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! Ahnkyun Jung VPD Simulators Jae lee Structure & Durability (Asia & Americas) Brian Keen Structure and Durability (Europe) Per-Olof Danielsson DHC Analysis & Simulation Lennarth Zander NVC Analysis & Simulation Hyunseok Kang

VPD:s hub siter Hallsberg, Sweden ± 640 empl. Eskilstuna and Braås, Sweden Arvika, Sweden ± 1430 empl. VPD:s hub siter Braås and Eskilstuna, Sweden Braås, Sweden ± 850 empl. Eskilstuna, Sweden ± 1260 empl. Jinan, China Linyi, China ± 2290 empl. Shippensburg, US ± 780 empl. Changwon, Korea ± 1180 empl. Asheville, US ± 250 empl. Pederneiras, Brazil ± 560 empl. Shanghai, China ± 330 empl. Wroclaw, Poland ± 260 empl. Hameln, Germany ± 530 empl. Belley, France ± 430 empl. Bangalore, India ± 180 empl. Konz-Könen, Germany ± 910 empl. R&D Plant

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 Helmaskinssimulering bidrar på två olika vis: Beskriver en tänkt maskins egenskaper innan prototyper finns framme Ger subsystemägaren information om hur 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 I regelbundna loopar återförenas subsystemen I solsystemet och levererar bättre och bättre resultat. Anpassningar mellan Subsystemen kan genomföras Heat Operator Controls Machine Hydraulics Customer Usage Gravel Engine Trans mission Lennarth Zander VPD 120417

Volvos utvecklingsprocess GDP och helmaskinssimulering (visionen) Details later Parallell work in a sequential model (draw figure to explain) We cannot wait until the late phases to join the project 2 phases before Pre-Study:Business Opportunity Phase and Feasibility Study. These 2 phases are not in the rainbow because this rainbow is AB Volvos model and Volvo CE do not want to mess it up. 8 2017-04-08

Vissa subsystem måste ligga långt före maskinprojekten i utvecklingsprocessen Maskinsystem: Hjullastare tex Subsystem: Hydraulik tex. Details later Parallell work in a sequential model (draw figure to explain) We cannot wait until the late phases to join the project 2 phases before Pre-Study:Business Opportunity Phase and Feasibility Study. These 2 phases are not in the rainbow because this rainbow is AB Volvos model and Volvo CE do not want to mess it up. 9 2017-04-08

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. Lennarth Zander VPD 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. Lennarth Zander VPD 120417

Sektion 3: Simuleringsarkitektur för helmaskinssimulering

Olika maskintyper som skall hanteras Global simuleringsplattform

Simuleringsplattformens olika frihetsgrader Fysikalisk nivå Representativa körcykler Engine Level 3 Trans- Mission Hydraulics level 3 Operator Level 3 Tire/Tracks/Drum Gravel Interaction Level 3 Chassi/Lift Frame Work Controols Level 3 HeatManagement Level 3 Level 2 Hydraulics level 2 Operator Level 2 Gravel Interaction Level 2 Controols Level 2 HeatManagement Level 2 Level 1 Hydraulics level 1 Operator Level 1 Gravel Interaction Level 1 Controols Level 1 HeatManagement Level 1 ”1D-3D/ Predictive level” ”1D” ”0D/RT” Subsystem GT/Simulink Simulik AmeSim Simulink Simulink/AdamsCar Simulink Tools GT Skelettet är Simulink

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 Lennarth Zander VPD 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! Lennarth Zander VPD 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! Lennarth Zander VPD 120417