Por Nand Kochhar, vicepresidente de Automoción y Transporte, Siemens Digital Industries Software
El software es ahora un componente esencial de casi todos los vehículos modernos. Los consumidores de automóviles siguen exigiendo características de alta tecnología y habilitadas por software. Esta transición hacia un vehículo definido por software está provocando un rápido crecimiento de la complejidad de los vehículos y cambiando la naturaleza del desarrollo automovilístico (figura 1). Para seguir siendo competitivos en la industria automovilística moderna, los fabricantes y proveedores de equipos originales de automoción deben ofrecer funciones innovadoras basadas en software que se integren a la perfección con los sistemas mecánicos, eléctricos y electrónicos del vehículo.
La importancia de estos sistemas de software sólo crecerá a medida que la industria se acerque a la consecución de la plena autonomía. En un vehículo autónomo, el software asumirá toda la responsabilidad de guiar el vehículo por entornos de conducción dinámicos. Esta tarea requerirá la incorporación de inteligencia artificial y algoritmos de aprendizaje automático a sistemas de software ya de por sí complejos para procesar la información y tomar decisiones en tiempo real. El impacto de esta creciente complejidad se manifestará de múltiples maneras en el desarrollo de software de automoción:
- Diseño y desarrollo de software – Los sistemas de software tendrán que cumplir un mayor número de requisitos, incluir más características y funciones, y operar con mayor fiabilidad a medida que el vehículo se vaya controlando cada vez más por software.
- Verificación/validación y conformidad – A medida que crece el software de los vehículos, la tarea de verificar y validar su funcionalidad se hace mucho más difícil. Esto es especialmente cierto en el caso de los sistemas críticos para la seguridad, que deben cumplir requisitos muy estrictos sobre tasas y modos de fallo (seguridad funcional).
- Gestión de cambios – Cuando surjan cambios en el diseño, los equipos de software tendrán que probar y validar la implementación de los cambios y transmitirlos en cadena a todos los sistemas afectados. La difusión y aplicación eficiente, precisa y organizada de estos cambios es fundamental para construir un vehículo que funcione según lo previsto y sea seguro.
Aunque el software permite crear vehículos más inteligentes, adaptables, cómodos y deseables, también acelera los ciclos de desarrollo y contribuye a la complejidad de los vehículos. A medida que los fabricantes de automóviles se enfrentan a estos retos, nuevos enfoques para el desarrollo de vehículos pueden ayudar a gestionar la creciente complejidad de los sistemas de software, hardware, mecánicos y eléctricos de los vehículos autónomos.
La complejidad del software crea nuevos retos
La integración de más software en el vehículo aumenta la complejidad, concretamente en la interacción entre el software y otros sistemas, como los sistemas eléctricos y electrónicos (E/E) y las redes y el hardware electrónico. El aumento del contenido de software del vehículo conlleva un incremento de la frecuencia e importancia de las interacciones entre el software y otros sistemas. Estos otros sistemas deben tener en cuenta el aspecto de tiempo real del software de automoción más moderno, lo que añade restricciones de compatibilidad tanto al hardware seleccionado como a los sistemas de software durante el diseño.
La complejidad añadida en todos los niveles del vehículo pondrá a prueba los procesos tradicionales de desarrollo en silos. Los problemas de integración entre equipos y disciplinas serán más frecuentes y graves. Los enfoques basados en documentos para la gestión del programa a nivel de sistema también se volverán inviables a medida que más equipos y socios externos participen en el programa del vehículo. El resultado es un mayor riesgo en el desarrollo del vehículo, lo que conlleva más retiradas, reclamaciones de garantía y costos para el fabricante de automóviles.
La digitalización hace posible el futuro del diseño de VA
Los fabricantes de automóviles deben encontrar nuevos enfoques en el desarrollo de software para continuar el viaje hacia los vehículos autónomos (figura 2). En la actualidad, los equipos de ingeniería de software de automoción y el ciclo general de desarrollo de vehículos están mal preparados para afrontar los retos del mañana. En respuesta, muchas empresas están adoptando un enfoque de ingeniería de software basado en características para gestionar mejor la complejidad y acelerar los ciclos de desarrollo.
Sin embargo, estos enfoques siguen teniendo lagunas. Muchas empresas siguen confiando en enfoques basados en documentos para el seguimiento y la gestión del desarrollo de software. Esto no se adaptará a los retos de un coche moderno y, desde luego, no a los de un vehículo autónomo (VA). En los enfoques basados en documentos, con o sin funciones, las empresas tendrán dificultades para garantizar la conformidad del software y los procesos de desarrollo con diversas normas, como la seguridad funcional. La gestión de cambios y la colaboración entre equipos también resultarán difíciles a medida que los sistemas de software se vuelvan más sofisticados e interconectados entre sí y con otros sistemas alrededor del vehículo. Los cambios de ingeniería deben realizarse en cascada y aplicarse de forma eficiente en múltiples sistemas, lo que exige que los equipos colaboren continuamente durante el desarrollo.
Un enfoque de ingeniería de software y sistemas para toda la empresa
La digitalización puede ayudar a llenar los vacíos del desarrollo tradicional de software para automoción. La digitalización lleva a las empresas más allá del enfoque de desarrollo basado en documentos y ayuda a mejorar la integración del software con los demás dominios de ingeniería. Como resultado, los ingenieros de software pueden trabajar de forma más estrecha y eficiente con sus homólogos de hardware electrónico, sistemas E/E y el dominio mecánico (figura 3). Esta mayor colaboración puede reducir el riesgo de desarrollo al facilitar y agilizar la detección y resolución de problemas de diseño, o al evitar estos problemas en primer lugar. De este modo, todos los ámbitos pueden mejorar y optimizar sus diseños a pesar de la aceleración de los ciclos de desarrollo, ya que se dedica menos tiempo a resolver problemas durante la integración.
La digitalización también permite a los fabricantes de automóviles adoptar un enfoque de ingeniería de sistemas y software (ISS) a nivel de toda la empresa para el desarrollo general del vehículo. Un proceso de ISS digitalizado significa que los fabricantes de automóviles pueden mantener una visión holística a nivel de sistemas del vehículo durante su desarrollo a través de herramientas digitales conectadas. La visión a nivel de sistema incluye varios dominios y subsistemas, como software, hardware, sistemas mecánicos, etc.
ISS puede capturar los requisitos del producto, los objetivos de rendimiento, las restricciones y otra información para formar la definición del producto. A continuación, estas definiciones y requisitos están disponibles para todas las demás partes interesadas, incluidos CAD, CAE e incluso empresas asociadas. También permite un flujo de información multidireccional. A medida que se completan las simulaciones y pruebas, esos datos pueden capturarse para enriquecer aún más el gemelo digital del vehículo, garantizando que todas las partes interesadas puedan acceder a un modelo actualizado del vehículo y su comportamiento. Un flujo de desarrollo de software digitalizado moderno, basado en ISS, se asienta en tres pilares principales:
- Captura de requisitos y especificación de pruebas para todos los aspectos de los sistemas de software con asignación de atributos y trazabilidad integrada. Esto puede incluir una plataforma en línea para la gestión del flujo de trabajo y soluciones digitales para la gestión de casos de prueba con trazabilidad de requisitos.
- Procedimientos de diseño y pruebas que vinculan los requisitos con los modelos y el código. Esto permite el seguimiento de los resultados de las pruebas, las pruebas automatizadas y la planificación de la publicación de software con supervisión del estado.
- Informes y cuadros de mando en tiempo real que pueden proporcionar información sobre el desarrollo de modelos con resultados automatizados.
Estos pilares crean una solución que puede proporcionar continuamente información clave a las personas adecuadas en todas las fases del desarrollo. Esto incluye los procesos de especificación de software, implementación, pruebas, reutilización de modelos y en el análisis de cambios e impactos. Esta solución también puede permitir a las partes interesadas ver y gestionar la información desde una plataforma de acceso global con trazabilidad directa a los modelos pertinentes.
Este enfoque puede ayudar a coordinar y orquestar el flujo global de desarrollo de software, desde la ingeniería de programas de más alto nivel (descomposición de características/funciones, estudios comerciales, fijación de objetivos, etc.), hasta los controles centrales y los procesos de ingeniería de software. Y mediante la digitalización, los dominios y equipos de ingeniería estarán mejor integrados y preparados para superar los retos del desarrollo y la integración de software VA.
Conclusión
La complejidad de los vehículos está aumentando, impulsada por un rápido crecimiento del contenido y la sofisticación del software para ofrecer las características y funciones avanzadas que demanda el mercado hoy en día. La continua búsqueda de vehículos autónomos disponibles comercialmente agravará estas tendencias, convirtiendo el software en una pieza fundamental del diseño automovilístico y elevando la complejidad de los vehículos a nuevas cotas. A medida que los fabricantes de automóviles se enfrenten a esta complejidad y a los retos que genera, descubrirán que las metodologías tradicionales de desarrollo de software basadas en documentos y en silos no son adecuadas para la tarea.
Para mantener el ritmo, las empresas de automoción tendrán que adoptar la digitalización y un enfoque holístico de ingeniería de software y sistemas para el diseño y desarrollo de software de automoción. Este enfoque fomenta y facilita la colaboración entre dominios de ingeniería y permite un flujo multidireccional de información en toda la organización. Estas capacidades permitirán a los ingenieros de automoción trabajar para hacer realidad el futuro de la movilidad.
