Cyfrowy bliźniak samochodu to zapisana w komputerze kopia tego, co widzimy w rzeczywistości. Zapisanie wszystkie w postaci numerycznej pozwala na przeprowadzenie wielu złożonych symulacji które uzupełniają i wspomagają testy fizyczne, a więc skrócenie procesu projektowania i przyspieszenie wdrożenia.
Jak stworzyć pojazd przyszłości? W tym celu Grupa Renault wykorzystuje swoją wiedzę i historyczne dziedzictwo oraz potężną bazę wiedzy, uzupełnianą codziennie o doświadczenia z eksploatacji swoich aut. Ale wykorzystuje też najbardziej zaawansowane technologie w zakresie IT, cyfryzacji, symulacji cyfrowej, sztucznej inteligencji, uczenia maszynowego, zarządzania danymi i chmury. Pojazdy są obecnie projektowane na podstawie ich cyfrowego bliźniaka.
Cyfryzacja Grupy Renault nasila się w miarę jak firma przekształca się z producenta opierającego się głównie na sprzęcie na nowoczesną firmę IT. Komputery ułatwiają bardzo wiele, w tym radzenie sobie z coraz większą liczbą wymogów technicznych i regulacyjnych oraz ciągłym doskonaleniem istniejących i przyszłych pojazdów, które obecnie są coraz bardziej obecnie w świecie on-line. W ostatnich latach narzędzia dostępne dla projektowania oraz inżynierii stały się tak zaawansowane, że rzeczywistość wirtualna wyprzedziła rzeczywistość fizyczną. Cyfrowy bliźniak istnieje przed samym pojazdem. Wyjaśnijmy.
W słowniku bliźniak cyfrowy to cyfrowa replika obiektu, procesu lub systemu. W branży motoryzacyjnej pierwsze cyfrowe bliźniaki powstawały poprzez skanowanie lub wirtualne kopiowanie prawdziwych pojazdów. Część po części, aż do najmniejszej śrubki. Stąd określenie bliźniak. Wraz z postępem technologii, cyfrowy bliźniak powstaje obecnie przed jego fizyczną wersją. Nazwa jest myląca, bo w rzeczywistości na cyfrowego bliźniaka składają się wszystkie modele cyfrowe i modele fizyczne przyszłego obiektu fizycznego. To z ich dojrzałości narodzi się ten drugi.
Przemysł motoryzacyjny nie może się już dzisiaj obejść bez cyfrowego bliźniaka. Zrewolucjonizował metody pracy osób zaangażowanych w projektowanie, produkcję i naprawę pojazdu. Projektowanie, inżynieria, produkcja i obsługa posprzedażowa poprawiają swoje osiągnięcia, mogą „rozmawiać” ze sobą w chmurze w czasie rzeczywistym i dzielić się wyczerpującą i aktualną bazą danych przez cały okres eksploatacji pojazdu. I to naprawdę zmienia wszystko!
Najpierw powstaje wygląd
Podczas tworzenia pojazdu, biuro projektowe jest odpowiedzialne za stworzenie formy i wyglądu (nadwozia, kolorów i materiałów pojazdu) poprzez pogodzenie estetyki, funkcji i ograniczeń fizycznych. Jest to pierwszy dział, który zaprojektował „kawałek” cyfrowego bliźniaka, tworząc wirtualne modele wyglądu zewnętrznego i wnętrza przyszłego modelu. Celem tych wielokrotnych „testowych” modeli jest osiągnięcie jak najlepszego wyglądu prezentacji i wykończenia.
Stosowane narzędzia cyfrowego renderingu są tak zaawansowane, że projektanci mogą ocenić wygląd i postrzeganą jakość wirtualnie stworzonego nadwozia lub wnętrza. Mogą zarządzać teksturami części, ich dopasowaniem, a nawet odbiciami błyszczących lub szklanych części samochodu. To tak jakbyśmy tam byli!
Biuro projektowe przesyła następnie swoje propozycje dotyczące wnętrza i wyglądu zewnętrznego przyszłego pojazdu do działu inżynierskiego – wszystko jako dane cyfrowe za pośrednictwem chmury.
Dopiero potem działają inżynierowie
Inżynieria przejmuje rolę projektowania i technicznie projektuje samochód. Na podstawie cyfrowych modeli dostępnych w chmurze, wirtualnie krok po kroku tworzy kompletny pojazd w 3D. Nadwozie, podwozie, architektura elektryczna i elektroniczna, silnik… niczego lub prawie niczego nie brakuje!
Dzięki trójwymiarowym narzędziom do symulacji cyfrowej inżynierowie są w stanie zainstalować wirtualnego pasażera na pokładzie przyszłego pojazdu na bardzo wczesnym etapie, podobnie jak w fizycznym samochodzie. Dzięki tym testom walidowane są ograniczenia związane z pozycjonowaniem (ergonomią) i HMI (interfejsem człowiek-maszyna).
Inżynieria gwarantuje zgodność wszystkich części i systemów (urządzenia wspomagające jazdę, czujniki itp.). Dzięki cyfrowemu bliźniakowi tworzy i testuje w miarę potrzeb i bez fizycznych ograniczeń każdy element i wyposażenie samochodu, aby sprawdzić ich działanie systemowe i międzysystemowe. Absolutnie nic nie jest pozostawione przypadkowi: możliwość produkcji, możliwość montażu, kompatybilność, trwałość, itd.
W tej fazie inżynierowie wykorzystują całego cyfrowego bliźniaka w symulacji 3D oraz zanurzają się niejako w projekcie, aby za pomocą wirtualnej symulacji sprawdzić np. aerodynamikę nadwozia, osiągi silnika, zarządzanie skrzynią biegów czy wydajność klimatyzacji. Wszystko jest badane jak pod mikroskopem!
Czas na wirtualne zderzenia
Cyfrowe modele są też poddawane wirtualnym testom zderzeniowym, scenariuszom jazdy po wirtualnych drogach, przejazdom w „cyfrowym” tunelu aerodynamicznym itp. Wszystkie te symulacje przeprowadzane są znacznie szybciej i w znacznie większej liczbie niż byłoby to możliwe w przypadku badań fizycznych. Dzięki całkowitej digitalizacji tworzenia i projektowania pojazdów, wirtualne testy przeprowadzane są nawet dwa lata przed prawdziwymi testami. Łatwo zauważyć, dlaczego technologia digital twin jest takim krokiem naprzód.
Podczas fazy testowej każdy udany wybór techniczny jest konsolidowany w „optymalny” model cyfrowy. Ten, po ukończeniu, jest cyfrowym bliźniakiem używanym do zaprojektowania pierwszego modelu fizycznego. Przejdźmy od teorii do praktyki!
Czas na konstrukcję prawdziwego pojazdu
Po testach wirtualnych przyszedł czas na testy fizyczne z prawdziwymi prototypami. Pomimo digitalizacji są one nadal niezbędne, ponieważ zawsze będą jedynym sposobem na uzyskanie obiektywnego dowodu, jedynego „dopuszczalnego dowodu dla klienta”. Niezwykle drogie w produkcji, te prototypy są wykonywane ręcznie, jednostkowo, tylko po to, by być źle traktowane! Przechodzą one wiele testów, w szczególności dynamicznych na torach testowych ośrodka technicznego Renault w Aubevoye. Ta faza testowa jest teraz etapem końcowym, w którym wszystko jest zatwierdzane przed uruchomieniem produkcji w fabryce.
Obecnie istnieje każdy bliźniak: cyfrowy i fizyczny. Będą teraz chodzić za sobą do końca życia.
Produkcja zaczyna się dopiero teraz
Wzbogacony o wszystkie rzeczywiste testy przeprowadzone na prototypach, ostateczny cyfrowy bliźniak zostanie wykorzystany przez Produkcję do stworzenia przyszłego pojazdu seryjnego. Dostawcy wykorzystają wirtualny klon każdej części do produkcji części fizycznej. Ze swojej strony fabryka wykorzysta cały cyfrowy bliźniak do wirtualnego zaprojektowania przyszłej linii montażowej, przyszłej parametryzacji swoich obrabiarek, a nawet do zmierzenia przyszłych przepływów (ruchów operatora, trasowania części itp.). Cyfrowy bliźniak to kopalnia informacji dla każdego!
Bliźnięta podążają za sobą przez całe życie, ale prowadzą osobne życie. Zanim pojazd zostanie wyprodukowany, cyfrowy bliźniak „zasila” fizycznego. Gdy opuszczają fabrykę, jest odwrotnie. Logistyka, sprzedaż i serwis zasilają cyfrowego bliźniaka informacjami zwrotnymi od klientów, monitorowaniem jakości i aktualizacjami dotyczącymi użytkowania prawdziwych samochodów podczas ich życia na drodze.
Dzięki wirtualizacji całkowity czas potrzebny na zaprojektowanie nowego pojazdu został skrócony o jedną czwartą. To o jeden rok mniej. Niezwykły postęp biorąc pod uwagę rosnącą złożoność technologiczną samochodów! W przyszłości może uda się jeszcze szybciej. Dzisiaj każdy nowy samochód to setki czujników, które przesyłają dane do centralnego komputera. To wszystko się przydaje.
Podczas gdy empiryczne uczenie się nie zniknie (jeszcze), przyszłość sztucznej inteligencji gwałtownie rozszerzy zakres i wydajność cyfrowego uczenia się. Cyfrowy bliźniak to niezbędna technologia dla każdego producenta, w tym dla Renault. Jest wykorzystywana w projektowaniu i produkcji pojazdów, ale nie tylko. Umożliwia on ciągłe doskonalenie samochodu.
materiał grupy Renault, edycja redakcja
Najnowsze komentarze