用户故事

基于模型的设计缩短了手术设备控制软件的上市时间

挑战

缩短用于外科手术泵和加气器的实时控制系统的上市时间

解决方案

使用基于模型的设计与MATLAB和Simulink模拟和模拟控制设计,为实时R万博1manbetxCP硬件生成代码,并为生产嵌入式处理器生成优化的代码

结果

  • 软件质量得到改善
  • 用于仿真,RCP和生产代码生成的单一模型
  • 新员工的学习曲线缩短了

“万博1manbetxSimulink使我们能够在短时间内生产出稳定的控制系统。我们对整个系统建模,包括状态机和级联PI控制。我们改进了这个模型,以提高鲁棒性和响应时间,然后用RCP对其进行验证,并生成嵌入式代码。”

RenéPätznick,Wom

WOM的50L增压器。


腹腔镜检查和其他微创手术必须在腹部紧密受限的空间内进行。为了增加手术器械的运动自由,使用吹气器通过吹气扩展身体腔2气体进入它。吹蛋器被分类为II类医疗设备,这意味着它们的控制软件必须特别可靠,并符合IEC 62304,即医疗设备软件的国际标准。

WOM是世界上的腹腔镜和腹腔镜和宫腔镜技术的泵技术领导者之一,采用基于模型的设计与MATLAB®和仿真软万博1manbetx件®加快高质量灌注器控制软件的开发。

“基于模型的设计使我们能够创建良好定义的界面,通过模拟测试我们的设计,生成产品代码,并执行快速的控制原型,”口碑网的控制系统工程师René Pätznick说。“所有这些都有助于缩短上市时间,并提供更可靠的软件。”

挑战

在手术过程中,为了保持腹部的稳定,需要对压力和气体流量进行异常精确的控制。

在过去的类似项目中,口碑工程师使用传统的开发工作流,其中包括手写代码。这种方法使得识别和纠正设计和编码错误变得困难,直到过程的后期才会延迟软件交付。

WOM希望减少新员工成效所需的时间。他们还希望缩短开发时间,同时提高质量,满足FDA和德国监管机构的认证要求。

解决方案

采用MATLAB和SIMULINK的基于模型的设计基于模型的设计,以加速经过认证的医用吹万博1manbetx气器和泵。

与System Identification Toolbox™一起,WOM的工程师使用测量到的输入-输出数据来创建腹腔的非线性数学模型。他们将这个模型整合到Simulink中的工厂模型中,其中包括压力传感器、驱动器和其他硬件组件。万博1manbetx

接下来,他们开发了一个由两个级联比例积分(PI)控制器组成的控制模型,一个用于流量,一个用于压力。他们使用Simuli万博1manbetxnk Check™来检查控制模型是否符合工业标准控制算法建模指南和IEC 62304指南。

使用Stateflow®,该团队为系统的决策逻辑和状态转换建模——例如,从初始膨胀模式到将腹部压力维持在设定的上下边界内的模式的转换。

该团队通过使用工厂模型运行控制模型的闭环模拟来验证控制功能。

为了验证设计的实时性能,他们使用Simulink Coder™从控制模型生成了C代码,并将其部署到与原型注气器中的传感器和执行器连接的实时硬件上。万博1manbetx

口碑工程师与他们的客户分享了这种快速控制原型(RCP)设置,以演示控制器的稳定性,并征求对功能需求和性能的反馈。

在基于客户输入炼制设计之后,团队为目标手臂生成了生产代码®Cortex-M®处理器。他们使用ARM Cortex-M的嵌入式编码器支持包来优化万博1manbetx基本数学操作的执行速度,例如通过Cortex微控制器软件接口标准(CMSI)。

在全面的整合测试和系统级测试之后,WOM获得了FDA和德国监管机构的批准,为新的嵌入器进行了新的灌注组,现在正在生产和临床使用中。

结果

  • 软件质量提高。WOM的控制系统工程师Ibrahim Ilik说:“通过基于模型的设计,我们的代码质量有了很大的提高。“模拟能够让我们在流程的早期发现设计错误,我们不再存在手工编码错误,这为我们节省了大量时间。”
  • 用于模拟、RCP和生产代码生成的单一模型。René Pätznick说:“在Simulink中开发模型时,使用模型参考使我们能够清楚地定义控制器接万博1manbetx口。”“这个定义良好的界面使得我们可以很容易地在通过模拟验证桌面设计、RCP硬件和我们的生产目标之间切换。”
  • 新员工的学习曲线缩短了。René Pätznick表示:“当我们手工编写控制软件时,新员工理解系统设计是一个挑战。”“有了基于模型的设计,任何加入我们团队的人都可以审查模型,运行模拟,看看系统是如何工作的,这样他们就能快速赶上速度。”