Хочете, щоб у вашому автомобілі кнопка відкриття багажника була перенесена з незручного місця під руку, а сидіння рухалося вперед ще на пару сантиметрів?
Раніше таке було неможливо – автозаводи дуже довго реагували на бажання покупців. А то й не звертали уваги на прохання, тому що для їхнього виконання довелося б перебудовувати весь робочий процес.
Проте конструювання машин під індивідуальні потреби замовників не вчорашній, а сьогоднішній день. У автомобільної промисловостівсе активніше застосовується комп'ютерне моделювання та віртуальні випробування замість паперового проектування та створення фізичних прототипів, все - від окремої деталідо автомобіля загалом - створюється на екрані монітора.
Кореспондент Російської газетиНа власному досвіді переконався в тому, що за новими технологіями для управління життєвим циклом виробу - майбутнє. І воно вже тут. гоночних машиндля Формули 1 – один із яскравих прикладів використання цифрових технологій в автопромі.
Штаб-квартира Red Bull Racing розташована в невеликому англійському містечку Мілтон-Кейнс, де у кількох корпусах зосереджено проектний офіс, випробувальні стенди та виробництво деталей для болідів.
Знімати на заводі, до речі, не можна було - багато технологій секретні і навіть під час екскурсії приховані за дзеркальними вікнами офісних приміщень. Навіть двері відчиняються за допомогою сканера відбитків пальців. Зате можна було питати!
І дізнатися, наприклад, що у команді працює 700 осіб. Що цього сезону майже кожні два тижні на перегони вирушає близько 60 осіб та 40 тонн вантажу. Щороку по суті створюється новий болід. Він складається з 7000 унікальних деталей, при цьому за сезон розробляється та вноситься до 30000 змін конструкції, а від ідеї до робочого екземпляра проходить лише 5 місяців.
Відразу постає питання - яким чином досягається така оперативність? І ось тут настає час поговорити про цифрове виробництво. Наприклад – фарбування. Чи знаєте ви, що нанесення написів на корпус боліда призводить до того, що він стає менш обтічним, виникають мікрозавихрення повітря, які знижують швидкість та збільшують витрату палива? Так ось - є технології, що дозволяють і напис зробити і "заполірувати" його так, що навіть зайвого грама бензину не витрачається. І ще один нюанс, пов'язаний із фарбуванням – фахівці Red Bull Racing за допомогою програмних продуктів Siemens, наприклад, з'ясували, що матове або глянсове фарбування боліду, як кажуть, на швидкість не впливають.
"Старі вироблені процеси недостатньо ефективні, вони не справляються зі складністю виробу, що зростає, і його персоніфікацією під індивідуальні вимоги замовника", - говорить Ян Ларссон, директор напряму галузевого та продуктового маркетингу компанії Siemens PLM Software. І продовжує: для цього необхідно спочатку створити цифрову модельвироби – від болта до кінцевого виробу – машини. Потрібно організувати процес збору відгуків покупців та оперативної зворотнього зв'язкуз ними.
І загалом використання програмних продуктів цифрового виробництва негаразд і дорого. "Для підприємства малого бізнесу вартість не перевищить кількох тисяч доларів. Звичайно, впровадження цифрових технологій на великому виробництвіобійдеться дорожче, але виграш – у підвищенні його ефективності, реакції на необхідні зміни покриє усі витрати”, – розповів Ян Ларссон.
У розмові з кореспондентом "РГ" він конкретизував: багато хто російські підприємства, що випускають складну наукомістку продукцію, активно використовують цифрові технології У тому числі підприємства авіабудування, енергетичного машинобудування, автомобілебудування.
При цьому паралельна колективна робота конструкторів і технологів у віртуальному середовищі дозволяє розробляти програми, що управляють, одночасно з тим, як іде проектування деталі. Це максимально скорочує термін виготовлення.
І дозволяє швидко впроваджувати абсолютно нові технології, які поки що працюють в автоспорті, але цілком можливо - скоро виявляться і на класичних автомобільних виробництвах.
Автомобілебудівна промисловість – одна з ключових сферсвітової економіки. Щорічні асигнування на дослідницькі дослідження та інновації в автомобілебудуванні перевищують сотні мільярдів доларів. Кількість робочих місць у галузі – понад 14 млн, а сумарні активи становлять понад 2 трлн доларів.
Незважаючи на такі вражаючі показники, галузь безперервно зазнає труднощів і змушена оптимізуватися. Постійні зміни та доповнення щодо охорони довкілля, Вимагають апгрейду існуючих моделей ще на стадії проектування. Сучасний автомобільповинен ґрунтуватися на принципово нових розробках, які відповідають усім вимогам технічного прогресу. Безперервний розвиток технологій у всіх сферах життя та комп'ютеризація багатьох процесів орієнтують виробників створення високоінтелектуальних машин.
Серед завдань, що стоять перед автомобілебудуванням сьогодні, – дотримання нормативів захисту навколишнього середовища. Російські та закордонні виробникиставлять собі за мету скоротити викиди і витрата палива вдвічі. Для цього необхідно покращити технічні характеристикиавтомобілів у кілька разів у порівнянні з минулими показниками: напівзаходами тут не обійтися. Поступове поліпшення вже існуючих моделей виявляється більш трудо- і часвитратно і набагато менш ефективно, ніж створення нових моделей з нуля.
Один із інноваційних підходів у машинобудуванні – використання композитних та алюмінієвих матеріалів під час створення кузова, що дозволяє постачальникам скорочувати масу автомобіля на 25 %.
Популярність у автомобілебудуванні набирає розробка розумних автомобілів. Щороку машини все більше схожі на персональні комп'ютери на колесах. Йдеться не лише про безпілотні варіанти автомобілів. Автовиробники впевнені, що ідеальна сучасна машинаповинна вміти все і бути максимально простий у управлінні. Більшість інновацій застосовується переважно для концепт-карів, але, аналізуючи технології, впроваджені на цих пристроях, можна зрозуміти напрямок майбутніх розробок автомобілебудування.
Великий інноваційний прорив спостерігається у розвитку геолокаційних систем та методів комп'ютерного аналізу: помітні явні покращення автомобільних системнавігації та безпеки. Провідні автовиробники світу вкладають величезні фінансові ресурси у створення інтерфейсу користувача, За допомогою якого водій зможе керувати потоками інформації, не відволікаючись від водіння.
Епоха програмування веде до повної автономії транспортних засобів, яка потребує створення найскладніших кодів. Велике зацікавлення викликають питання безпеки в автомобілебудуванні. Протестовано та впроваджено системи, які відстежують рівень стресу, а також ступінь втоми водія. Передбачається, що з часом машина набуде ще більших функціональних можливостей, наприклад, автоуправління, яке включиться, якщо система відчує загрозу безпеці водія або руху.
Резюмуємо: основні глобальні тенденції інноваційних перетворень автомобілів полягають у зміні конструкції машини, створенні безпілотного та електричного транспорту, розробка мобільного сервісу, високотехнологічне виробництво.
Перерахуємо деякі приклади інноваційних змін у автомобілебудуванні:
- Еволюція технологічності матеріалів;
- Модернізація двигуна;
- Безпека;
- Відповідність нормам екології;
- Підвищення комфорту;
- Автоматизація процесів керування;
- Системи автопілотування.
Що потрібно для створення інноваційних автомобілів з нуля
Симбіоз системи CAD (автоматизоване проектування) та розрахунків інженерного відділу
Інтегроване використання 2D- та 3D-технологій на етапі моделювання дослідних зразків зменшує терміни розробки. Об'єднання моделей та віртуалізації допомагає виявити характеристики майбутніх прототипів на початковому етапі автомобілебудування, скоротити вартість та терміни робіт.
Моделювання
Інтеграція систем регулювання програмних програм дозволяє:
- Зменшити складність,
- Зменшити фінансові втрати,
- Підвищити ефективність встановленого в автомобілі програмного забезпечення.
Систематизація усім етапах дозволяє контролювати хід розробки від створення проекту остаточно експлуатаційного процесу, здійснює повний моніторинг недоліків.
Інтеграція технологічних процесів
Глобальні проекти вимагають особливої уваги, коли виникає необхідність внесення деяких коректив та структурних змін до інноваційного проекту. Наприклад, на етапі конвеєрної збірки при встановленні дзеркал заднього виду пропонується безліч варіантів деталей.
Вони можуть мати різну комплектацію:
- З електричним приводом,
- Ручним керуванням,
- Електропідігрівом,
- Оглядом сліпих зон тощо.
Покрокове виконання автоскладання для кожного варіанта буде різним. Поєднання процесів розробки та регулювання забезпечує контроль над виробництвом та доступ до функціоналу з єдиного меню. Це зменшує термін готовності виробу та дає гарантію коректності розробленої технології в автомобілебудуванні. Інтегроване використання даних процесів дозволить дати оцінку технологічності вузлів та агрегатів, а також виявити помилки чи похибки на ранній стадії (шлюб або невідповідність деталей кузова). Завдяки цій опції можливе внесення змін на етапі збирання автомобілів, що суттєво спрощує виробництво.
Російський та зарубіжний досвід інновацій
Провідним інноваційним трендом як у Російської Федерації, і за кордоном є виробництво безпілотних моделей автотранспортних засобів. Такі моделі вже здійснювали тестові поїздки та вантажопасажирські перевезення.
У компанії Uber у співпраці з Otto давно існують варіанти здійснення подібних перевезень. Плідна співпраця двох фірм вилилася у появу безпілотної моделі вантажівки та здійснення самоврядного вантажопасажирського перевезення.
У деяких містах Європи та Гонконгу запущено лінію безпілотних автобусів. Вони відносно невелика швидкість пересування – 20 км/год (з метою безпеки), яка компенсується абсолютною безпекою для природного середовища.
Вітчизняні розробкизвязані з російським брендомКамАЗ та компанією Volgabus, які представили проекти російських вантажних безпілотників та автобусів. Камазівський проект може увійти до серії у 2022 році і здійснюватиме вантажоперевезення без водіїв. Модель нового безпілотного автобусавід Volgabus має в режимі онлайн аналізувати дорожню ситуацію, проводити інтелектуальний процес управління за допомогою спеціального програмного забезпечення Ще один винахід від цієї фірми – автомобільна платформабезпілотного типу управління MatrЁshka, яка випускатиметься у кількох модифікаціях: відкрите шасі, мікроавтобуси, вантажівки. За деякими даними, прототипи успішно тестуються в інноваційному центрі "Сколково" і незабаром почнуть курсувати у московських парках та Сочі.
Незважаючи на успіхи зарубіжних та вітчизняних виробниківв автомобілебудуванні епоха безпілотних транспортних засобів ще не настала. Проблеми з безпекою та надійністю поки не вирішені на 100%, а нові приклади невдалих дослідів (аж до летальних наслідків) уповільнюють процес впровадження нових технологій у РФ та у світі.
Останній випадок із електромобілем Tesla (амбітний проект Ілона Маска) – яскраве томупідтвердження. Model S, яка перебуває під керуванням системи автопілотування, потрапила під фуру на трасі, внаслідок чого водій загинув. За результатами розслідування було встановлено, що ні водій, ні автопілот не помітили машину, що наближається. Цей інцидент став першим випадком ДТП із смертельним наслідкомколи автомобіль керувався комп'ютером. Компанія визнала недоробки в системі автопілота, хоча наголосила, що майбутнє – за цією інноваційною системоюуправління транспортним засобом.
Сучасне автомобілебудуваннядосягло небувалого рівня. Найновіші розробкивражають сміливістю фантазії та майстерністю втілення, здаються фантастичними. Незабаром стане відомо, які інновації збагатять автомобілебудування майбутнього.
Виробничий процесявляє собою сукупність дій, в результаті яких сировина або напівфабрикат, що надходять на завод, перетворюються на готову продукцію (на автомобіль) (рис. 2.1). Виробничий процес автомобільного заводувключає в себе отримання заготовок, різні видиїх обробки (механічну, термічну, хімічну та ін.), контроль якості, транспортування, зберігання на складах, збирання машини, її випробування, регулювання, відправлення споживачеві тощо. Вся сукупність цих дій може бути здійснена або на кількох заводах (при кооперуванні), або в окремих цехах (ливарному, механічному, складальному) одного заводу.
Мал. 2.1. Схема виробничого процесу
Технологічним процесомназивається частина виробничого процесу, безпосередньо пов'язана із послідовною зміною стану предмета виробництва (матеріалу, заготівлі, деталі, машини).
Зміна якісного стану стосуються хімічних та фізичних властивостейматеріалу, форми та відносного положення поверхонь деталі, зовнішнього виглядуоб'єкти виробництва. У технологічний процес включаються додаткові дії: контроль якості, очищення заготовок та деталей тощо.
p align="justify"> Технологічний процес виконується на робочих місцях.
Робочим місцемназивається ділянка виробничої площі, обладнаної відповідно до роботою, що виконується на ньому, одним або декількома робітниками. Закінчену частину технологічного процесу, що виконується на окремому робочому місці, одним або декількома робітниками, називають ОПЕРАЦІЯ. Операція є основним елементом виробничого планування та обліку. Наприклад, див. рис. 2.2.
Мал. 2.2. Свердління отвору; напресування підшипника на вал
Операція може бути виконана за один чи кілька установ.
Установоюназивається частина операції, що виконується при незмінному закріпленні оброблюваної заготовки або вузла, що збирається. Наприклад, Мал. 2.3.
тут ступінчастий валик обробляється на токарному верстаті за два установи.
позицієюназивається кожне з різних положень незмінно закріпленої заготівлі щодо обладнання, на якому провадиться робота. Наприклад,
Фрезерування уступів провадиться за дві позиції; деталь закріплена на поворотному столі, встановленому на столі фрезерного верстата.
Переходомназивається частина операції, що укладає обробку однієї поверхні одним іди кількома одночасно діючими інструментами при незмінному режимі роботи верстата. При зміні поверхні або інструменту при обробці тієї ж поверхні або зміні режиму роботи верстата при обробці тієї ж поверхні і тим же інструментом виникає новий перехід. Перехід називається простим, якщо обробка ведеться одним інструментом, складним – під час роботи кількома інструментами. Наприклад,
Обробка диска проводиться за кілька переходів.
Проходомназивається одне переміщення інструменту щодо виробу, що обробляється.
Перехід розчленовується на прийоми.
Прийомє закінчену сукупність окремих рухів у процесі виконання роботи або в процесі підготовки до неї. Наприклад, розглянутий вище приклад обробки диска включає такі прийоми: взяти деталь, встановити її в патроні, закріпити деталь, увімкнути верстат, підвести перший інструмент і т.д.
Елементи прийому- Це найменші для вимірювання в часі долі робочого прийому. Розбивка переходу на прийоми та елементи прийому необхідна нормування ручних робіт.
Для виконання технологічного чи виробничого процесу потрібен певний час (від початку до кінця процесу) – це цикл.
Цикл– проміжок часу, необхідний виготовлення деталі, вузла чи всієї машини.
Представляємо вам нові технології в автомобілебудуванні, які в Найближчим часомможуть стати невід'ємною частиною автомобілебудуванні. Суперпластмаси – породження нової доби.
Суперпластмаси.
Коли з'явилася можливість вплітати вуглецеві нитки в різні матеріали, стало можливим створеннянадміцних пластмас. Такі матеріали здатні витримати велику силу удару при тому, що їх вага значно нижча за звичайні протиударні деталі. при зіткненнях та сприяти економії ваги.
Деякі західні компанії працюють над розробкою гібридного матеріалу – пластмаса із вплетенням сталевого кабелю. Цей недорогий матеріал буде використовуватися для створення елементів кузова, внутрішньої обробки, бампери. Такі надміцні армовані суперпластмаси дійсно мають високу міцність, але поки що виглядають не дуже красиво. Напевно, цей недолік незабаром буде виправлений.
Заряджання від кочення автомобіля.
Гібридні автомобілі досі не не такі популярні, як заслуговують на те. А все тому, що у світі є такі шкідливі сноби, які постійно побоюються, що заряду батарей не достатньо для повноцінної подорожі. Заткнути за пояс таких скептиків повинна розвиваюча інфраструктура і обсяг акумуляторів, що збільшується. Ряд передовиків праці в автопромисловості, такі як Audi, BMW і Mazda працюють на цікавій розробці - генератор для вироблення електрики на акумулятор, який рухається від кочення автомобіля при їзді.
Електромотори в маточині.
У «кошлаті» роки Фердинанд Порше вже думав про те, що електричний двигун машини повинен розташовуватися в маточях, що значно розширило б простір в автомобілі для пасажирів і акумулятора. До цих пір ця ідея витає в повітрі, але виробники бояться розташовувати так мотори, тому що збільшення безпружинної маси може позначитися на керованості і плавності при русі по пильних і гравійних дорогах. Однак, фірма Protean Electric і Lotus Engineering проводить дослідження, в рамках яких два ідентичні автомобілі Lotus перевіряються співробітниками компанії на маневреність та керованість.
Один із них обладнаний моторами в маточині. За результатами тестів виходить, що для середнього водія різниця непомітна. Невеликі огріхи в управлінні усуваються невеликими підстроями підвіски. середньостатистичний водій не помітить зниження продуктивності пов'язаної з додатковою безпружинною масою, а належна додаткове налаштуваннядопоможе подолати більшу частину побічних ефектів, пов'язаних з керованістю.
Нікель-цинкові батареї.
Сучасний міський інтенсивний рух потребує економії палива. Звичайна справа сьогодні – у пробці чи на світлофорі заглушити двигун, щоб не «коптити небо». Біда в тому, що свинцево-кислотний акумуляторпід капотом не здатний витримати кілька агресивних циклів "стоп-старт" - він швидко розряджається, якщо поїздити ви не встигли, а заводилися кілька разів поспіль. Ця проблемабула вирішена ще в 1901 році, коли Томас Едісон вигадав нікель-цинковий.
Такий акумулятор не втрачає так швидко, якщо ви змушені глушити і заводити мотор кілька разів поспіль. Крім того, такі акумулятори мають більший термінслужби. Сучасна компанія Power Genix заявляє, що нікель-цинкові батареї важать наполовину менше за подвоєного часу роботи. Крім того, вони більш екологічні в плані утилізації.
На сьогоднішній день ринок автомобілів знаходиться в рамках жорсткої конкуренції, адже передові бренди докладають багатьох зусиль, щоб запропонувати клієнту якісний продукт, відповідний усім сучасним вимогам. У зв'язку з цим світовий ринок пропонує кінцевому споживачеві справді хороший асортимент гуми, яка не залишить байдужим навіть найвибагливішого покупця.
Саме тому компанії-виробники так зацікавлені в розробці нових технологій в області автомобільних шин, які дозволять вже найближчим часом зайняти гідну ринкову нішу.
Розглянемо які нововведення приготували для своїх споживачів лідери машинобудування.
Технічні нововведення компанії Goodyear
Американська компанія Goodyearвкотре здивувала світових виробників інновацією Triple Tube, яку можна було вперше побачити на презентації всім відомого автосалону у Швейцарії. Головним досягненням вчених є автоматичний контрольобсягу повітря всередині шини в залежності від типу дорожнього покриття, Що забезпечить потенційному власнику даного продукту додаткову стійкість на дорозі в різних ситуаціях.
Автоматична адаптація передбачає три різних режимуроботи шин під час їзди.
- Перший представляє технологію додаткової стійкостіна дорозі, а також автоматичного опору качанню автомобіля, що забезпечує підвищений рівеньпружності шини. Вона значно покращує маневреність машини на сухій поверхні та скорочує довжину. гальмівного шляхущо досягається внаслідок збільшення площі контакту шини з дорогою.
- Другий оснащений технологією додаткової маневреності автомобіля у несприятливих погодних умовахяка реалізується в процесі протидії ковзанню шини. Ця система передбачає звуження площі контакту, що, своєю чергою, призводить до автоматичного збільшення її діаметра.
- Третій режим актуальний під час швидкої їздиавтомобіля і є автоматичну процедурузміни форми колеса на так звану «конічну», яка значно збільшує показники зчеплення шини на різких поворотах і забезпечує автомобіль додатковою маневреністю та стійкістю на дорозі.
Не можна також не виділити концепції шин BH03, яка є ще одним досягненням американців. Дана технологія передбачає можливість виробництва гуми, яка здатна самостійно виробляти електроенергію, що призводить до автоматичного заряджання акумулятора автомобіля безпосередньо під час їзди.
Досягнення французького лідера Michelin
Інженери французької компанії Michelin також не сидять склавши руки, і вже сьогодні пропонують світовому ринку технологію виробництва шин Michelin Tweel, яким зовсім не потрібне повітря. Структура нового колеса складається з міцної металевої конструкції та безлічі поліуретанових спиць, що повністю вирішує проблему проколу коліс, а також їх регулярного підкачування. на численних дослідженняхінновація неодноразово доводила, що, долаючи металеві шпильки, автомобіль впевнено продовжує рух. На сьогоднішній день компанія оголосила виробництво виключно для комерційного транспортуАле творці запевняють, що незабаром ми зможемо побачити дану новацію і на легкових автомобілях.
Японський внесок у інноваційний прогрес машинобудування
Не менш прогресивними виявились і вчені японської компанії Bridgestone, які розробили унікальну технологіювиробництва шин Nano-Pro-Tech. Вона дозволяє контролювати численні властивості структури та складу шини на молекулярному рівні. Завдяки цьому нововведенню можна регулювати вміст компонентів, які входять до складу гуми і активно взаємодіють між собою. Це, у свою чергу, забезпечує такі переваги автомобіля, як покращення зчіпних показників шин, зменшення витрати бензину, скорочення гальмівного шляху та багато іншого, що виводить виробництво продукту на новий рівень стійкості, безпеки та маневреності автомобіля на дорозі.
Враховуючи все вище перерахування досягнення науково-технічного прогресу, можна дійти невтішного висновку, що головним двигуном інноваційних технологійв галузі виробництва автомобільних шин є високий рівеньконкуренції у цій галузі. Така тенденція завжди служитиме відмінним двигуномдля збільшення асортименту та покращення якості продукції світових виробників автомобільних шин, головною метою яких буде максимальне задоволення потреб кінцевого покупця. А це означає, що вже в найближчому майбутньому ми зможемо дізнатися про нові досягнення та інновації у сфері машинобудування.
