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Como os engenheiros da GM testam a eletrônica

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O Laboratório de Integração Elétrica da General Motors no Warren Tech Center está lutando com a rotina de testar muitos dispositivos eletrônicos em carros modernos.

De acordo com Gary Bandursky, diretor executivo de componentes e subsistemas elétricos globais da General Motors, houve um tempo em que o design e a validação faziam parte da mesma organização.

Isso foi antes do escândalo catastrófico com as chaves de ignição da GM, quando os carros foram desligados acidentalmente enquanto dirigia. Verificando seu trabalho é como uma raposa guardando um galinheiro, Bandurski observou que agora a GM tem uma organização de validação global separada, liderada pela diretora executiva Christine Simen, que verifica as inovações da equipe de engenharia.

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Ambos dedicam suas vidas à GM. Simen nota com orgulho que ela praticamente cresceu no Warren Tech Center da GM com a intenção de trabalhar lá quando tiver idade suficiente. O pai de Bandursky era um engenheiro de controle climático da GM que fazia sua família trabalhar, forçando todos a relatar termômetros do outro lado da cabine enquanto andavam.

Eles supervisionam extensos trabalhos de engenharia e inspeção no Warren Tech Center, com o objetivo de manter a GM na vanguarda durante mudanças marcantes na indústria automotiva. Segundo Simen, em carros novos uma média de 70 computadores.

Sua programação e conexão são uma tarefa difícil para uma equipe de engenheiros, e seu sucesso é avaliado por engenheiros de validação que testam todos os equipamentos em seu caminho.

Até a conexão física de tantos dispositivos eletrônicos pode ser extremamente difícil, especialmente para a nova Plataforma Digital para Veículos GM, que aparece em modelos novos e futuros, como o Chevrolet Corvette, Tahoe e Suburban, além do Cadillac CT4 e CT5. A empresa possui mais de 100 patentes para a tecnologia deste sistema, que melhorou a segurança cibernética. Entre outras coisas, essa segurança é garantida pela capacidade de receber atualizações de software pelo ar para adicionar ou melhorar a funcionalidade do equipamento existente.

Inclui dois barramentos de rede a 2 Mb / s e mais três barramentos CAN a 500 Kbps para transmissão de dados em todo o veículo. Somente a fiação inclui duas milhas de fios e pesa 125 libras.

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Para comparação, a equipe armazena um pequeno grupo de fios necessários para uma caminhonete Chevy dos anos 50. Um punhado de lâmpadas, uma sirene, um medidor de combustível e um motor de arranque eram os únicos componentes elétricos desse carro.

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Para um sistema de fiação moderno, a GM usa uma bancada de testes que corresponde aproximadamente ao tamanho e proporções do carro, para que o sistema eletrônico possa ser conectado para testes antes que o fabricante precise descobrir como instalá-lo em carros reais. Esse é um detalhe não trivial e a conexão e verificação de todos os circuitos do sistema podem levar dois dias. Às vezes, eles fazem descobertas importantes, por exemplo, uma vez que descobriram que a fiação da versão planejada do carro com volante à direita era muito curta e não era suficiente para conectar a coluna de direção movida, disse Mike Maxiomei, gerente do grupo de engenharia do laboratório de integração elétrica.

A eliminação de quaisquer problemas durante a montagem do sistema no rack de controle ajuda os engenheiros de fabricação a planejar o processo de montagem na fábrica, além de evitar os inconvenientes associados à presença de componentes que não podem ser montados se a fiação for muito curta. "Isso é de suma importância para a fabricação de nossos protótipos de carros", disse Maxiomei.

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O suporte de teste da GM inclui componentes como bancos de potência e espelhos, além de fiação.

Todos os subsistemas conectados devem trocar informações e interagir entre si de maneira ordenada, para que tudo funcione como deveria. Portanto, a equipe de inspeção possui 100.000 pés quadrados de instalações de testes de escritório e laboratório.

Iniciar e desligar computadores são momentos particularmente sensíveis que requerem atenção especial dos engenheiros de teste, explicou Simen. "Todo o problema acontece quando você liga e desliga", disse ela. É nesses momentos que o processo de determinação automática do estado do carro inicia, o que deve garantir que tudo aconteça na ordem correta e seja concluído corretamente. Ao mesmo tempo, é difícil manter todos os computadores em serviço, porque "é neste momento que todos estão relatando algo", disse ela.

Além disso, uma grande quantidade de eletricidade vai para um iniciador de alta corrente operando simultaneamente com os processos descritos acima, o que leva a rebaixamentos que os microprocessadores odeiam. Isso, segundo Simen, agrava o problema.

Desativar também é crucial. Simen aponta para um Cadillac SRX de 10 anos que teve um problema de consumo de bateria quando o carro estava estacionado. Como uma família que se esqueceu de deixar o cachorro entrar em casa antes de dormir, o sistema SRX esqueceu de desligar um dos muitos computadores quando a máquina foi desligada, o que esgotaria a bateria se o carro parasse por um tempo.

A prevenção de tais falhas requer um grande número de testes de todos os tipos de combinações e permutações para garantir que todos os sistemas funcionem como pretendido. A GM diz que é capaz de testar entre 80 e 90% de todas as opções de eventos possíveis para o sistema.

Isso pode ser incrivelmente cansativo para engenheiros que precisam repetir constantemente os testes. Um teste que testa o funcionamento da câmera de visão traseira levou seis semanas de novo teste. Este teste foi para confirmar que a imagem da câmera (exigida por lei) apareceu na tela, independentemente das ações do motorista ao dar partida no carro e dar marcha à ré. Como resultado, os engenheiros fizeram o que os engenheiros costumam fazer e implementaram uma solução automatizada inovadora.

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A modesta caixa bege mostrada aqui é o próprio desenvolvimento da GM, um dispositivo chamado STORM, projetado para automatizar os testes de uma câmera de visão traseira.

Eles chamaram o dispositivo resultante de "STORM", que significa "Tempo médio para a aparência da imagem pela câmera traseira". Esta é uma caixa elétrica de metal amador com componentes internos caseiros, cujas partes custam US $ 150 no total. Os engenheiros colocam STORM na frente do visor da câmera traseira e sua própria câmera olha para a tela enquanto o sistema passa por ciclos de teste. O STORM registra automaticamente todos os casos em que a imagem esperada não aparece no visor. Com os problemas de monitoramento do STORM, o laboratório conseguiu executar o mesmo ciclo de teste, que levou seis semanas em apenas 12 horas. E, é claro, para as mentes dos engenheiros, era útil livrar-se da exibição tediosa de casos de mau funcionamento na tela.

Outra parte da automação é um manipulador robótico equipado com uma sonda de borracha, capaz de verificar todas as opções possíveis para pressionar a tela de toque do painel para controle remoto de telefones celulares. O robô altera os locais dos cliques e o tempo entre os cliques nos botões virtuais, o que permite garantir que a tela e os telefones reajam como deveriam.

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O Laboratório de Integração usa esse braço robótico para testar a interface na tela do telefone.

Alterar o tempo entre torneiras e ações como abrir e fechar portas é a chave para identificar problemas, de acordo com os engenheiros. Todos os anos, a GM compra de 55 a 60 novos smartphones para testar os modelos mais recentes à medida que são lançados, e testa diferentes combinações deles. Mesmo para um carro como o Corvette duplo, a GM acredita que quatro telefones conectados simultaneamente são um fardo normal para os computadores. Eles sugerem que muitas pessoas têm telefones pessoais e de trabalho separados; portanto, se houver duas pessoas a bordo, o Corvette deve suportar a conexão simultânea de quatro telefones.

O uso de um robô para telefones é semelhante ao uso de STORM na câmera traseira. “Não precisamos procurar problemas. Ele os encontra para nós e podemos nos concentrar em eliminá-los ”, afirmou o engenheiro.

O volume de trabalho em laboratório e a escala de suas tarefas mostram o quão difícil o desenvolvimento de uma nova máquina se tornou e a facilidade com que um bug pode cair nela. Se isso acontecer, a GM estará pronta para isso - com uma nova opção de atualização aérea com a qual a arquitetura eletrônica pode ser atualizada.


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