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La verificación y validación de vehículos autónomos exige fusionar el mundo real y virtual

Por: Nand Kochhar , VP de Automotive & Transportation, Siemens Digital Industries Software (Créditos: Siemens )

A medida que la industria automovilística avanza hacia el futuro, las empresas se enfrentan al reto de construir vehículos que ofrezcan mayor comodidad, seguridad y conectividad. Se espera que la llegada de los vehículos autónomos y definidos por software (VA/VDS) acentúe esta tendencia y amplíe aún más los límites de la complejidad de los vehículos. Los VA, en particular, requerirán componentes de última generación en múltiples ámbitos, como software, chips semiconductores, sensores y cableado eléctrico, lo que culminará en vehículos más sofisticados nunca antes fabricados.

La complejidad de los vehículos autónomos como sistema de sistemas será sin duda inmensa. Sin embargo, la verificación y validación de la seguridad, fiabilidad y rendimiento de los vehículos autónomos en todos los escenarios de tráfico puede resultar una tarea aún más retadora. Las proyecciones indican que las plataformas de vehículos autónomos tendrán que completar el equivalente a miles de millones de kilómetros de pruebas para garantizar su seguridad y fiabilidad.

Así pues, un reto fundamental para los fabricantes de vehículos autónomos será el desarrollo de métodos de verificación y validación que permitan evaluar rápidamente el rendimiento de estos sofisticados vehículos en todo tipo de escenarios de tráfico y condiciones climáticas.

Las pruebas en condiciones reales deben complementarse con simulaciones de alta fidelidad que ayuden a los equipos de diseño a recopilar información vital de forma más rápida y rentable. Con un enfoque combinado de pruebas en el mundo real y simulaciones, los equipos de ingeniería en vehículos autónomos pueden identificar casos extremos sobre la marcha y evaluar el comportamiento del vehículo en todos los escenarios de conducción de forma más rápida y rentable.

Para llevar a cabo este enfoque combinado real y virtual se necesita una plataforma integrada de desarrollo de VA que pueda probar y volver a probar el funcionamiento del vehículo en escenarios virtuales realistas durante todo el ciclo de vida del diseño. Una plataforma integrada de diseño y simulación de VA permite incorporar los resultados de las pruebas y los datos de simulación al diseño del vehículo, creando un sistema de bucle cerrado que mejora el diseño, el funcionamiento y las características físicas del sistema con datos de alta fidelidad.

Una plataforma de este tipo es posible gracias a un amplio enfoque de digitalización que apoya la creación de un gemelo digital completo del vehículo autónomo, que abarca el diseño, la verificación y validación, la supervisión sobre el terreno y la optimización del hardware, el software, la producción y el ciclo de vida del vehículo.

La digitalización favorece un enfoque de simulación combinado

El desarrollo de sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS, por sus siglas en inglés) y vehículos autónomos es un proceso de ingeniería basado en datos. Se generan, analizan y reincorporan al diseño grandes cantidades de datos en cada paso del ciclo de vida a través del gemelo digital integral. Al traducir los datos en bruto y al transformarlos en conocimientos de ingeniería que impulsan mejoras y optimizaciones se pueden ganar y perder ventajas competitivas.

Todo empieza con la recolección de datos en el mundo real. Normalmente, la cantidad de datos recopilados en una prueba física es inmensa. Las soluciones de recopilación de datos digitalizados incluyen software que puede realizar un análisis inicial de los datos, distinguiendo los datos que son pertinentes para el objetivo de la prueba en cuestión y permitiendo a los equipos tomar decisiones bien informadas sobre el almacenamiento de datos y la prioridad de procesamiento.

Los datos capturados se vuelven aún más potentes cuando se convierten al dominio virtual. Los datos de las pruebas reales pueden enriquecer los entornos de los vehículos simulados y la dinámica de conducción, dando lugar a un gemelo digital de mucha mayor fidelidad. Los escenarios capturados durante las pruebas en el mundo real también pueden ser importados y recrearse en una solución de simulación. Una vez en el entorno de simulación, el equipo de ingenieros puede modificar todos los parámetros del escenario, como las condiciones meteorológicas o la velocidad del vehículo, lo que permite a los equipos cuestionar todas las facetas del rendimiento del sistema.

Las simulaciones de alta fidelidad de un gemelo digital completo de un vehículo también presentan el mejor entorno para la identificación de los llamados escenarios «desconocidos-no seguros». Los equipos de ingenieros pueden utilizar los conocimientos de situaciones reales conocidas en combinación con métodos matemáticos para descubrir escenarios críticos alternativos. Hacerlo en el entorno virtual permite a los equipos descubrir y analizar estos escenarios de forma mucho más eficiente, reduciendo el número de escenarios desconocidos e inseguros y, por tanto, el riesgo en el que se incurre al desplegar sistemas autónomos.

Construir el futuro de la movilidad con la digitalización

El éxito de la implementación de sistemas de conducción automatizada depende en gran medida de nuestra capacidad para resolver el inmenso reto de la verificación y validación de los sistemas de los vehículos autónomos. Los VA tendrán que funcionar de forma segura y fiable en todas las condiciones meteorológicas y de tráfico, y en entornos urbanos, suburbanos y rurales. Los fabricantes de sistemas de vehículos autónomos y las empresas de transporte tendrán que adoptar el gemelo digital integral para crear un enfoque digitalizado de realidad mixta para el desarrollo, la verificación y la validación de sus sistemas.

A medida que el futuro del transporte automatizado se acerca a la realidad, las empresas de automoción y transporte se enfrentan a una transformación tanto en los productos que crean como en los métodos con los que llevan a cabo sus negocios. Aunque existen grandes oportunidades en el futuro, el camino hacia ellas se ve obstaculizado por varios impedimentos. Las empresas que apuesten por la digitalización superarán estos obstáculos y establecerán una base sólida para el futuro de los vehículos conectados, automatizados y cada vez más definidos por software.


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