โลกแห่งอิเล็กทรอนิกส์ – บททดสอบระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดในฟอร์ด โฟกัส ใหม่

โคโลญจน์ เยอรมนี – ห้องทดลองระบบอิเล็กทรอนิกส์ของฟอร์ดในเมืองเมอร์เคนิชเต็มไปด้วยเรื่องไม่ธรรมดา เพราะขณะที่วิศวกรของฟอร์ดกำลังทดสอบรถมากถึง 40 คัน แต่ไม่มีใครมองเห็นตัวรถอยู่ในห้องทดลองนั้น หรือหากคุณพยายามดึงประตูที่ล็อกอยู่ให้เปิดออก เสียงเตือนจะดังขึ้นทันทีแม้ว่าจะไม่มีประตูรถให้เห็น และทันทีที่คุณหมุนกุญแจเพื่อสตาร์ทรถ เสียงเครื่องยนต์จะติดขึ้นทันทีแม้จะไม่มีเครื่องยนต์วางอยู่ตรงนั้นเลย

นั่นเป็นเพราะภายในห้องทดลองขนาด 100 ตารางเมตรซึ่งตั้งอยู่ใจกลางศูนย์วิจัยทางเทคนิคประจำทวีปยุโรปของฟอร์ด คือสถานที่ซึ่งทีมงานใช้ในการทดสอบระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดของฟอร์ด โฟกัส ใหม่ โดยใช้ “กระดานสีเหลือง” (Yellow Boards) ซึ่งบนกระดานแต่ละแผ่นประกอบด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งระบบของอุปกรณ์ต่างๆ ที่ติดตั้งในฟอร์ด โฟกัส ใหม่

ปลายสุดด้านหนึ่งของโต๊ะคือที่วางไฟหน้ารถ ตรงกลางคือที่วางแผงคอนโซลและเบาะคนขับ ขณะที่ปลายอีกด้านคือที่วางไฟท้าย พื้นที่ว่างที่เหลือทั้งหมดของโต๊ะคือที่วางสายไฟและอุปกรณ์เชื่อมต่อการทำงานหลายพันชิ้น รวมทั้งระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) อีกกว่า 40 ชุด ทำหน้าที่รับ-ส่งสัญญาณต่างๆ มากกว่า 3,000 รูปแบบ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นในรถถูกจัดวางอยู่ในห้องทดลองนี้และสามารถทำงานได้เสมือนในการใช้งานจริง ไม่ว่าจะเป็นระบบสตาร์ทเครื่องยนต์ ระบบมัลติมีเดีย ไปจนถึงไฟส่องสว่างภายในห้องโดยสาร สายไฟและโมดูลที่ใช้ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ทุกชิ้นที่ผู้ขับขี่พบได้ในรถที่วางจำหน่ายจะต้องผ่านการทดสอบอย่างละเอียดตลอด 24 ชั่วโมงต่อวัน 7 วันต่อสัปดาห์

“มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ได้รับการติดตั้งเพื่อความสะดวกสบายและความปลอดภัยของผู้ขับขี่มากกว่า 10,000 ชิ้น ที่เราต้องทดสอบการทำงานบนกระดานสีเหลือง” มร. เดวิด วีนเราช์ วิศวกรผู้ดูแลระบบ ซึ่งทำงานกับระบบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ภายในห้องทดลองแห่งนี้ กล่าว

“อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นที่ติดตั้งอยู่ในทุกส่วนของรถจะต้องผ่านการทดสอบการทำงานทั้งในสถานการณ์ปกติ ภายใต้สภาพการใช้งานอย่างหนัก และการตอบสนองเมื่อระบบขัดข้อง อาทิ เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าหรือเมื่อไฟฟ้าลัดวงจร เราต้องทดสอบจนมั่นใจว่าอุปกรณ์ต่างๆ จะทำงานได้อย่างถูกต้องในสถานการณ์ปกติ และยังมอบความปลอดภัยให้แก่ผู้ขับขี่ในกรณีเกิดเหตุขัดข้องใดๆ ก็ตาม”

ระบบ Hardware in Loop
ทีมอิเล็กทรอนิกส์ของฟอร์ดจะมีส่วนร่วมในการทำงานตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นกระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ และยังคงทดสอบอุปกรณ์ต่างๆ อย่างต่อเนื่องไปจนกระทั่งระบบซอฟท์แวร์ โมดูล และชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆ เริ่มวางจำหน่าย กระดานสีเหลืองนับว่าเป็นหนึ่งในวิธีการทดสอบการทำงานของระบบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ส่วนอุปกรณ์ที่มีความสำคัญอย่างมากอีกประการหนึ่งคือระบบ Hardware in Loop หรือ HIL

“การใช้ระบบ HIL ทำให้เราทดสอบอุปกรณ์ต่างๆ ได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากๆ” มร. วีนเราช์ อธิบาย “เราใช้กระดานสีเหลืองเพื่อทดสอบอุปกรณ์ที่ไม่ต้องเคลื่อนไหว ส่วนระบบ HIL ช่วยให้เราทดสอบการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์ต่างๆ เสมือนแบบจำลองการทำงานของรถจริงๆ หรืออาจเรียกได้ว่าเป็นการทดสอบรถแบบเสมือนจริง หมายความว่า เราสามารถใช้ระบบนี้เพื่อทดสอบอุปกรณ์ช่วยขับ ระบบความปลอดภัย และอุปกรณ์ที่มอบความสะดวกสบายต่างๆ ภายในรถได้ เราสามารถทดสอบการทำงานของชิ้นส่วนต่างๆ มากกว่า 20,000 รูปแบบ ในช่วงเวลาเพียงข้ามคืน การทดสอบของเราจึงดำเนินไปอย่างต่อเนื่องไม่มีหยุด”

บุคคลที่นั่งอยู่ด้านหลังจอคอมพิวเตอร์ถึง 2 จอ คือ มร. อันเดรส เกียร์เซเฟอร์ วิศวกรผู้ทดสอบระบบ ซึ่งรับหน้าที่เป็นผู้ทดสอบการทำงานของระบบช่วยจอด หรือ Active Park Assist ในฟอร์ด โฟกัส ใหม่ ระหว่างการทดสอบ ระบบจะส่งสัญญาณไปยังโมดูลที่ควบคุมการทำงานของชิ้นส่วนต่างๆ และมีการโต้ตอบกันระหว่างแต่ละชิ้นส่วนเสมือนในการใช้งานจริง บนหน้าจอด้านซ้าย รถจะค่อยขับมาอย่างช้าๆ เลือกหาที่จอดที่มีขนาดเหมาะสม และค่อยๆ เทียบจอดในพื้นที่ว่างนั้น ซอฟท์แวร์ในคอมพิวเตอร์จะควบคุมการทำงานของเบรกและคันเร่ง ขณะที่โมดูลควบคุมการทำงานของระบบช่วยจอดทำหน้าที่หมุนพวงมาลัยเสมือนในการใช้งานจริง

“ส่วนที่ผมดูแลอยู่คือการตรวจสอบการทำงานเมื่อเกิดความผิดพลาดในระบบ” มร. เกียร์เซเฟอร์ กล่าว “ถ้ารถจอดไม่ตรงช่องเป๊ะ ในขั้นตอนนี้ยังถือว่าไม่เป็นไร แต่ผมต้องดูเรื่องความปลอดภัยอย่างละเอียด อาทิ หาก ECU ตัวหนึ่งไม่ทำงาน ECU ตัวอื่นๆ จะต้องรู้ว่ามีความผิดพลาดเกิดขึ้นและสามารถทำงานแทนได้”

ในจังหวะนั้นเอง เขาได้หันไปกระตุกพวงมาลัยบนหน้าจอให้เอียงไปทางขวาอย่างกะทันหัน การทดสอบทั้งหมดจึงถูกยกเลิกทันที

“หากผู้ขับขี่เหยียบคันเร่งเร็วเกินไปหรือหมุนพวงมาลัยอย่างรวดเร็ว ระบบจะต้องหยุดทำงานและปลดการควบคุมทั้งหมด เช่นเดียวกับในกรณีที่ ECU มีปัญหา เราจำลองสถานการณ์ต่างๆ เหล่านี้เพื่อทดสอบให้แน่ใจว่าระบบจะตอบสนองต่อผู้ใช้งานได้อย่างถูกต้อง” มร. เกียร์เซเฟอร์ กล่าว

ทั้งนี้ ฟอร์ดได้นำเอาระบบ HIL มาใช้ตั้งแต่ปีพ.ศ. 2545 และปัจจุบันระบบดังกล่าวถือเป็นองค์ประกอบที่สำคัญมากในกระบวนการพัฒนารถรุ่นใหม่ เพราะนอกจากจะช่วยเพิ่มความละเอียดในกระบวนการทดสอบแล้ว ยังลดเวลาในการทำงานลงได้มากจากการประเมินผลอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพัฒนาฟอร์ด โฟกัส ใหม่ ระบบดังกล่าวช่วยให้ทีมงานทดสอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่มากมายได้อย่างละเอียด

“การทดสอบของเราครอบคุมสถานการณ์ที่อาจเกิดขึ้นทุกรูปแบบ ผู้ผลิตชิ้นส่วนจะร่างรายการพื้นที่ฐานที่เราควรทดสอบมาให้ และเราก็เพิ่มรายละเอียดต่างๆ เองด้วย การติดตั้งอุปกรณ์เทคโนโลยีที่มีความสมัยมากมายในรถรุ่นใหม่อย่างเช่นฟอร์ด โฟกัส ใหม่ ทำให้ระบบ HIL และกระดานสีเหลือง เป็นเครื่องมือที่มีความสำคัญอย่างมาก”

thunyaluk@caronline.net