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La simulazione è la chiave per affrontare le sfide della progettazione nel settore automobilistico

Pubblicato il 28 ottobre 2008

Un vantaggio più sottile e meno tangibile, ma che potrebbe rivelarsi tra i più importanti, è rappresentato dal valore della simulazione quale piattaforma per l’apprendimento. Non è facile quantificare il valore economico da attribuire alla conoscenza, all’intuizione e alla padronanza che derivano dall’esplorazione di un progetto di sistema, con la modifica dei suoi parametri, la prova di vari stimoli e condizioni di carico, il testing di configurazioni e varianti alternative ecc. Questo tipo di esplorazione e di apprendimento sono alla base di ogni innovazione.

La modellizzazione delle variazioni del sistema complessivo aiuta anche a evitare che i progettisti ottimizzino un componente a scapito dell’intero sistema. Ad esempio, la riduzione del costo di un componente, magari peggiorandone la tolleranza, potrebbe propagare un effetto che alla fine comporta una modifica più costosa di un altro componente, per compensare la variazione complessiva. Potendo rilevare un simile impatto, questa modifica può essere respinta prima che diventi irreversibile.

La simulazione consente inoltre di effettuare azioni e di verificare risultati altrimenti impossibili utilizzando l’hardware reale. Ad esempio, i progettisti possono simulare un sistema che operi a livelli eccessivi di voltaggio o di temperatura, o visualizzare correnti, flussi e altre variabili di stato interne di un’apparecchiatura. Un altro esempio è la possibilità di collaudare un controller embedded, in esecuzione nel contesto delle sue periferiche hardware (ad es. A/D, D/A, timers ecc.). Ciò è simile all’utilizzo di un emulatore in-circuit nel mondo reale, con la differenza che, nel mondo virtuale emulato, l’utente può a tutti gli effetti fermare ad un breakpoint anche lo scorrere del tempo, non solo l’esecuzione del codice.

Lo standard IEEE 1076.1, che definisce il linguaggio VHDL-AMS, in abbinamento a un simulatore multi-language, consente di valicare i confini presenti nel processo di progettazione di sistema del settore automotive. Sfruttando le tecnologie di modellizzazione e di simulazione, i progettisti di sistemi automotive possono ridurre i problemi legati alla protezione della IP, migliorare la comunicazione tra risorse di sviluppo distribuite geograficamente, ed integrare un’ampia varietà di contenuti tecnici. La compatibilità del modello viene conservata attraverso tutte le fasi del processo di progettazione, dall’esplorazione iniziale del concetto fino alla verifica finale dell’hardware e del software.

Grazie al VHDL-AMS, esistono degli strumenti di modellizzazione dell’hardware adatti per l’analisi dell’integrità dei segnali nelle reti. In questo va inclusa la modellizzazione degli aspetti analogici, digitali e mixed-signal dei transceivers, come anche del comportamento delle linee di trasmissione cablate twisted-pair, dei connettori e degli altri componenti del Physical Layer delle reti. I modelli vengono sviluppati dai fornitori dei componenti e sono normalmente resi disponibili fin dalle fasi iniziali del processo di procurement. Inizialmente i modelli sono basati sulle performance attese, ma man mano che la progettazione dei moduli progredisce, i modelli vengono aggiornati e migliorati, fino a comprendere le tolleranze di produzione dettagliate.

Siccome si tratta di modelli di tipo comportamentale, che quindi non contengono alcun dato di dettaglio relativo alla struttura interna di progetto dell’apparecchiatura, i fornitori li possono condividere in tutta tranquillità con gli altri membri della supply chain. Il progettista può quindi assemblare e distribuire insieme ai modelli anche un testbench completo del sistema, in modo tale che tutti i fornitori possano esplorare e verificare le innovazioni relative al miglioramento della qualità. Per gli OEM, questo approccio costituisce anche una piattaforma efficace per comunicare sia i requisiti complessivi del sistema che le specifiche dei singoli componenti.

L’integrazione e la verifica system-level virtuali, comprensive dei collegamenti all’indietro con le specifiche eseguibili originali, comportano anzitutto la disponibilità di un ambiente ricco per l’integrazione dei tool. L’integrazione di sistema può iniziare anche prima che l’hardware fisico sia disponibile, mediante la creazione di un modello del sistema che incorpori una combinazione delle diverse tecnologie. Possono esservi inclusi tutti gli effetti meccanici, magnetici, idraulici, termici, o di qualsiasi altra tecnologia che possa essere descritta mediante equazioni algebriche o differenziali. Nonostante il loro evidente valore, questi vantaggi per la progettazione di sistema nel settore automobilistico si manifesteranno però in modo evidente solo quando le tecniche di modellizzazione dei sistemi cominceranno ad essere utilizzate da un elevato numero di progettisti, impegnati ai livelli di sistema e dei componenti e lungo tutto lo spettro delle discipline ingegneristiche.

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