IOT et industrie : Volkswagen résout des «problèmes logiciels massifs» pour une nouvelle voiture électrique et est sur la bonne voie au niveau industriel et PLM> ENGINEERING.com

"Problèmes massifs d'architecture logicielle." C'était un titre décourageant qui a rencontré les développeurs de Volkswagen juste après l'achèvement de la première série du nouveau modèle électrique ID.3 de VW à la fin de l'année dernière.
Il s'est avéré que la première série de 10 000 véhicules achevés – qui étaient construits sur la nouvelle plate-forme MEB – avait des problèmes avec l'architecture logicielle. Selon des rapports ultérieurs de sources à l'intérieur de VW en mars de cette année, la cause des problèmes logiciels est que l'architecture de base a été développée "trop ​​rapidement", ce qui a entraîné le dysfonctionnement de certaines parties du système et donc un dysfonctionnement – et pour certains mesure ne fonctionne pas du tout.
Mais cela n'affectera pas les plans de Volkswagen pour les voitures en termes de lancement ID.3.
«Le calendrier de l'ID.3 que nous communiquons depuis des mois n'a pas changé. La première mondiale a eu lieu à l'IAA 2019, la production a commencé comme prévu en novembre 2019 et l'ID.3 sera lancée cet été 2020 », a déclaré à l'ingénierie le porte-parole de Volkswagen pour l'eMobilité, Andreas Hoffbauer. «Le logiciel est installé dans les véhicules lorsqu'ils sont produits à Zwickau et sera mis à jour vers la dernière version au cours de l'été avant la remise du client.»
Comme pour de nombreuses plates-formes avancées nouvellement créées, les nouvelles solutions sont souvent confrontées à des «problèmes de démarrage». La plate-forme MEB de VW pour la conception de véhicules électriques dans le segment grand public ne fait pas exception. Cependant, malgré le début difficile de l'ID.3, le plus grand voyage que la société a commencé en ce qui concerne l'électrification de toute sa gamme de véhicules est passionnant – et en fin de compte, industriellement, c'est tout à fait raison.
Mais quel est le contexte de la phase d'industrialisation du programme d'électricité de VW et de la plateforme MEB? Quel logiciel PLM est utilisé? Que signifient les idées et solutions pionnières de VW sur le concept de «cloud industriel»? Quel rôle jouent les services Web d'Amazon (AWS)? Pourquoi l'électrification signifie-t-elle un changement radical des besoins en compétences, en réflexion d'intégration et en méthodologie de développement et de production?
J'examinerai ces questions dans l'article d'aujourd'hui.

UN DÉPART DIFFICILE, MAIS VOLKSWAGEN EST L'UN DES LEADERS de l'industrialisation du développement de produits et de la fabrication de petites et moyennes voitures électriques et hybrides. Avec sa plateforme MEB et l'investissement dans un nouveau concept d'industrialisation via le concept Industrial Cloud, VW a de bonnes perspectives. Bien que l'architecture logicielle de la première voiture fabriquée sur la plate-forme MEB, l'ID.3 (photo), ait subi un revers, le processus de conversion des véhicules à combustibles fossiles en véhicules électriques ou hybrides est un changement radical du point de vue du développement de produits. . Les produits de l'industrie automobile sont extrêmement complexes – «ordinateurs sur quatre roues» – et impliquent des milliers d'ingénieurs et de développeurs de produits dans le processus. Il n'est pas réaliste d'espérer éviter complètement les «problèmes de démarrage» sous la forme d'écarts fonctionnels lors du lancement des plates-formes de conception et des concepts d'industrialisation. Dans l'article d'aujourd'hui, nous examinons le contexte de l'accent mis par Volkswagen sur les problèmes à cet égard.

Il est clair que VW est à l’avant-garde du développement concernant l’électrification ou l’hybridation des parcs automobiles mondiaux. L'entreprise se bat constamment pour obtenir les meilleures performances mondiales en ce qui concerne la marque de voiture qui vend le plus de véhicules par an – voyez la bataille acharnée avec Toyota en particulier, mais aussi la lutte contre la combinaison Renault-Nissan-Mitsubishi. Chacun de ces acteurs de l'automobile vend un peu plus de 10 millions de voitures par an. Cela signifie qu'il y a beaucoup de valeur en jeu lors de la transformation du parc automobile mondial en électricité.

L'énergie électrique combinée à des véhicules connectés en ligne signifie non seulement un changement dans la consommation d'énergie du fossile à l'électricité, mais introduit également des processus de développement et de fabrication de produits radicalement modifiés.
Ces changements se déplacent vers une position où le contenu mécanique diminue, tandis que le contenu électronique et logiciel augmente. Cela se traduira également par un nouveau besoin d'expertise avec la boîte à outils numérique parallèlement à l'évolution des méthodologies de développement de produits où le PLM / cPDm, la simulation, les logiciels et l'intégration de fabrication tels que la technologie opérationnelle (OT) gagnent en importance et en utilisation. Tout devient extrêmement complexe.
Dans l'article d'aujourd'hui, je parlerai de la plate-forme MEP, des principes de base du PLM de Volkswagen et du nouveau "Cloud industriel" qui a été lancé l'année dernière.
Alors, à quoi ça ressemble? En général, Siemens Teamcenter est la principale solution du côté PLM / cPDm, avec CATIA de Dassault comme programme de CAO. Dans la configuration «Cloud industriel», Amazon Web Services est un composant central, tandis que la plate-forme Siemens IoT MindSphere en est un autre.

CARTE DE LA PLATEFORME ÉLECTRIQUE DE VW. Une illustration montrant les différentes plates-formes de véhicules du groupe Volkswagen.

Un aspect intéressant du développement de produits automobiles modernes est la "plate-forme" comme base pour le travail de conception dans un ou plusieurs programmes modèles. Auparavant, engineering.com a couvert la société de développement de produits Geely CEVT, qui fournit des plates-formes à Volvo Cars, par exemple. Geely n'est pas seul dans ce domaine; plusieurs constructeurs automobiles opèrent de la même manière, et Volkswagen en fait partie.
Le groupe Volkswagen a développé quatre plates-formes modulaires pour prendre en charge les voitures électriques dans l'ensemble de son portefeuille de marques. Certaines de ces plates-formes seront ouvertes à la concurrence ou à d'autres fabricants afin de répartir les coûts d'introduction de l'électrification. L'une d'entre elles, la plate-forme MEB pour les petites et moyennes voitures grand public, a fait ses débuts fin 2019 sous la forme de la Volkswagen ID.3, et sera partagée avec Ford dans le cadre d'un accord annoncé en juillet de la même année.
Les autres plates-formes EV de VW, illustrées dans l'image ci-dessus, sont principalement conçues pour les voitures haut de gamme et peuvent également être partagées avec les constructeurs automobiles concurrents, en particulier la plate-forme PPE développée par Audi et Porsche pour les voitures moyennes et grandes. La plate-forme PPE fera ses débuts en 2021, probablement dans le Macan de prochaine génération de Porsche, qui a été confirmé comme étant un véhicule électrique.

Le développement de la plateforme MEB de VW a commencé en 2015 dans le but de devenir une base rationnelle pour le développement de véhicules électriques. La plateforme MEB est un système modulaire (MEB signifie "Modularer E-Antriebs-Baukasten" en allemand; "Modular Electric Propulsion Platform" en anglais) qui est conçu pour optimiser la conception des véhicules électriques et rationaliser le processus de fabrication. La fonctionnalité du MEB comprend des éléments tels que le couple, la puissance et la vitesse pour la traction principale et pour la traction avant en option, qui est utilisée dans les versions à quatre roues motrices.
Parmi les exigences telles que les conditions d'essieu, d'entraînement, de poids et d'empattement, la conception et le placement de la batterie d'entraînement haute tension jouent un rôle important dans le concept MEB global. Bien que MEB aide à optimiser les composants individuels et le système dans son ensemble, l'équilibre entre ces exigences prend soigneusement en considération les efforts du concepteur, en particulier lorsqu'il travaille sur de nouvelles technologies telles que la numérisation, la conduite autonome et les appareils électriques.
Selon VW, l'architecture vise à «consolider les commandes électroniques et à réduire le nombre de microprocesseurs, à faire progresser l'application des nouvelles technologies d'aide à la conduite et à modifier quelque peu la construction des voitures» par le groupe VW.
Parallèlement à cela, l'idée est de pouvoir configurer l'ID. modèles utilisant différentes tailles de batterie. La disposition modulaire de la batterie permet des portées évolutives d'environ 330 à plus de 550 kilomètres, selon la procédure de test mondiale harmonisée des véhicules légers (WLTP).
Pour contrôler la vaste gamme de fonctionnalités à bord de l'ID. modèles, Volkswagen a conçu une toute nouvelle architecture électronique de bout en bout appelée E3, ainsi qu'un nouveau système d'exploitation appelé vw.OS. L identité. les modèles seront les premiers à utiliser pleinement «E3» et «vw.OS».
La nouvelle architecture électronique de bout en bout E3 consolide les unités de contrôle connues dans l'industrie aujourd'hui pour créer une unité centrale beaucoup plus puissante et centralisée. Les performances et l'attrait technologique des modèles ne sont pas seulement garantis lorsque les véhicules sont neufs; Volkswagen s'efforcera de garantir un attrait durable tout au long du cycle de vie du véhicule en rendant les systèmes compatibles pour les mises à jour et les mises à niveau accessibles via le cloud.
Au total, le groupe Volkswagen prévoit d'investir près de 44 milliards d'euros dans l'électrification, la numérisation, les services de mobilité et la conduite autonome jusqu'en 2023, dont 30 milliards d'euros réservés à la seule mobilité électrique.
D'ici 2025, les véhicules électriques devraient représenter environ un quart du portefeuille de modèles VW. La plateforme MEB joue un rôle clé dans cet investissement.

PROPULSION À QUATRE ROUES SUR LA PLATEFORME MEB. Illustration schématique de la transmission de puissance sur la plate-forme MEB, avec quatre roues motrices en option (gauche, avant du véhicule) et entraînement principal (droite, derrière le véhicule).

Le fait que Volkswagen investisse dans les véhicules électriques n'est pas une nouvelle nouvelle. Le plan d'affaires de VW intitulé "Ensemble – Stratégie 2025" incluait 30 nouveaux modèles de voitures à moteur électrique jusqu'en 2025. Avec la plate-forme MEB comme base, il y aura un certain nombre de variantes sur les modèles de voitures électriques, y compris l'I.D. Concept, I.D. Buzz, I.D. Crozz et I.D. Vizzion. Comme mentionné ci-dessus, ID.3 a été le premier à être publié sur la plate-forme MEB en novembre de l'année dernière. De plus, le premier modèle ID.3 a été produit dans l'usine de VW à Zwickau.
Cependant, toutes les nouvelles solutions complexes ont leurs «problèmes de démarrage». Selon des informations en Allemagne, le premier lot de voitures ID.3 de la plate-forme a connu d'énormes problèmes logiciels. Concernant la production du premier lot fin 2019, Manager Magazine a rapporté que Volkswagen avait ces problèmes côté logiciel. Selon le rapport, l'ID.3, "sera construit dans les mois avec une architecture logicielle incomplète, qui peut affecter jusqu'à 20 000 voitures électriques. Ces appareils, destinés à la vente en Europe et non aux États-Unis, nécessiteront un logiciel manuel mise à jour."
D'autres rapports indiquent à nouveau que des milliers de voitures ID.3 ont été stationnées dans des espaces loués dédiés jusqu'à ce qu'une tentative soit faite pour corriger les problèmes au début du printemps.
Ces plans impliquaient une nouvelle architecture logicielle à installer manuellement dans les 10 000 premiers véhicules ID.3. Au total, plus de 20 000 ID.3 doivent être retravaillés dans l'architecture logicielle. L'objectif concernant les 10 000 voitures restantes comprend la possibilité de mettre à jour le logiciel via «l'air» – un réseau sans fil – quelque chose que Tesla, par exemple, fait actuellement.
À la fin du mois de février, des sources de Volkswagen nous ont indiqué que les problèmes logiciels étaient dus au fait que l'architecture de base du logiciel était développée "trop ​​rapidement", ce qui avait pour conséquence que de nombreuses parties du système ne fonctionnaient pas ensemble de manière efficace, ce qui avait entraîné des dysfonctionnements.

Selon le magazine en ligne Clean Technica, «de nombreux éléments du système ne se comprennent pas, ce qui entraîne des abandons et d'autres difficultés.». Citant un rapport de magazine, Clean Technica a ajouté: «Des centaines de pilotes d'essai de la voiture signalent jusqu'à 300 erreurs par jour. Plus de 10 000 techniciens tentent de résoudre les problèmes, ce qui pourrait retarder le lancement de l'ID.3 jusqu'à un an. »
Aujourd'hui, cependant, le porte-parole de Volkswagen eMobility Andreas Hoffbauer nie cela lorsque j'ai discuté de la question avec lui.
«Le calendrier de l'ID.3 que nous communiquons depuis des mois n'a pas changé. La production a commencé comme prévu en novembre 2019, et l'ID.3 sera lancée cet été 2020 », a-t-il affirmé. «L'expérience numérique sera un élément clé de la réussite d'ID.3. Ce sera le premier véhicule électrique MEB de Volkswagen avec capacité de mise à jour. Notre objectif est de livrer 30 000 ID.3 First Edition aux clients de nos marchés de pré-réservation en Europe. »
Au total, VW a dû effectuer des corrections de programme sur 20 000 véhicules ID.3 avant la deuxième vague de production, qui devrait commencer en mai. À ce moment-là, des mises à jour logicielles supplémentaires pourraient être distribuées sur un réseau sans fil, mais on ne sait pas actuellement comment la pandémie de coronavirus a affecté ces horaires.

La production de l'ID.3 a commencé fin 2019 et, comme mentionné ci-dessus, il s'agit du premier véhicule électrique à utiliser l'architecture MEB modulaire de Volkswagen.
De manière générale, deux ou plusieurs principes des plates-formes électriques sont discutés dans l'industrie automobile:

Un "skateboard" bas pour les voitures traditionnelles
Un «skateboard» haut pour les SUV

Le mot "planche à roulettes" est utilisé ici comme métaphore pour illustrer l'apparence d'une plate-forme de véhicule telle que celles discutées ci-dessus. En bref, les plates-formes de véhicules ressemblent à des planches à roulettes géantes, que les programmes de développement ultérieurs «déguisent» sous différentes apparences, sous la forme de différents corps, intérieurs et tableaux de bord, par exemple.

LE CHEF VW FAIT FACE AUX PROBLÈMES. Le chef de VW, Herbert Diess (à droite) a incité Ford à faire le «voyage MEB» vers des véhicules électrifiés. Le constructeur automobile américain produira des voitures électriques en utilisant la plate-forme du constructeur automobile allemand. La coopération entre les géants automobiles Volkswagen et Ford comprend des plates-formes communes et également une technologie commune pour les voitures autonomes. Bien que la pandémie de coronavirus ait ralenti plusieurs grands projets automobiles dans le monde, Volkswagen et Ford ont annoncé que les premières étapes de leur projet commun étaient déjà en cours cet été. Il y a aussi plus dans cette collaboration: Volkswagen et Ford ont entamé les discussions avec une collaboration sur le développement des voitures de transport et des camionnettes, mais cela a été étendu à la plate-forme MEB pour les voitures électriques. Ford prévoit de vendre environ 600 000 nouvelles voitures électriques en six ans si elles ont accès à la technologie de VW. La photo montre le chef de Volkswagen Herbert Diess et le PDG de Ford, Jim Hacket.

Lors de la conception de ces «planches à roulettes», l'objectif est de les emballer avec des batteries aussi efficacement que possible pour fournir autant d'énergie que possible.
De plus, depuis novembre 2018, Volkswagen prévoit que la plate-forme MEB ne comportera que deux variantes: une pour les voitures particulières et une pour les véhicules utilitaires et les véhicules utilitaires plus lourds, ces derniers ayant une batterie plus grande.
Comme mentionné, la plate-forme est également disponible pour l'approvisionnement par d'autres fabricants concurrents. Actuellement, Ford est un bon exemple de partenariat stratégique avec Volkswagen pour utiliser la plate-forme MEB pour tirer parti des économies d'échelle et prévoit de construire des voitures MEB en 2023.

QUE SIGNIFIE LE CLOUD INDUSTRIEL POUR LES USINES DU FUTUR? Le groupe Volkswagen utilise cette solution pour réaliser le concept Industry 4.0. La plate-forme cloud, avec son échange de données rationalisé, est une condition préalable cruciale pour pouvoir rapidement mettre à disposition des innovations dans tous les sites. Les exemples incluent la robotique intelligente et l'analyse des données qui peuvent évaluer et comparer les processus "d'une usine à l'autre". La plate-forme basée sur le cloud permet d'étendre de nouvelles applications directement à tout le monde.

En ce qui concerne les solutions PLM, Volkswagen travaille avec Siemens Teamcenter en tant que dorsale de données produit et avec CATIA de Dassault Systèmes côté CAO.
Aujourd'hui, VW vise à relier ses 122 usines de fabrication à travers le monde avec ce qu'on appelle le «Cloud industriel». En septembre de l'année dernière, il était également clair que le constructeur automobile allemand avait l'intention de consolider toutes les informations dans ce système basé sur le cloud.
Le principal partenaire de VW dans le cloud industriel est Amazon Web Services (AWS), qui organise les connexions à la plate-forme Siemens Teamcenter et, au-dessus, crée le système virtuel qui gérera les données de production de VW dans le monde entier. Cette disposition permettra de regrouper toute la production et la planification des stocks sous un même système. Aujourd'hui, plusieurs systèmes informatiques sont utilisés dans différentes usines VW du monde entier.
Le projet reliera à terme l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement mondiale du constructeur automobile, qui comprend 1 500 fournisseurs et partenaires dans plus de 30 000 sites.

POUR INTERPRÉTER ET COMPRENDRE LES DONNÉES DU PRODUIT. Le Teamcenter PLM Platform de Siemens Digital Industries est l'épine dorsale des données produit de VW, mais d'autres solutions de Siemens jouent un rôle important dans la conception de VW, y compris le système d'exploitation IoT MindSphere. Chaque machine et système d'une entreprise génère de nombreuses données précieuses. MindSphere crée l'opportunité de comprendre ces données et permet aux utilisateurs de connecter des machines et des infrastructures au monde numérique et de fournir des applications et des services industriels qui peuvent rendre l'ensemble de l'entreprise plus productif et efficace. En bref, la solution peut être décrite comme une plate-forme évolutive en tant que service (PaaS) conçue pour développer de nouvelles applications.

Une partie importante du cloud industriel est le système d'exploitation IoT de Siemens, MindSphere.
VW utilise MindSphere pour connecter et contrôler les machines et équipements dans l'atelier des 122 usines. C'est l'un des points forts de MindSphere: connecter des machines physiques au cloud AWS dans le cadre de l'IIoT et de la technologie d'automatisation industrielle. Il y a plusieurs avantages, mais celui qui est couramment mentionné est qu'avec l'aide de la technologie MindSphere, vous pouvez travailler avec l'analyse prédictive. Par exemple, les utilisateurs peuvent prévoir de manière proactive quand les machines auront besoin de maintenance et planifier le fonctionnement et le service en conséquence pour optimiser la production.
Le cloud industriel de Volkswagen vise à améliorer l'efficacité et la flexibilité de la production. La combinaison et l'accès aux données de toutes les usines offrent de nouvelles opportunités pour l'optimisation des processus, notamment un contrôle plus efficace du flux de matières, une détection précoce et l'élimination des goulots d'étranglement de livraison, des perturbations des processus et un fonctionnement optimisé des machines et des équipements.
La plate-forme basée sur le cloud, avec son échange de données simplifié, est nécessaire pour que Volkswagen fournisse rapidement et à différents endroits de nouvelles technologies et innovations, telles que celles concernant l'énergie électrique. Cela comprend des éléments tels que la robotique intelligente et les fonctions d'analyse de données pour analyser et contrôler les processus dans l'atelier, d'une usine à l'autre. Avec la plate-forme cloud, les nouvelles applications peuvent être étendues directement à n'importe où dans le monde.

VARIANT DE LA PLATEFORME MEB. La solution a de bonnes chances de réussir.

Chaque changement dans les processus de développement traditionnels a son prix, et peu de domaines sont aussi complexes que le développement de véhicules quand il s'agit de changer, entre autres, en raison des milliers de participants impliqués dans le travail de développement. Il est particulièrement difficile si le changement est profond, comme dans le cas du développement de voitures électriques, et implique de nouveaux outils, des demandes de nouvelles compétences et une nouvelle méthodologie de développement. La plateforme MEB et le nouveau Cloud industriel de VW ne font pas exception.
En principe, il n'est pas surprenant que les problèmes logiciels avec le modèle ID.3 puissent d'abord être résolus manuellement afin de pouvoir corriger l'erreur, et à l'avenir, via le réseau sans fil.
Le logiciel actuel est extrêmement complexe par rapport à ce qu'il était auparavant. L'électrification et les nouveaux designs ne facilitent pas les choses, en particulier si vous, en tant que développeur, êtes soumis à un calendrier qui doit être respecté, comme dans le cas de VW. Chaque fonction est littéralement connectée à tout dans la voiture et les connexions cloud n'apportent pas plus de simplicité au travail de développement.
De plus, dans le cas de Volkswagen, ils ont eu huit architectures électroniques différentes. En termes de logiciels, il n'y a vraiment aucune raison d'avoir huit architectures. Si vous pouvez réduire cela, tout en conservant la fonctionnalité et la flexibilité de modification et de mise à jour, vous gagnez beaucoup en efficacité et en vitesse de développement de produits, à condition que les choses fonctionnent comme prévu.
La mise à jour de logiciels via le Web fait naturellement partie du flux de développement dynamique autour des produits modernes. Par exemple, Tesla fait cela et personne ne prétend en cela que Tesla est un «produit inachevé».
Au contraire, vous pourriez considérer la possibilité de mettre à niveau un produit via "l'air" avec des réseaux sans fil comme une opportunité assez fantastique pour l'affiner. Bien sûr, une défaillance fonctionnelle n'est pas acceptable, mais en principe, la mise à niveau fonctionnelle du logiciel via Internet est une excellente opportunité.
Conclusion: Volkswagen est définitivement sur la bonne voie dans son arrangement de plate-forme MEB. Il en va de même pour son arsenal d'outils PLM liés à Industrial Cloud pour fédérer une chaîne de développement produit plus pointue et optimisée. Les «problèmes de dentition» font partie de la dynamique de développement. La note finale – si vous pouvez en parler dans un processus dynamique – dépend de la façon dont vous résolvez les problèmes associés et de la manière dont vous les résolvez. Une conclusion raisonnable est que l'équipe logicielle de Volkswagen résout les problèmes et qu'avec d'éventuels retards marginaux, le plan pour ID.3 sera annulé.
En ce qui concerne PLM et l'avenir de la réalisation des produits VW, avec Siemens et AWS comme partenaires, les perspectives de solutions de plate-forme pointues sont bonnes. Ma conclusion en ce qui concerne les outils pour un processus de réalisation de produit véritablement intégré et complet est que Siemens avec PLM, IT et OT – ainsi que les solutions IoT ultérieures qui connectent les utilisateurs finaux aux développeurs de véhicules – sont les plus avancés de tous.

Laisser un commentaire