A complexidade na indústria automotiva sempre estará presente, por isso, gerenciá-la e dominá-la são a chave para destravar a inovação.
Nesse sentido, a abordagem MBSE (Model Based System Engineering) é o que possibilitará o sucesso na jornada.
Saiba mais sobre o tema neste artigo.
Métodos de desenvolvimento tradicionais já não são mais sustentáveis
Se lembrarmos do clássico Fusca, um icônico carro de antigamente, percebemos que ele era basicamente um produto mecânico, com pouquíssimas funções eletrônicas e cabeamento. Obviamente, não existia nenhum software para ser usado em seu projeto.
Fonte: VW
Com o passar dos anos, os carros foram acompanhando os avanços tecnológicos e introduzindo recursos eletrônicos, como por exemplo injeção eletrônica e sistema ABS, com controladores muito especializados. Com isso, a infraestrutura para conectar tudo começou a ficar mais complexa.
Hoje estamos em um ponto onde o carro está se transformando em um computador sobre rodas. Com um controle central rodando um sistema operacional, implementando inteligência artificial e funções autônomas.
Fonte: miracle.net.in
Podemos dizer que um carro é um complexo sistema de diversos outros sistemas, com uma quantidade de softwares crescendo rapidamente. Então, claramente, novas ferramentas e novos métodos são necessários para dominar a complexidade e desenvolver essas máquinas.
O MBSE como ferramenta para sistemas complexos
A complexidade do projeto de um automóvel não se baseia na tecnologia embarcada, no entanto, os fabricantes de automóveis enfrentam desafios significativos ao lidar com os requisitos dos clientes.
Com a diversificação dos mercados locais, os fabricantes precisam fazer escolhas precisas de projeto para cada novo componente ou sistema, equilibrando requisitos conflitantes.
O aumento da variabilidade devido a esses requisitos torna o processo de desenvolvimento mais longo e propenso a erros, dificultando a gestão de dados e modificações.
Além disso, a pressão dos novos entrantes no mercado, a rápida evolução tecnológica e os novos modelos de negócios, como os táxis não tripulados, aumentam ainda mais a complexidade para os fabricantes.
Foi através desta complexidade que o Model Based System Engineering (MBSE) está rapidamente se difundindo com um mindset transformador, permitindo inovação rápida com controle avançado, coordenação e eficiência.
O MBSE pode ajudar a tornar as inspirações em inovações mais rápido do que nunca, com os projetos ficando dentro do estimado quanto a prazo e custo.
O Model Based System Engineering permite a otimização multi-estrutura através da transformação digital, usando o caminho digital para conectar arquiteturas multi-domínio com os requisitos. Isso torna mais fácil para colaborar e trocar ideias, com as informações movendo suavemente e com eficiência através de todas as etapas do desenvolvimento.
Utilizar o MBSE é empoderar o time de trabalho, enxergar como os sistemas interagem e avaliar o impacto de alterações através de todo o projeto, para salvar tempo, dinheiro e qualquer outro recurso valioso
Se implementado corretamente, o MBSE conecta as disciplinas de engenharia que irão resultar em produtos que têm melhor desempenho. MBSE é uma peça crítica no tabuleiro para realizar gêmeos digitais e tecnologias baseadas em modelos.
Como o MBSE funciona?
A chave para o sucesso está nas melhorias na integração de sistemas com simulação para avaliar virtualmente o comportamento do produto e estabelecer colaboração entre equipes de design, simulação e projeto.
Com a simulação de sistema, os engenheiros criam uma representação de seu produto industrial considerando vários domínios físicos e tecnologias de forma integrada. Usando a simulação de sistema, os fabricantes veem como seu sistema como um todo se comporta em vários cenários e condições para avaliar as especificações de design do produto no mundo virtual.
Infelizmente, a implementação da simulação de sistema muitas vezes ocorre no final do ciclo. Neste ponto, é tarde demais para resolver problemas reais.
Por exemplo, na indústria automotiva, uma empresa poderia colocar o motor certo, a caixa de câmbio certa e os componentes certos do trem de força no lugar, mas tudo funcionando em conjunto leva a uma transmissão instável.
A simulação de todo o sistema mais cedo no processo de design poderia ter otimizado o sistema. Se fosse realizado no início, o fabricante já teria encontrado os problemas do trem de força de baixa qualidade e os custos associados ao redesenho e prototipagem seriam menores.
A maioria das equipes de engenharia tem uma boa compreensão de seus projetos, mas ainda não os estão integrando completamente, o que leva à descoberta de problemas mais tarde no processo.
Sem uma visão abrangente do sistema, o resultado poderia levar ao fracasso. Portanto, é crucial para as empresas mudar seus métodos e processos de simulação para garantir uma continuidade do modelo e que a gestão de dados correspondente esteja correta.
A engenharia no lado esquerdo do ciclo V consome menos de 5% do custo de um programa, mas determina mais de 80% do custo do ciclo de vida do produto.
Implementando o MBSE
Historicamente, a simulação de sistema esteve nas mãos de poucos. Esses usuários especializados ainda desempenham um papel crítico no ciclo de design de hoje, mas as empresas enfrentam o desafio de implantar e disseminar o uso de modelos para gestão de projetos.
Ao não usar um modelo virtual em uma escala mais ampla, os custos de desenvolvimento e teste estão cada vez mais onerando o resultado final. Enquanto isso, os silos significam que os departamentos trabalham separadamente e poderiam estar simulando e testando seus componentes independentemente, em vez de compreensivamente como um sistema inteiro.
Hoje, no contexto de implantação em larga escala de simulação de sistema, novas categorias de usuários aparecem. Além dos especialistas em simulação de sistema, novos papéis, como arquitetos de sistema e analistas de sistema, surgem.
Os arquitetos de sistema supervisionam a estruturação do framework de simulação de sistema antes de compartilhá-lo em toda a empresa. Em seguida, especialistas de domínio preenchem a tela de modelagem estabelecida pelos arquitetos e definem o nível certo de complexidade e detalhes para cada subsistema. Após isso, os analistas de sistema, como engenheiros de programa ou engenheiros de projeto, usam as estruturas criadas para executar análises de variantes massivas para avaliar, otimizar e validar escolhas de projeto.
Aplicações do MBSE
Não há indústria que não possa se beneficiar da simulação de sistema, e muitas começarão a usar a tecnologia para trabalhar em produtos inovadores e inteligentes. Qualquer coisa relacionada a transporte, como carros, aviões, navios e trens, até máquinas industriais ou energia e utilidades e até mesmo qualquer empresa menor, pode enfrentar interrupções sem o uso de simulação.
Interações entre sistemas multifísicos também exigem habilidades multidisciplinares; portanto, os engenheiros em ascensão terão que se concentrar mais do que em uma única disciplina.
A introdução de ferramentas de simulação de sistema na universidade é fundamental para compreender esse conhecimento e reduzir o limiar para aplicar conceitos abstratos durante projetos de ensino e pesquisa.
A simulação de sistema oferece a capacidade de obter uma quantidade enorme de conhecimento e compreensão do comportamento do produto nas fases iniciais de design, levando à otimização rápida das escolhas de tecnologia.
Juntamente com a quebra dos silos que muitas vezes impedem a integração de vários componentes, as decisões são tomadas mais cedo na fase de design, garantindo que o produto ou sistema funcione como um todo. A simulação de sistema precoce significa redução de custos e tempo do produto.
Projeto e simulação em um ambiente virtual completo com a Siemens
No MBSE que é desenvolvido dentro da plataforma Simcenter da Siemens os modelos são os principais carregadores de informações. O desenho mecânico da geometria é capturado com um modelo 3D que pode ser modelado no NX.
A robustez da estrutura é verificada pelo modelo de elementos finitos no Simcenter 3D. O comportamento do sistema é descrito por um modelo de sistemas desenvolvido no Simcenter Amesim. O modelo de sistema contém necessidades, casos de utilização, desenho lógico com blocos, casos de teste e mais.
Amarrando tudo isso junto fornece total controle de todos os aspectos importantes de um produto no qual é possível prever de maneira muito melhor como ele irá desempenhar na vida real.
O gêmeo digital no Simcenter compreende todo o carro, os softwares, mecânicas, eletrônicas e comportamento físico. Assim é possível simular e validar cada passo do desenvolvimento para conseguir identificar problemas e possíveis falhas antes de produzir protótipos.
Com o portfólio Simcenter da Siemens há uma ampla gama de sistemas que podem ser simulados analisando todo o desempenho, que pode ser gerenciamento térmico, fluidodinâmica, ruídos, conforto, dirigibilidade, modelo autônomos de direção, sistemas motrizes completos a combustão ou elétricos.
Ou seja, é possível ter um modelo completo do veículo e o MBSE é o caminho para integração e o Simcenter é a ferramenta, eliminando os silos existentes, promovendo uma visão global e integrada do produto para que os critérios sejam atendidos.
Pronto para antecipar o futuro? Fale com a JL Engenharia & Software e saiba como aplicar a simulação nos seus projetos.
