Transcript prezentována „STRATEGICKÁ VÝZKUMNÁ AGENDA“

Technologická platforma
Vozidla pro udržitelnou mobilitu
19. říjen 2011
Vedoucí projektu: Ing. Vladimír Volák
Odborný garant: Prof. Ing. Jan Macek, DrSc
Technologická platforma
Vozidla pro udržitelnou mobilitu
Program
9.30 - 10.00
Registrace účastníků
10.00 - 10.05
Úvod, Ing. Vladimír Volák - vedoucí projektu
10.05 - 11.00
Představení strategické výzkumné agendy
11.30 - 11.50
Diskuze
11.50 - 12.00
Závěry semináře
12.00
Občerstvení
Řídí: Ing. Ladislav Glogar, člen představenstva Sdružení automobilového průmyslu
Technologická platforma
Vozidla pro udržitelnou mobilitu
Základní údaje:
- založena v listopadu 2009 (projekt předložen v listopadu 2009);
- 8 členů - z toho 1 vysoká škola, 1 výzkumný ústav, 1 asociace a 5
výrobních podniků (ČVUT v Praze, Ricardo, AutoSAP, Brisk, Hella
Autotechnik, Iveco Czech Republic, Škoda Auto, Visteon - Autopal);
- TP„Vozidla pro udržitelnou mobilitu“ není samostatný právní subjekt,
vztahy mezi členy jsou řešeny uzavřenou smlouvou;
- http://www.tp-vum.cz;
Technologická platforma
Vozidla pro udržitelnou mobilitu
Organizační schéma
Rada ředitelů
AutoSAP
Revizní komise
AutoSAP
Představenstvo
AutoSAP
Vedoucí projektu
Ing. V. Volák
Odborný garant
Prof. Ing. J. Macek, DrSc.
Pracovní tým 1
Hnací jednotka a paliva
Prof. Ing. J. Macek, DrSc
Pracovní tým 2
Bezpečnost
Ing. J. Vodstrčil
Pracovní tým 3
Podvozkové systémy
Ing. V. Volák
Pracovní tým 4
Elektrická a elektronická výbava vozů
Ing. K. Bill, MBA, Ing. O. Rybnikář
Sekretariát AutoSAP
Ing. Z. Novák, Ing. P. Ešner
Pracovní tým 5
Kontrolní a info. syst. vozidla, bezp. dopravy
Doc. Ing. J. Machan, CSc.
Pracovní tým 6
Mobilita a infrastruktura
Ing. J. Vodstrčil
Pracovní tým 7
Virtuální vývoj
Doc. Ing. J. Machan, CSc.
Pracovní tým 8
Zpracování materiálu, výrobní procesy
L. Vopravil
Technologická platforma
Vozidla pro udržitelnou mobilitu
Osnova SVA
1) Úvod
2) Technologická platforma - společenská smlouva o ustavení, členská
základna, organizační struktura, zástupci v EU
3) Důvody vzniku TP (TP v ČR a EU s vazbou na automobilový průmysl)
4) Automobilový průmysl - současný stav (konkurenceschopnost, základní směry VaV,
národní politika VaV - vazba vliv krize)
5) Závěry z projektů EU v oblasti autoprůmyslu
6) Výzvy v rámci 7 RP. a aktivity EARPA
7) Infrastruktura a vzdělávání (VaV kapacity v ČR, strategie v technickém vzdělávání)
8) Vlastní návrh globální strategie v automobilovém průmyslu
- hnací jednotky a paliva
- bezpečnost dopravy
- podvozky a karoserie
- elektrická a elektronická výbava vozidel
- inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě
- mobilita a infrastruktura
- užití simulačních a virtuálních technik pro VaV v automobilovém průmyslu
- zpracování materiálu a výrobní procesy
9) Příprava projektů pro implementaci vytvořených strategií
Technologická platforma
Vozidla pro udržitelnou mobilitu
1) Analýza stavu ve světě - obecně
- společenské výzvy: dekarbonizace (uhlík z fosilních paliv,
závislost na politicky nestabilních regionech, bezpečnost
a spolehlivost dopravy, konkurenceschopnost);
- zhodnocení přínosů musí být komplexní, tj. Well-to-Wheels
a Craddle-to-Grave;
- neexistuje řešení jen vozidly nebo infrastrukturou;
- jde o interdisciplinární problém s nejednoznačným
optimálním řešením;
Technologická platforma
Vozidla pro udržitelnou mobilitu
2) Priority VaV doporučené pro ČR
- nutno vzít v úvahu vnitřní dopravní a energetickou
situaci ČR i export výrobků českého průmyslu s
nadnárodním vlastnictvím na typické trhy;
- TP se zabývá vozidly samotnými, ale neignoruje vazby
na infrastrukturu, zpracovávanou v dalších TP;
Technologická platforma
Vozidla pro udržitelnou mobilitu
Vlastní návrh globální strategie v automobilovém průmyslu
-
8.1 hnací jednotka a paliva
8.2 bezpečnost dopravy
8.3 podvozky a karoserie
8.4 elektrická a elektronická výbava vozidel
8.5 inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě
8.6 mobilita a infrastruktura
8.7 užití simulačních a virtuálních technik pro VaV
v automobilovém průmyslu
- 8.8 zpracování materiálu a výrobní procesy
Technologická platforma
Vozidla pro udržitelnou mobilitu
Vlastní návrh globální strategie v automobilovém průmyslu představí vedoucí
pracovních skupin:
- Hnací jednotka a paliva,
- Bezpečnost dopravy,
- Podvozky a karosérie,
- Elektrická a elektronická výbava vozidel,
Prof. Ing. Jan Macek, DrSc.
Ing. Jan Vodstrčil
Ing. Vladimír Volák
Ing. Karel Bill, MBA,
Ing. Oldřich Rybnikář
- Inteligentní dopravní systémy (ITS) v silniční dopravě, vazba na silniční
vozidla,
Doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc.
- Mobilita a infrastruktura,
Ing. Jan Vodstrčil
- Užití simulačních a virtuálních technik pro VaV výrobků v automobilovém
průmyslu,
Doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc.
- Zpracování materiálu a výrobní procesy,
Ladislav Vopravil
8.1 Hnací jednotka a paliva
Prof. Ing. Jan Macek, DrSc.
České vysoké učení technické
8.1 Hnací jednotka a paliva
1) Analýza stavu ve světě
2) Priority doporučené pro ČR
3) Časový program VaV pro pokrytí priorit
a jejich relativní závažnost
4) Diskuse - různé
8.1 Hnací jednotka a paliva
1) Analýza stavu ve světě - hnací jednotka a zdroje
akumulované energie - „paliva“
- společenské výzvy: dekarbonizace, konkurenceschopnost
průmyslu)
- neexistuje jedno řešení, hledá se vyvážený poměr
evoluce (downsized spalovací motory, alternativní paliva,
pokročilé adaptivní řízení a převodová ústrojí s více stupni
volnosti) a revoluce (čistě elektrické vozidla) a jejich
kombinace ve formě hybridů;
- vedle hnací jednotky nutné zásahy na vozidle,
v integrovaném řízení, v materiálech a výrobních
technologiích.
8.1 Hnací jednotka a paliva
1) Analýza stavu ve světě - výhled ERTRAC
8.1 Hnací jednotka a paliva
1) Analýza stavu ve světě - spotřeba energie a hustoty
energie
NEDC spotřeby Tank-to-Wheels
(dole ideální e-mobil)
8.1 Hnací jednotka a paliva
1) Analýza stavu ve světě - příklad WTW
Porovnání současného
stavu (budoucí
požadavek EU až 50 g
CO2/km) s reálnými
možnostmi v závislosti
na dráhové spotřebě příklad pro vodík.
1 kWh=3.6 MJ
8.1 Hnací jednotka a paliva
2) Priority VaV doporučené pro ČR 1/3
-
-
-
neexistuje jediné řešení pro energetické,
environmentální a socioekonomické požadavky
včetně konkurenceschopnosti na vznikajících trzích;
musí být vázáno i na vývoj evropské a světové
energetiky;
hnací jednotky ve dvou časových horizontech a dvou
provedeních (spalovací motory, elektromobily,
hybridy); synergií postupného zavádění nových
„paliv“ a infrastruktury i postupné elektrifikace.
8.1 Hnací jednotka a paliva
2) Priority doporučené pro ČR 2/3
a) VaVaI pro spalovací motory se zvýšenou účinností a jejich
komponenty při provozu na fosilní paliva, biopaliva 1. a 2.
generace pro vozidlové i pro mimosilniční použití (spalování,
downsizing, emisní systémy, řízení) v městském i
mimoměstském provozu;
b) flexibilní spalovací motory na syntetická paliva a biopaliva
vyšších generací (sdílení výkonu s dalším zdrojem,
přizpůsobivost palivům, kompenzace sníženého výkonu,
odpadní energie, adaptivní a prediktivní řízení);
c) komponenty alternativních hnacích jednotek (pokročilé
mechanické převodovky a děliče, elektrické komponenty
hybridů a elektromobilů) pro městský i mimoměstský provoz.
Bezpečnost. Vazby na infrastrukturu. ;
8.1 Hnací jednotka a paliva
2) Priority doporučené pro ČR 3/3
d) hnací jednotky nových koncepcí (převodová ústrojí, koncepce
pohonů, včetně hybridních a s palivovými články, systémy
akumulace energie, řídicí systémy);
e) výroba a infrastrukturních opatření pro alternativní paliva a
provozní tekutiny spalovacích motorů a elektromobilů
(přednostně nefosilní syntetická paliva – biomasa, odpady:
skladování, distribuce kapalin i plynů);
f) materiály hnacích jednotek v návaznosti na jejich koncepci a
konstrukci (hmotnost, chemická aktivita pro katalyzátory,
magnetické, piezoelektrické, termoelektrické materiály,
multifunkčnost, tvarová řiditelnost; kompozity, nanomateriály
a recyklace);
8.1 Hnací jednotka a paliva
3) Časový program VaV pro pokrytí priorit
a jejich relativní závažnost
zlepšené spalovací motory
palivově flexibilní motory
komponenty alternativních pohonů
pohony nových koncepcí
výroba a infrastruktura paliv
materiály hnacích jednotek
2015
2020
2025
8.2 Bezpečnost dopravy
ERTRAC: do roku 2030 požadováno snížení
zdravotních následků nehod o 60%
a materiálních škod o 70%
Ing. Jan Vodstrčil
Iveco Czech Republic, a.s.
8.2 Bezpečnost dopravy
1) Analýza stavu ve světě
-
kompatibilita vozidlo-prostředí-řidič
převzetí nebo podpora reakcí řidiče
bezpečnostní systémy
podrobný výzkum reálných nehod
provozní bezpečnost
8.2 Bezpečnost dopravy
Kompatibilita vozidlo-prostředí-řidič
Převzetí nebo podpora reakcí řidiče
-
-
řidič (cyklista, chodec) jako senzor i akční člen vazby
mezi vozidlem a prostředím
71% nehod způsobeno chybou identifikace
(nepozornost, nedostatečné ověření)
-
podpůrné systémy - vývoj technický a etický
-
optické i elektronické prostředky zviditelnění
-
únava účastníků, psychologie a etika chování
8.2 Bezpečnost dopravy
Bezpečnostní systémy
-
vývoj pasivních prvků pro „okrajové“ skupiny
-
adaptace vozidel na typické prostředí
-
přednárazové a „post-crash“ systémy
-
výbava nejen vozidel (přilby, měkká dlažba)
-
rozšiřování prvků do dalších kategorií vozidel
-
vývoj pasivní bezpečnosti alternativních vozidel
8.2 Bezpečnost dopravy
Podrobný výzkum reálných nehod
-
Nutnost získání reálných dat pro podporu vývoje
Ověření reálné funkčnosti vyvinuté techniky
Nedostatečnost statistik
Provozní bezpečnost
-
-
výchova odborníků na nové technologie
(konstrukce, výroba, řízení, servis)
Příprava záchranných složek
Vývoj technik a postupů pro ošetření nehod
vozidel s alternativními pohony
8.2 Bezpečnost dopravy
2) Priority doporučené pro ČR
-
pokročilé prvky pasivní bezpečnosti
pokročilé prvky aktivní bezpečnosti
prvky integrované bezpečnosti
podpůrná opatření pro zvyšování bezpečnosti
OBMĚNA VOZOVÉHO PARKU
8.2 Bezpečnost dopravy
VaV pokročilých prvků pasivní bezpečnosti
-
-
bezpečnost vozidel s alternativními pohony
VaV prostředků pro zvýšení identifikovatelnosti zranitelných
účastníků
adaptivní systémy pro osoby „nestandardní“
příprava legislativních nástrojů pro výrobu vozidel s
alternativními pohony
8.2 Bezpečnost dopravy
VaV prvků aktivní bezpečnosti vozidla
-
LDWS
-
noktovizorové systémy
-
optimalizace bezpečnosti vozidel s ohledem na typické
prostředí
-
detekce únavy řidiče
-
zlepšení kvality odpočinku řidiče
-
zlepšení přehledu řidiče nad okolím vozidla
-
příprava norem (legislativa, etika) pro výrobu samostatně
reagujících vozidel
8.2 Bezpečnost dopravy
VaV integrované bezpečnosti vozidla
-
integrace vozidla do dopravního systému;
-
adaptace vozidel pro řidiče s „nestandardním chováním“;
-
-
-
VaV OBD a materiálů, zajišťujících bezpečnost vozidla po
celou dobu životnosti;
harmonizace evropské legislativy;
výchova účastníků provozu s ohledem na pokročilé
konstrukce vozidel a systémy IB;
příprava legislativního rámce pro řešení nehod pokročilých
vozidel;
8.2 Bezpečnost dopravy
3) Časový program VaV pro pokrytí priorit a jejich
relativní závažnost
Pokročilé prvky pasivní bezpečnosti
Pokročilé prvky aktivní bezpečnosti
Integrovaná bezpečnost
Podpůrná opatření infrastruktury
2015
2020
2025
8.3 Podvozky a karoserie
Ing. Vladimír Volák
RICARDO Prague s.r.o.
8.3 Podvozky a karoserie
Celosvětový vs. lokální vývoj konstrukce vozidel
Priority v konstrukci vozidel
• ekonomičnost vozidel
• ekologie
• výkonnost, bezpečnost, spolehlivost a jízdní komfort
Technické prostředky dosažení cílů
• snižování spotřeby - redukce jízdních odporů (hmotnost, tření,
valivý odpor, aerodynamický odpor
• optimalizace emisí a odpadů - plynné škodliviny, hluk, EMC, recyklace
• investice do inovací, využití nových materiálů a technologií,
optimalizace konstrukce a vývojových prací
Stavba podvozku a karoserie, zde stavba vozidla, s vyjímkou pohonného řetězce je komplexní
problematika vyžadující řešení jednotlivých komponentů a systémů v kontextu konstrukce
celého vozidla. Teprve kombinace a spolupráce jednotlivých systémů a komponentů definuje
vlastnosti celého vozidla, jeho výkony a jeho působení na naše prostředí.
8.3 Podvozky a karoserie
Hlavní oblasti související s konstrukcí vozidla
• rámy a karoserie
•
•
•
•
•
nápravy, zavěšení kol, systémy odpružení
uchycení kol, řízení a posilovače
elektronika a podpůrné systémy
pneumatiky
vývoj podvozku
Subkapitoly se věnují základním komponentnům určujícím z hlediska výsledných vlastností
vozidla a profesní struktury. Podstatná část R&D aktivit spočívá na externích dodavatelích, což
rozšiřuje technické možnosti, zefektivňuje R&D investice a výdaje, ale také podstatným
způsobem přerozděluje ekonomické toky.
8.3 Podvozky a karoserie
Rámy a karoserie
rám i karoserie jsou základní nosnou strukturou, která kromě nosného-pevnostního
poslání, definuje funkční vlastnosti vozidla, určuje disposici vozidla s ohledem na
rozmístění hlavních funkčních uzlů plní, definuje prostor posádky, ložný prostor i
funkčnost nástavby
• optimalizace konstrukce a využití materiálů včetně aplikace nových konstrukčních,
výpočetní, simulačních, a zkušebních postupů
• aplikace nových materiálů a výrobních technologií (nerez, hliník, lamináty a
komposity, plasty, nano - materiály, sandwiche, atd.)
• určující vlastnosti karoserie - pasivní bezpečnost (deformační vlastnosti),
aerodynamický odpor, hmotnost, tuhost
• technicko-ekonomické parametry - použité materiály, technologie zpracování,
modularita, outsourcing, logistika
• vývoj nových kategorií vozidel (SUV, off-road, čtyřkolky, trikes, EV)
8.3 Podvozky a karoserie
Nápravy, zavěšení kol a systém odpružení
• klasické nápravy komerčních vozidel - modularita, outsourcing, servisovatelnost
• zavěšení kol osobních vozidel a standartní uspořádání nebrání variabilitě podle
konkrétních zadání - optimalizace konstrukce (závislost na nakupovaných
komponentnech, platformy), nové materiály, outsourcing, řízení podvozků chassis management
• odpružení klasické, pneu a hydraulické (jízdní vlastnosti, ovladatelnost, jízdní
komfort) - konstrukční optimalizace a řízení
• tlumiče - interakce pružících a tlumících jednotek a jejich řízení (semi- a aktivní
odpružení a tlumení, rheologické kapaliny, lineární elektromotory, řídící jednotky)
• brzdové systémy (dle kategorie vozidla) - elektronizace řízení rozšiřuje funkční
možnosti náprav jednotlivých kategorií a umožňuje zavádění nových funkcí vozidel
od ABS až po integrované řízení dopravy
8.3 Podvozky a karoserie
Uchycení kol, řízení a posilovače
•
•
funkční požadavky - rostoucí nároky na brzdy, lepší geometrie, větší jízdní
komfort
poměrně ustálené konstrukce obou náprav (mění se pouze provedení a
geometrie podle provozních a technologických nároků cílové skupiny
•
komponenty určující směr vývoje:
•
•
integrální ložiska, brzdové třmeny, chlazené kotouče, litá kola
elektrifikace trakce (centrální nebo kolové elektromotory, elektromotor
jako dynamický tlumič)
elektronizace (ABS, ASR, ESP, .... , x-by-wire, chassis management,
automatické funkce a integrální řízení)
•
8.3 Podvozky a karoserie
Elektronika a podpůrné systémy
řešeno i v dalších kapitolách
• elektronika využita především jako informační a kontrolní
bezpečnostní medium:
• informační funkce - provozní, bezpečnostní, komunikační automatické funkce ABS, ASR, EPS, řízení úpravy spalin (waste gate, AGR, regenerace katalytických
reaktorů, automatické funkce světel.....
• integrální řízení - v2x
• dodatečné funkce - infotainment, provozní komfort (instrumentace, akční členy,
sedadla, ovládání, nové funkční a informační technologie, holografie,
8.3 Podvozky a karoserie
Pneumatiky
• funkční požadavky - bezpečnost, jízdní komfort, nízké valivé odpory tzn. nízká
spotřeba paliva, životnost, bezhlučnost
• konstrukce & vývoj - nasazení CAD a simulace (omezená možnost využití), nové
materiály, technologie
• funkční omezení - kritický prvek aktivní bezpečnosti není možno uspokojivě
specifikovat, vlastnosti se mění v průběhu provozu (tlak, opotřebení, kombinace
pneu, stárnutí pneu) a u podstatného procenta vozů kombinace vozu a
pneumatik odpovídá základním provozním a bezpečnostním požadavkům pouze
ve správně nahuštěné prvovýbavě
• elektronizace chassis - výrazně lepší možnost využití vlastností materiálu,
korekce zásahů řidiče a zvýšení bezpečnosti
8.3 Podvozky a karoserie
Bezpečnost (pouze z hlediska konstrukce vozidla)
Bezpečnost - aktivní i pasivní (obojí zakodováno v základní koncepci,
konstrukci a výbavě vozidla a rozvíjeno následnými zásahy ve prospěch
celkové bezpečnosti
aktivní bezpečnost - jízdní vlastnosti, poloha těžiště, rozložení vah, tuhost
karoserie/rámu podle jednotlivých os
pasivní bezpečnost - celkové pevnostní a deformační charakteristiky skeletu
vozidla a dalších dílů podílejících se na deformacích i uspořádání interiéru a
výčnělky, otevírání dveří, požární odolnost, kotevní místa, sedadla, volant,
nádrže, použité materiály, atd.)
elektronická bezpečnost (aktivní, pasivní i obecná) - informační, organizační,
řízení bezpečnostních systémů (chassis management, pre-crash, adaptivní
zádržné systémy)
8.3 Podvozky a karoserie
Vývoj podvozku a kalibrace vozidla
• vlastnosti vozidla nejsou dány jen kvalitou koncepce, vlastní konstrukce, volbou
kvalitních dodávaných komponentů a systémů, ale v podstatné míře účelnou
kombinací jednotlivých položek a naladěním celého systému
• teprve v průběhu realizace navrženého vozidla je možno zvažovat komplexní
vlastnosti vozidla a v určité míře korigovat výsledek sofistikované práce konstrukce
(včetně CAD, simulací a virtuálních přístupů)
• přesto konečnou fází je kalibrace vozidla postavená na zkušenosti a subjektivních
dojmech
8.3 Podvozky a karoserie
Vytipované priority v konstrukci podvozků a karoserií
•
•
•
•
•
•
nové koncepce podvozků pro sofistikované systémy pohonu a integrovaného
řízení
uplatnění inteligentních silových prvků
lehká stavba podvozku a karoserie
vnější aerodynamika z hlediska spotřeby(včetně vlivu nezbytného chlazení
provozních medií)
vnitřní aerodynamika, filtrace, jízdní komfort
řízení proudění provozních medií
Ve stavbě vozidel existuje celá řada dílčích problematik, které není možno považovat za
problematiku stavby vozidla, ale podstatným způsobem ovlivní provozní a užitné
vlastnosti vozidla (vývoj brzd, chladičů, elektromotory pro pohon v kolech, elektrické a
elektronické prvky, a atd.)
8.3 Podvozky a karoserie
Možnosti českého automobilového průmyslu
•
aktivní zapojení do koncernových R&D projektů
•
inovace vlastního výrobního programu v souladu s globálními trendy s
perspektivou rozšíření objemu dodávek a počtu odběratelů
•
vytvářet podmínky pro rozvoj R&D aktivit (vzdělávání, využívání moderních R&D
přístupů, využití outsourcingu včetně akademických pracovišť, aktivní využití
grantového financování R&D)
•
hledání perspektivních produktů i mimo hlavní vytipované směry včetně úzce
zaměřených projektů (řídící jednotky, elektrifikace pohonů, chladiče, tlumiče,
využití alternativních materiálů a technologií, automobilová bižuterie, atd.)
8.3 Podvozky a karoserie
Předpokládané naplňování R&D priorit a jejich relativní závažnosti z pohledu
energ.účinnosti, materiálů, bezpečnosti, spolehlivosti a konkurenceschopnosti
Uplatnění inteligentních silových prvků
Lehká stavba karoserií, podvozků a vozidel
Nové koncepce podvozků s integrovaným řízením
a sofistikovanými hnacími agregáty
Vnější aerodynamika vozidel
Energetická optimalizace v motorovém prostoru
(měření a řízení proudění v motorovém prostoru)
Vnitřní aerodynamika, filtrace a jízdní komfort
2015
2020
2025
8.4 Elektrická a elektronická
výbava vozidel
Ing. Oldřich Rybnikář
Visteon-Autopal, s.r.o.
Ing. Karel Bill MBA
Hella Autotechnik, s.r.o.
8.4 Elektrická a elektronická výbava vozidel
1) Analýza stavu ve světě
2) Priority doporučené pro ČR
3) Časový program VaV pro pokrytí priorit a
jejich relativní závažnost
4) Diskuse - různé
8.4 Elektrická a elektronická výbava vozidel
1) Analýza stavu ve světě
•
•
•
elektrická a elektronická výbava představuje „nervový systém“ automobilu, který
zasahuje do všech segmentů a integruje je do jednoho celku za účelem
správného a bezpečného chodu automobilu
v současné době se pokrok v oblasti automobilů odehrává z 60 %
v oblasti elektroniky a technologií IT a je možno očekávat, že tento trend
bude nadále přetrvávat
každým přidaným stupněm volnosti, např. systému integrální bezpečnosti, se
geometrickou řadou znásobují nároky na sběr, přenos a zpracování dat
8.4 Elektrická a elektronická výbava vozidel
2) Priority doporučené pro ČR
T8.4-1 Výzkum a vývoj vozidlových sdělovacích sítí z hlediska spolehlivosti a zapojení
autonomních spolupracujících jednotek do hierarchického systému.
T8.4-2 Výzkum a vývoj adaptivního a prediktivního řízení parametrů hnacích
jednotek, především pro pokročilá a hybridní vozidla i podvozku a prostředků pro
jejich rychlou kalibraci.
T8.4-3 Výzkum a vývoj integrovaných a hierarchických systémů řízení vozidel včetně
automatizace rutinních procesů (např. zařazování do proudu vozidel, jízda v koloně,
parkování do řady vozidel) a napojení na systémy v2v, v2i a v2g.
T8.4-4 Výzkum a vývoj komponent elektrických systémů vozidel s cílem snížení
příkonu, snížení ceny, zajištění robustnosti a vysoké funkční spolehlivosti po celou
dobu životnosti vozidla (elektronické prvky obecně, osvětlení vozidel, pomocné
pohony, stěračové systémy) pro zvyšování bezpečnosti, snižování energetických
nároků, řešení problémů EMC a snižování hluku.
T8.4-5 Výzkum a vývoj diagnostických prostředků pro zabezpečení spolehlivosti
integrovaných systémů řízení s novými spotřebiči.
8.4 Elektrická a elektronická výbava vozidel
3) Časový program VaV pro pokrytí priorit a jejich relativní
závažnost
Prediktivní řízení parametrů hnacích
jednotek (hybridní vozidla)
Spolehlivost sdělovacích sítí
Systémy řízení vozidel, napojení na
systémy v2v, v2i a v2g
Celková optimalizace el.prvků,
vč. osvětlení, stěračů, atd.
Spolehlivost integrovaných systémů
řízení
2015
2020
2025
8.5 Inteligentní dopravní systémy
(ITS) v silniční dopravě, vazba
na silniční vozidla
Doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc.
Škoda Auto a.s.
ITS - Intelligent Transport Systems
ITS jsou pokročilé aplikace, které zajišťují lepší informovanost,
bezpečnější a koordinovanější využívání dopravních síti.
ITS v silniční dopravě využívá telekomunikačních, elektronických a
informačních technologií, které propojuje s dopravním inženýrstvím
za účelem snížení vlivu dopravy na životní prostředí, zlepšení
efektivity dopravy a bezpečnosti silničního provozu.
Základní funkce ITS:
• Integrované řízení dopravy jako celku
• Zajištění bezpečnosti silničního provozu (eCall, GMES)
• Podpora individuální a veřejné dopravy, podpora systémů pro
bezpečné a chráněné parkování
• Podpora bezpečnostních vozidlových systémů
Inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě, vazba na silniční vozidla, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
Vliv ITS na bezpečnost dopravy
S využitím ITS je možné: implementace systému automatického
tísňového volání (eCall),monitoring nebezpečných nákladů, vážení
nákladních vozidel za jízdy, atd.
Další možnosti použití systému ITS: monitorování chování účastníků
z hlediska bezpečnosti provozu a porušování pravidel provozu a
zákonů (např. monitorování jízd na červený signál na křižovatce, nebo
překračování nejvyšší povolené rychlosti)
Inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě, vazba na silniční vozidla, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
Vliv ITS na bezpečnost dopravy
ITS mohou pozitivně ovlivnit také všechny hlavní fáze kolize vozidla
(viz obr.):
Driver
•
Fáze výměny informací
•
Fáze funkce aktivních
bezpečnostních systémů
•
Fáze funkce pasivních
Applications
Communication channels
Service facilitator
Vehicle – to Infrastructure
Cooperative Efficiency
Vehicle – to Vehicle
protinárazových systémů
Cooperative Safety
•
Fáze ponárazová
Passive
Safety
Active safety
Autonomous
minutes
seconds
0 milliseconds
1
Inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě, vazba na silniční vozidla, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
time
minutes
Source: EUCAR
Specifické aplikace ITS
•
Uplatnění ITS v městské aglomeraci - informace o průjezdnosti
města, bezhotovostní platba poplatků, informace o parkovacích
možnostech, atd.
•
Specifika podpory elektromobility - efektivní provoz elektromobilů a
informace o parkovacích místech s možnosti dobíjení, případně informace
o čekací době na uvolnění.
•
Dopady rozvoje ITS na konstrukci silničních vozidel - zde je
potřeba, aby vozidlo bylo schopno oboustranné komunikace a podávalo
informace o sobě i svém okolí. Při tom se musí splňovat požadavky HMI
(Human Machine Interaction), tak že řidič nemůže být přesycen
informacemi.
Inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě, vazba na silniční vozidla, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
Prioritní oblasti rozvoje ITS:
•
•
•
•
Optimální využití aktuálních dat o silniční síti, dopravním
provozu a cestování.
Návaznost služeb ITS v oblasti řízení provozu a nákladní
dopravy.
Aplikace ITS pro bezpečnost silničního provozu a jeho
ochranu před vnějšími hrozbami
Propojení vozidla s dopravní infrastrukturou
Inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě, vazba na silniční vozidla, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
Cíle VaVaI v oboru ITS pro ČR
• Výzkum a vývoj kooperativních systémů pro on-line sdílení
informací mezi vozidly (v2v). (T8.5-1)
• Výzkum a vývoj kooperativních systémů pro on-line sdílení
informací mezi vozidlem a ostatními druhy dopravy. (T8.5-2)
• Výzkum a vývoj kooperativních systémů pro on-line sdílení
informací mezi vozidlem a okolím, včetně dopravní
infrastruktury (v2x) – např. zajištění stabilní a bezchybné funkce
systému eCall nebo GMES. (T8.5-3)
• Výzkum a vývoj systémů pro optimální využití dat o silniční síti,
dopravním provozu a cestování. (T8.5-4)
• Sdružování vozidel do konvojů a jiné formy vedení vozidel
v proudu. (T8.6-1)
• Modularizace osobní přepravy. (T8.6-2)
Inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě, vazba na silniční vozidla, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
8.6 Mobilita a infrastruktura
Vývoj vozidel není možný bez vývoje infrastruktury
Ing. Jan Vodstrčil
Iveco Czech Republic
8.6 Mobilita a infrastruktura
1) Analýza stavu ve světě
-
komunikace prostředí-vozidlo-řidič
přizpůsobení vozidla typickému provozu
přizpůsobení komunikací vývoji vozidel
modularizace přepravy
8.6 Mobilita a infrastruktura
Komunikace prostředí-vozidlo-řidič
-
řidič (cyklista, chodec) jako senzor i akční člen
vazby mezi vozidlem a prostředím
35-60% nehod způsobeno nekompatibilitou
dopravní prostředí-řidič
optické i elektronické prostředky komunikace
oběma směry
sjednocení legislativy, pravidel provozu a
dopravního značení
8.6 Mobilita a infrastruktura
Přizpůsobení vozidla typickému provozu
-
Používání vozidel vhodných k danému účelu
Optimalizace vozidel k jejich typickému prostředí
(rozměry, bezpečnost, pohon, komunikace s prostředím)
Přizpůsobení komunikací vývoji vozidel
-
Normalizace všech matérií silničního provozu
(kompatibilita)
Zvýšení zatížitelnosti vozovek
Sjednocení dopravního značení
(provedení, rozměry, viditelnost, údržba, umístění)
8.6 Mobilita a infrastruktura
Modularizace přepravy
-
-
normalizace a budování sítě čerpacích stanic pro
alternativní pohony
stárnutí populace
intermodální terminály
hromadná přeprava
komunikace cestující-vozidlo-cíl cesty
8.6 Mobilita a infrastruktura
2) Priority doporučené pro ČR
- aktivní účast na zavádění ITS v EU
- budování intermodálních terminálů
- čerpací stanice pro energetický mix
- vývoj standardů pro komunikace s ohledem na
vývoj vozidel
- unifikace a spojení infosystémů hromadné dopravy
- aftermarketové produkty pro starší vozidla a
„nevozidlové účastníky“
8.6 Mobilita a infrastruktura
3) Časový program VaV pro pokrytí priorit
a jejich relativní závažnost
Aplikace, vývoj ITS
Intermodální terminály
Vývoj standardů pro komunikace
Unifikace infosystémů
infrastruktura paliv
Aftermarketové produkty ITS
2015
2020
2025
8.7 Užití virtuálních technik (VR)
v automobilovém průmyslu
Doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc.
Škoda Auto a.s.
8.7 Užití (VR) v automobilovém průmyslu
Pojem VR
Virtuální realita je vysoce interaktivní a imerzní propojení komunikace
člověk - stroj. Počítačem je vytvářen umělý svět, ve kterém je možné
se pohybovat, vidět třídimenzionálně, slyšet či cítit. Cílem výzkumu
virtuální reality je perfektní syntetická simulace virtuálního světa za
použití vhodného softwaru a hardwaru. V automobilovém průmyslu je
velký počet oblastí využití těchto technologií.
Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
1) Proces vývoje výrobku
V průběhu procesu vývoje výrobku probíhá paralelně celá řada dílčích procesů.
Techniky VR podporují paralelitu průběhu dílčích procesů.
Mezi hlavní cíle užití metod VR ve fázi vývoje výrobku řadíme například:
•
časové zkrácení procesu vývoje výrobku,
•
úspora hmotnosti nářadí a vývojových nákladů
•
náhrada reálných modelů a prototypů virtuálními.
Proces vývoje výrobku je členěn na jednotlivé činnosti
•
•
•
•
•
•
•
Design
Stanovení koncepce
produktu
Konstrukce produktu
Technické výpočty
Výroba prototypů
Zkoušky
Rendering
70% - cíl 2020
Design
0%
0%
Design
Předvývoj
(koncepční fáze)
0%
Konstrukce
0%
0%
Tech. výpočty –
CFD/proudění
0%
Tech. výpočty
celkově
0%
Výroba prototypů /
Virtuální prototypy
0%
Zkoušky
0%
Rendering
0%
80% - cíl 2020 50%
100%
30%
Předvývoj
(koncepční fáze)
0%
99% - cíl 2020
Tech. výpočty –
CFD/proudění
99%
0%
98%
100%
95% - cíl 2020
85%
100%
100%
99% - cíl 2020
99%
100%
98%
98% - cíl 2020
0%
100%
0%
100%
98% - cíl 2020
90%
70% - cíl 2020
100%
100%
98% - cíl 2020
0%
50%
Výroba prototypů /
Virtuální
30% prototypy
- cíl 2020
Potenciál
rozvoje
98% - cíl 2020
90%
Tech. výpočty
celkově
100%
80% - cíl 2020
100%
0%
Tech. výpočty crash
70% - cíl 2020
30%- cíl 2020
95%
85%
Konstrukce
Tech. výpočty crash
100%
50%
100%
70% - cíl 2020
100%
50%
100%
30% - cíl 2020
10%
Zkoušky
0%
10%
Rendering
100%
cíl 2020
90%
100%
0%
Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
cíl 2020
90%
100%
2) Fáze vývoje a výroby nářadí
Mezi hlavní cíle užití metod VR ve výrobě řadíme:
•
Ohodnocení produktu z hlediska kvality
•
Zkrácení procesu.
•
Úspora nákladů.
•
Úspora hmotnosti nářadí.
•
Vyzkoušení více variant (optimalizace).
•
Zavedení „Robustního procesu“.
Proces vývoje výroby nářadí je členěn na jednotlivé
činnosti
•
•
•
•
•
Stanovení koncepce procesu lisování dílu
Konstrukce nářadí
Výpočty nářadí
Výroba modelů
Výroba nářadí
Design
Koncepce nářadí
(metodáři)
0%
Konstrukce nářadí
0%
Předvývoj
(koncepční fáze)
Konstrukce
Výpočty nářadí
0%
Výroba modelů
0%
Výroba nářadí
0%
Tech. výpočty crash
70% - cíl 2020
0%
90%
0%
Tech. výpočty –
CFD/proudění
Tech. výpočty
celkově
100%
80% - cíl 2020
Potenciál
rozvoje
100%
30%
95% - cíl 2020
85%
100%
95% - cíl 2020
0%
85%
100%
100%
99% - cíl 2020
0%
10%
5%
100%
50%
95% - cíl
2020
99%
100%
100%
98% - cíl 2020
0%
98%
100%
100%
98% - cíl 2020
0%
90%
Výroba prototypů /
0%
Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, doc. Ing. Jaroslav
Machan,
CSc., Škoda
Auto a.s.
50%
Virtuální prototypy
100%
70% - cíl 2020
100%
30% - cíl 2020
Zkoušky
0%
10%
100%
cíl 2020
3) Fáze plánování výroby
Mezi hlavní cíle užití metod VR ve fázi plánování výroby:
•
Eliminace chyb v datech.
•
Eliminace potencionálních kolizí při výrobě.
•
Zkrácení (urychlení) procesu.
•
Úspora nákladů.
Fáze plánování výroby je členěna na jednotlivé činnosti
•
•
•
Ověření smontovatelnosti produktu sériovou technologií (Pilotní hala)
Návrh pracoviště ve výrobě
Vytvoření digitální továrny
70% - cíl 2020
Pilotní hala
0%
30%
70% - cíl 2020
100%
Design
0%
90% - cíl 2020
Pracoviště ve
výrobě
0%
Digitální továrna
0%
25%
Předvývoj
(koncepční fáze)
100%
50%
0%
80% - cíl 2020
Potenciál rozvoje
100%
30%
100%
95% - cíl 2020
80% - cíl 2020
Konstrukce
0%
Tech. výpočty crash
Tech. výpočty –
CFD/proudění
85%
100%
15%
100%
99% - cíl 2020
0%
99%
100%
98% - cíl 2020
0%
98%
100%
Tech.průmyslu,
výpočty
Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém
doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc.,
Škoda Auto a.s.
0%
100%
98% - cíl 2020
celkově
Výroba prototypů /
Virtuální prototypy
90%
70% - cíl 2020
0%
50%
100%
Podpora vzdělávání personálu schopného
pracovat s postupy VR
Předpokladem dalšího rozvoje je dostatek příslušně vzdělaného
personálu.
Doporučení :
• Zavedení výukových předmětů na technických VŠ
zaměřených na problematiku užití technik VR.
• Zavedení dalších vzdělávacích programů pro zaměstnance
zaměřených na problematiku užití technik VR.
Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
Cíle pro ČR
•
•
•
•
Zkrácení času procesu vývoje výrobku.
Snížení vývojových i výrobních nákladů.
Zvýšení technické úrovně výrobku (inovativnost, kvalita, atd.)
Zvýšení konkurenceschopnosti.
Oblasti VR s největším potencionálním rozvojem
Rozvoj využití technik VR v následujících letech by mělo být maximálně
podporováno v následujících oblastech:
•
•
•
Implementace silové vazby.
Optimalizace celého procesu vývoje a výroby nářadí.
Toleranční analýza, ergonomie a digitální továrna.
Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
Doporučení
• Vývoj a zavedení studijních oborů v této oblasti na úrovni
řádného studia,terciárního vzdělávání a celoživotní vzdělávání.
(T8.7-1)
• Výzkum simulačních technik a technik VR pro parametrickou
optimalizaci vysoce konkurenceschopných výrobků i jejich
součástí. (T8.7-2)
• Výzkum simulačních technik a technik VR pro konceptuální
optimalizaci inovací vyšších řádů u finálních výrobců i
subdodavatelů. (T8.7-3)
• Výzkum technik VR pro urychlení přípravy výrobní fáze v celém
řetězci výrobních podniků, tedy výrobců i dodavatelů. (T8.7-4)
• Výzkum využití VR při návrhu výrobní linky. (T8.7-5)
• Výzkum aplikací pro návrh „Digitální továrny“. (T8.7-6)
Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.
8.8 Zpracování materiálu
a výrobní procesy
Ladislav Vopravil
Brisk Tábor a.s.
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
1) Analýza stavu ve světě v oblasti zpracování
materiálů a výrobních technologií
Pro konkurenceschopnost evropského
automobilového průmyslu je třeba vyrábět
vozidla udržitelným způsobem
Udržitelnou výrobou je taková výroba která:
- nevytváří škodlivé emise
- limituje potřebu zdrojů
- respektuje podmínky ekonomické udržitelnosti
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
V oblasti materiálového inženýrství se
očekávají praktické výsledky jako:
-
zvyšování funkčnosti materiálů
snižování hmotnosti při zachování mech. Vlastností
energetická nenáročnost
recyklovatelnost
minimalizace tření
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
V oblasti výrobních technologií se očekávají
praktické výsledky jako:
-
samo adaptivní výrobní zařízení
flexibilní výrobní moduly s velkou použitelností
sledování toku materiálu v reálném čase
odolnost proti poruchám
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
Nano-technologie pro multifunkční materiály
- ultra lehké materiály na bázi aerogelů
- nano vrstvy s malým koeficientem tření
- materiály s velmi malým elektrickým odporem
- integrace fotovoltaických článků do povrchu karoserie
- změny zabarvení karoserie ve vztahu k aktuální viditelnosti
- samo-opravitelné povrchy
- akumulace zbytkové energie při deceleraci vozidla do materiálu
karoserie formou super kapacitorů
- nesmáčivé povrchy karoserie a ostatních ploch zabraňující znečištění
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
Pokročilé kovové, plastové a kompozitní materiály
- materiály pro Tribologii
- kompozitní materiály s tkanou výztuží a polymerními pojivem pro
-
-
výrobu karoserií
kovové kompozitní materiály pro elektrody zapalovacích svíček,
kontaktů spínačů a katalyzátorů
kovové kompozitní materiály pro díly karoserií na bázi lehkých
kovů
ocele s velmi vysokou pevností tvářené za tepla
bio-plasty
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
Moderní metody dělení a spojování materiálů
-
produktivní řezání vodním paprskem
produktivní řezání laserovým paprskem
laserové spojování různorodých materiálů
dokonalé lepení polymerních kompozitů
dokonalé spojování různých kovových materiálů
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
Metody zvyšování produktivity
-
štíhlá výroba-Lean production
hromadná výroba na zakázku (Mass Customization)
unifikace (sjednocování součástek a materiálu)
flexibilita v oblasti vývoje, výroby, kvality ….)
virtuální simulace výrobních procesů
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
Optimalizace výrobních procesů a zvyšování jejich flexibility
-
inteligentní stroje s plug and produce připojením
výrobní moduly s vysokou upotřebitelností
RFID monitorování toku materiálu
simulace zaměřená na potřeby zákazníka
projektování výrobního zařízení dynamickou počítačovou
simulací
- buňkové uspořádání a segmentace
- flexibilita s ohledem na změny produktu
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
Likvidační metody
- řízený životní cyklus vozidel a výrobního zařízení
- využívání recyklovatelných materiálů
- centrální likvidace s vysokou produktivitou
- efektivní využívání energií z odpadů
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
Priority doporučené pro ČR
-
nano-technologie pro multi-funkční materiály
pokročilé kovové, plastové a kompozitní materiály
moderní metody dělení a spojování materiálů
zvyšování produktivity včetně Design 4x
optimalizace výrobních procesů a jejich flexibility
nové likvidační systémy
8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy
Časový program VaV pro pokrytí priorit a jejich relativní
závažnost
Nano-technologie pro multifunkční materiály
Pokročilé kovové, plastové a kompozitní materiály
Moderní metody dělení a spojování materiálů
Zvyšování produktivity včetně Design 4x
Optimalizace výrobních procesů a jejich flexibility
Nové likvidační systémy
2015
2020
2025
9. Implementační akční plán
Nalezené priority nutno harmonizovat s výstupy dalších příbuzných SVA.
Na základě nich tč. vzniká Implementační akční plán, ukazující
poskytovatelům prostředků státní podpory vhodné náplně budoucích
programů (podprogramů VaV) a jejich výzev, založený na potřebách
dynamicky se rozvíjejícího odvětví průmyslu, přinášejícího podstatnou část
HDP i exportu pro ČR.
Velmi významným vedlejším efektem bude podstatně lepší pozice ČR při
účasti na projektech 8. RP, vázaných na spoluúčast národního rozpočtu a
na stanovení lokálních národních priorit.