מהפכת התאום הדיגיטלי – קיצור זמני הפיתוח של מערכות רובוטיות ואוטונומיות

This post is also available in: English (אנגלית)

תהליכי הפיתוח של כלים רובוטיים אוטונומיים כרוכים בהשקעת זמן רב ומשאבים לא מבוטלים ביצירת דגם אבטיפוס, שניתן יהיה ללמוד ממנו על יכולות הטכנולוגיה ורמת הביצועים שלה בשטח. איך הכלי יתנהג בתנאי שטח מאתגרים? האם יעקוף מכשולים? ועוד. לאחר מכן מחזירים את האבטיפוס לשולחן השרטוטים ומבצעים תיקונים, דבר שדורש סבבי פיתוח ממושכים.
לצורך ייעול משמעותי של התהליך, אנו מציגים פתרון פורץ דרך וחדשני המבוסס על סימולציית מחשב מתקדמת. הפתרון חוסך שלבים ומקצר משמעותית את זמני הפיתוח של רובוטים, כלי רכב וכלי טיס נשלטים מרחוק ואוטונומיים.
את הפיתרון מביאה לשוק הישראלי מקיט מערכות (Mckit), חברה-בת של קבוצת מלם תים, המובילה בישראל בתחום ה-IT. מקיט קיימת בשוק הישראלי כבר 40 שנה. היא מפתחת ומנגישה טכנולוגיות מתקדמות מהשורה הראשונה לשוק הישראלי – טכנולוגיות הקשורות בניהול וייעול מחזור חיי המוצר.
החברה מלווה את כל תהליך ההקמה והפיתוח של מוצרים מתקדמים ומערכות, החל משלב הרעיון, דרך בניית אבטיפוס ועד לשלב קבלת המוצר הסופי.
הפעילות של מקיט מיועדת להנגיש לשוק הישראלי טכנולוגיות מתקדמות ממגוון החברות שהיא מייצגת, ביניהן Siemens, Bentley, 4D-VIRTUALIZ ועוד.

אחד הפיתוחים המרכזיים שמציגה מקיט, בשיתוף עם חברת 4D-Virtualiz, הינו פלטפורמה מתקדמת וחדשנית לסימולציות זמן-אמת וניסויים, פלטפורמת 4DV-Sim המיועדת לסימולציה של כלי רובוטי נשלט מרחוק או אוטונומי.
תוכנת הסימולציה מביאה יכולות גבוהות של מידול הסביבה יחד עם מידול של כלי רכב, רובוטים וכלי טיס, בתוך סביבה משתנה, ומקצרת את זמן הפיתוח.
מדובר בסימולציה ממוחשבת מתקדמת, שמאפשרת לראות איך הכלי יתפקד בשטח, כיצד יבצע טיפוס ולאיזה גובה, איך יעבור מכשולי מים, מה תהיה עמידותו בטמפרטורות גבוהות, בתנאים קשים ועוד.
בעזרת התוכנה, ניתן לבדוק את כל הפרמטרים האלו בעזרת סימולציה בשלב הפיתוח. בהמשך, כשהכלי כבר קיים, ניתן להעביר את אותו הקוד מהסימולציה לפלטפורמת הרכב, ללא צורך בהמרות כלשהן. משמעות הדבר – קיצור משמעותי של זמן הפיתוח.
לדברי רון וולפסון, דירקטור בכיר במקיט, "אנחנו עוסקים בנושאים שבעבר הלא רחוק היו בגדר של מדע בדיוני. מי דמיין לפני עשור שנוכל לקבל סביבת עבודה מלאה שמהווה סימולציה לפלטפורמה עצמה וסביבה המקיפה אותה, בצורה כל כך מדויקת? מקיט שואפת להביא למהפכה בקיצור זמני הפיתוח, ולספק את היכולות והכלים שיאפשרו התקדמות וקפיצה טכנולוגית".
טכנולוגיית הסימולטור והתוכנה משלבת מנוע קונסיסטנטיות שהוא פטנט רשום של חברת 4D-VIRTUALIZ המנוע מנהל את כל המידע המופק במהלך הסימולציה ומאפשר ראיה תלת-מימדית מציאותית של הזירה והמערכות. צוות המהנדסים והחוקרים של 4D-VIRTUALIZ מתמחה במערכות רובוטיות בלתי מאוישות ומופעלות מרחוק.
איך פועלת הטכנולוגיה? התוכנה יוצרת תאום-דיגיטלי (Digital-Twin) של הסביבה האמיתית. פיתוח האלגוריתמים מתבצע בסביבת הפיתוח הווירטואלית, כולל בדיקת יכולות ובחינת תרחישים.
הפלטפורמה מספקת סימולציה תלת-מימד מלאה, בשילוב עם הצגת גרפים של ביצועים ותוצאות מדידות כגון מאמץ המנוע, טמפרטורה ועוד. היא מספקת תמונת מצב של מה שרואים מתוך הרכב או באמצעות רחפן, המתקבלת מסנסורים שונים של המערכת.
התוכנה מתאימה לתוואי שטח off-road מאתגרים וגם לסביבה אורבנית. הפלטפורמה מאפשרת בחינת תרחישים שונים וקבלת מעטפת ביצועים ויכולות, בהתאם לתנאי שטח משתנים.
הפלטפורמה מאפשרת פיתוח, בדיקה, אימות ותיקוף (Verification & Validation) של אלגוריתמים, כך שאם קיים פער בין הסימולציה למה שקורה בפועל בשטח – ניתן לתקן את הסימולציה ולכייל את המודל למציאות בשטח, בשאיפה להגיע להתאמה מלאה בין הסימולציה לבין המודל הפיסי (calibration and tuning).
יתרה מזאת, הפלטפורמה מאפשרת סימולציות בשילוב חומרה (Hardware In the Loop). לדוגמא, ניתן לדמות מה מתרחש כשנהג הרכב או המפעיל-מרחוק לוחץ על דוושת גז פיסית, או מסובב הגה, עוד לפני שהרכב בכללותו קיים.
הפלטפורמה מיישמת טכנולוגיית plug & play – המשמעות היא שאלגוריתם זהה משמש הן בסימולציה והן במערכת הפיסית, עם אפשרות מעבר קל ומהיר בין המודל הווירטואלי והפיסי, ללא צורך בהתאמות או המרות.
לסיכום, טכנולוגיית הסימולציה המתקדמת של מקיט מביאה בשורה לתהליך הפיתוח של מערכות רובוטיות – חיסכון משמעותי בזמן ובמשאבים לאורך כל התהליך.