Mobilite Ekosistemini Etkileyen Trendlerin Ar-Ge ve Ürün Geliştirme Süreçlerine Etkisi
Son yıllarda otomobil endüstrisi, dijital dönüşümün etkisiyle büyük bir değişim geçiriyor. İcat edildiği günden beri mekanik bir sistem olarak geliştirilen ve üretilen otomobiller artık mekanik, elektronik ve yüksek oranda yazılım içeren karmaşık bir mekatronik sisteme dönüşmüş durumdalar. Bu değişim, firmaların başarılı olmasını sağlayacak kilit yeteneklerin gömülü yazılımlarda yoğunlaşmasına neden oldu. Bugün bir otomobilin barındırdığı yazılım kodu, yaklaşık 100 milyon satıra kadar ulaşabiliyor ve bu, bir savaş uçağında bulunandan yaklaşık beş kat daha fazla.
Sektörü Şekillendiren Trendler
Otomotiv sektöründe etkili olan başlıca trendler elektrifikasyon, otonom sürüş, paylaşımlı araçlar ve bağlanabilirlik olarak gruplandırılabilir. Bu trendler, sadece otomotiv üreticilerini değil, tedarikçilerin de içinde bulunduğu geniş bir mobilite ekosistemini etkiliyor. 2000’li yılların başına kadar içten yanmalı motor odaklı çalışan sektör oyuncuları elektronik ve yazılım gibi yetkinliklerini geliştirmeye çalışarak yukarıda bahsedilen trendlerin şekillendirdiği ürünler tasarlamayı hedeflemektedir. Bu değişim, araştırma ve ürün geliştirme süreçlerinde kullanılan prosesler ve araçlarda adaptasyonu zorunlu kılmaktadır.
Geleneksel Yöntemlerin Yetersizliği
Elektrikli ve otonom araç sistemleri, karmaşık algoritmalar, uzun yazılımlar ve elektronik parçalar içerdiğinden, geleneksel manuel kod yazma ve fiziksel prototip ürün üzerinde test etme yöntemleri yetersiz kalmaktadır. Bu yöntemler, hataların ancak son testlerde fark edilmesi sebebiyle yavaş ve verimsizdir. Test sayısının yetersizliği de ürün güvenliğini riske atmaktadır. Otomobil gibi ürün güvenliğinin her aşamada en üst seviyede tutulması gerektiği, yazılım ve donanım kaynaklı hata payının en alt seviyede olması için belli standartlar bulunan bu sistemin geliştirme faaliyetleri ancak belirli prosesler ile istenilen kalite seviyesine ulaşmaktadır.
Bu nedenle, otomobil firmaları ve alt sistem tedarikçileri, model tabanlı tasarım araçlarını ürün geliştirme süreçlerine entegre etme ihtiyacı duymuştur.
Model Tabanlı Tasarım Nedir?
Model tabanlı tasarım, modellerin sistematik olarak ürün geliştirme sürecinde kullanılması anlamına gelir ve dört ana adımdan oluşur:
- Ürüne veya sisteme ait isterlerin ve spesifikasyonların dökümante edilmesi
- Fiziksel sistem ve alt komponentlerin modellenmesi ve kontrol algoritmasının isterlere bağlı olarak oluşturulması ve tüm alt sistem parçalarının tek tek ve bir bütün olarak sanal ortamda sistematik olarak test edilmesi
- Kontrol algoritmasının otomatik kod dönüşümü ile gömülü yazılımın (genellikle C kodu) oluşturulması
- Oluşturulan kodun önce sanal ortamda daha sonra fiziksel prototipte doğrulama ve gerçekleme yöntemleri de kullanılarak test edilmesi.
Model Tabanlı Tasarımın Avantajları
Fiziksel sistemlerin ve alt komponentlerin sanal ortamda modellenmesi ve simülasyonu, ürün geliştirme ve test süreçlerinde ciddi verim artışı ve kolaylık sağlar. Simülasyon, fiziksel prototipe olan ihtiyacı minimum düzeye indirerek maliyetlerde önemli tasarruf sağlar. Sanal ortamda yapılan otomatik test senaryoları ile geliştirilen algoritmalar hızlı bir biçimde doğrulanarak dökümante edilir.
MATLAB & Simulink ile Modelleme
MATLAB & Simulink , fiziksel sistem modelleme aracı olan Simscape ürün ailesi ile mekanik, elektriksel, akışkan sistemleri ilgili komponent kütüphanelerini kullanarak aynı ortamda hızlı bir şekilde modellenmesine olanak tanır. Oluşturulan modelin kontrol algoritması yine Simulink ortamında oluşturularak fiziksel sistem modeli ile aynı ortamda simulasyonu ile değişik senaryolar ile test edilerek isterlerde veya algoritmada bulunan eksikler veya hatalar daha fiziksel sisteme gitmeden bulunarak engellenir.
Sanal ortamda test edilen algoritma otomatik kod dönüşüm aracı olan Embedded Coder ürünü ile hedef mikrokontrolcüye uygun olarak gömülü yazılıma dönüştürülür. Bu aşamada üretilen kodun da sanal ortamda sistem modeli ile test edilerek yazılımın doğruluğu da test edilmiş olur.
Doğrulama ve Gerçekleme
MATLAB, doğrulama ve gerçekleme (Verification and Validation, kısaca V&V) araçları ile ürün geliştirmede ilk adım olan ister tanımlanmasından son adım olan sistem düzeyinde testlere kadar tüm seviyelerde yazılımın ISO26262 gibi fonksiyonel güvenlik kriterlerine uygunluğunu sağlamanıza yardımcı olur ve bu kapsamda sertifikasyon ve raporlama yapmanıza olanak tanır.
Sonuç
Yazılımın yön verdiği otomotiv sistemleri geliştirilmesi ve test edilmesi giderek daha karmaşık hale gelse de geliştirme süreçlerinde yapılan adaptasyonlar ve model tabanlı sistem tasarım metotları ile verim ve ürün güvenilirliği en üst düzeye çıkmaktadır. Hatalar, algoritma geliştirme aşamasında fark edilerek erken safhalarda düzeltilmektedir. Model tabanlı tasarım ve simulasyon araçlarına yapılan yatırımlar kısa sürede ürün geliştirme süreçlerinde verimi arttırarak yatırım maliyetlerinin çok üzerinde kazanım sağlanmasına ön ayak olmaktadır.
