Mașina se concepe la granița dintre lumea virtuală și cea reală

Când ne gândim la testarea unui vehicul nou, ne imaginăm un pilot care face un tur pe o pistă de testare sau un manechin de test de coliziune zguduit de o coliziune simulată. Însă astăzi, tot mai multe validări se realizează în mediul digital, nu în cel fizic.

Realitate augmentată, gemeni digitali, simulare imersivă: aceste tehnologii permit perfecționarea aproape tuturor componentelor unui autovehicul înainte chiar de a produce un prototip. Rezultatul: dezvoltarea este mai rapidă, termenele de lansare pe piață sunt reduse, iar costul final pentru consumator scade.

Deși adoptarea digitalizării în procesul de proiectare și testare este o practică obișnuită în întreaga industrie auto, Renault Group investește în simulatoare de peste 30 de ani! Această maturitate tehnologică a jucat un rol esențial în reducerea la jumătate a duratei de dezvoltare.

Cu toate acestea, anumite aspecte critice ale proiectării și ingineriei unui vehicul nou necesită în continuare teste în condiții reale. „În cele din urmă, vindem un obiect fizic, o mașină adevărată care rulează și pe care trebuie să o simți. Nu poți înlocui cu adevărat omul în acest sens”, explică Guillaume Mercier, expert în sisteme de asistență la conducere (ADAS, Advanced Driver Assistance System).

Rezultatul este un dialog constant între lumea reală și cea virtuală, care alimentează instrumentele digitale cu date fizice, utilizează puterea de calcul pentru a accelera dezvoltarea și supune vehiculul unei validări fizice finale, pentru a acoperi toate situațiile cu care se va confrunta vehiculul odată ajuns pe șosea.

Simularea numerică pentru gestionarea tehnologiei

Testele digitale oferă un nivel de flexibilitate și timpi de răspuns extrem de rapizi, pe care prototiparea fizică și validarea tradițională pur și simplu nu le pot egala. Această economie de timp este în beneficiul clientului, care are acces la cele mai noi tehnologii și funcționalități mai repede ca niciodată.

În contextul actual al industriei auto, este „imposibil să previzi totul”, explică William Becamel, expert de frunte în modelare și simulare numerică. „Trebuie să fim foarte agili și flexibili pentru a integra cât mai repede posibil componentele potrivite în mașină.”

Instrumentele de dezvoltare digitală sunt capabile să anticipeze modul în care va fi utilizat un vehicul și apoi să simuleze, în doar câteva zile, diverse scenarii. Echipa responsabilă de vehicul se poate concentra astfel pe funcționalitățile care corespund caietului de sarcini și se poate axa pe finalizarea acestora, înainte de etapa numită „înghețarea conceptului”, care trebuie să confirme alegerea modelului și să definească clar caracteristicile sale distinctive și punctele forte. „În această etapă, trebuie să știm exact ce vrem să includem în mașină și să fixăm aproximativ 90% din proiect”, explică Stéphane Régnier, expert în simulare imersivă și realitate virtuală.

„Într-un mediu digital, poți realiza un număr mare de simulări și poți modifica specificațiile tehnice foarte ușor”, adaugă William Becamel. „În cazul prototipului fizic, nu este atât de ușor.”

Să luăm ca exemplu secvența de întâmpinare, atunci când un șofer deschide ușa și urcă în mașină: sistemul poate afișa un mesaj specific, poate activa o iluminare distinctă sau chiar poate reda un clip audio. Ceea ce pare simplu implică, de fapt, o comunicare complexă între toate sistemele informatice și calculatoarele mașinii, iar aici rezidă puterea testelor digitale, care vor permite configurarea unor probabilități aproape infinite de situații și interacțiuni.

„În prezent, o mașină este o combinație de zeci de computere integrate*”, explică Stéphane Régnier. „Toate acestea fac schimb de informații. Trebuie să ne asigurăm că comunică între ele în mod corespunzător și că oferă clientului informațiile sau experiența dorită: nu este o sarcină ușoară, având în vedere că vehiculele devin din ce în ce mai sofisticate și sunt dotate cu tehnologii de ultimă generație.”

Potrivit inginerului, utilizarea tehnologiilor digitale permite validarea acestor sisteme într-o fază incipientă, oferind posibilitatea de a îmbunătăți experiența utilizatorului și de a verifica, în timp real, fiecare actualizare. „Dacă ar trebui să facem asta cu prototipuri fizice, ar dura săptămâni întregi”, spune el.

Simulare imersivă: când lumea digitală se întâlnește cu cea fizică

Pentru a facilita colaborarea, echipele de dezvoltare creează un geamăn digital al vehiculului fizic. Acest model virtual, accesibil tuturor inginerilor și designerilor implicați în proiect, poate fi apoi testat într-un simulator care reproduce condiții de conducere hiperrealiste.

Iată ROADS, noul simulator de conducere de înaltă performanță al Renault Group, inaugurat în 2023 la Technocentre din Guyancourt, Franța. Cântărește 90 de tone, inclusiv sistemul de mișcare, și poate atinge o accelerație de 1G pe fiecare axă. În vârful său se află o cupolă cu un diametru de 7 metri, suficient de mare pentru a găzdui o mașină reală în interior.

„Dar mașina nu este folosită. Nu se mișcă”, explică Stéphane Régnier. „Este doar un habitaclu dotat cu volan, pedale și ecrane de afișare pentru a reproduce senzația de a te afla într-o mașină adevărată.”

Simularea imersivă nu doar scurtează durata de dezvoltare, ci și reduce considerabil costurile, întrucât utilizarea ei evită construirea mai multor prototipuri fizice. Simulatorul în sine poate fi folosit pentru a testa aproape toate aspectele legate de funcționarea unui vehicul, cu un pilot de încercare experimentat în habitaclu, care oferă feedback în timp real.

„De exemplu”, explică Stéphane Régnier, „alegerea modelului potrivit de anvelopă pentru un vehicul se poate face mult mai rapid. Nu este nevoie să ai anvelopele reale în mână, ci pur și simplu introduci datele în modelul computerizat”. „Specialistul care se află în interiorul cabinei poate confirma sau infirma coerența modelului cu ceea ce ne așteptăm de la anvelopele reale.” După doar una sau două ture în simulatorul imersiv, comparativ cu câteva luni de prototipare și teste fizice cu producătorul de anvelope, echipa poate ajunge la alegerea celor mai potrivite anvelope.

Prototipul automobilistic ca test incontestabil al realității

Oricât de cuprinzătoare ar fi testele digitale, ele au limitele lor. Acest lucru rămâne valabil chiar și în cazul validării funcționalităților cu o componentă software puternică, cum ar fi sistemele ADAS care permit, de exemplu, asistența la parcare sau frânarea de urgență.

În cadrul Renault Group, sistemele ADAS se bazează pe o platformă software comună, adaptată ulterior în funcție de model. Fie că este vorba de Twingo, Rafale, Clio sau Mégane, baza rămâne aceeași, doar setările variind pentru a se adapta la specificul fiecărui vehicul, precizează Guillaume Mercier. „Esenta muncii noastre consta in dezvoltarea unui software fara defecte, chiar inainte de a avea un vehicul real”, subliniaza el. „Prototipul fizic este apoi folosit pentru a perfecționa experienta utilizatorului. Nu mergem pe circuit pentru a depista‘bug-urile’, vehiculul trebuie sa fie lipsit de acestea inainte de faza de teste finale.”

Simularea se dovedește esențială pentru remedierea defectelor software, dar prototipul fizic este cel care dezvăluie adevăratul comportament al vehiculului pe șosea. Instrumentele digitale reduc numărul de teste necesare, fără însă a le înlocui complet.

„Nu putem înlocui complet percepția umană pentru a finaliza reglarea precisă a unor funcționalități precum sistemele de asistență la conducere, care se bazează într-adevăr pe modul în care clientul reacționează la accelerare sau la frânare, de exemplu”, precizează Erwan Casalis, expert în performanța ADAS și conducerea autonomă. „Există multe judecăți subiective care nu pot fi percepute complet în toate instrumentele de simulare: trebuie să conducem întotdeauna mașinile pe șosea. Testele fizice și simulările numerice formează astfel un ciclu continuu de feedback, cu date din lumea reală care rafinează constant modelele pentru a accelera și îmbunătăți dezvoltarea viitoare a automobilelor.”

Fizică și informatică: un adevărat dialog

Obiectivul, în următorii ani, este de a combina inteligența artificială, realitatea virtuală și simulările numerice pentru a oferi utilizatorilor, printr-o interfață simplă, o imagine de ansamblu completă și predictivă asupra performanțelor mașinii. Cu toate acestea, așa cum subliniază cei patru experți, tehnologia, oricât de avansată ar fi, nu reprezintă soluția universală.

„Totul se reduce la utilizarea instrumentului potrivit la momentul potrivit în cadrul procesului”, concluzionează Stéphane Régnier. „Acest lucru presupune o înțelegere aprofundată a nevoilor utilizatorilor și a experienței clientului, astfel încât tehnologia să aducă o adevărată valoare adăugată.”

*ECU: Engine Control Unit (unitate de comandă electronică a motorului)