Virtuálne testovanie v reálnych podmienkach

DLG’s test centre also has the ability to test multiple systems on a tractor simultaneously. Here tractor power is being used for PTO and hydraulic systems as well as pulling.

Pred niekoľkými rokmi som robil rozhovor s inžinierom na dôchodku, ktorý pracoval v Massey Ferguson. Rozprávali sme sa o jeho zapojení do testovania prototypov a spomenul si, ako skupina zamestnancov bude musieť na smeny jazdiť na novonavrhnutých strojoch cez „hrbolatú dráhu“ za inžinierskym centrom.

Bola to dráha s betónovými hrebeňmi, ktoré boli navrhnuté tak, aby silne otriasli strojom, keď cez ne prešiel. Mohlo by to simulovať roky skúseností v reálnom svete za týždeň alebo dva 24-hodinové mučenie na trati. Bohužiaľ to znamenalo mučenie aj pre vodičov.

Prototyp kombajnu Massey Ferguson sa testuje na nerovnej dráhe, približne v roku 1960.

foto:
Archív Masseyho Fergusona

Prečítajte si tiež

Budúce environmentálne predpisy vo vyspelých krajinách navrhujú limity chemických vstupov.

Preteky smerom k presnému poľnohospodárstvu

V polovici júla farmári v Holandsku hromadne zablokovali diaľnice, letisko a rôzne distribučné trasy potravín…

Je to celkom bežný testovací postup a v priebehu rokov som v rôznych testovacích centrách videl stroje, ktoré obchádzali trate na nerovnostiach. Jazdiť okolo nich celé hodiny nie je práca, o ktorú by som mal záujem. Našťastie, podobné testy v súčasnosti v skutočnosti nevyžadujú vodiča.

Jeden z príkladov nárazovej dráhy bez vodiča sa používa v testovacom zariadení DLG v nemeckom Gross Umstadte. Otočné rameno ťahá traktor okolo kruhovej dráhy, ktorá pripomína stojan na cvičenie, ktorý môžete vidieť na dostihovej dráhe. Personál môže nastaviť rýchlosť a trvanie testu a ovládať ho na diaľku.

Ešte modernejšia verzia nárazovej dráhy je bežná v inžinierskych centrách, ako je napríklad závod CNH Burr Ridge v Illinois.

Tam zostane traktor alebo iný stroj v pokoji so všetkými štyrmi kolesami bezpečne umiestnenými na rýchlo pôsobiacich hydraulických piestoch, ktoré ho tlačia na základe počítačového programu. Keď som sa prvýkrát vydal na prehliadku centra, testy CNH sa začali skutočným traktorom jazdiacim po nerovnej ceste vysokou rýchlosťou s akcelerometrami zaznamenávajúcimi sily G. Tieto hodnoty boli potom načítané do programu, ktorý použil barany na obnovenie cesty v testovacej komore.

Keď som sledoval test, bol som požiadaný, aby som ho nefotil, pretože testovací traktor bol vystavený nemilosrdnému búchaniu. (V skutočnosti to na konci bitky vyzeralo relatívne nepoškodené.)

Dnes je „skúška prechodu“ v montážnom závode AGCO v Jacksone v Minnesote oveľa menej prísna a používa sa namiesto toho ako test kontroly kvality, pri hľadaní potenciálnych porúch montážnej linky, ako sú napríklad zle pripojené elektrické armatúry, ktoré by sa nakoniec mohli uvoľniť. To umožňuje opraviť chyby predtým, ako bude traktor odoslaný zákazníkovi.

V závode AGCO Jackson v Minnesote sa počítačové testovanie nárazov používa na hľadanie defektov montážnej linky pred odoslaním traktora predajcovi.

foto:
Scott Garvey

Vedľa testu odskoku je dyno miestnosť, kde aj pásové traktory môžu prejsť sériou radenia prevodových stupňov a inými testami hnacieho ústrojenstva pri zaťažení. Opäť je to myslené ako nedeštruktívny test kontroly kvality, ktorý hľadá montážne chyby.

Srdcom týchto novších testovacích systémov je, samozrejme, počítačová kontrola, o čom sa môjmu priateľovi inžinierovi Masseymu na dôchodku počas jeho práce v 60. rokoch ani nesnívalo.

Začiatkom tohto roka CNH oznámila, že zvýšila svoju hru na testovanie nových dizajnov. Teraz je potrebné zvážiť viac ako len boľavé chrbáty testovacích vodičov. Testovacie systémy musia byť tiež bezpečnejšie a šetrnejšie k životnému prostrediu, pretože všetky značky sú pod tlakom, aby znížili svoju uhlíkovú stopu.

„Skúšobná jazda poľnohospodárskeho zariadenia sa musí vykonávať podľa najprísnejších bezpečnostných podmienok a v kontrolovaných scenároch,“ uvádza sa vo vyhlásení spoločnosti. „Manévrovanie s 25-tonovým kombajnom na nerovnom poli môže byť ošemetnou záležitosťou, preto je potrebné brať do úvahy tie najväčšie preventívne opatrenia a úvahy. Vývoj virtuálneho testovania CNH Industrial transformuje tento rizikový profil a zároveň znižuje čas, náklady a emisie uhlíka.

Ďalším aspektom testovania je, že testy zo starej školy nie sú v dnešnej dobe dosť dobré. Dnešná veda ho nahradila. Inžinieri majú teraz prakticky neobmedzené údaje o pôde a podmienkach na poli a môžu predpovedať celý rad napätí, ktorým budú ich stroje čeliť.

A to môže spoločnosti ušetriť veľa dolárov. Už nemusia prechádzať výdavkami na stavbu prototypu, aby videli, koľko zneužitia môže trvať, kým sa zlomí.

Testovaním vo virtuálnom prostredí CNH Industrial tvrdí, že urýchľuje proces navrhovania pre úplnú autonómiu a zároveň minimalizuje obavy o bezpečnosť pri práci.

(Poznámka redakcie: Všimol si niekto zmienku o testovaní „plnej autonómie“?)

CNH Industrial začala používať počítačové simulácie na zlepšenie a urýchlenie testovania zariadení.

foto:
CNH Industrial

„Jednou oblasťou, kde je virtuálne testovanie obzvlášť účinné, je dizajn kabíny, kde sa hodnotí pohodlie a bezpečnosť vodiča,“ dodáva CNH. „Pomocou virtuálnych kabín môžu tímy pozorne sledovať faktory, ako je pohodlie vodiča a dostupnosť ovládacích prvkov. Zatiaľ čo tradične by človek musel fyzicky sedieť v kabíne kvôli ergonomickému testovaniu – možno v určitom potenciálnom nepohodlí – virtuálny systém dokáže posúdiť všetky konštrukčné faktory.

Virtuálne testovanie tiež umožňuje zákazníkom poskytnúť vstup a spätnú väzbu do procesu návrhu, hovorí spoločnosť. „Pomocou virtuálnych kabín si môžu prezerať riešenia, sledovať vývoj dizajnu a vidieť vylepšenia dizajnu produktov z prvej ruky a pokročilé technológie snímania, ktoré umožňujú vozidlám lokalizovať sa a vyhnúť sa nebezpečenstvám. Ďalší krok vpred je však už u nás: autonómia pod dohľadom, kde operátor dohliada na vozidlo bez posádky. V konečnom dôsledku CNH Industrial poskytne úplnú autonómiu, kde budú poľnohospodárske stroje schopné vykonávať širokú škálu úloh pod plne vzdialeným dohľadom.

Virtuálne testy môžu byť navrhnuté tak, aby sa zamerali na ľubovoľný počet aspektov vrátane bezpečnosti, pretože inžinieri zdokonaľujú dizajn v procese vývoja.

„Za normálnych okolností by tím vývoja produktu vykonal sériu „nárazových testov“ pre poľnohospodárske zariadenia, ktoré monitorujú vibrácie, analyzujú sily pôsobiace na špecifické prvky konštrukcie a kontrolujú tlaky na hydraulické komponenty,“ pokračuje vysvetlenie CNH. „Teraz však CNH Industrial spojením rôznych techník modelovania s fyzickými komponentmi vytvorilo simulačné prostredie, ktoré odzrkadľuje štandardné testovanie a vytvára „digitálne dvojča“. Prechodom na toto virtuálne nastavenie sa validácia dizajnu stáva oveľa bezpečnejšou.“

Pred počítačovými simuláciami museli byť stroje fyzicky otestované na testovacej dráhe.

foto:
CNH Industrial

Aby bolo možné konkurovať na širokom spektre globálnych trhov, tradičné testovanie vyžaduje, aby sa poľnohospodárske zariadenia hodnotili v rôznych prostrediach a plodinách. Virtuálne testovanie urýchľuje aj tento proces.

Nie je prekvapením, že každý proces, ktorý dostane stroj od konceptu cez vývoj až po jeho komerčný predaj rýchlejšie, môže spoločnostiam ušetriť kopu peňazí. Spustením virtuálneho testu sú hodnotenia efektívne okamžité. A CNH poznamenáva, že je tiež možné dozvedieť sa viac o prevádzke stroja ako pri štandardnom fyzickom testovaní.

Nielen to, ale počítače môžu „vidieť“ aj každú fázu operácie, ako napríklad vnútro rotora kombajnu, ktorý je plný úrody.

„Pomocou týchto simulácií môžeme analyzovať dynamiku všetkých systémov vo vnútri stroja,“ hovorí CNH. „Schopnosť spoločnosti monitorovať presný tok plodín v každom bode vo virtuálnom stroji robí testovanie presnejším a umožňuje ďalšie vylepšenia.“

A potom je tu ten environmentálny uhol. Testovanie vozidiel tradičným spôsobom zahŕňa značné emisie uhlíka – a odpad. Spustenie virtuálnej simulácie podstatne znižuje tieto obavy.

„Pri stavbe prototypu viete, že je v konečnom dôsledku určený na skládku,“ hovorí Gennaro Monacelli, globálny riaditeľ pre analýzu a simuláciu dizajnu CNH Industrial. „Je to významná investícia a vďaka virtuálnemu testovaniu nemusíme vždy nejaký vyvíjať, pretože simulácie sa stávajú realistickejšími a predvídateľnejšími.“

Okrem toho existujú úplne nové systémy, ktoré vyžadujú testovanie za všetkých podmienok, vrátane kamier a LiDAR (detekcia a meranie svetla), vo všetkom od jasných slnečných dní až po dažďové búrky. Stará hrboľatá dráha tam veľa pomoci neponúka.

„Na väčších farmách budú vozidlá čoskoro schopné medzi sebou komunikovať,“ hovorí Monacelli. “V budúcnosti budeme môcť povedať farmárom optimálny čas na zber úrody a kombajn bude zbierať úrodu s plne vzdialeným dohľadom.”

Virtuálne testovanie v reálnych podmienkach

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *