Model-based Development

Digital Twin

Met de steeds verder toenemende rekenkracht van computers wordt het mogelijk om gedetailleerde simulaties uit te voeren, waarmee een digitaal equivalent van de werkelijkheid gerealiseerd kan worden, een “digital twin”. In het TALCOM project is gewerkt aan de verdere ontwikkeling van een digital twin omgeving van het TU/e TruckLab. Deze laboratoriumopstelling wordt gebruikt voor onderzoek naar geautomatiseerd rijden op een distributiecentrum, en is een geschaalde versie (1:13.3) van de werkelijkheid.

Het gebruik van de digital twin omgeving maakt het mogelijk om regelaar concepten eerst in de virtuele omgeving te evalueren, voordat ze op de fysieke voertuigen worden ingezet. Ook zijn stappen gezet om simulaties uit te kunnen voeren waarin fysieke en virtuele voertuigen gecombineerd kunnen worden. Er is veel werk verzet om de complexe software infrastructuur op orde te krijgen en de verschillende onderdelen samen te laten werken en flexibel te zijn voor toekomstige uitbreidingen.

De ontwikkelde digital twin omgeving wordt ingezet bij het onderwijs in de Automotive Technology master van de TU Eindhoven. Hiervoor is een uitgebreide handleiding geschreven, waarin de studenten stap voor stap vertrouwd worden gemaakt met de besturing van de voertuigen, de verschillende sensoren en ontwikkeling van regelaars voor geautomatiseerd rijden met verschillende voertuigen tegelijk. Deze handleiding is in 2022 voor het eerst door een 50-tal studenten gebruikt.

Binnen TALCOM is ook een Digital Twin Academy beschikbaar gekomen via Prespective, de beschrijving daarvan is te vinden bij infrastructuur “Prespective Digital Twin Academy“. Waar overigens ook aanvullende informatie over het “TU Eindhoven: testopstelling Digital Twin Trucklab” is opgenomen. 

Model Based Development

In de industrie is de omslag gaande van ‘probleemgestuurde ontwikkeling’ naar ‘model based development’.

Het eerst wordt gekenmerkt door de praktische aanpak. Bij het oplossen van een probleem of bij nieuwe ontwikkelingen wordt er geleund op kennis en ervaring van het betreffende product. De focus ligt met name erop om op een zo kort mogelijke termijn de oplossing te kunnen implementeren. Bij producten of systemen waarvan veel kennis en ervaring in het bedrijf aanwezig is en die tevens niet te complex zijn is dit een effectieve en snelle manier van werken. Echter, de eisen aan automotive ontwerpen worden steeds strenger. Denk hierbij bijvoorbeeld aan:

-           zwaardere functionele eisen (zoals energieverbruik, gebruiksgemak)

-           het afdekken van veiligheidsrisico’s

-           toenemende betrouwbaarheid over de hele levensduur van voertuigen.

Het blijkt dat de conventionele manier van ontwerpen er moeite mee heeft met deze ontwikkeling te volgen, met name omdat er veel innovaties plaatsvinden (zoals elektrificatie), waardoor het aan kennis in een bedrijf ontbreekt, en systemen meer interactie met elkaar gaan vertonen (multidisciplinariteit), zoals de toenemende elektronische functionaliteiten. Grote bedrijven hebben als antwoord hierop ‘model based development’ bedacht, waarbij men de werkelijkheid gaat beschrijven in simulatiemodellen. Hiermee kan in een vroeg stadium veel kennis van systemen opgedaan worden en kan er veel gerichter naar een eerste prototype toegewerkt worden, waardoor er tijd en kosten worden bespaard. Een bijkomend voordeel is dat het ontwikkelproces veel rustiger verloopt, omdat men bij een probleemgestuurde ontwikkeling veel moeilijk op voorhand de problemen kan inschatten. In deze werkgroep is lesmateriaal ontwikkeld waarbij men leert hoe modelvorming en simulatie effectief in te zetten in het oplossen van problemen of het uitwerken van product-ontwikkeldoelstellingen. Hierbij ligt de focus niet alleen op de techniek zelf, maar ook hoe de communicatie van een simulatiemedewerker met de bedrijfsorganisatie het best kan plaatsvinden. Daarnaast is er samenwerking opgestart met bijvoorbeeld Hyster Yale om in een latere fase voorbeelden uit de praktijk hierin te integreren.