Fraunhofer toont kracht van virtual prototyping op electronica

De dingen die ons in het dagelijks leven verbazen, zoals wanneer onze auto’s het parkeerproces overnemen, zijn vaak het resultaat van talloze reeksen dure en langdurige proeven. Op electronica demonsteeert Fraunhofer hoe virtual prototyping kan worden gebruikt voor simulaties om fouten en problemen in complexe elektronische besturingssystemen in een vroeg stadium op te sporen en om ontwikkelingstijden te verkorten en kosten te verlagen.

Van navigatieapparatuur die onverwachte verkeersopstoppingen meldt voordat ze zichtbaar zijn, tot robots die in een dynamische omgeving bewegen: intelligente elektronische componenten die veranderingen in de omgeving en hun eigen interne structuur identificeren, evalueren en autonoom aanpassen, maken al lang deel uit van onze genetwerkte wereld en worden snel wijdverbreid. Het langdurige proces om dit soort producten op de markt te brengen is echter allesbehalve eenvoudig.

In de micro-elektronica zijn ontwikkelingscycli aanzienlijk complexer dan in de conventionele machinebouw. Voor toepassingsspecifieke geïntegreerde schakelingen (ASIC’s) en andere embedded systemen is het niet ongebruikelijk om doorlooptijden van zes maanden of meer te zien. Eventuele vertragingen kunnen leiden tot gemiste marktintroductiemogelijkheden.

Om deze processen te verkorten, bieden Christoph Sohrmann en zijn team van het Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS, Division Engineering of Adaptive Systems EAS, ondersteuning aan hun klanten door middel van virtuele prototyping: “We voeren delen van de productontwikkelingsketen uit met behulp van simulaties, waardoor ons om de ontwikkelstroom te doorbreken, zodat meerdere teams parallel kunnen starten”, aldus de groepsmanager.

Van puur virtuele modellen tot testomgevingen voor het testen van hardware en software in de context van het doelproduct, de tests zorgen voor een agile ontwikkelproces. “Door gebruik te maken van virtuele modellen kunnen we intensieve softwaretests starten lang voordat de hardware beschikbaar is. Onze klanten kunnen hun systeem onderdeel voor onderdeel in de loop testen: dit verhoogt de dekking aanzienlijk en levert robuustere systemen op. De virtuele ontwikkeling is een aanvulling op de conventionele ontwikkelingscyclus. De software heeft veel minder fouten wanneer het het daadwerkelijke prototype bereikt”, zegt EAS-expert Sohrmann.

Dit is een cruciaal punt, omdat de kosten voor het herstellen van een fout exponentieel toenemen van het concept tot de massaproductiefase. Als een product moet worden teruggeroepen, kan dat het einde van een bedrijf betekenen. Dit betekent dat fouten zo vroeg mogelijk moeten worden geïdentificeerd en geëlimineerd.

Voorkomen dat een auto ineens gaat navigeren

Een andere goede reden voor virtuele ontwikkelmethoden is het aantal tests dat nodig is om ervoor te zorgen dat een systeem foutloos kan draaien. Het bestaan ​​van talloze grensgevallen en uitzonderingen vormt een bijzondere uitdaging. Sohrmann legt dit uit aan de hand van auto’s als voorbeeld: “Veel van de nieuwste modellen blijven automatisch in de rijstrook. Wanneer de zon weerkaatst op de vangrail, kan dit een extra lijn op het wegdek vormen. Met deze derde heldere lijn kan de auto ineens gaan navigeren.”

In de simulatie kunnen experts een miljoen auto’s parallel laten rijden en in dezelfde ontwikkelingstijd door veel meer rijsituaties rijden – dit leidt tot aanzienlijke besparingen in tijd en kosten, waardoor vele miljoenen kilometers worden bespaard voor het echte model in de automobielindustrie sector.

Hoe certificeer je een slim systeem?

Testprocedures voor intelligente, zelflerende systemen zijn ook een aandachtspunt voor de professionals van EAS. Hoe moeten TÜV-testprocessen voor zelfrijdende voertuigen er bijvoorbeeld uitzien? In drie jaar kan er veel veranderen – in een stad en in een voertuig. AI-algoritmen leren ook en zullen in die tijd dienovereenkomstig veranderen. Toch moet de TÜV kunnen controleren of alle systemen correct werken. Een algemene inspectie mag geen drie weken duren, dus virtuele assistentie op de proefbank is onvermijdelijk. “Dat is een grote uitdaging. Deze testprocedures moeten binnen tien jaar beschikbaar zijn”, benadrukt Sohrmann. De onderzoekers zijn dan ook van plan hun samenwerking met de verantwoordelijke instanties voort te zetten, niet alleen in de vorm van advisering, maar ook in technische ondersteuning.

De experts zijn er zeker van: het belang van virtuele prototyping zal in de toekomst alleen maar toenemen, vooral waar AI wordt gebruikt. Dit vereist gevalideerde testprocedures die kunnen garanderen dat de producten ook op lange termijn correct werken.