Aktuální vydání

celé číslo

12

2019

Automatizace v energetice a pro efektivní využívání energie

Bezpečnost strojů a zařízení, bezpečnostní PLC moduly

celé číslo

Inovace lehkých motorů: podrobná dokumentace zvyšuje kvalitu

Firma Steyr Motors se specializuje na pohonné jednotky pro pozemní, letecké a vodní dopravní prostředky, které používají moderní monoblokové motory a dieselové hybridní pohony (obr. 1).

 
Již v roce 1922 vytvořil Steyr obrněné vozidlo Typ II, první vozidlo s monoblokovým motorem, kde hlava válců a pouzdro klikové hřídele byly odlity z jednoho kusu.
 

E-CAD zaplňuje mezeru

Zatímco systémy 3D-CAD jsou firmou Steyr Motors při modelování a konstrukci mechanických částí motorů využívány již léta, pro navrhování elektrotechnických schémat se zatím moderní software nevyužíval.
 
Návrh kabeláže u motorů vyžaduje velký podíl manuální práce a přesnou koordinaci mezi konstruktéry elektroniky a mechanických částí. „Jakmile jsem tužkou namaloval do výkresů kabelové trasy, odeslaly se zpět do vývojového oddělení, kde vytvořili 3D model,“ popisuje proces Roland Streitner (obr. 2). „Kabelové svazky se ručně navrhovaly na hotových mechanických prototypech.“
 

Časově náročný proces

Bylo to nejen nesmírně časově náročně, ale stejný postup bylo nutné opakovat i při té nejmenší změně. Vše se zároveň odehrávalo pod obrovským časovým tlakem, protože první hotové motory byly k dispozici jen krátce před termínem expedice k zákazníkovi. „Mechanické změny nutné pro zvýšení spolehlivosti motoru, jako např. požadavek, aby kabeláž nevedla okolo ostrých hran, byly dříve časově velmi náročné,“ připomíná Roland Streitner. „Jde-li o ochranu kabeláže před poškozením při instalaci nebo během oprav, museli jsme neustále přistupovat na kompromisy. Navíc rozměry a jednotlivé komponenty kabeláže se mohly určit až dodatečně a dokumentace pro externí dodavatele mohla být zpracována až z těchto dat.“
 

Mechatronická integrace

Důsledkem hektického postupu prací a následné pozdní přípravy dokumentace se zvýšily náklady našich dodavatelů. Navíc veškeré kontroly se musely provádět ručně, což rozhodně nepřispělo k bezpečnosti procesu.
 
Ve druhém čtvrtletí roku 2011 začal Roland Streitner hledat praktické softwarové řešení pro návrh a výrobu kabeláže. „Uvědomil jsem si, že bez odpovídající softwarové podpory bude obtížné dodržet plánované termíny pro uvedení nové generace našich námořních motorů na trh.“
 
Během tohoto pátrání objevil to, co hledal: EPLAN Harness ProD, který kombinuje mechanická a elektrická vývojová data a umožňuje efektivní vývoj kabeláže ve 3D. Systém podporuje import nejen dat MCAD ve formátech IGES nebo STEP, ale i dat v mnoha nativních formátech všech předních systémů. Zajišťuje, aby vývoj mechanických a elektrotechnických částí probíhaly paralelně (obr. 3), zkracuje dobu vývoje o 80 až 90 % a vytváří podrobnou dokumentaci, která zaručuje stabilitu procesu bez nutnosti dodatečných prací. „Předtím jsem neměl tušení, že takové věci existují, a byl jsem ohromený, když jsem našel dva dodavatele podobných softwarových nástrojů,“ připouští Roland Streitner. „Konkurenční systém od velmi malého dodavatele ovšem vypadl ze hry, protože vyžadoval opravdu podrobnou znalost systému MCAD, k němuž byl nabízen jako modul.“ Případná investice by také přesáhla únosnou míru z důvodu cen modulů systému MCAD.
 

Propojení na systém MCAD

Rozhodnutí o nákupu EPLAN Harness ProD bylo přijato počátkem srpna 2011. Rozhodujícím argumentem pro správní radu byla časová úspora při vývojových pracích. Skutečný užitek spočívá ve zcela novém přístupu, který umožňuje propojení se systémem MCAD. Dnes již vývoj elektrotechnických komponent není závislý na fyzické existenci mechanického prototypu – probíhá souběžně s návrhem mechaniky motoru. Bere ohledy na kabelové svazky a jejich komponenty již v raných fázích návrhu, např. umístěním kabelových svazků v chráněném místě vzhledem k externím obrysům motoru. To výrazně snižuje riziko mechanického poškození. Už jen možnost importovat data komponent – např. konektorů – přímo z katalogů výrobců ušetří spoustu práce a vylučuje notoricky známý zdroj chyb. V souvislosti s možností individuálně přizpůsobit standardní komponenty či hlídat parametry kabeláží (jako je např. minimální poloměr ohybu) se proces návrhu kabelových svazků výrazně zjednodušil a zrychlil.
 
Ale rozhodující výhodou systému je automatické přizpůsobení všech parametrů kabelových svazků při změně geometrie motoru (obr. 4). „Potřebuje-li návrhář například posunout žebro, aby optimalizoval stabilitu, znamená to, že pozice úchytného bodu se změní a celá geometrie kabelového svazku se musí upravit,“ vysvětluje Roland Streitner. „Kusovník kabelů s délkami jednotlivých sekcí se automaticky přizpůsobí, stejně tak se automaticky správně upraví montážní deska, a to bez nutnosti jakéhokoliv dalšího manuálního zásahu.“
 
Součástí podrobné dokumentace jsou i uživatelsky definované kusovníky a výkresy kabeláže včetně časových, cenových a hmotnostních kalkulací od výrobce kabelových svazků (obr. 5). Řídicí programy pro kabelážní stroje jsou na základě těchto podkladů vygenerovány zcela automaticky. Podklady mohou být využity i k vytvoření automatických testovacích postupů. Na rozdíl od minulosti nemusí každý nový projekt začínat úplně od nuly. EPLAN Harness ProD má rozšířené funkce, které usnadňují vytváření variant. To automaticky vede k častějšímu používání stejných komponent, což má vliv i na nákupní ceny a množství náhradních dílů.
 
„S EPLAN Harness ProD jsme nejen dokončili nový motor včas, ale získali jsme i víc prostoru k důkladnému promyšlení všech aspektů, zvýšili jsme flexibilitu a současně i kvalitu. Tím, že EPLAN Harness ProD je součástí nabídky firmy Eplan, máme jistotu dalšího vývoje a dlouhodobé podpory od partnerské společnosti,“ říká Roland Streitner.
 
Obr. 1. Motory společnosti Steyr lze kromě vojenských vozidel, malých letadel nebo autobusů najít také v motorových člunech
Obr. 2. Roland Streitner, konstruktér firmy Steyr Motors
Obr. 3. Díky Harness ProD může vývoj mechanických a elektrotechnických komponent probíhat současně
Obr. 4. Kabelové trasy sice mohou být pro lepší přehled zobrazeny samostatně, ale při změně mechanické konstrukce motoru se automaticky
přizpůsobí
Obr. 5. Součástí podrobné dokumentace jsou i výkresy montážních desek s kusovníky