*本文內容采用了機器翻譯

戴森的研究發(fā)現，為了找到最佳的濕式清潔解決方案它們需要一種全新的方法。這促使了戴森 WashG1 的誕生，它重新構想了一種可以追溯到幾個世紀前的家庭必需品——拖把。

為了實現這一最新壯舉，戴森工程師借鑒了航空航天等其他行業(yè)復雜系統(tǒng)的工程方法來設計日常產品。戴森基于文檔的工作流程非常適合開發(fā)現有產品的新版本，但并不適合創(chuàng)建新的產品線。相反，戴森首席高級控制系統(tǒng)工程師 Romain Guicherd 說服他的團隊嘗試基于模型的設計?；谀Ｐ偷脑O計使用系統(tǒng)級仿真模型來改進工程系統(tǒng)的開發(fā)方式。

“它使我們能夠加快開發(fā)工作流程并提供更強大的測試代碼，” Guicherd 說。

第一代產品

在設計現有產品(例如吸塵器)的新版本時，戴森在開發(fā)過程中采用基于文檔的書面方法將需求從一個團隊傳遞到另一個團隊。這種方法對于成熟的產品非常有效，因為工程師可以參考和迭代過去的設計和嵌入式軟件。然而，這種文件交接過程可能會使全新產品線的開發(fā)變得混亂。

“使用文檔設計規(guī)范，其他工程師可能會以不同的方式理解要求，”Guicherd 說。“開發(fā)新的產品線為我們提供了一個探索新工作方式的機會，這種方式可以減少團隊之間溝通不暢的機會，確保更順暢的協(xié)作過程?！?/p>

坎坷之路，通往順利之路

戴森將基于模型的設計視為讓他們探索創(chuàng)新能力的過程。

“我們需要探索許多不同的概念和方向，”Guicherd 說?！笆褂没谀Ｐ偷脑O計和 Simulink 模型使我們能夠靈活地將新想法轉化為實際成果，與基于文檔的開發(fā)流程相比，速度提高了一倍?！?/p>

WashG1 的成功清潔理念是采用一個帶有反向旋轉滾輪的清潔頭，并覆蓋一層致密的超細纖維布。為了分離干濕碎片，WashG1 使用一組輔助滾筒將所有固體碎片收集到托盤中。托盤底部有一層網狀過濾器，使液體能夠流入污水箱。為了實現這一切并處理所有潛在情況，Guicherd 的團隊需要能夠促進交互系統(tǒng)元素仿真并支持從設計到代碼生成和軟件測試的一切的工具。

為了開發(fā)清潔滾筒的控制裝置，該團隊使用 Simscape Electrical 對泡沫滾筒電機和電機驅動器進行了建模。他們使用了 Stateflow 設計清潔器兩個泵的調度和控制——一個用于用清水潤濕滾筒，另一個用于抽出污水。Stateflow 還用于實現產品的自清潔機制。

WashG1 的清潔性能需要多個可選的水合水平，每個水平都有可微調的靈敏度水平。這些不同的設置和清潔負荷的變化都要求精確的電壓控制。

“我們使用 Simulink 模型來調整參數并測試不同的值，以便更快地微調和開發(fā)電機電壓控制，”Guicherd 說?！胺抡鎺椭覀兞私庠O計變更的效果，而無需構建物理原型?！?/p>

在 Simscape 中建模的戴森滾筒技術。(圖片所有權：戴森)

團隊使用 Requirements Toolbox 將他們的需求鏈接到 Simulink 模型，這有助于展示需求如何驅動產品特性?！霸谑褂?Requirements Toolbox 之前，我們直到進入硬件測試階段才會知道需求是否有誤，”Guicherd 說?！巴ㄟ^將需求與模型相連接，我們了解每個需求是如何實現的以及它們之間的關系?！?/p>

系統(tǒng)仿真對設計的好處

使用 Simulink 和 Simscape 進行基于模型的設計促進了更系統(tǒng)的方法，并讓戴森在構建和測試原型之前進行各種類型的在環(huán)測試。通過基于模型的設計，工程師可以執(zhí)行多領域建模并與其他團隊合作。例如，Guicherd 的團隊利用電池和電池管理系統(tǒng)團隊的數據創(chuàng)建了一個精確的四電池組模型。Guicherd 的團隊與電子團隊合作，使用 Simscape Electrical 對電力電子硬件的行為進行建模和仿真。

“使用 Simulink 進行系統(tǒng)級仿真使我們能夠考慮更多設計選項并比較權衡，因此我們在項目設計階段投入了更多時間，” Guicherd 說?！斑@樣做的好處是，我們可以更輕松地發(fā)現設計錯誤和集成問題，而且糾正這些問題的成本更低?！?/p>

從軟件架構到嵌入式代碼

在后續(xù)項目中，團隊添加了 System Composer 來開發(fā)軟件架構。Guicherd 表示：“借助 System Composer，產品和軟件團隊可以共同開發(fā)軟件界面和調度，并仿真不同的場景?！盨ystem Composer 允許團隊將大型模型組織成邏輯分組，從而實現團隊協(xié)作，同時避免合并沖突。

Simulink 模型提供了產品行為的可視化描述，這也增強了整個開發(fā)過程中團隊成員之間的協(xié)作。這些控制系統(tǒng)模型生成了 C 代碼?！拔覀儠{整模型，注釋掉一些部分，添加一些新的模塊，并向軟件工程師展示清潔器的新行為。使用快速控制原型，我們可以快速生成代碼，并在第二天向他們展示產品在實驗室中的表現” Guicherd 說。

該團隊沒有使用手動編碼，而是使用 Embedded Coder 從 Simulink 模型生成 C 代碼。然后，軟件團隊將其納入機器的 NXP 微控制器的主代碼庫中。“有了 Embedded Coder，我們每九天就可以發(fā)布一次軟件，”Guicherd 說?！耙郧埃覀兪謩泳幋a大約每 10 周一次?！?/p>

“最初，我們更注重讓它在實驗室中發(fā)揮作用，因此模型和生成的代碼是關鍵部分。但很快我們就意識到，模型加上代碼、測試和覆蓋范圍使我們的產品變得更好”Guicherd 說。

完美測試

與以前的產品相比，該團隊投入了更多時間來完善設計。借助 Simulink，他們可以快速解決仿真過程中出現的錯誤，這在測試期間得到了回報。該階段比過去更加簡單和快捷，節(jié)省了團隊開發(fā)的時間和精力。

“一旦你在模型中設計了某個東西并且它能夠工作，你就將它放入產品中，它就能像模型一樣工作。從這個意義上來說，測試非常簡單，”Guicherd 說?！八鼘崿F了零缺陷交付?！?/p>

WashG1 基于模型的設計和代碼生成的成功消除了軟件團隊最初的懷疑。他們曾經對生成的代碼是否符合內部標準和保持執(zhí)行效率感到擔憂，但現在他們對代碼產生了信心。軟件團隊現在與硬件團隊合作來定義生成的代碼的 API。使用 Simulink 進行基于模型的設計為他們提供了靈活性和更快的速度。

“現在，他們是第一批要求我們再次這樣做，并詢問我們是否可以將此工藝用于其他產品的人，”Guicherd 說?！半S著項目復雜性的增加，他們看到了基于模型的設計的好處。”

對于 WashG1 的未來迭代，戴森團隊可以重復使用其模型的元素，并且他們使用基于模型的設計的設計方法示例正在其他部門獲得關注 - 例如，Guicherd 說團隊正在考慮將其用于護發(fā)產品和地板護理的其他方面，為戴森產品的更多創(chuàng)新鋪平道路。