Riassunto analitico
Il presente lavoro di tesi affronta i temi e le attività trattati durante il tirocinio svolto presso la sede di CHN Industrial per il dipartimento Design Analysis & Simulation nel gruppo di “R&D - DYNAMIC SIMULATOR & REAL TIME DEVELOPMENT”.
Negli ultimi anni l’approccio del Model-Based Design (MBD) ha acquistato sempre più popolarità in molteplici settori industriali, diventando uno degli strumenti più efficaci per lo sviluppo e la simulazione di sistemi complessi. Il MBD si basa sulla creazione di modelli matematici e simulazioni numeriche, che permettono di sviluppare virtualmente il prodotto finale anche prima della sua realizzazione fisica. Sono molte le aziende che includono questa metodologia nel loro ciclo di progettazione: essa garantisce uno sviluppo del prodotto più efficace e rapido, nonché una riduzione dei costi, grazie alla sua capacità di anticipare la fase di testing sin dalle prime fasi della progettazione. Inoltre, il Model-Based Design facilita un continuo miglioramento del prodotto durante l’intero ciclo di progettazione, riducendo il rischio di errori e migliorando l'efficienza del processo. Anche CNH Industrial si è fatta promotrice di questa tecnologia, specialmente in seguito all’installazione del primo Simulatore Dinamico per il settore agricolo.
Il focus principale di questo lavoro di tesi è lo sviluppo del cosiddetto Plant Model, ovvero la replica digitale di un veicolo off-Highway realizzata in ambiente Matlab-Simulink. Il Plant Model riproduce il comportamento del veicolo in un contesto virtuale, prendendo in considerazione tutti gli aspetti fondamentali del veicolo, come la trasmissione, l'idraulica, i sistemi di controllo e la dinamica complessiva del veicolo stesso. Questo si traduce in una notevole complessità del modello, poiché esso deve riflettere fedelmente le interazioni tra i vari sottosistemi del veicolo, simulandone il comportamento dinamico in modo preciso e realistico.
Per gestire questa complessità, si è resa necessaria la ricerca di uno strumento che ne automatizzi la creazione e standardizzi la struttura, al fine di ridurre sia gli errori umani sia i tempi di sviluppo. L’automazione e la standardizzazione del processo di creazione del modello sono, dunque, indispensabili per accelerare la fase di sviluppo e migliorare l’affidabilità delle simulazioni.
In particolare, l'attività ha previsto l'integrazione di diversi modelli, tra cui quelli della trasmissione, dell'idraulica, del controllo e della dinamica del veicolo. Un aspetto cruciale è stata la gestione accurata dei dati in ingresso e in uscita tra i vari subsystem, garantendo che le informazioni fossero scambiate in modo fluido e preciso.
Nei capitoli successivi, verrà illustrato il funzionamento dell’applicazione sviluppata in ambiente Matlab e App Designer, avente la funzione di generare, a seconda delle esigenze di lavoro, il Plant Model desiderato, adattato alle specifiche necessità del progetto.
L’applicazione offre un’interfaccia utente intuitiva, consentendo di selezionare le specifiche del veicolo desiderate del veicolo. Una volta selezionate le specifiche il Plant Model è generato automaticamente grazie ad un approccio programmatico che sfrutta un codice appositamente progettato per automatizzare e gestire l'intero processo di creazione del modello, rendendo il flusso di lavoro molto più efficiente e riducendo al minimo il rischio di errori umani.
In sintesi, grazie a questo approccio programmatico, la creazione del Plant Model diventa un processo altamente automatizzato, che gestisce in modo fluido e preciso i flussi dei segnali e il posizionamento dei blocchi all’interno del modello seguendo una logica ottimizzata e standard. Questo non solo riduce drasticamente i tempi di sviluppo e il rischio di errori, ma consente anche di generare modelli complessi in modo più rapido e adattabile.
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