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Cómo los ingenieros de GM prueban la electrónica

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El Laboratorio de integración eléctrica de General Motors en Warren Tech Center está luchando con la rutina de probar muchos dispositivos electrónicos en automóviles modernos.

Según Gary Bandursky, director ejecutivo de componentes y subsistemas eléctricos globales de General Motors, hubo un momento en que el diseño y la validación formaban parte de la misma organización.

Esto fue antes del escándalo catastrófico con las llaves de encendido GM, cuando los automóviles se apagaban accidentalmente mientras conducían. Bandurski señaló que verificar su trabajo es como un zorro vigilando un gallinero, por lo que ahora GM tiene una organización de validación global separada dirigida por la directora ejecutiva Christine Simen, que verifica las innovaciones del equipo de ingeniería.

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Ambos dedican sus vidas a GM. Simen señala con orgullo que prácticamente creció en el Warren Tech Center de GM con la intención de trabajar allí cuando tenga la edad suficiente. El padre de Bandursky era un ingeniero de control de clima de GM que hizo trabajar a su familia, obligando a todos a reportar los termómetros desde el otro lado de la cabina mientras viajaban.

Supervisan un extenso trabajo de ingeniería e inspección en el Warren Tech Center, con el objetivo de mantener a GM a la vanguardia durante los cambios notables en la industria automotriz. Según Simen, en los automóviles nuevos hay un promedio de 70 computadoras.

Su programación y conexión es una tarea difícil para un equipo de ingenieros, y su éxito luego es evaluado por ingenieros de validación que prueban todos los equipos en su camino.

Incluso la conexión física de tantos dispositivos electrónicos puede ser extremadamente difícil, especialmente para la nueva plataforma de vehículos digitales de GM, que aparecerá en modelos nuevos y futuros como el Chevrolet Corvette, Tahoe y Suburban, así como el Cadillac CT4 y CT5. La compañía tiene más de 100 patentes para la tecnología de este sistema, que ha mejorado la ciberseguridad. Entre otras cosas, esta seguridad está garantizada por la capacidad de recibir actualizaciones de software por el aire para agregar o mejorar la funcionalidad de los equipos existentes.

Incluye dos buses de red a 2 Mb / sy tres buses CAN más a 500 Kbps para la transmisión de datos en todo el vehículo. El cableado solo incluye dos millas de cables y pesa 125 libras.

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A modo de comparación, el equipo almacena un pequeño grupo de cables necesarios para una camioneta Chevy de la década de 1950. Un puñado de bombillas, una sirena, un indicador de combustible y un motor de arranque fueron los únicos componentes eléctricos de un automóvil de este tipo.

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Para un sistema de cableado moderno, GM utiliza un banco de pruebas que coincide aproximadamente con el tamaño y las proporciones del automóvil, de modo que el sistema electrónico se puede conectar para probar antes de que el fabricante necesite descubrir cómo instalarlo en automóviles reales. Este es un detalle no trivial, y conectar y verificar todos los circuitos del sistema puede tomar dos días. A veces hacen descubrimientos importantes, por ejemplo, una vez, descubrieron que el cableado para la versión planificada del automóvil con volante a la derecha era demasiado corto y no era suficiente para conectar la columna de dirección desplazada, dijo Mike Maxiomei, gerente del grupo de ingeniería en el laboratorio de integración eléctrica.

La eliminación de cualquier problema durante el ensamblaje del sistema en el bastidor de control ayuda a los ingenieros de fabricación a planificar el proceso de ensamblaje en la planta y también evita el inconveniente de tener componentes que no se pueden ensamblar si el cableado es demasiado corto. "Esto es de suma importancia para la fabricación de nuestros prototipos de automóviles", dijo Maxiomei.

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El banco de pruebas de GM incluye componentes como asientos eléctricos y espejos además del cableado.

Todos los subsistemas conectados deben intercambiar información e interactuar entre sí de manera ordenada para que todo funcione como debería. Por lo tanto, el equipo de inspección tiene 100,000 pies cuadrados de instalaciones de pruebas de laboratorio y oficina.

Simen explicó que iniciar y apagar las computadoras son momentos especialmente sensibles que requieren atención especial por parte de los ingenieros de prueba. "Todos los problemas ocurren cuando lo enciende y apaga", dijo. Es en estos momentos que comienza el proceso de determinar automáticamente el estado del automóvil, lo que debería garantizar que todo suceda en el orden correcto y se complete correctamente. Al mismo tiempo, es difícil mantener todas las computadoras en servicio, porque "es en este momento cuando todas informan algo", dijo.

Además, una gran cantidad de electricidad va a un arrancador de alta corriente que funciona simultáneamente con los procesos descritos anteriormente, lo que conduce a reducciones que los microprocesadores odian. Esto, según Simen, exacerba el problema.

La discapacidad también es crucial. Simen señala un Cadillac SRX de diez años que tenía un problema de descarga de batería cuando el automóvil estaba estacionado. Como una familia que olvidó dejar que el perro entrara en la casa antes de acostarse, el sistema SRX olvidó apagar una de las muchas computadoras cuando la máquina se apagó, lo que agotaría la batería si el auto se parara por un tiempo.

La prevención de tales fallas requiere una gran cantidad de pruebas de todo tipo de combinaciones y permutaciones para asegurar que todos los sistemas funcionen según lo previsto. GM dice que pueden probar entre el 80 y el 90 por ciento de todas las opciones de eventos posibles para el sistema.

Esto puede ser increíblemente agotador para los ingenieros que tienen que repetir constantemente las pruebas. Una prueba que prueba el funcionamiento de la cámara de visión trasera tomó seis semanas de prueba. Esta prueba fue para confirmar que la imagen de la cámara (requerida por la ley) apareció en la pantalla independientemente de las acciones del conductor al arrancar el automóvil y retroceder. Como resultado, los ingenieros hicieron lo que los ingenieros suelen hacer e implementaron una solución automatizada innovadora.

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La modesta caja beige que se muestra aquí es el propio desarrollo de GM, un dispositivo llamado STORM, diseñado para automatizar las pruebas de una cámara de visión trasera.

Llamaron al dispositivo resultante "TORMENTA", que significa "Tiempo promedio para la aparición de la imagen desde la cámara trasera". Esta es una caja eléctrica de metal amateur con elementos internos hechos en casa, partes de los cuales cuestan $ 150 en total. Los ingenieros colocan STORM frente a la pantalla de la cámara de visión trasera, y su propia cámara mira la pantalla mientras el sistema realiza ciclos de prueba. STORM registra automáticamente cualquier caso en el que la imagen esperada no aparezca en la pantalla. Con los problemas de monitoreo STORM, el laboratorio pudo ejecutar el mismo ciclo de prueba, que tomó seis semanas en solo 12 horas. Y, por supuesto, para las mentes de los ingenieros fue útil deshacerse de la tediosa visualización de casos de mal funcionamiento en la pantalla.

Otra parte de la automatización es un manipulador robótico equipado con una sonda de goma, capaz de verificar todas las opciones posibles para presionar la pantalla táctil del tablero para el control remoto de los teléfonos móviles. El robot cambia los lugares de los clics y el tiempo entre clics en los botones virtuales, lo que le permite asegurarse de que la pantalla y los teléfonos reaccionen como deberían.

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Integration Lab utiliza este brazo robótico para probar la interfaz en pantalla del teléfono.

Según los ingenieros, cambiar el tiempo entre grifos y acciones como abrir y cerrar puertas es la clave para identificar cualquier problema. Cada año, GM compra de 55 a 60 nuevos teléfonos inteligentes para probar los últimos modelos a medida que se lanzan, y prueba diferentes combinaciones de ellos. Incluso para un automóvil como el Corvette doble, GM cree que cuatro teléfonos conectados simultáneamente son una carga normal para las computadoras de los automóviles. Sugieren que muchas personas tienen teléfonos de trabajo y personales separados, por lo que si hay dos personas a bordo, el Corvette debe admitir la conexión simultánea de cuatro teléfonos.

Usar un robot para teléfonos es similar a usar STORM para la cámara trasera. “No necesitamos buscar problemas. Los encuentra para nosotros y podemos concentrarnos en eliminarlos ”, dijo el ingeniero.

El volumen de trabajo en el laboratorio y la escala de sus tareas muestran cuán difícil se ha vuelto el desarrollo de una nueva máquina y con qué facilidad puede introducirse un error. Si esto sucede, GM estará listo para ello, con una nueva opción de actualización aérea con la que se puede actualizar la arquitectura electrónica.


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