Geamănul digital al vehiculelor: când modelele fizice și cele digitale se întâlnesc

Digitalizarea Renault Group nu este o noutate, dar se intensifică pe măsură ce compania se transformă într-o „Tech Company”. O orientare indispensabilă pentru a face față complexității tehnologice crescânde a vehiculelor, cerințelor tehnice și de reglementare din ce în ce mai numeroase, precum și îmbunătățirii continue a vehiculelor existente și viitoare, care evoluează acum într-un univers conectat. De câțiva ani, instrumentele aflate la dispoziția departamentelor de Design și Inginerie sunt atât de avansate încât realitatea virtuală o devansează pe cea fizică. Geamănul digital există înaintea vehiculului însuși. Explicații.

Gemenul digital: ce este? 

În dicționar, un geamăn digital este replica digitală a unui obiect, a unui proces sau a unui sistem. În industria auto, primele gemene digitale erau create prin digitalizarea sau copierea virtuală a vehiculelor reale. Piesă cu piesă, până la cel mai mic șurub. De aici provine termenul de „geamăn”. Odată cu progresul tehnologic, geamănul digital este acum creat înaintea versiunii sale fizice. Denumirea sa este înșelătoare, deoarece, de fapt, geamănul digital este alcătuit din toate machetele digitale și fizice ale viitorului obiect fizic. Din maturitatea acestora se va naște acesta din urmă.

Gemenul digital: industria auto nu mai poate funcționa fără el. Acesta a revoluționat metodele de lucru ale actorilor implicați în proiectarea, fabricarea și repararea unui vehicul. Departamentele de proiectare, inginerie, producție și service își îmbunătățesc performanțele, pot „comunica” între ele în timp real prin intermediul cloud-ului și pot partaja o bază de date exhaustivă și actualizată pe toată durata de viață a vehiculului. Și asta schimbă cu adevărat totul!

Despre nașterea geamănului digital

În procesul de creare a unui vehicul, departamentul de Design este responsabil de conceperea formei și a aspectului (caroseria, culorile și materialele vehiculului), îmbinând estetica, funcționalitatea și constrângerile fizice. Acesta este primul departament care concepe o „parte” a gemenului digital, realizând machete virtuale ale exteriorului și interiorului viitorului model. Obiectivul acestor multiple machete de „test” este de a obține cele mai bune prezentări și finisaje posibile.

Instrumentele digitale de randare realistă utilizate sunt atât de performante încât designerii pot evalua aspectul și calitatea percepută a unei caroserii sau a unui habitaclu create virtual. Aceștia pot gestiona texturile pieselor, potrivirea lor și chiar reflexiile părților lucioase sau vitrate ale mașinii. Parcă ai fi acolo!

Apoi, departamentul de Design transmite departamentului de Inginerie propunerile privind interiorul și exteriorul viitorului vehicul sub formă de date digitale prin intermediul cloud-ului.

La nașterea gemenilor identici

Departamentul de inginerie preia ștafeta de la departamentul de design și se ocupă de proiectarea tehnică a mașinii. Pe baza machetelor digitale disponibile în cloud, acesta creează virtual, pas cu pas, un vehicul complet în 3D. Caroseria, șasiul, arhitectura electrică și electronică, motorul… nu lipsește aproape nimic!

Datorită instrumentelor lor de simulare numerică tridimensională, inginerii pot plasa încă din faza incipientă un ocupant virtual la bordul unui viitor vehicul, exact așa cum ar fi cazul într-o mașină reală. Prin aceste teste se validează, în special, cerințele legate de poziționare (ergonomie) și de interfața om-mașină (IHM).

Departamentul de inginerie garantează conformitatea tuturor componentelor, dar și a sistemelor (sisteme de asistență la conducere, senzori etc.). Cu ajutorul gemenului digital, acesta creează și testează, de câte ori este necesar și fără limite fizice, fiecare element și echipament al mașinii pentru a verifica funcționarea lor la nivel de sistem și între sisteme. Absolut nimic nu este lăsat la voia întâmplării: fabricabilitate, montabilitate, compatibilitate, durabilitate etc.

În această fază, inginerii utilizează modelul digital complet în cadrul unei simulări 3D imersive pentru a testa, de exemplu, aerodinamica caroseriei, performanțele motorului, gestionarea transmisiei sau eficiența sistemului de climatizare prin simulare virtuală. Totul este analizat în detaliu!

Modelele digitale vor fi, de asemenea, supuse unor teste de coliziune virtuale, scenarii de conducere pe drumuri virtuale, teste în tunelul aerodinamic „digital” etc. Toate aceste simulări se realizează mult mai rapid și într-un număr mult mai mare decât ar fi posibil în cazul testelor fizice. Odată cu digitalizarea completă a procesului de creație și proiectare a unui vehicul, testele virtuale se efectuează cu până la doi ani înaintea testelor reale. Se înțelege astfel progresul pe care îl reprezintă tehnologia gemenului digital.

În faza de testare, fiecare alegere tehnică viabilă este integrată într-un model digital „optim”. Odată finalizat, acest model constituie gemenul digital utilizat pentru proiectarea primului model fizic. Trecem de la teorie la practică!

În sfârșit, gemeni!

După testele virtuale, urmează testele fizice cu prototipuri reale. În ciuda digitalizării, acestea rămân indispensabile, deoarece vor fi întotdeauna singurele care permit obținerea unor dovezi obiective, singurele „dovezi acceptabile pentru clienți”. Extrem de costisitoare de produs, aceste prototipuri sunt fabricate manual, în serie limitată, doar pentru a fi supuse unor teste dure! Ele sunt supuse unei multitudini de teste, în special dinamice, pe pistele de încercare ale centrului tehnic Renault din Aubevoye. Această fază de testare este acum etapa finală în care totul este validat definitiv înainte de lansarea producției în fabrică.

Astfel, există două lumi: cea digitală și cea fizică. De acum înainte, ele se vor însoți reciproc pe tot parcursul vieții.

Și apoi?

Îmbogățit cu toate testele reale efectuate pe prototipuri, geamănul digital final va fi utilizat de departamentul de producție pentru fabricarea viitorului vehicul de serie. Furnizorii vor utiliza clona virtuală a fiecărei piese pentru a fabrica piesa fizică. La rândul său, fabrica va utiliza gemenul digital complet pentru a elabora virtual viitoarea linie de asamblare, viitoarea configurare a mașinilor-unelte sau chiar pentru a măsura fluxurile viitoare (deplasările operatorilor, traseul pieselor etc.). Gemenul digital este o mină de informații pentru toată lumea!

Gemenii se însoțesc pe tot parcursul existenței lor, dar duc o viață separată. Înainte de fabricarea vehiculului, geamănul digital „alimentează” cel fizic. Odată ieșit din fabrică, se întâmplă invers. Meseriile din domeniul comerțului (logistica, vânzările și serviciile post-vânzare) alimentează geamănul digital cu feedback-ul clienților, monitorizarea calității și actualizări privind utilizareamașinilor „reale” pe parcursul „vieții lor de serie”.

Datorită virtualizării, durata totală necesară pentru proiectarea unui nou vehicul a fost redusă cu un sfert. Adică s-a câștigat un an. Un progres extraordinar, având în vedere complexitatea tehnologică tot mai mare a automobilelor!
Deși învățarea empirică nu va dispărea (imediat), viitorul inteligenței artificiale va extinde în mod exponențial domeniul de aplicare și performanțele învățării digitale. Geamănul digital este o tehnologie majoră și chiar indispensabilă pentru Renault Group. În proiectarea și fabricarea vehiculelor, dar nu numai. Acesta permite îmbunătățirea continuă a vehiculelor Renault Group. Pentru mai multă siguranță, confort și plăcere pentru proprietari. Așadar, cui mulțumim?