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Ningún ingeniero de pruebas se queda atrás

Los vehículos modernos están experimentando una transformación radical a medida que el automóvil se vuelve más inteligente. Las tendencias como la electrificación, la seguridad activa y V2X prometen cambiar la forma en que vemos el transporte y vivimos nuestras vidas. Lo que empezó con cómodas características como cámaras de respaldo y asistencia de estacionamiento han avanzado a ser características que salvan vidas, como el frenado de emergencia. Los automóviles se están convirtiendo en su propia micro-red con la habilidad no solamente de almacenar sino de recuperar energía a través de técnicas como el frenado regenerativo. Pero con gran potencia conlleva una gran responsabilidad. Esa responsabilidad recae directamente sobre los departamentos de pruebas automotrices, quienes deben desarrollar capacidades de prueba para garantizar la calidad, la fiabilidad y la seguridad de estos sistemas. Este artículo explora los retos automotrices que se presentan con estas tendencias y cómo las herramientas de pruebas están evolucionando para mantener el ritmo de la innovación.

Mejorar la seguridad y la movilidad para todos

Cada año, más de 1.25 millones de personas mueren y millones más son gravemente heridas en accidentes de tráfico en todo el mundo. Conforme los vehículos avanzan hacia una operación autónoma, los conductores están adquiriendo un nuevo nivel de seguridad con sistemas de asistencia avanzada del conductor (ADAS). El impacto por ayudar a reducir las muertes por accidente de tráfico y mejorar la movilidad es monumental, pero desafortunadamente los automóviles de manejo autónomo que hoy se prueban en la carretera ya se han sumado a este total. Para garantizar que estos vehículos son más seguros que los conductores humanos, las pruebas deben volverse más rigurosas con resultados confiables y trazables para verificar que los múltiples algoritmos de software y subsistemas están funcionando correctamente. Los vehículos autónomos producen una cantidad de datos sin precedentes (los sistemas deben simular conducir 140 millones de kilómetros para demostrar que son tan seguros como un conductor humano), pero recolectar los datos no es el principal reto. La principal naturaleza de estos sistemas de seguridad requiere extrema atención en el detalle y la habilidad de aprender de los datos las causas de las fallas durante las pruebas. La mala administración de los datos en cualquier etapa del proceso de prueba pone en riesgo los controles de desarrollo del producto o saca conclusiones incorrectas. Para obtener información rápidamente, mantener la trazabilidad y tomar decisiones basadas en datos, los ingenieros deben estar preparados para buscar, procesar y generar reportes en terabytes de datos obtenidos desde cualquier prueba de estos vehículos.

La carrera hacia la electrificación

Más de una quinta parte de los gases de efecto invernadero en el mundo son emitidos por el sector de transporte. Las crecientes preocupaciones sobre el cambio climático están impulsando regulaciones de eficiencia de combustible más estrictas para los fabricantes de automóviles para reducir las emisiones de CO2. Además, los gobiernos de todo el mundo están anunciando normas para que los vehículos de motor de combustión limitada o sin combustión se vendan después de fechas específicas. Por ejemplo, Alemania y el Reino Unido han establecido plazos para el final de las ventas de los nuevos vehículos a gasolina y diésel para 2030 y 2040, respectivamente. Los vehículos híbridos y completamente eléctricos están a la cabeza del rediseño de sistemas del tren de potencia más inteligentes. La electrificación del tren de potencia del vehículo ofrece más potencia, menos emisiones y mejor experiencia de manejo, pero la electrónica de alta potencia y tasas de control más rápidas de esos componentes hacen que sea extremadamente difícil de validar. Los vehículos híbridos eléctricos en particular integran dos tecnologías diferentes de tren de potencia, lo que aumenta la complejidad de las pruebas.

Por ejemplo, el paquete de baterías debe ser caracterizado en una amplia variedad de escenarios porque las características de carga y descarga eléctrica son altamente dependientes de la temperatura y el paquete debe operar de manera segura bajo las especificaciones de diseño para no afectar otros subsistemas. Para cumplir con los mismos plazos para llegar al mercado impulsados por la competencia de la industria y las normas del gobierno, pero con mayor complejidad de las pruebas, los fabricantes de automóviles deben adoptar sistemas de pruebas flexibles con alta combinación de E/S, frecuencias y resoluciones más altas y voltajes y corrientes más altos para probar componentes mecánicos y de electrónicos de potencia. El crecimiento de los vehículos eléctricos también está sacudiendo la cadena de suministro automotriz. Los gerentes de compras OEM están buscando proveedores q ue puedan ofrecer más piezas de automóviles eléctricos. LG, un nuevo jugador en la cadena de suministro automotriz, proporciona más del 50% de las piezas para el Chevy Volt, incluyendo la batería, casi todo el tren de potencia, la conectividad y los módulos de entretenimiento informativo. Aunque los componentes mecánicos seguirán siendo importantes, se están convirtiendo rápidamente en productos básicos y los proveedores tradicionales están innovando para continuar sobresaliendo.

Conforme incorporan nuevas tecnologías para desarrollar productos especializados, los departamentos de pruebas enfrentan dificultades usando el mismo personal con el mismo equipo para cumplir con sus nuevos requerimientos de pruebas. Los gerentes de pruebas pueden mejorar la eficiencia complementando las configuraciones de prueba existentes con herramientas flexibles y específicas de la aplicación que se pueden reconfigurar de manera dinámica, permitiendo que un grupo más amplio de usuarios obtenga información clave para pruebas específicas.

¿Los automóviles son los nuevos teléfonos inteligentes?

Atrás quedaron los días en que los automóviles servían únicamente como un medio para ir del punto A al punto B. La manera en la que compramos y cómo usamos vehículos personales es seguir una progresión extrañamente similar a los teléfonos inteligentes. Aunque los factores prácticos como eficiencia de combustible, rendimiento y precio siguen importantes apuestas en la mesa, el entretenimiento informativo, la asistencia del conductor y la conectividad (ej. software y experiencia del automóvil) están influyendo en las consideraciones de compra de más y más consumidores. Los fabricantes de automóviles están aprovechando las innovaciones de otras industrias para obtener una ventaja competitiva y cumplir con las crecientes demandas de los clientes para nuevas capacidades. Los sistemas de seguridad activa están usando tecnologías de la industria aeroespacial y de defensa como radar, cámaras y LiDAR junto con un enfoque de fusión de sensores para brindar al vehículo una visión más completa del mundo que lo rodea.

Y la línea divisoria entre la electrónica del automóvil y la del consumidor continúa difuminándose a medida que los ingenieros incorporan sistemas de entretenimiento informativo repletos de funciones que incluyen audio, video, RF y comunicaciones a bordo e inalámbricas. Estas tecnologías están evolucionando constantemente, lo cual añade una capa de complejidad al proceso de desarrollo automotriz. Por ejemplo, actualmente hay dos estándares compitiendo para V2X, 802.11p también conocido como DSRC y LTE V2X. Para seguir siendo competitivos, los fabricantes deben estar preparados para integrar ambos, lo cual significa que la prueba de validación debe ser modificada fácilmente según el último estándar sin implicar costos significativos o la repetición del trabajo para el sistema. Además, varios estándares compitiendo no es la única preocupación. Los gobiernos están tratando de determinar la mejor manera de regular a los vehículos autónomos y varias regulaciones aún están en desarrollo. Para evitar quedarse atrás con la rápida innovación, es crítica una plataforma de pruebas abierta con interoperabilidad, variedad de E/S y sincronización para preparar las pruebas a medida que surgen nuevas tecnologías y estándares.

¿Y ahora qué?

Estas tendencias llevando a retos en todas las fases del proceso de desarrollo automotriz, incluyendo la cadena de suministro. Temas similares surgen una y otra vez, manifestados de diferentes maneras. La rápida evolución de los componentes y los sistemas con nuevos diseños radicales están aumentan do la complejidad de los sistemas. Simultáneamente, las cambiantes normas exigen un mayor volumen de pruebas con resultados precisos y fáciles de rastrear. La tasa de innovación está superando la respuesta de los presupuestos organizacionales y la metodología de las pruebas; obligando a los departamentos de pruebas a hacer más con menos. Los gerentes de pruebas están siendo arrastrados en diferentes direcciones, ante el reto de construir sistemas de pruebas de medidas cada vez más complejos en plazos ajustados, además de administrar el explosivo crecimiento de los datos recolectados. Y no es solamente la industria automotriz. Estos retos están penetrando en industrias adyacentes incluyendo equipo pesado, aeroespacial, aparatos industriales e investigación académica. Para abordar estos retos, los ingenieros necesitan herramientas específicas para aplicaciones para optimizar el flujo de trabajo de las pruebas sin sacrificar la habilidad de adaptarse. Por ejemplo, la plataforma abierta y definida por software de NI proporciona la flexibilidad para cumplir con los cambiantes requerimientos, permitiéndole elegir las herramientas que prefiera y aprovechar por completo su experiencia.

El software FlexLogger™ es la última herramienta de NI para registro de datos basada en configuración que permite a una amplia audiencia de ingenieros y técnicos desarrollar sistemas de pruebas flexibles y precisos para validar tecnologías nuevas y en rápida evolución, sin programación. Los vehículos autónomos dominan los titulares, pero incluso los componentes aparentemente simples, como los faros o los asientos se están convirtiendo en sistemas electromecánicos cada vez más complejos que incorporan un ECU, sensores, actuación y comunicación en el resto del vehículo. Para cumplir con las expectativas de calidad y fiabilidad en seguridad, es esencial comprender la interdependencia de los componentes eléctricos y mecánicos con las E/S industriales y las comunicaciones dentro de estos sistemas. Con FlexLogger, las configuraciones de pruebas son simplificadas con flujos de trabajo específicos de sensores para adquirir y registrar medidas mixtas y sincronizadas con mínima capacitación.

Usted integrar rápidamente sensores analógicos, frecuencias de pulso digital, señales CAN y canales calculados que son todos registrados en el formato universal TDMS para que los datos puedan ser correlacionados y analizados para caracterizar de manera precisa un sistema completo. Esto permite obtener información más rápido porque elimina el extenso procesamiento posterior para ordenar y analizar datos de estampa de tiempo de diferentes fuentes. Con volúmenes de pruebas más altos que generan más datos registrados, resulta cada vez más difícil encontrar resultados de pruebas específicos sin una estrategia establecida para la administración de los datos. La inadecuada documentación es la principal causa por la que se repiten las pruebas, en las que solamente se analiza el 5% de los datos recopilados.

Aprovechando la experiencia de NI en administración de datos, FlexLogger ayuda a mejorar la trazabilidad, capturando automáticamente datos bien documentados con metadatos descriptivos sobre la configuración de la prueba, incluyendo la configuración de adquisición de sensores y hardware. Los departamentos de pruebas pueden mejorar el acceso a los datos y consolidar la información en toda la organización de pruebas, usando cliente de NI y software de administración de datos del lado del servidor para encontrar, analizar y reportar grandes cantidades de datos. La innovación en la industria automotriz no muestra señales de ir más despacio. NI ha sido un socio de confianza para OEMs y proveedores en todo el mundo, ofreciendo sistemas de pruebas flexibles y preparados para el futuro con la más amplia variedad de E/S y sincronización de todo el sistema y un extenso ecosistema de socios. FlexLogger es parte de un flujo de trabajo interoperable que tiene como objetivo servir a todo el ciclo de diseño del producto para ayudar a los departamentos de pruebas automotrices a reducir los costos, acortar el tiempo de implementación y maximizar la cobertura de las pruebas.

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