Maserati Ghibli – Průmysl 4.0 na čtyřech kolech

Firma Maserati loni oslavila nejen 100 let existence, ale také – a to především díky modelu Ghibli – ekonomicky nejpovedenější rok v celé své historii. Ke komerčnímu úspěchu modelu Ghibli podstatnou měrou přispěly výhody, které současnému automobilovému průmyslu skýtá digitalizace výrobních procesů, na jejímž vývoji se Siemens výrazně podílí. Velmi zjednodušeně vypadaly vývoj a příprava výroby Ghibli nějak takto: Nejprve byly s pomocí v softwaru NX navrženy jednotlivé díly vozu, poté byly veškeré výrobní procesy detailně nasimulovány v systému Tecnomatrix. Flexibilitu automatizačních prvků výrobní linky následně zajistil systém TIA. O plánování, optimalizaci a monitoring komplexních výrobních procesů se stará software Simatic IT MES. Reálný a virtuální svět se tak zcela prolínají a výrobní proces se mění ve velký interaktivní zážitek.

Siemens si spolupráce s Maserati velmi váží, čehož důkazem je to, že výrobu vozů Ghibli podporuje v celém vývojově-výrobním řetězci – od návrhu přes plánování, konstrukci, výrobu až po zákaznický servis. Nová továrna v Grugliascu poblíž Turína, kde se model Ghibli vyrábí, tak skýtá optimální podmínky k výrobě elegantních sportovních vozů pro opravdu náročné motoristy.

Simulace extrémů

Jako v mnoha jiných případech sehrál i při vývoji těchto technologií významnou roli kosmický výzkum. Především díky němu lze dnes tyto postupy uplatňovat i při výrobě automobilů. Bylo to vozítko Curiosity – šestikolový robot, určený k pohybu po planetě Mars a k jejímu průzkumu –, jehož úspěšná mise umožnila, aby se technologie použité při jeho vývoji začaly používat i pro pozemské účely.

Celé to začalo zhruba před deseti lety, kdy americká Jet Propulsion Laboratory (JPL), která vyvíjí technologie pro NASA, provedla modernizaci své technologické infrastruktury, aby jí lépe umožňovala uskutečňovat ambiciózní plány při nižších finančních nákladech. Jednou z klíčových podmínek přitom bylo vytvoření „bezešvého“ softwarového systému, který by sahal od koncepčního návrhu až po samotnou výrobu, čímž by se snížilo riziko různých transkripčních chyb a usnadnil se vývoj i veškeré manuální procesy. Minimalizace chyb a oprav byla rozhodující pro to, aby vývoj a výroba běžely přesně podle časového harmonogramu, který bylo nutné dodržet. Aby JPL tyto náročné úkoly zvládla, rozhodla se implementovat software NX od společnosti Siemens PLM Software. V něm získala plně integrovaný CAD/CAE/CAM, který použila k vývoji mechanických částí Mars Science Laboratory (MSL), jak se také vozítku Curiosity říká.

Inženýři JPL začali s menšími simulacemi, aby zjistili, jaké jsou softwarové předpoklady pro složitější modelování, a také aby získali jistotu, že jejich modely budou věrohodně napodobovat veškeré fyzikální procesy probíhající na planetě Mars. Poté použili nástroje CAE pro tepelnou analýzu, aby simulovali různé fyzikální procesy a jejich účinky, jako je proudění tekutin uvnitř vozítka, řízení teploty pohonného systému a působení slunečního záření na povrch Curiosty.

Snadnost a efektivnost postupu od návrhu k termické analýze a následná úprava geometrie původní koncepce výrazně zrychlily vývoj řídicího systému tepelné regulace. Dodržení harmonogramu bylo rozhodující, ale neméně důležitým přínosem NX byla možnost vyhodnocovat činnost systému tepelné regulace v podmínkách, které v JPL nemohli simulovat fyzicky.

Úspěšná mise

Kromě těsnější integrace procesů navrhování a analýzy umožnil software NX i integraci různých druhů analýzy, například tepelné a mechanické deformace nebo pnutí. Bez NX by inženýři museli tepelný systém fyzicky spustit a poté manuálně provádět měření.

Díky použití NX bylo výrazně snazší i odstranění pohybových interferencí. Návrháři totiž potřebovali vědět, zda jednotlivé pohyblivé součásti vozítka nebudou ve vzájemné kolizi. Rozpoznat to pohledem do statických výkresů nebo na digitální modely je samozřejmě obtížnější než s pomocí nástroje NX Motion. Takto bylo možné na tyto otázky rychle nalézt odpovědi, a to bez navýšení nákladů a zpoždění testů.

Vozítko Curiosity brázdí povrch Marsu od srpna 2012, kdy tam po mimořádně obtížném přistávacím manévru, který NASA označila za „sedm minut hrůzy“, bezpečně přistálo. Cílem této nejambicióznější mise, jakou kdy NASA na Mars podnikla, je hledat, zda na rudé planetě byly nebo snad stále ještě někde jsou podmínky vhodné pro život, případně přímo život. Mise sice byla původně plánována pouze na dva roky, ale protože vozítko je stále ve velmi dobré kondici a dokáže plnit výzkumné úkoly, její ukončení bylo odloženo na neurčito.

Softwarové technologie společnosti Siemens se tedy při plnění extrémně náročných úkolů zcela osvědčily. Přesvědčit se o tom můžeme zprostředkovaně – díky mnoha pěkným fotografiím, které nám Curiosity na Zem stále posílá –, ale i přímo: na pozemských silnicích, na nichž lze tu a tam zahlédnout elegantní sporťák Maserati Ghibli.