A digitalização é fundamental para lidar com as complexidades do desenvolvimento de veículo autônomo

A digitalização é fundamental para lidar com as complexidades do desenvolvimento de veículo autônomo

Por Nand Kochhar, vice-presidente de estratégia do setor automotivo e de transporte da Siemens Digital Industries Software

O mercado automotivo passa por uma transformação. Novas tecnologias, demandas dos consumidores, pressões ambientais e outros fatores estão criando uma corrida para reinventar a experiência de condução pessoal, tornando-a mais confortável, conveniente, segura e sustentável. Por isso, os veículos autônomos (VAs) são uma peça chave desta transformação e estão impactando o desenvolvimento e a cadeia de produção do veículo à medida que se aproximam de ser realidade.

Os VAs vão exigir uma variedade de tecnologias avançadas e domínios de engenharia para desenvolver verdadeiras capacidades de direção autônoma: isso inclui sistemas mecânicos, elétricos e eletrônicos, além de software incorporado, inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina e redes de comunicação, tudo isso trabalhando junto para fornecer funcionalidades de direção autônoma. Em um VA, esses domínios se conectam em maior grau do que antes, desta forma, nenhum sistema dentro do veículo é realmente independente.

Um assistente de mudança de faixa, por exemplo, requer sensores, processadores e software para detectar as linhas da estrada e calcular a trajetória do veículo antes de ativar os componentes mecatrônicos do sistema de direção que controlam o veículo. No entanto, mesmo os sistemas mais avançados disponíveis hoje apenas alcançam capacidades de direção autônoma de nível 3 (Figura 1).

O sistema de nível 3 pode exigir que o motorista humano assuma o controle em certas circunstâncias, enquanto o sistema de nível 4 deve sempre ter controle total sobre o veículo, embora apenas dentro de suas condições operacionais especificadas.

Figura 1: Os recursos como assistente de mudança de faixa ou controle de cruzeiro adaptativo, dependem de uma combinação de sensores, processadores e atuadores eletromecânicos.

No entanto, mais progressos para atingir a autonomia total vão depender do amadurecimento de várias tecnologias essenciais: sensores de visão devem ser capazes de identificar com precisão outros veículos, pedestres e uma série de outros objetos em uma variedade de condições climáticas e de iluminação. E o poder de computação a bordo precisará aumentar significativamente para processar a imensa quantidade de dados capturados pelo sensor em velocidades quase em tempo real. Além disso, as comunicações veículo-veículo, veículo-infraestrutura e veículo-nuvem terão que ser mais difundidas para permitir que os VAs operem como um sistema, em vez de veículos individuais.

O desafio inerente é que, à medida que essas tecnologias amadurecem e aproximam o setor dos VAs de nível 4 e 5, a complexidade do veículo cresce.

Um VA de nível 5 substitui todas as funções que envolvem “sentir, pensar, agir” de um motorista humano usando software, componentes eletrônicos, mecânicos ou mecatrônicos. Câmeras e outros tipos de sensores agem como olhos, ouvidos e terminações nervosas do veículo, detectando o ambiente de condução e fornecendo informações para os outros sistemas do veículo. Chips de computador e software avançado se combinam para agir como o “cérebro”, recebendo informações sensoriais para processamento e tomada de decisão. As conexões de rede de alta velocidade podem ser consideradas como “nervos” que transportam informações dos sistemas de sensores para o núcleo de processamento e transmitem instruções na direção oposta. E, por fim, os sistemas mecânicos e mecatrônicos são como “músculos” que convertem sinais elétricos em movimento físico para fornecer direção, frenagem, aceleração e muito mais. O resultado é um veículo que cada vez mais parece um “computador sobre rodas”.

Por isso, as empresas que esperam participar da revolução dos veículos autônomos, incluindo fabricantes de equipamentos originais, fornecedores e novos grupos do setor devem ser capazes de fornecer recursos inovadores e de enfrentar a crescente complexidade de integrar esses recursos em sistemas mecânicos, elétricos e eletrônicos de um veículo.

Figura 2: Um gêmeo digital abrangente do veículo intensificará a inovação e ajudará as empresas a enfrentar os desafios do futuro com mais eficácia.

No centro dessa transformação está o conceito de um gêmeo digital abrangente do veículo, cobrindo cada aspecto do veículo e seus processos de produção associados, durante todo o seu ciclo de vida. Esse gêmeo digital se torna a espinha dorsal do desenvolvimento de produtos -- capaz de fornecer mais informações, reduzir o tempo do ciclo de desenvolvimento, melhorar a eficiência e aumentar a agilidade do mercado.

Ele será a base para a abordagem colaborativa e integrada exigida pelos veículos modernos, reunindo os domínios mecânico, elétrico, eletrônico e de software para projetar um sistema completo. Além disso, permite simulações de alta fidelidade para que as equipes de engenharia usem situações conhecidas do mundo real em combinação com métodos matemáticos comprovados para descobrir cenários críticos de segurança. Fazer isso em um ambiente virtual permite que se descubram e se analisem esses cenários com muito mais eficiência.

Estas soluções de simulação modernas podem ajudar na verificação e na validação completa do veículo em várias condições ambientais e de tráfego. Essas soluções permitem que as empresas testem vários sistemas e até veículos inteiros em ambientes virtuais antes de se comprometerem com as despesas de prototipagem e certificação física.

Quando se trata de implementar estas tecnologias avançadas e o método de desenvolvimento de veículos, é importante reconhecer o valor de fortes parcerias em tecnologia para o sucesso dos programas de transformação digital. Empresas como a Siemens têm trabalhado com clientes de todos os setores para desenvolver planos de digitalização e construir gêmeos digitais poderosos de produtos, processos de produção e muito mais. Um parceiro em tecnologia pode oferecer um portfólio robusto de recursos digitais, serviços de consultoria e engenharia que podem reduzir os riscos no programa de transformação digital e acelerar o progresso para atingir os principais marcos. Um forte parceiro tecnológico pode implementar tecnologias de forma a melhor atender às necessidades da empresa: nas suas instalações, na nuvem ou por meio de uma abordagem de nuvem híbrida. Com o suporte certo em tecnologia e serviços de engenharia, as empresas automotivas podem superar os desafios da complexidade dos VAs e do futuro digital de sua indústria.

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