Alors que les designs sont d’une complexité croissante du fait des exigences de performances accrues des produits, l'aspect logiciel devient de plus en plus le facteur de différenciation définissant le succès d'un produit sur le marché. Confrontés à la nécessité de créer du software plus complexe, de meilleure qualité et en moins de temps, les ingénieurs se sont tournés vers l'approche Model-Based Design.
Approche Model-Based Design
L'approche Model-Based Design offre une approche mathématique et visuelle pour développer des systèmes complexes. Elle supporte et encourage la collaboration en proposant un langage commun aux équipes pluridisciplinaires qui travaillent dans plusieurs domaines. L'approche Model-Based Design est utilisée dans un grand nombre d'industries et d'applications, notamment le contrôle des mouvements, le traitement du signal, les équipements industriels, l'aérospatiale et les applications automobiles. Cette approche est centrée sur l'utilisation systématique de modèles tout au long du processus de développement, pour la spécification des exigences, la modélisation de l'architecture du système, l'implémentation du design, la simulation, la génération automatique de code, ainsi que la vérification et la validation.
L'approche Model-Based Design complète et appuie les pratiques du développement Agile. Tout comme la méthode Agile, l'approche Model-Based Design permet aux développeurs de découvrir les défauts et les problèmes du design dès les premières étapes d'un projet, de s'adapter aux évolutions des exigences et de livrer un système qui répond aux besoins des clients. Par exemple, les utilisateurs peuvent effectuer des itérations rapides en se connectant à des systèmes d'intégration continue (CI), pour tester et vérifier automatiquement les modèles et le code, tout au long du cycle de développement.
Le développement Agile de systèmes avec l’approche Model-Based Design se base sur la simulation et la génération de code pour produire de manière incrémentale des artefacts, des études et des évaluations de design et de tests.
L'approche Model-Based Design supporte la transformation numérique de vos produits et services. Les utilisateurs peuvent étendre l'emploi de modèles précédemment développés à des systèmes en fonctionnement, en créant des jumeaux numériques pour optimiser le fonctionnement du système, surveiller son état et fournir un mécanisme de retour d'information à l'équipe de développement afin d'apporter des améliorations continues. Cette approche permet des applications telles que la maintenance prédictive et la détection des défaillances en temps réel.
Approche Model-Based Design : utilisation systématique de modèles tout au long du processus de développement.
Atteindre vos objectifs commerciaux
Les leaders du marché utilisent l'approche Model-Based Design pour :
Soumettre des offres et les remporter, sur un plus grand nombre de projets.
« Récemment, nous avons remporté un projet pour lequel plusieurs de nos concurrents ont refusé de soumettre une offre en raison des délais serrés. Grâce à l'approche Model-Based Design, nous avons respecté sans problème la date de livraison initiale. »
Créer des produits qui n'auraient pas pu être développés autrement.
« Par le passé, il était excessivement coûteux de construire le hardware de contrôleurs, pourtant indispensable pour les produits spécialisés. Avec Simulink, nous pouvons facilement implémenter nos designs de contrôleurs sur notre hardware PLC existant, et nous pouvons désormais saisir de nouvelles opportunités commerciales pour l'ingénierie de produits de contrôleurs à faible volume. »
Générer des ventes et des revenus plus tôt.
« Notre équipe de trois personnes a réalisé un prototype entièrement fonctionnel en seulement six mois avec les outils MathWorks. Sans ces outils, nous aurions été contraints de prolonger le projet d'au moins six mois encore. »
Offrir des fonctionnalités et des performances inégalables par la concurrence.
« La transmission hydrostatique hybride, que nous avons conçue et optimisée grâce à l'approche Model-Based Design, était environ 25 % plus économe en carburant qu'une transmission hydrostatique standard, avec un coût total de possession (TCO) inférieur de 15 à 20 %. »
Atteindre une qualité de produit inégalable par la concurrence.
« Les simulations et les tests en temps réel avec Simulink nous ont permis de mettre au point un système de contrôle exceptionnellement fiable. Notre contrôleur s'est avéré plus fiable que les systèmes traditionnels et n'a entraîné aucun temps d'arrêt de la production, ce qui est important car les pannes peuvent avoir un coût horaire de 5 000 €, voire davantage. »
Réduire les dépenses et le gaspillage
Les équipes d'ingénieurs réussissent leurs développements et leurs activités opérationnelles avec l’aide de l'approche Model-Based Design et plus spécifiquement de :
- La modélisation, la simulation et la génération de code
- La réutilisation des modèles pour la certification, la documentation et la génération d'artefacts
- L'adoption de la méthode Agile, de l'intégration continue et de la transformation numérique
Modélisation, simulation et génération de code
Utiliser moins de composants, eux-mêmes moins coûteux.
« Les estimations initiales du système Lanai prévoyaient une batterie de 700 kilowatts-heures. Les simulations Simulink ont démontré qu'une batterie d'environ la moitié de cette capacité serait suffisante et qu'un dispositif de transmission AC flexible n'était pas nécessaire. Au total, cela représente plus de 200 000 $ d'économies. »
Minimiser le nombre de prototypes physiques.
« Pour ce projet, la performance du hardware réel correspondait aux résultats de simulation de notre modèle Simulink du système maglev, de sorte qu'il n'a pas été nécessaire de modifier notre système de test. Éliminer plusieurs prototypes permet de gagner du temps et, lorsque le prototype coûte entre 20 000 et 30 000 $, comme c'était le cas pour ce projet, de réduire les coûts de manière significative. »
Réutiliser les modèles et adapter les designs.
« Dans les programmes précédents, lorsqu'on apportait un changement même minime au design, il fallait parfois attendre des semaines avant que l'équipe de développement ne puisse la coder. Avec Simulink et Embedded Coder, nous avons simplement effectué la modification et regénéré le code. En moins d'une heure, nous disposions d'une nouvelle version de test. »
Éliminer les pénalités en cas de non-respect des délais.
« Si nous avions dû attendre que le reste du véhicule soit terminé avant de tester notre design de suspension, il n'aurait pas été possible de respecter notre délai de livraison très serré. »
Réutilisation des modèles pour la certification, la documentation et la génération d'artefacts
Réduire les coûts de documentation.
« Nous avons utilisé nos modèles Simulink et Stateflow comme une spécification exécutable, ce qui a considérablement rationalisé le processus de revue de conception. Notre revue approfondie a nécessité 10 % du temps requis par le passé, tout en éliminant 90 % de la documentation papier utilisée à toutes les étapes de la revue. »
Réduire les coûts et les délais de certification.
« La modélisation, la simulation et l'implémentation du logiciel embarqué du respirateur avec Simulink a grandement simplifié la certification de conformité. Le modèle a fourni une documentation détaillée et une représentation visuelle du système pour l'examen de certification. »
Adoption de la méthode Agile, de l'intégration continue et de la transformation numérique
Faire appel à des équipes réduites.
« L'approche Model-Based Design, avec son design graphique et sa génération automatique de code, réduit les bugs logiciels, améliore la maintenabilité et la réutilisation du software, et diminue la difficulté du développement logiciel. Cela nous a permis de constituer dans les plus brefs délais une équipe de développement composée de spécialistes des moteurs et du contrôle. »
Réduire le temps nécessaire pour vous adapter au changement grâce à la méthode Agile.
« À un stade avancé du projet, nous avons reçu une nouvelle exigence pour que le contrôleur fournisse un retour d'information sur son propre état. Ce type de modification aurait pris au moins une semaine à réaliser avec un codage manuel, mais avec l'approche Model-Based Design, il nous a suffi d'apporter un changement mineur au modèle pour satisfaire à cette exigence en une journée. Pour nous, cette capacité à implémenter ce type de modification sans dépasser les délais et les coûts, a constitué un avantage significatif. »
Réduire la durée des tests tout en améliorant la qualité du code grâce à l'intégration continue.
« Nous avons des dizaines d'ingénieurs dans le monde entier qui travaillent en parallèle sur le même modèle, avec de nombreuses fusions. L'utilisation conjointe de l'approche Model-Based Design et de l'intégration continue nous a permis de raccourcir les itérations et d'automatiser les processus de test. »
Réduire les coûts de support des ressources en fonctionnement.
« Grâce aux outils MathWorks, nous pouvons collecter des données à partir de presse à imprimer de production et simuler les conditions d'erreur en interne. Cela réduit considérablement le temps de résolution pour notre client, ainsi que nos propres frais de support et de déplacement, car nos presses à imprimer industrielles sont vendues dans le monde entier. »
Réduire les coûts de garantie.
« Dans l'ensemble de l'industrie, le nombre de problèmes de garantie a augmenté avec la complexité des logiciels. Pour les produits les plus récents que nous avons réalisés en utilisant l'approche Model-Based Design, nous n'avons rencontré aucun problème de garantie lié au software d'application après 12 mois en production. C'est un record qui réjouit nos clients actuels et futurs. »
Adopter l'approche Model-Based Design pour les petites équipes
Malgré les avantages potentiels de l'utilisation de l'approche Model-Based Design, les responsables de l'ingénierie tiennent souvent compte des risques liés à un changement de leurs processus de développement. Cela est particulièrement vrai pour les plus petits groupes qui ne disposent pas de personnel dédié pour piloter un nouveau processus et apprendre de nouveaux outils. Cependant, une fois que les entreprises progressent dans l'approche Model-Based Design, elles rapportent souvent qu'il aurait été plus risqué de ne pas l'adopter.
Pour comprendre les expériences et les approches d'adoption dans un contexte de petites équipes, consultez le livre blanc expliquant comment les équipes d'ingénieurs adoptent l'approche Model-Based Design (« How Engineering Teams Adopt Model-Based Design »).
Résumé
L'adoption de l'approche Model-Based Design change la donne en matière de développement de systèmes. Pour les entreprises dont les produits coûtent des milliers ou des millions de dollars, réduire le nombre de prototypes d'une seule unité suffit à démontrer le retour sur investissement. Les entreprises dont les produits sont peu coûteux, et qui peuvent avoir une part de marché élevée, si elles sont les premières à les commercialiser, bénéficient également d'un retour sur investissement important. Pour ces entreprises, l'aspect générateur de valeur de l'approche Model-Based Design consiste en l'accélération du développement. Dans tous les cas, les entreprises tirent des avantages considérables et durables de l'utilisation de l'approche Model-Based Design dans le cadre du développement de leurs systèmes.
