Global helmaskinssimulering på VCE/VPD
(Virtual Product Development)
Lennarth Zander
2012-04-17
VPD-DHC/Volvo Construction Equipment, Eskilstuna, Sweden
E-mail: lennarth.lz.zander@volvo.com
Sammanfattning
Sommaren 2009 sjösattes nuvarande organisation på Volvo
Construction Equipment (VCE). Två viktiga saker förändrades; vi fick
en dedikerad simuleringsorganisation och vi blev globala.
Detta föredrag handlar om resan som tog oss dit, hur vi levererar i
industriprocessen, hur vi valt att lägga upp vårt arbete vilka verktyg vi
jobbar med och lite om de mänskliga värdena.
Sektion 1: Vad är VPD för nåt?
VPD är Virtual Product Development!
Virtual Product
Development
Ahnkyun Jung
VPD Simulators
Jae lee
Structure & Durability
(Asia & Americas)
Structure and Durability
(Europe)
Brian Keen
Per-Olof Danielsson
Volvo Construction Equipment
4
DHC Analysis & Simulation
NVC Analysis & Simulation
Lennarth Zander
Hyunseok Kang
VPD:s hub siter
Hallsberg, Sweden
Eskilstuna and Braås, Sweden
± 640 empl.
Arvika, Sweden
Braås and Eskilstuna, Sweden
Braås, Sweden ± 850 empl.
± 1430 empl.
Eskilstuna, Sweden
± 1260 empl.
Jinan, China
Linyi, China
Shippensburg, US
± 2290 empl.
± 780 empl.
Asheville, US
Changwon, Korea
± 250 empl.
± 1180 empl.
Pederneiras, Brazil
Shanghai, China
± 560 empl.
± 330 empl.
Wroclaw, Poland
± 260 empl.
Hameln, Germany
Belley, France
± 530 empl.
± 430 empl.
R&D
Plant
Volvo Construction Equipment
5
Bangalore, India
Konz-Könen, Germany
± 910 empl.
± 180 empl.
Sektion 2: Helmaskinssimulering i industrisystemet
• Vad innebär helmaskinssimulering?
• Hur ligger vi i utvecklingsprocessen?
• COR vs nyttan av simuleringssupport i tidig fas
• Vikten av prediktiva modeller
• Att få förtroendet att ”stanna kvar” i tidiga projekt och
få tillgång till validering av modeller via prov
Helmaskinsimuleringens ”Solsystem”
Helmaskinssimulering kräver att samtliga
samtliga subsystem finns representerade på
någon nivå
Heat
Operator
Controls
Helmaskinssimulering bidrar på två olika vis:
• Beskriver en tänkt maskins egenskaper innan
prototyper finns framme
• Ger subsystemägaren information om hur
Hydraulics
Customer
Machine
Usage
subsystemet förväntas användas
När subsystemägaren vet hur hans/hennes system
samverkar ”kopplar” man loss från solsystemet
och genomför ”off line” simulering för att optimera
sin leverans
Gravel
Engine
Trans
mission
I regelbundna loopar återförenas subsystemen
I solsystemet och levererar bättre och
bättre resultat. Anpassningar mellan
Subsystemen kan genomföras
Volvo Construction Equipment
Lennarth Zander VPD
7
120417
Volvos utvecklingsprocess GDP och
helmaskinssimulering (visionen)
Volvo Construction Equipment
8
2017-07-11
Vissa subsystem måste ligga långt före maskinprojekten
i utvecklingsprocessen
Maskinsystem:
Hjullastare tex
Subsystem:
Hydraulik tex.
Volvo Construction Equipment
9
2017-07-11
Simuleringsprecision (COR) och nyttan med simulering
för VCE
På VCE har vi idag ett kvalitetsmått på hur bra vi simulerar som kallas
”COR=Correlation Factor”.
När vi startade 2009 bestämde vi att en simuleringsmetod behöver
klara av att leverera COR=90% för att anses tillräckligt bra för att
stödja ett produktionsprojekt.
Så hög COR kräver vanligen att modellerna kan kalibreras mot prov.
Om man kan genomföra prov finns prototyper framme och då är
många av våra interna kunder mindre benägna att använda våra
tjänster med simulering.
Trenden är därför att vi på VPD försöker möta våra kunders önskemål
och acceptera lägre COR men starta vår support i tidigare faser. Vi
måste också bli bättre på att ”hänga kvar” i projektets senare fas och
validera mot prov.
Volvo Construction Equipment
Lennarth Zander VPD
10 120417
Hur utnyttjas helmaskinsimulering idag och vart är vi
påväg?
Helmaskinssimulering utnyttjas idag för att skapa sk PLANT MODELS
eller BEHAVIOUR MODELS för olika former av CONTROL simulering.
Då gör vi modellerna som sedan används av andra avdelningar.
Simulering av bränsleförbrukning är en annan tillämpning.
Vår MultiBodySimulation (MBS) används för stabilitets- och
fordonsdynamikstudier samt lastprediktering för strukturberäkning.
Vår hydraulikkompetens används både för helmaskinssimulering och
för dedikerade simuleringar i hydraulsystemet på subsystemsnivå.
Vi vill även stötta subsystemsoptimering men är inte riktigt där ännu
inom alla subsystem.
Vi kommer inom kort att leverera modeller för RT-Simulering.
Volvo Construction Equipment
Lennarth Zander VPD
11 120417
Sektion 3: Simuleringsarkitektur för
helmaskinssimulering
Olika maskintyper som skall hanteras
Global
simuleringsplattform
Volvo Construction Equipment
13
Simuleringsplattformens olika frihetsgrader
Fysikalisk nivå
Representativa körcykler
Engine
Level 3
Engine
Level 2
Engine
Level 1
TransMission
Level 3
Hydraulic
s level 3
TransMission
Level 2
Hydraulics
level 2
TransMission
Level 1
Hydraulics
level 1
Operator
Level 3
Operator
Level 2
Operator
Level 1
Tire/Track
s/Drum
Level 3
Gravel
Interactio
n Level 3
Chassi/Lif
t Frame
Work
Level 3
Controols
Level 3
Tire/Track
s/Drum
Level 2
Gravel
Interaction
Level 2
Chassi/Lift
Frame
Work
Level 2
Controols
Level 2
Tire/Track
s/Drum
Level 1
Gravel
Interaction
Level 1
Chassi/Lift
Frame
Work
Level 1
Controols
Level 1
HeatMana
gement
Level 3
HeatMana
gement
Level 2
HeatMana
gement
Level 1
”1D-3D/
Predictive level”
”1D”
”0D/RT”
Subsystem
GT/Simulink
Tools
Simulik
AmeSim
Simulink
Simulink/AdamsCar
Skelettet är Simulink
Volvo Construction Equipment
14
Simulink
GT
Våra verktygsval
Simulink/MathWorks är svårt att avstå ifrån inom subsystem som
CONTROLS och OPERATOR MODELS.
Simulink är också lämpligt som skelettverktyg eftersom det finns goda
möjligheter för modellimport från andra miljöer.
För de modeller som exporteras till andra avdelningar är Simulink
också lämpligt eftersom många avdelningar ändå har och/eller
behöver licenser för andra uppdrag.
Men när fysikaliska nivån på modellerna ökar räcker inte Simulink
alltid till och då förstärker vi oss med specialkoder per domän som
Amesim för hydraulik, GT-Suite för motormodeller och Adams när vi
behöver göra 3D analyser.
Vi har verktygsansvariga i teamet som ständigt granskar våra
verktygsval även om ”tröskeln” för byten är ganska hög.
Det är också viktigt att hålla verktygsfloran nere för att få synnergier i
verksamheten
Volvo Construction Equipment
Lennarth Zander VPD
15 120417
Sektion 4: Den mänskliga sidan av globalt
och mångkulturellt arbete
Sommaren 2009 sjösattes nuvarande
Mänskliga faktorn och kulturella skillnader
När vår organisation bildades prioriterades kritisk massa och
globalitet.
Det är lätt att hitta nedsidor på ett sådant upplägg som går över flera
tidzoner och kulturer.
Men det finns uppsidor också!
Tex. fann vi att våra koreanska kollegor hade en närmare relation med
provning och många gånger jobbade med högre ”COR” eftersom
modellerna validerades i större utsträckning.
Däremot bjöd den svenska traditionen att ligga längre fram med
prediktiva modeller eftersom vi dels hade en ambition att starta
simulering tidigare och vant oss vid måttlig provsupport.
Koreanerna lär oss struktur och att kvantifiera våra förmågor. Men det
finns en tendens att kika mer på hastighetsmätaren är på vägen.
Klart är att vi lär oss mycket av varann och att vi är påväg åt rätt håll!
Volvo Construction Equipment
Lennarth Zander VPD
17 120417
Referenser
3 års hårt arbete som chef med bra stöd från mina medarbetare och
chefer att få arbetet att flyta!
Tack för er uppmärksamhet!
Volvo Construction Equipment
Lennarth Zander VPD
19 120417