SolidVision
3DConnexion
Google překladač: English Deutsch

Exkluzivní partner sekce

Siemens
Dytron
Siemens NX CAM
Tiskárna Brno (CCB)

GOPAS - CAD kurzy

Více kurzů

StreamTech.tv

streamtech tv-logo

Inovace v automobilovém průmyslu

Automobilová montážní linkaVelké množství průzkumů potvrzuje, že firmy, které osloví trh inovovanými výrobky, získají na tomto trhu vedoucí postavení. Automobilový trh není výjimkou, ale naopak typickým příkladem. Aby bylo možné vyvinout inovované výrobky, je důležité pochopit, co je zdrojem inovace.

Proč je nezbytné inovovat

Automobilky ve východoasijských zemích přicházejí na světové trhy s lépe vybavenými a lacinějšími modely v porovnání s americkými nebo evropskými auty. Čínské a indické automobilky jsou schopné v průběhu 2 - 3 let kompletně vyvinout nízkonákladový osobní automobil s cenou do 2500 USD. Typickým příkladem levného automobilu je ”Nano”, pětidvéřový hatchback, uvedený na trh začátkem letošního roku indickou firmou TATA Motors v ceně do 2 500 USD. Tento konkurenční tlak nutí vývojáře a výrobce tradičních značek hledat způsob, jak snížit náklady na výrobu nových modelů. Vzhledem k tomu, že náklady na vývoj tvoří až 80 % ceny auta, je ve vývoji skrytý velký potenciál na jejich snižování.
Pod konkurenčním tlakem se prodejci snaží získávat zákazníky nabídkou lepších obchodních podmínek. Běžně nabízejí slevy v rozsahu 10 – 15 % z ceníkové ceny. Jak naznačuje vývoj situace, tento trend bude pokračovat a může se stát, že v důsledku příliš vysokých slev se prodej stane neziskovým. Následky mohou být katastrofální. Proto je pro automobilky velmi důležité, aby se snížily náklady na vývoj a výrobu nových modelů.

Velký podíl na vytváření tlaku na automobilky má i ropný průmysl. Dostupnost, cena pohonných hmot, nutnost snižování spotřeby, stejně jako přijetí standardů ohledně složení emisních plynů a znečišťování životního prostředí způsobují, že se hledají alternativy pro řešení pohonu. U běžně prodávaných spalovacích motorů se již vyvíjejí a vyrábí i alternativní pohonné systémy na bázi elektromotorů, hybridních nebo vodíkových motorů. V zájmu zachování životního prostředí byla přijata také legislativní opatření při volbě materiálu na výrobu s co nejmenším dopadem na životní prostředí a s co největší možností recyklace. Dalším tlakem jsou bezpečnostní předpisy. Jedná se nejen o zvyšování bezpečnosti cestujících, ale současně i o zvyšování bezpečnosti ostatních účastníků silničního provozu. Kdysi inovativní bezpečnostní prvky, jakými byly například ABS nebo airbagy, již nejsou součástí pouze luxusních automobilů, ale představují běžný standard i u lacinějších modelů. Jejich montáž se však samozřejmě projevuje zvýšením nákladů.

Zákazníci mají stále vyšší nároky a očekávání. Čím dál tím více se v nových modelech osobních aut využívá elektronika, komunikace a prvky určené ke zvyšování pohodlí při cestování. K téměř běžnému vybavení patří automatické navigační systémy GPS, palubní počítače, které poskytují informace o jednotlivých systémech. Výsledky vývoje a výzkumů, původně určených pro vojenský či letecký průmysl nebo pro vývoj sportovních automobilů, se po skončení fáze testování předávají významným automobilkám, které takto dosahují konkurenční výhody. To, co bylo v nedávné minulosti výsadou drahých luxusních automobilů, je dnes běžné i u aut střední a nižší třídy. V důsledku vyššího počtu nových funkcí a vlastností u nových modelů narůstá jejich složitost, čímž se samotný vývojový proces stává složitějším. Nároky na schopnosti a zručnost vývojářů se tím zvyšují a též narůstají nároky na jejich výkonnost. Tím se také zvyšuje riziko, že v průběhu vývoje dojde k chybám. Pokud se na chyby ve vývoji nepřijde včas, investice na jejich odstranění zvýší cenu vývoje, v důsledku čehož klesnou obchodní marže. To způsobí, že náklady na záruční servis narůstají a často dochází ke stahování chybných výrobků z trhu.

Mervedes-Benz A

Nové zdroje inovací

Automobilky vědí, že uživatelé chtějí kupovat bezpečná, spolehlivá, nízkonákladová, uživatelsky komfortní auta na míru, která budou zároveň šetrná k životnímu prostředí. V současnosti se sice velice investuje do vývoje a výroby, ale stále ještě existují rezervy. Výrobní program každé automobilky působící v oblasti vývoje a výroby osobních aut sestává z modelových řad. Úplná modelová řada začíná jednoduchým laciným autem pro nenáročného uživatele, například studenta, který preferuje nízké provozní náklady před pohodlím. Jestliže postoupíme výš v modelové řadě, přicházejí modely pro mladé bezdětné páry s vyššími nároky například na sportovní trávení víkendů či dovolené. Pak následují mladé rodiny s požadavky na přepravu dětských kočárků nebo kol. S věkem uživatele se mění také jeho majetkové poměry, společenské zařazení a také požadavky na velikost auta, jeho vybavení a pohodlí. Dospělý úspěšný muž si kupuje drahé auto, které na jedné straně splní jeho náročné požadavky a na straně druhé reprezentuje jeho postavení či vyjadřuje jeho osobnost.
Výrobci aut běžně počítají s průměrně vysokým a vážícím zákazníkem, což vyplývá z výsledků průzkumů a představuje ergonomický standard. Samozřejmě interiér vozu je možné v určitém rozsahu upravit. Avšak pokud řidič měří více než 2 metry nebo je extrémně malého vzrůstu, případně navíc trpí nadváhou, málokteré auto bude vyhovovat jeho tělesným proporcím. V budoucnosti se plánuje využít speciální metodologie, která umožní konkrétní tělesné parametry uživatele zadat do softwarové aplikace využívané při vývoji auta, která umožní vyrobit požadované části vnitřního vybavení přesně na míru.
Vývoj auta se realizuje prostřednictvím vývojových partnerů, kteří vyvíjejí jednotlivé systémy, ty však nejsou navzájem integrované a zpravidla má každý z nich samostatné řízení, což znamená mikroprocesor, řídící software, snímače a další logické komponenty. Takto se nejen zvyšují náklady na vývoj a výrobu systémů, protože se některé jejich části opakují a navíc se nevyužívají naplno, ale především se snižuje spolehlivost auta, protože se zvyšujícím se počtem elektronických součástek se zvyšuje pravděpodobnost výskytu poruchy.

Trendy do budoucnosti

V budoucnosti by měla do popředí přijít především komunikace a automatizace. Vezměme si příklad auta vjíždějícího do tunelu. Na základě informace GPS předvídá palubní počítač vjezd do tunelu. Tuto situaci vyhodnotí tak, že pokud ještě nesvítí světla, automaticky je zapne a zároveň přepne ventilaci vzduchu na vnitřní okruh. Protože je velká pravděpodobnost, že v tunelu nebude rozhlasový signál, upozorní na to řidiče a navrhne přepnout audio zařízení na přehrávání CD.
Další trendy do budoucna uvažují o tom, že kompletní modelová řada bude mít jeden podvozek, na který bude možné osadit všechny systémy modulárně tak, aby bylo možné zohlednit ergonomické parametry řidiče a spolucestujících a splnit představy zákazníka o využití a konfiguraci svého auta s možností úpravy během životního cyklu automobilu. Předpokladem je parametricky řízený návrh, modulárně navržené systémy, jejich integrace a jednoduchá montáž. Existoval by jen jeden typ podvozku a podle země určení by jedno z prvních rozhodnutí bylo, na které straně bude osazený volant a samotné řízení.

Modulární řešení osazování systémů a jejich integrovaný vývoj a výroba bude vyžadovat o mnoho nižší počet systémových komponentů, což v konečném důsledku znamená jejich zjednodušení a zabezpečení vyšší spolehlivosti. Při vývoji automobilu současnosti se stále více pozornosti věnuje softwaru. Do popředí se dostává softwarové řízení a komunikace. Jestliže se v minulosti kritické situace při vývoji řešily úpravou mechanické části příslušného systému, dnes je potřeba zohlednit dvě složky: mechanickou část a její softwarové řízení (elektrické části). Vezměme si příklad ovládání okna osobního auta. V minulosti se okno ovládalo mechanicky. Člověk sedící u okna ho vlastní silou otvíral nebo zavíral a přebíral zodpovědnost za tuto činnost. Dnes je otvírání oken řízeno elektronicky. Řidič se může rozhodnout, zda umožní ostatním pasažérům ovládat otvírání oken, nebo tento proces bude ovládat sám. Systém ovládání se aktivuje stisknutím tlačítka a okno se dá do pohybu. Podle signálu ze snímače polohy software vyhodnotí, zda je okno otevřené nebo zavřené, a podle toho spustí pohon správným směrem. Z bezpečnostních důvodů je zajištěno, aby síla motoru byla dostatečná nejen na zavření okna, ale aby též překonala tlak větru působícího při velké rychlosti na horní a přední hranu okna a motor nebyl zbytečně předimenzován. Současně je na spodní části skla okna zabudovaný další snímač, který snímá odpor zavíraného okna. Pokud se při jeho zavírání vyskytne odpor, který je vyšší než předpokládaná síla větru, pohyb okna se zastaví. Takto se zabrání tomu, aby okno přivřelo nějaký předmět nebo část těla. Takto vyvinutý systém na otvírání a zavírání okna obsahuje mechanickou a elektronickou složku. Elektronické ovládání s řídícím softwarem jsou podstatnou součástí inovace ve vývoji nových modelů automobilů.

Nanášení základní barvy na karoserii

Jak vlastně probíhá vývoj nového modelu? Renomovaný designér nejprve navrhne trojrozměrnou skicu, což je hliněný model v měřítku 1:1, který určí hlavní parametry vzhledu nového auta. Takto navržený model se neskládá z definovaných geometrických ploch, ani není symetrický, ale zhmotňuje reálnou představu o parametrech a velikosti. V počítačovém studiu naskenují tento hliněný model a vytvoří jeho digitální protějšek. Během neustálých konzultací s hlavním designérem je model postupně upravován do geometricky přijatelných tvarů, což znamená, že nepravidelné plochy jsou co nejvíce nahrazovány geometrickými. Na základě tohoto návrhu se vytvoří koncept nového modelu. Po přezkoumání několika alternativ, výběru té nejvhodnější, jejím přijetí a schválení se spustí proces technického vývoje. Automobil se rozdělí na systémy, jako jsou karosérie, podvozek, motor a palivový a brzdný systém, osvětlení atd. Tyto systémy se vyvíjejí paralelně a samostatně u vývojových dodavatelů. Prvořadým zájmem automobilky je to, aby byl tento vývoj koordinovaný, aby byl dodržen termín vývoje, aby všechny systémy zapadly do původního konceptu, a proto úzce spolupracuje s dodavateli a řídí samotný proces vývoje. Takový způsob vývoje by nebyl možný bez nasazení speciálních softwarových řešení, která v první řadě zabezpečují geometrický návrh, ale i jeho technickou analýzu a simulaci. Velmi důležitým prvkem při navrhování je výměna dat, ke které dochází mezi automobilkou a vývojovými dodavateli. Automobilka v zájmu dodržení časového harmonogramu a kvality vývoje musí mít vždy k dispozici všechny informace na to, aby byla schopná včas odhalit nesrovnalosti vzniklé během vývoje a jejich následné odstranění bez časového skluzu. Chyby při vývoji a nedostatek informací zpomalují proces vývoje. To stojí čas a peníze. Pokud se na ně nepřijde dostatečně včas, následky mohou být katastrofální.

Neoddělitelnou součástí vývoje nového modelu osobního automobilu je simulace. Cílem je zabezpečit, aby při vývoji nedocházelo k odchylkám od konceptu, a v případě výskytu chyby je potřeba, aby se na ni přišlo co nejdříve a její odstranění bylo co nejlacinější. Nasazení simulace do metodologie vývoje umožní v raném stádiu vývoje realizovat paralelní vývoj několika variant a jejich porovnáním vybrat nejvhodnější variantu pro další vývoj. Vývoj nejlepší varianty je výrazně výhodnější a podstatně lacinější řešení než se zabývat optimalizací méně vydařené varianty. Využitím znalostí o vztahu mezi vyvíjeným modelem a simulací se snižuje riziko neúspěšnosti projektu a lidské zdroje původně vázané na řešení kritických situací mohou být uvolněné na jiné části projektu. Při opakovaných simulacích je možné znovu využít výpočetní data, která se neměnila už při procesu návrhu, čímž se šetří čas i náklady. Všechny uvedené argumenty se podílejí na návratnosti investic vložených do využití simulací při vývoji nových modelů.

Rameno nápravy

Vývoj nových výrobků v jakémkoliv průmyslovém odvětví není možné realizovat bez kvalitní technické podpory. Ve špičkových vývojových odvětvích, kde jsou vysoké nároky na kvalitu a termín dodávky, přičemž na vývoji se podílí velký počet vývojových dodavatelů a vytváří se obrovské množství dat, se vyžaduje technická podpora na nejvyšší úrovni. IBM je jednou z firem, která má nejbohatší zkušenosti se spoluprací s takovými významnými firmami, jakými jsou BMW, Daimler, Volkswagen, Škoda, PSA, Kia a jiné, stejně jako s jejich přímými i nepřímými dodavateli, kteří nevyhnutelně potřebují k úspěšné spolupráci stejné prostředí a vývojové aplikace jako automobilka. Avšak nejen nejvýznamnější světové firmy spolupracují na vývoji inovativních výrobků s IBM. Existuje i velký počet o mnoho menších společností, které oceňují řešení a technickou podporu a mohou se opřít o zkušenosti, které jim dokáže poskytnout pouze IBM.

Autorka je manažerka IBM pro segment velkých zákazníků PLM CEMAAS


 

Přidat komentář

Bezpečnostní kód
Obnovit