Výrobce malých motorů používá Simcenter Testlab a Simcenter SCADAS k dosažení produktových cílů již na začátku vývojového cyklu

Neustálé hledání zlepšení

Každý den používáme motory pro různé typy úkolů. S jejich pomocí stavíme budovy, při výpadku zásobujeme nemocnice elektřinou, zaléváme rýžová pole nebo zkrášlujeme trávníky, naše motory jsou srdcem pro všechny tyto činnosti.

Společnost Briggs & Stratton je americký výrobce malých spalovacích motorů se sídlem ve městě Milwaukee ve Wisconsinu. Motory této společnosti se prodávají ve více než 100 zemích. Motory Briggs & Stratton se nejčastěji používají v sekačkách na trávu, zahradních traktorech, vysokotlakých čističích, vodních čerpadlech, generátorech a také najdou své využití v komerční sféře, například v provzdušňovačích a stavebních odvlhčovačích.

Aby si společnost ve svém oboru udržela vedoucí postavení, její technické oddělení neustále vylepšuje modely jednotlivých motorů a vyvíjí jejich nové typy, aby získala větší podíl na trhu a aby mohla vstoupit na i na nové trhy. Její laboratoř pro výzkum hlučnosti, vibrací a životnosti motorů (NVH) je odpovědná za to, že hlučnost a vibrace jsou nejnižší ve své třídě a že životnost jejích výrobků překoná očekávání zákazníků.

Dosažení cílů na začátku vývojového cyklu

Systém sběru hardwarových dat Simcenter™ SCADAS a software Simcenter Testlab™ jsou nedílnou součástí práce laboratoře NVH a technikům poskytují proces, na jehož základě je možné dosáhnout produktových cílů již na začátku vývojového cyklu. V laboratoři NVH pracuje malá skupina techniků, kteří jsou odborníky v oblasti NVH a životnosti. Testovací laboratoř v současné době disponuje čtyřmi systémy Simcenter SCADAS. Dva tyto systémy se používají pro sběr dat v polobezdozvukových komorách a zbylé dva systémy jsou přenosné a lze s nimi měřit hodnoty v reálných podmínkách použití.

Měří se akustický tlak, hodnota zvukové energie a kvalita, jež se vypočítávají pomocí systému Simcenter SCADAS, který je v řídicí místnosti. Simcenter Testlab se používá ke sledování a zpracování dat a probíhá během nahrávání v reálném čase, čímž zkracuje čas testování a postprocesingu při analýze dat. Testovací šablony softwaru Simcenter jsou vytvořeny pro měření jak hodnot hluku, tak vibrací a díky nim jsou data snáze dokumentovatelná. Díky tomu se zlepšují možnosti testování a v laboratoři NVH lze snáze zajistit společné postupy.

Brett Birschbach, senior technický manažer z laboratoře NVH a životnosti říká: „Už se mi mnohokrát stalo, že se mi technik díval přes rameno a řekl: „Tento software je opravdu snadno ovladatelný.“ Když to porovnám s tím, co jsme měli předtím, tak naše práce je teď výrazně snazší, jelikož jsme flexibilnější.“

„Se Simcenter Testlab jsou potřebná data vždy po ruce, stačí je přetáhnout na patřičné místo, vše se vám krásně zobrazí a velice snadno je můžete porovnávat se staršími projekty,“ říká Brett Weed, testovací technik laboratoře NVH a životnosti.

Design, který odpovídá standardům kvality

Při práci s motory je primárním faktorem hluk. Například v Evropě existuje několik standardů certifikace, co se týče vibrací a zvukové energie na základě akustického tlaku. Spektrální analýza, akustický výkon a metriky kvality jsou brány v potaz již od samotného začátku procesu. Technici z laboratoře NVH odhalí zdroje a příčiny hluku produktů a upravují design motorů tak, aby odpovídal standardům kvality.

V testovacích zařízeních společnosti Briggs & Stratton se většina produktů testuje na betonu, testování sekaček na trávu se však provádí také na umělém trávníku. Testují také řadu zatížení – jak horizontální, tak vertikální a s různou rychlostí a zatížením – a snaží se napodobit podmínky ve skutečném prostředí a změřit hodnoty hluku, který slyší zákazník. Tým laboratoře NVH je rozhodujícím orgánem při určování zvuků, které jsou nejméně rušivé.

Díky těmto měřením může tým označit výrobky v souladu s tržními směrnicemi podle hodnot hluku, který vydávají. Tým NVH se při certifikaci kvality produktů potřebuje spolehnout na přesná měření. „Chceme být nejlepší ve své třídě, co se týče hluku a vibrací, takže používáme řešení Simcenter,“ říká Birschbach.

Korelace hluku a vibrací

Vibrace motoru a celého zařízení se pomocí softwaru Simcenter také zaznamenávají, díky čemuž je snazší určit zdroje hluku, který je spojen s vibracemi. Vibrace motoru se měří na izolovaném zkušebním zařízení pro vývoj a audit motorů pomocí systému sběru dat Simcenter SCADAS. Simcenter Testlab usnadňuje korelaci zvuku a vibrací zařízení a pomáhá analyzovat data, na jejichž základě je možné motor vylepšit.

„Software Simcenter používám po celou dobu procesu testování, od začátku měření až po konečné zpracování,“ říká Weed.

Vibrace a opotřebení se měří také u zařízení v běžných podmínkách provozu. Vibrace i opotřebení se měří pomocí nástrojů softwaru Simcenter a tyto záznamy se poté uplatní u zrychleného testování motoru a finálního produktu. Hardware Simcenter SCADAS XS je přenosný systém pro sběr dat, který se pro podobná měření skvěle hodí. Například je velmi důležité změřit v rámci bezpečnosti a pohodlného užívání vibrace řídítek sekačky na trávu a ujistit se, že splňuje určité směrnice, jako je například směrnice Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) 2631 Hodnocení expozice člověka celkovým vibracím.

Zajištění vysoké životnosti

Stejné zařízení se používá pro testování životnosti. Takto získaná data lze snadno převést pro použití u zrychleného testování, kde se používá třepací zařízení nebo hydraulický testovací systém. Laboratoř NVH používá u zrychleného testování tenzometry a spektrum únavového opotřebení. Modální testování se v laboratoři NVH provádí pomocí třepacího zařízení nebo úderem kladiva na motory a produkty, ke kterým jsou připojena testovací řešení Simcenter. Modální nastavení kladiva a třepacího zařízení v Simcenter Testlab je snadno ovladatelné a výsledky jsou přesné a opakovatelné.

Nástroje pro zpracování dat, které řešení Simcenter nabízí, umožňují technikům vyhodnotit vibrační reakce motoru při určování optimální rovnováhy a identifikují oblasti, které je na úrovni jednotlivých komponent možné vylepšit. Výsledkem je poté produkt patřičnou životností.

Horizontální motor 200 Vanguard (VG) společnosti Briggs & Stratton je toho perfektním příkladem. Motor 200VG je určen pro komerční využití a jsou na něj kladeny vysoké nároky v oblasti spolehlivosti a snadné ovladatelnosti a komfortní obsluhy.

Výhody flexibility

Technici z oddělení výzkumu a vývoje v laboratoři NVH společnosti Briggs & Stratton přineslo osvojení si licenční strategie založené na tokenech nespočet výhod. Tokeny Simcenter Testlab jsou flexibilní licenční mechanismus, který uživatelům umožňuje přístup k velké knihovně softwarových modulů pro provádění testů a analýzy dat. Na rozdíl od fixního licencování produktů, kde lze použít pouze konkrétní zakoupené licence, umožňuje na tokenech založená licence spustit jakoukoli kombinaci tokeny podporovaných softwarových modulů.

Žádný problém není stejný jako ten předchozí a na jejich řešení potřebujete různé nástroje, a ty jsou se systémem tokenů vždy po ruce.

„Jedním z důvodů, proč se nám práce se Simcenter Testlab tolik líbí, je licencování založené na tokenech,“ říká Birschbach. „Otvírají se nám nové možnosti. Můžeme si bez omezení vybírat, jakou analýzu provedeme a kdy ji provedeme. Pokud chceme jeden den provést modální analýzu, další den test životnosti a den na to měření kvality zvuku, nic nám v tom nebrání. Nemusíme kupovat jednotlivé softwarové produkty. Jelikož jsme relativně malá skupina NVH, tato flexibilita je pro nás opravdu velkým přínosem.“

Systém tokenů umožňuje technikům testovat inovace podle potřeby, což jim umožňuje objevovat nové techniky.

Technikům v laboratoři NVH společnosti Briggs & Stratton testování navíc usnadňují pracovníci podpory společnosti Siemens. Birschbach říká: „Pro společnosti jako ta naše je podpora zásadní a musím říct, že naše zkušenosti s podporou společnosti Siemens jsou velmi pozitivní. Je až neuvěřitelné, s čím vším nám pomáhají. Nejenom že se o nás bleskově postarají, jakmile jim zavoláme, ale pokud se náš problém nepodaří vyřešit okamžitě, poskytnou nám řešení hned, jak je to jen možné. A to neplatí pouze, pokud máme nějaký problém. Pokud se chceme na něco zeptat, můžeme jim zavolat a oni nám poradí, což je pro nás opravdu velkým přínosem.“

Laboratoř NVH společnosti Briggs & Stratton plánuje mít v budoucnu ještě větší záběr a implementovat nové funkce z nabídky portfolia softwaru Simcenter, díky čemuž bude moci dále pracovat na tom, jak u jejích motorů snížit hladinu hluku na minimum.