Vizuální dojem z nového vozu je prvním
vjemem, který působí na naše smysly,
a to ještě než okusíme jeho rychlost, prostornost,
jízdní vlastnosti nebo hlučnost.
Dlouho před navržením nového modelu začíná
v Mladé Boleslavi výzkumná divize Škody
pracovat na prvních koncepčních nákresech.
Po sestavení designového návrhu je
celkový koncept připraven k dalšímu zpracování.
Současně s vývojem platformy probíhá
řada studií a srovnávacích analýz uchazečských
návrhů, aby se posléze určily optimální
vnější a vnitřní rozměry. Výsledky studií
jsou převedeny do datové sady (balíku),
která je pak použita pro modelování designu
modelovací hlínou. Takto vytvořené modely
jsou opakovaně kontrolovány kvůli přizpůsobení
interních, externích a ergonomických
parametrů, technické proveditelnosti a pro
naplnění nynějších legislativních úprav. Proces
zahrnuje vytváření průřezů jednotlivými
verzemi designu a spojovacích bodů rámů
budoucí karoserie. Během poslední fáze je
vytvořen finální balík, který je souhrnem
všech důležitých parametrů exteriéru a interiéru
v podobě 3D modelu.
Termín CAD Tuning označuje tvorbu takových
modelů. Tato kreativní práce formuje
důležité rozhraní v každém vývojovém procesu
zahrnujícím design a strojírenství. Po
schválení je hliněná verze nového modelu
použita pro vylaďování prostřednictvím technologie
CAD. Modeluje se přímo na počítači,
v souladu s nápady designéra a za pomoci
nákresů a průřezů. Zvážení všech okolností
často vede k modifikaci původního návrhu.
Konečná verze je do značné míry závislá na
prostorové představivosti tvůrce a na jeho
spolupráci s designérem a s konstruktérem.
Užití projekcí ve velkém měřítku usnadňuje
prezentaci celého vozu ve virtuální realitě
formou dat zpracovaných CAD technologií.
Prezentace napomáhají k vyhodnocování
a umožňují dodatečné úpravy. CAD data
jsou poté uvolněna ke strojovému opracování
tzv. datového kontrolního modelu v měřítku
1 : 1, který je následně předložen ke
konečnému schválení.
Vzduch jako dvojsečná
zbraň rychlosti
Při vytváření designu karoserie se klade zřetel
na aerodynamiku auta, aby odpor vzduchu
byl co nejmenší a aby vzduch automobil
12 MAGAZÍN XXXXXXXXX
C H I P L E D E N 2 0 0 5
Pryč jsou doby, kdy se první vozidla vyráběla především ručně. Dnes se s podobným přístupem
částečně setkáme u značek Ferrari, Porsche nebo třeba Lotus, avšak důraz kladený
na automatizaci a co nejefektivnější výrobu je jasně patrný napříč celým odvětvím.
V jakých oblastech se informační technologie vlastně zapojují do tohoto procesu?
Text: Jan Miškov, jan.miskov@centrum.cz
Za volantem
nejen díky konstruktérům
obrazky do “lifestyle” a peknych clanku
obrazky do „lifestyle” a peknych clanku
IT a automobily
xxxyyy (0) automobily GOB.qxd 24.11.2005 15:53 StrÆnka 12
plynule obtékal. V aerodynamickém tunelu
se v návaznosti na výsledky počítačem prováděného
měření křivky upravují podle tohoto
předpokladu tak, aby byly čisté a souměrné.
Stejné pozornosti se těší i podvozek ve
smyslu funkčnosti a bezpečnosti. Ovšem ne
vždy byla aerodynamice přisuzována taková
váha. Například Enzo Ferrari říkával: „Aerodynamika
je pro lidi, kteří neumějí stavět
motory.“ Počítačové simulace provádějí testy
a ověřování prototypů, zrychlují a zjednodušují
práci a tvůrcům dávají představu o realizovatelnosti
jednotlivých komponent a součástek
ještě před odesláním do lisovny.
Automobilky investují do modernizace, rozvoje
specializovaných CAD pracovišť, strojů,
laboratoří a do zkušebních a testovacích
zařízení částky v řádu miliard korun.
Bezpečí „až“ na prvním místě
Proti výše uvedenému tvrzení hovoří fakt, že
i přes veškerou snahu je automobilová
doprava stále nejrizikovějším druhem transportu.
Nicméně bylo by chybou neuvědomovat
si posun, který byl v této oblasti učiněn.
Jedním z nejdůležitějších testů pasivní
bezpečnosti jsou nárazy vozů do bariéry či
jiného auta, tzv. crash testy. Během nich je
zaznamenávána síla působící na figuríny
vybavené senzory, na jejich chování a na
deformace jejich tělesné struktury. Testuje
se efektivita pásů, airbagů atd., včetně kontroly
těsnosti palivové nádrže. Tříbodové
samonavíjecí pásy s předpínači mají omezovač
tahu. Vyztužuje se karoserie, definují se
deformační zóny a neustálým vývojem prochází
i software ovládající aktivátory pásů
a velmi citlivá čidla vzduchových polštářů. Ta
dokáží bleskurychle analyzovat směr
a intenzitu nárazu.
Respektovanou bezpečnostní normu
představují striktní standardy nezávislé
instituce EuroNCAP. Výrobci automobilů se
soustřeďují na nová řešení v této oblasti.
Automobilka Audi poslala svůj vůz proti
kamionu, aby demonstrovala jeho bezpečnost.
Volvo, jehož celá modelová řada získala
jako jediná od EuroNCAP plný počet pěti
hvězdiček, zakoupilo superpočítač pro
zrychlení a provádění simultánních výpočtů
vyplývajících ze simulovaných havarijních
dat. Skládá se ze 151 uzlů (IBM eServer
325), přičemž každý z nich disponuje
dvěma procesory AMD Opteron. Špičková
naměřená kapacita 1,3 teraflopu z něj činí
jeden z nejrychlejších linuxových klastrů
v automobilovém průmyslu (výkon srovnatelný
s více než tisícem běžných počítačů).
Inženýři teď zadají zkušební data před
odchodem z pracoviště a výsledky mají
ráno k dispozici ke konzultaci s konstruktéry.
Tak mohou připravit nová vstupní data na
večer, čímž testy probíhají takřka nepřetržitě.
Momentálně je superpočítač schopen provést
virtuální nárazovou zkoušku během pěti
hodin, což představuje výrazný skok oproti
třem dnům v letech minulých. Navíc užívá
přesnějších a rychlejších matematických
modelů. Simulace však nelze porovnávat
s reálnými nárazy. Ty se provádějí na závěr
kvůli ověřování a pro potvrzení souladu se
zákonnými předpisy. Výsledky naznačují
velmi blízkou shodu se skutečností. „Počítač
nám poskytuje efektivní virtuální vývojový
nástroj pro optimalizaci a tvorbu robustních
konstrukčních řešení,“ vysvětluje Anders
Djärv, vedoucí simulace havárií v bezpečnostním
středisku Volvo Car Safety Centre.
Labyrint zkratek
Z hlediska aktivní bezpečnosti se setkáváme
s celou řadou systémů: ať už je to
systém proti zablokování brzd ABS (s elektrickým
distributorem brzdné síly EBV), protiskluzový
systém MSR, systém elektronického
diferenciálu EDS (při prokluzu zabírá
prává, resp. levá část nápravy), či stabilizační
systém ESP. Řidiči je během intenzivního
brzdění k dispozici mechanický brzdný asistent
MBA. Závodní speciály a čtyřkolky mají
další sofistikované technologie, jako je např.
nezávislá distribuce točivého momentu
přední a zadní nápravě VCD, zamezení protáčení
kol při prudké akceleraci TCS a separátní
ovládání jednotlivých brzd ASM. Všechny
tyto zkratky označují podpůrné prostředky
řízení, z nichž některé dokáží zabránit i neúC
H I P L E D E N 2 0 0 5
13IT A AUTOMOBILY
Ke zjednodušení řízení a ke zvýšení aktivní
bezpečnosti slouží Citroënem představená
novinka „By Wire“, která má kořeny
v letectví. Všechny ovládací prvky elektrohydraulických
brzd, řazení a plynu jsou přítomny
na „volantu“, což umožňuje rychlou,
intuitivní reakci bez mechanických
vazeb pedálů nebo převodovky. Navíc se
tím v interiéru zvětší prostor a sníží se riziko
poranění v oblasti nohou při nárazu.
Řidič se může plně zabývat děním na
vozovce a rychlý přechod do krve zaručuje
přirozená, pohodlná ergonomie. Elektrické
řízení s proměnným převodovým poměrem
a tempomatem umožňuje velmi svobodné
přizpůsobení jízdním podmínkám.
KNIPL MÍSTO VOLANTU
obrazky do „lifestyle” a peknych clanku
xxxyyy (0) automobily GOB.qxd 24.11.2005 15:54 StrÆnka 13
C H I P L E D E N 2 0 0 5
myslnému opuštění jízdního pruhu (AFIL).
Proti krádeži vozu pracují moderní alarmy
a klíčky s imobilizérem. Zámek dveří je chráněn
proměnlivým kódem, který se rekonfiguruje
po každém užití klíče, což znemožňuje
jeho duplikaci.
Armáda robotů
Pásová výroba, kterou zavedl až Henry Ford,
definovala v první polovině dvacátého století
nový směr průmyslu na celém světě. Za svůj
přínos automobilismu a lidstvu byl Ford několikrát
oceněn a říká se, že právě on postavil
Ameriku na kola. Automatizace a robotizace
zvyšují rychlost, preciznost a efektivitu výroby.
Tím mohou továrny vybavené pokročilou technologií
v rámci všech provozů – od lisovny
přes svařovnu a lakovnu až po finální montáž
– zajistit vysokou produkci v požadované kvalitě.
Svařováním se zabývají stovky robotů řídících
se podle téhož protokolu. K dosažení cíle
továrny TPCA u Kolína, kterým se stala výroba
jednoho auta za minutu, je třeba uvést v harmonickou
součinnost práci mnoha lidí i strojů.
Každý zaměstnanec má přitom povinnost
zastavit montážní linku v případě objevení
závady či jiného problému. Porsche vyvinulo
vlastní počítačový program, který redukuje
skladové zásoby a zaručuje účelné plánování.
Tak klesly zásoby i výrobní doba na polovinu
a zvýšila se rentabilita. Moderní přístup umožňuje
na jedné lince montovat poměrně odlišné
typy vozů v libovolném pořadí. Automobilka
tím může pružně reagovat na potřeby trhu.
Užitečné technologie,
které usnadňují řidičům život
Vozidla jsou vybavena hned několika vzájemně
propojenými kontrolními jednotkami
s architekturou podobnou počítačům, s určitou
paměťovou kapacitou a s procesorem
k zajištění nepřerušené funkčnosti nejdůležitějších
systémů. Tak ožívá parkovací asistent,
automatická převodovka, kontrola
tlaku v pneumatikách, samonatáčecí světlomety,
tempomat a omezovač rychlosti, elektrická
parkovací brzda nebo posuvná sedadla.
Přídavný palubní počítač monitoruje např.
spotřebu, rychlost, dobu jízdy, dojezdnost,
venkovní teplotu, stav akumulátoru a palubního
napětí. U luxusnějších aut se setkáme
s centrální obrazovkou a se systémem projekce
hlavních informací na čelní sklo. Obzvláště
elegantní řešení se tak nabízí ve spojení
s pokyny navigačního systému. Ten
obsahuje statisíce destinací rozdělených
podle typu do několika kategorií (čerpací
stanice, hotely, restaurace atd.). Na mapě si
můžete vyznačit vlastní body a po uložení je
rychle vyvolat. Přístroj si pamatuje i poslední
navštívená místa.
Program počítače spravuje zážeh motoru,
dobu mezi řazením převodových stupňů či
poměr vzduchu a rozprášeného benzinu.
Nové motory MIVEC od Mitsubishi používají
elektronicky řízenou škrticí klapku, čímž
potlačují prodlevu turbodmychadla, a proměnlivé
časování i zdvih ventilů. Se senzory
pracuje známý systém vysokotlakého vstřikování
paliva vznětových motorů Common Rail.
Upravuje maximální tlak paliva podle otáček
klikového hřídele a polohy pedálu akcelerátoru.
Snímače z váčkového a klikového hřídele
poskytují počítači další informace vedoucí
k úpravě maximálního tlaku podle potřeby.
Na konci tlakového potrubí je umístěn tlakový
senzor a regulační tlakový ventil. Kontrolní
jednotky udržují v chodu většinu systémů
aktivní a pasivní bezpečnosti.
Silnice ve znamení nulové exhalace
Téma dopravy ve vztahu k životnímu prostředí
se stává významným politickým faktorem
a dá se předpokládat, že čím dál tím více
lidí bude při výběru vozidla brát ohled na
jeho šetrnost (nehledě na ubývající zásoby
ropy). V této souvislosti mluvíme o alternativních
pohonech. Výzkum se ubírá několika
směry. Cenově nákladný a konstrukčně složitý
hybridní pohon kombinuje klasický spalovací
motor a elektromotor. K akceleraci
přispívají oba současně, přičemž přebytečná
energie spalovací jednotky slouží k dobíjení
poměrně těžkého akumulátoru stejně jako
funkční a mnohem významnější proměna
elektromotoru v generátor při brzdění. Přepnutím
na čistě elektrický pohon se pak
výrazně snižuje dojezdnost z kapacitních
důvodů.
Další řešení představuje užití nevyčerpatelného
vodíku. Ten ovšem stále nedosahuje
účinnosti spalovacích motorů, problémy
vyvstávají s rozměry nádrží a palivových
článků, v nichž si vůz sám vyrábí elektrickou
energii, a při nízkých teplotách se mění
i skupenství vodíku. I když automobilka
BMW svou studií H2R na pařížském autosalonu
demonstrovala možné tankování benzinu
i vodíku, sériová výroba je kvůli ceně
zatím v nedohlednu. Koncept Volvo 3CC
ukazuje, že konstruktéři uvažují i jiným způsobem.
Lehký, kompaktní vůz s dobrou
aerodynamikou je napájen třemi tisíci Li-Ion
články, totožnými s těmi v noteboocích,
které jsou umístěny v sendvičových podlahových
panelech. Až 20 % energie článků
může být obnoveno rekuperačními brzdami,
jež se obejdou i bez posilovače. Tlačítka na
přístrojovém panelu nahradily unikátní bezdotykové
snímače aktivované v okamžiku,
kdy se prst přiblíží asi na vzdálenost pěti
milimetrů. Ovládají světla, klimatizaci
a audiosystém.
Vznik auta je sledem tisíců provázaných
fází jdoucích ve víceméně daném pořadí.
K realizaci počáteční myšlenky velkou
měrou přispívají právě počítače, jakožto
nástroje kreativity, zkušebních testů a konstrukce
v neposlední řadě. Nicméně je to
především člověk, který těchto možností
plně využívá a přenáší tak vášeň z řízení
vozu na jeho majitele.
14 MAGAZÍN XXXXXXXXX
obrazky do “lifestyle” a peknych clanku
obrazky do “lifestyle” a peknych clanku
xxxyyy (0) automobily GOB.qxd 24.11.2005 15:54 StrÆnka 14