o que queremos incluir no carro e fixar cerca de 90 % do projeto», explica Stéphane Régnier, especialista em simulação imersiva e realidade virtual.

«Num 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 assim tão fácil.»

Tomemos como exemplo a sequência de boas-vindas, quando um condutor abre a porta e entra no veículo: o sistema pode exibir uma mensagem específica, ativar uma iluminação diferente ou até mesmo reproduzir um clip de áudio. O que parece simples envolve, na realidade, 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 automóvel é uma combinação de várias dezenas de computadores de bordo*», explica Stéphane Régnier. «Todos eles trocam informações. Temos de verificar se comunicam bem entre si e se fornecem a informação ou a experiência adequada ao cliente: não é uma tarefa fácil, uma vez que os veículos se estão a tornar muito sofisticados e repletos de tecnologias de ponta.»

Segundo o engenheiro, o recurso à tecnologia digital permite validar estes sistemas numa fase muito precoce, com a possibilidade de melhorar a experiência e, posteriormente, verificar, em tempo real, cada atualização. «Se tivéssemos de fazer isso com protótipos físicos, demoraria semanas», afirma.

Simulação imersiva: quando o digital se encontra com o físico

Para facilitar o trabalho colaborativo, as equipas de desenvolvimento criam um gémeo digital do veículo físico. Acessível a todos os engenheiros e designers do projeto, este modelo virtual pode depois ser testado num simulador que reproduz condições de condução hiper-realistas.

Apresentamos o ROADS, o novo simulador de condução de alto desempenho do Renault Group, inaugurado em 2023 no Technocentre de Guyancourt, em França. Pesa 90 toneladas, incluindo o sistema de movimento, e é capaz de atingir uma aceleração de 1G em cada eixo. No seu topo, encontra-se uma cúpula com 7 metros de diâmetro, suficientemente grande para acomodar um carro real no seu interior.

«Mas o carro não é utilizado. Não se mexe», explica Stéphane Régnier. «É apenas um habitáculo com volante, pedais e ecrãs para reproduzir a sensação de estar num carro a sério.»

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

«Por exemplo», explica Stéphane Régnier, «escolher o design certo de pneu para um veículo pode ser feito muito mais rapidamente. Não é preciso ter os pneus reais nas mãos, basta introduzir os dados do modelo na máquina». «O especialista que conduz no interior 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 equipa consegue chegar à escolha dos pneus mais adequados.

O protótipo automóvel como prova incontornável da realidade

Por mais completos que sejam os testes digitais, têm as suas limitações. Isto mantém-se verdadeiro mesmo na validação de funcionalidades com uma forte componente de software, como os sistemas ADAS que permitem, por exemplo, a assistência ao estacionamento ou a travagem de emergência.

No Renault Group, os sistemas ADAS assentam numa base de software comum, que é depois adaptada a cada modelo. Seja no Twingo, no Rafale, no Clio ou no Mégane, a base permanece idêntica; apenas as configurações variam para se adaptarem às especificidades de cada veículo, explica Guillaume Mercier. ««A essência do nosso trabalho consiste em desenvolver um software sem falhas, antes mesmo de termos um veículo real», sublinha ele. «O protótipo físico serve depois para aperfeiçoar a experiência do utilizador. Não vamos para a pista para procurar“bugs”, o veículo tem de estar isento deles antes da fase de testes finais.»

A simulação revela-se crucial 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 ensaios necessários, sem, no entanto, os substituir totalmente.

«Não podemos substituir completamente a perceção 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 travagem, por exemplo», explica Erwan Casalis, especialista em desempenho do cliente em ADAS e condução autónoma. «Existem muitos julgamentos subjetivos que não podem ser totalmente captados por todas as ferramentas de simulação: temos sempre de conduzir os carros em estradas. Os testes físicos e as simulações numéricas formam, assim, um ciclo de retroalimentação contínuo, com dados do mundo real que aperfeiçoam constantemente os modelos para acelerar e melhorar o desenvolvimento automóvel futuro.»

Físico e digital: um verdadeiro diálogo

O objetivo, dentro de alguns anos, é combinar inteligência artificial, realidade virtual e simulações digitais para proporcionar aos utilizadores, através de uma interface simples, uma visão completa e preditiva do desempenho do automóvel. No entanto, como salientam os quatro especialistas, a tecnologia, por mais avançada que seja, não é a resposta universal.

«O segredo está em utilizar a ferramenta certa no momento certo do processo», conclui Stéphane Régnier. «Isso pressupõe uma compreensão aprofundada das necessidades dos utilizadores e da experiência do cliente, para que a tecnologia traga um verdadeiro valor acrescentado.»

*ECU: Unidade de Controlo do Motor ou unidade de controlo eletrónico