Проект в компании StreetScooter

История клиента StreetScooter

Это электрическое изделие, сложное, электромобиль

Ахим Кампкер (Achim Kampker)Теперь, если не боитесь еще больше усложнить процесс разработки изделия в отрасли автомобилестроения, просто добавьте электрический привод.

StreetScooter — революционный электромобиль, быстро обретающий законченные очертания, дает новый технологический импульс идее электрического транспорта, а благодаря коллективной разработке объединяет опыт и инновационные решения около 30 сотрудничающих поставщиков.

Спросите у руководителей автомобилестроительных предприятий, что не дает им спать по ночам, и не удивляйтесь, если все они дадут краткий, но емкий ответ:

«Это сложно».

Именно таким был ответ многих руководителей компаний-изготовителей и поставщиков комплектующих исследователям из Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена, Германия, при опросе несколько лет назад. Результаты были опубликованы в 2007 г. в отчете «Управление сложностью в автомобильной технике». В резюме говорится следующее: «Эффективное управление сложностью в рамках управления ассортиментом, технологиями и процессами является ключевым фактором обеспечения устойчивого успеха для OEM-производителей и поставщиков первого уровня».

Согласно результатам исследований управление ассортиментом связано с диктуемой конкурентной борьбой необходимостью непрерывно расширять линии продукции, быстро вносить изменения в модели и создавать региональные варианты изделий. Примерно с той же скоростью увеличивается и технологическая сложность автомобилей. «Современный автомобиль, — говорит Гюнтер Шух (Guenther Schuh), профессор Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена и автор исследования "Управление сложностью", — это не только механика, но и сочетание электроники с программным обеспечением. Все эти три области технологий необходимо эффективно сочетать».

В условиях таких быстрых изменений в ассортименте и технологиях сложность процессов разработки в автомобилестроении (как внутри компаний, так и между изготовителями и поставщиками комплектующих) увеличивается в несколько раз. И становится понятно, почему лидеры автомобилестроения продолжают увеличивать объемы капиталовложений в решения для управления жизненным циклом изделий (PLM).

«Управление жизненным циклом изделия — это ключевая технология для управления сложностью», — поясняет профессор Шух. Надежное свидетельство: в качестве консультанта в процессе проведения исследования по теме «Управление сложностью» Рейнско-Вестфальским техническим университетом Ахена была выбрана компания PTC — глобальный поставщик программного обеспечения для управления жизненным циклом изделия.

«Теперь, — добавил профессор Шух, — если не боитесь еще больше усложнить процесс разработки автомобиля, просто добавьте электрический привод».


Разработка по инициативе поставщика

В стремлении выпустить на дороги доступные по цене и простые в эксплуатации электромобили ни одна из стран, зависящих от автомобильной отрасли, не хочет отстать от других. Возможно, ни одна страна не ощущает эту потребность так остро, как Германия, где более 20 % ВВП напрямую связано с разработкой, производством и обслуживанием автомобилей.

«Это не просто желание иметь экологически чистые автомобили и снизить зависимость от ископаемого топлива», — поясняет Ахим Кампкер, профессор Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена. — Это чисто экономический интерес. Наше будущее благосостояние зависит от электрического транспорта».

Профессор продолжает: «По мере перевода транспорта с двигателей внутреннего сгорания на электромоторы, немецкие производители автомобилей и комплектующих должны будут сохранить свое лидирующее положение в этой отрасли. Речь идет о миллионах рабочих мест в отрасли».

Внедрение электропривода не только расширяет модельный ряд и усложняет конструкцию автомобиля, но и создает потенциал для трансформации процессов производства автомобилей. В отношении нового электромобиля, начинающего обретать свои очертания, традиционный иерархический подход, при котором изготовитель определяет замысел, диктует характеристики проекта и контролирует все процессы, выполняемые поставщиками, уступает новому подходу, который можно описать как «коллективный труд».

Профессор Кампкер поясняет: «Теперь устройство и процессы производства автомобилей определяют сами поставщики. Они сотрудничают на равных в рамках виртуального предприятия».

Экспериментальной лабораторией для этой новой концепции стала разработка StreetScooter — совершенно нового электромобиля, работу над которым возглавил Рейнско-Вестфальский технический университет Ахена. С самого начала в проекте принимало участие 19 немецких поставщиков комплектующих для автомобилей, 10 из которых образовали совместное предприятие. Другие десять поставщиков приняли участие в роли стратегических партнеров, предоставив свой опыт и экспертные знания. Управление проектом осуществляется с помощью средств управления жизненным циклом изделия от компании PTC.

Для осуществления координации работы поставщиков была создана компания StreetScooter GmbH. Исполнительным директором компании назначен профессор Кампкер. Он заявляет: «Задача проекта StreetScooter — это создание новой, революционной конструкции электромобиля и новых методов разработки».


Концепция «чистого листа»

Цель проекта StreetScooter — создать семейство городских электрических транспортных средств, которые могли бы эффективно производиться сетью партнеров-поставщиков комплектующих без необходимости постоянного финансирования со стороны государства.

«Правительство Германии не принимает непосредственного участия в проекте, — поясняет профессор Кампкер, — однако наш проект в значительной степени подвержен влиянию правительства. Государственная программа развития электротранспорта ставит целью выпуск к концу десятилетия на дороги Германии одного миллиона электромобилей. Мы стремимся оказать посильную помощь в реализации этих планов».

StreetScooter — это региональная инициатива, ориентированная на Германию и ближайшие к ней страны Центральной Европы. Партнеры проекта — это в основном малые и средние предприятия, а не крупные изготовители и поставщики. «Это, — поясняет профессор Кампкер, — полностью соответствует традиционной модели промышленности Германии, в основе которой находятся небольшие семейные предприятия».

Таким образом, проект StreetScooter привлекает к процессу разработки электромобиля новые силы и предлагает новую стратегию. Как заметил профессор Кампкер, крупнейшие производители автомобилей, уже предлагающие электромобили, на данный момент сосредоточили свои усилия на адаптации существующих моделей с двигателями внутреннего сгорания. «Проблема состоит в том, — поясняет он, — что преобразование существующих моделей в электромобили влечет за собой недопустимый для большинства потребителей рост стоимости — около 10 000 евро на 1 автомобиль».

Кроме того, это негативно влияет на ходовые характеристики и комфорт пассажиров этих первых электромобилей. Одна только система кондиционирования воздуха создает высокую нагрузку на аккумуляторы.

«Необходима новая концепция электромобиля, разработанная с чистого листа», — поясняет профессор Шух. — Но многие из предлагаемых сегодня концепций электромобилей ориентированы в первую очередь на достижение экстремальных ходовых характеристик или создание эксцентричного дизайна. Разработчики просто игнорируют основные требования массового авторынка».

StreetScooter в этом плане отличается. Разработчики этого автомобиля стремятся создать доступный по цене электромобиль, который сможет составить конкуренцию традиционному малолитражному автомобилю во всех аспектах, от ходовых характеристик и комфорта до безопасности и надежности. И это при условии рентабельности серийного производства.

Ключ к успеху концепции StreetScooter — это модульная архитектура. Интерфейсы между модулями позволяют поставщикам комплектующих непрерывно совершенствовать конструкцию автомобиля, внедряя новейшие изобретения в соответствующие узлы. Функциональные возможности добавляются модульно.

Посредством этого «подхода на основе изучения», говорит профессор Шух, коллектив разработчиков StreetScooter «не только максимально использует новейшие технологии, но также открывает наиболее удачные способы их интеграции». Он также добавляет: «Знания наслаиваются на знания в динамике, охватывая различные дисциплины. Мы испытываем новые формы совместной работы и устанавливаем новые стандарты в сфере разработки автомобилей».


Интеграция изделий и процессов

Данный проект с самого начала подтверждает ценность нового подхода к разработке. Первый действующий прототип StreetScooter планируется представить на Международном автошоу (IAA) во Франкфурте, Германия, в сентябре 2011 года. Еще десять прототипов должны выйти на дороги Германии к концу года.

При всей перспективности инициативы StreetScooter совместная работа множества поставщиков, лежащая в основе проекта, дополнительно усложняет процесс разработки. «Важнейшим звеном в проекте, — поясняет профессор Кампкер, — оказалось эффективное решение для управления жизненным циклом изделия».

Лидирующее на рынке программное обеспечение Windchill предоставляет все необходимые ресурсы для координации и оптимизации работы всех участников проекта StreetScooter.

В процессе внедрения платформы управления жизненным циклом изделия Рейнско-Вестфальский технический университет Аахена совместно с Центром содействия автомобильной отрасли компании PTC (подразделение службы поддержки iCenter) изучил все возможные сценарии применения и разработал базовую модель данных для проекта StreetScooter. Работа предполагала использование и адаптацию готовых структур данных об автомобиле. В результате был получен полный цифровой прототип концепта StreetScooter с проработкой интерьера и экстерьера, включая двигатель, силовую передачу, подвеску и колеса.

Группа разработчиков StreetScooter использует платформу PLM на базе технологии Windchill для определения и отслеживания прав доступа и ролей поставщиков в рамках конструкторского проекта. Основной сферой применения приложений для управления жизненным циклом изделия является управление ведомостями материалов и изменениями. В случае возникновения запроса на изменение все участники мгновенно получают информацию о последствиях этого изменения в соответствующих узлах. Инновации в одной области мгновенно отражаются в других областях. Поставщики используют программное обеспечение Creo View MCAD для визуализации этих эффектов.

Платформа Windchill обрабатывает все данные об изделии независимо от того, каким программным обеспечением CAD пользуются поставщики. «Это настоящая среда управления данными разнородных систем CAD, — поясняет профессор Кампкер. — Она позволяет нам разделить области проектирования механических, электронных и программных компонентов. Мы разрабатываем автомобиль комплексно, с обеспечением тесной интеграции всех трех дисциплин».

Группа разработчиков StreetScooter обратилась к решению PLM, как к средству более тесной интеграции процессов проектирования изделия и принятия решений в области производства. Это создает существенные новые возможности при проектировании автомобиля.

Профессор Кампкер поясняет: «Обычно многие конструкторские решения в автомобильной отрасли основываются на объемах партий. То есть, применение некоторых технологий возможно только при условии достижения определенного объема производства. Решение PLM позволяет детально изучить каждый вариант».

В качестве доказательства профессор Кампкер приводит пример: «Мы используем средства PLM для проверки решения использовать трубчатые пространственные конструкции. Они дешевле в изготовлении, чем традиционные штампованные и литые детали кузова. Однако пока применение технологии было ограничено мелкосерийным производством мотоциклов».

В проекте StreetScooter «использование трубчатых пространственных конструкций позволяет снизить себестоимость автомобиля и сделать его доступным», — пояснил профессор.

Уникальная разработка

Проект StreetScooter является уникальным с любой точки зрения — будь то изделие, производство или процесс. Из-за масштабной совместной работы проект характеризуется очень высоким уровнем сложности. Однако участники готовы к любым трудностям. Их уверенность основана на рациональном использовании решения PLM.

Подводя итог, профессор Кампкер с уверенностью заявляет: «Мы создали основу для новых методов конструирования и новых технологических процессов, которая обеспечит успех нашего проекта в долгосрочной перспективе. Система PLM является базой знаний — единым источником достоверных данных — для всех участников процесса создания StreetScooter».