用户故事

使用基于模型的设计开发救生运输呼吸机

挑战

为高级应急和医院运输呼吸机开发嵌入式软件

解决方案

使用MATLAB和SIMULI万博1manbetxNK用于模型的设计来模拟和模拟控制器，生成生产代码和简化合规认证

结果

  • 代码开发和评论加速了50％
  • 探索了数十种设计替代品
  • 60％的核心设计重复使用

“使用Simulink建模，模拟和实现呼吸机的嵌入式软件大大简化了合规认证。万博1manbetx该模型有助于确保结构化的开发过程，并为认证审查提供了全面的文档和系统的视觉表达。“

Florian Dietz博士，Weinmann
Medumat运输呼吸机。图片©Weinmann Medical技术。
Weinmann Medical Technology为紧急呼吸器开发控制软件（2:17）

Medumat运输呼吸机将氧气和空气的混合物移动到需要呼吸支持的患者的肺部中。万博1manbetx由Weinmann Medical Technology开发，Medumat运输专为在急诊护理和交通运输中用于境内或互康转移。作为在各种操作条件下部署的紧急医疗设备，Medumat运输必须是便携式的，多功能的，并且非常可靠。

Weinmann工程师用Matlab使用模型的设计®和模拟万博1manbetx®开发Medumat运输的嵌入式软件。这种方法不仅简化了生产;它还帮助Weinmann与TÜVSüd一起使用TÜVSÜD，以证明MEDUMAT运输到ISO / IEC 62304，ISO 10651-3，DIN EN ISO 13485和DIN EN ISO 14971标准。

“Medumat是我们开发的早期呼吸机的数量级比，”Weinmann Predentment rentency Medical Mickence博士弗洛里安迪斯博士说。“基于模型的MATLAB设计和Simulink使我们能够处理增加的复杂性万博1manbetx，并且在我们实现合规认证方面是有用的。使用模型而不是手写代码使嵌入式软件更易于维护和重用，并帮助我们将技术解释为认证机构。“

挑战

Medumat运输有多种传感器来测量压力，流量，温度和摩尔质量（用于测量氧气浓度）。这些传感器与先进的气动和电磁阀门相结合，使Medumat运输最先进，最复杂的呼吸机，最先进，最复杂的呼吸机。

Weinmann工程师认识到，他们的传统进程，其中嵌入式软件被手动编码，对该项目不可行。“如果代码都是手写的，则合规认证将是非常复杂的，因为我们无法展示整个系统，”Dietz说。“维护也是一项挑战，因为同事理解这么多的代码没有广泛的文件是一项挑战。”

除了为设备的16位英飞凌开发嵌入式软件®XC161CJ微控制器（MCU），Weinmann工程师需要开发使用Texas Instruments™TMS320C2810™MCU的子系统，以从位于患者的内插管附近的流量传感器处理信号。为了找到该系统的最佳算法，工程师需要评估众多设计替代方案。

解决方案

Weinmann使用MATLAB和SIMULINK万博1manbetx来模拟，模拟，帮助验证MEDUMAT运输的嵌入式软件，并简化合规认证过程。

Weinmann工程师开发了一个Simulink工厂模型，包括万博1manbetx硬件组件以及人肺的机械模型。

团队使用Simulink和S万博1manbetxtateFlow®为了模拟控制器及其状态机，包括一个轨道待机，启动，关机和其他操作模式的一个状态机，以及管理整个通风过程的第二种状态机。

系统级控制器模型作为子系统层次结构中的顶级，其在Simulink中也建模，支持模块化软件设计和架构的基本要求。万博1manbetx万博1manbetx

在开发和模拟设计作为浮点模型之后，工程师使用了固定点设计师™将其转换为修复点以便部署到16位MCU。

与MCU开发并行，工程师使用DSP系统工具箱™为近端流动传感器开发数字滤波器和算法，该近似流量传感器计算患者的气体流速。

在Simulink中运行控制器和工厂的闭环模拟后，使用嵌入式编码器万博1manbetx®为控制系统和传感器信号处理子系统生成生产代码。它们分别将代码部署到英飞凌和TI MCU。

Weinmann工程师使用Simulink Ruckage在模型中的每个子系统上执行单元测试万博1manbetx™分析模型覆盖范围。

大多数安全标准现在明确要求或建议使用基于模型的设计。因此，渭人将利用其对不需要认证的未来项目的投资和Simulink。万博1manbetx

Medumat运输现已生产，并在欧洲，亚洲和澳大利亚的医务人员使用。

结果

  • 代码开发和评论加速了50％。“基于模型的设计使我们能够生成100％的嵌入式软件，不包括驱动程序，”Dietz说。“我们还在内部审查中花费了大约50％的时间，因为我们与模型而不是低级源代码。”

  • 探索了数十种设计替代品。“使用Matlab和Simulin万博1manbetxk，我们评估了多达40个信号处理算法，如果我们是手编码，我们无法完成，”Notes Dietz。“在Matlab中，我们分析并绘制了不同算法产生的结果，以确定我们设计的最佳选择。”

  • 60％的核心设计重复使用。“在开发一个使用不同处理器的下一代呼吸机时，我们将重用大约60％的Medumat运输模拟模型，”Dietz说。万博1manbetx“我们估计这种重用将在新项目上减少开发时间，额外30％。”

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