Sorozatunk legújabb epizódjában ismét egy érdekes esetet mutatunk be nektek Magyarországról. Kormányművek gyártásával foglalkozó kollégáink a közelmúltban komoly problémával szembesültek. A csendes és vibrációktól mentes villanyautókba még az elektromos kormányművek is túl hangosak voltak…
Maklári kollégáink egészen pontosan az egyik legnagyobb autógyártónak szállított modellek kapcsán kerültek szembe ezzel az eddig ismeretlen jelenséggel. Az eset azért is különleges, mert nem egy személyautóról, hanem egy kishaszonjárműről van szó, ahol eddig egyáltalán nem volt szempont az ilyen jellegű zaj.
Az elektronikus kormányművek kapcsán eddig még soha nem merült fel hasonló probléma
Hogyan merülhet ez egyáltalán fel?
Hogy megértsük a probléma gyökerét, egy picit érdemes áttekinteni, mivel is jár együtt az elektromos járművek térnyerése. Már a hálózatról tölthető hibridek esetében is jellemző, a villanyautók kapcsán pedig jól megfigyelhető jelenség, hogy sokkal csendesebb járművekről beszélünk, mint belsőégésű erőforrással szerelt elődeik. A motor hangjának elmaradása, a sebességváltó felől érkező zajok hiánya minden egyéb hangot hallhatóvá tesz. Ráadásul az autógyártók rájöttek arra, hogy akár a hangszigetelő és rezgéscsillapító anyagokkal is spórolhatnak, ha az egyéb kiegészítő berendezések is csendesebbé vállnak. Így jutottunk el oda, hogy az említett típuscsalád esetében az elektromos kormánymű működés közbeni zajszintjét illetően, 50 decibel alatti értékben, a korábbi alkalmazásoknál jelentősen alacsonyabb szinten állapodott meg a Bosch és a gyártó. Az indoklás szerint e fölött minden zaj hallhatóvá válik az utastérben.
Ma már az elektromos személyautók és kishaszonjárművek esetében is minden decibel számít
Laikusoknak talán ez így semmit sem mond, de ha hasonlítani akarjuk valamihez ezt az értéket, akkor ez olyan hangerőt képvisel, amit mondjuk egy csöndes esti külvárosi park. Ami tehát 10 éve még a turbódízel erőforrásokkal szerelt kishaszonjárműnél megfelelő működési hang volt, az ma már elfogadhatatlan. A mérnökök feladata tehát egyáltalán nem egyszerű. A kormányműveknél az elektromos megoldások eddig részint épp a csendességükkel nyertek teret. Mára viszont fordult a kocka, nem evidens, hogy ezek megfelelőek az elvárt értékek kapcsán.
Miért nehéz ezt teljesíteni?
Makláron 2020-ban kezdődött egy teljesen új, innovatív megoldásokkal felvértezett gyártósoron az említett kormányművek gyártása – meséli a projekt egyik vezetője Porteleki Balázs. „Új tömítési megoldásokat használtunk, lézeresen ellenőriztük a szíjfeszességet, a motor és az elektronikus vezérlőegységéből álló SCU pedig egy különleges préselési eljárással csatlakozik egymáshoz hegesztés helyett.”
A gyártás beindítása után mindenkit meglepett, hogy az akusztikai mérések során mennyi problémával szembesültek. 2020 végén és 2021 elején is ezeknek a méréseknek az eredményei okoztak problémát. A projektmenedzsment a tesztidőszak végén már többszázezer euró értékű selejtes termékkel kalkulált öt évre vetítve. Ez alapján a szám alapján a szériagyártás meg sem kezdődhetett volna, érthető okokból ugyanis ez a termék egyszerűen veszteséges lett volna a gyár szempontjából.
Így hát a technikai csapaton volt a sor, akik alapos nyomozásba fogtak. Kereszt cserékkel és Boolean logikával megállapították, hogy a hiba nem magából a golyópályából, nem szoftveres pontatlanságból, hanem a korábban már említett SCU egységből ered. A további vizsgálatok azt is megállították, hogy az elektronikus vezérlőegység (ECU) felel a magasabb zajszintért. 2021 márciusára tehát eljutottak oda, hogy a vezérlő által generált zajról van szó.
Porteleki Balázs
Megvan a probléma forrása, de a megoldás még közel sincs
Itt szembesült a csapat a probléma következő szintjével, hiszen a vezérlőegység nem Makláron készült, hanem a hatvani Bosch gyárban, tehát a nyomozást ki kellett terjeszteni egy újabb telephelyre. 2021 novemberében a maklári csapat felépített egy elméletet. Kollégánk – aki korábban a miskolci electrical drives részlegen is dolgozott arra jutott, hogy a gondok forrása az ECU kapcsolási folyamatainál keresendő.
A megoldás megtalálásáért pedig a hatvani kollégák által küldött termelési adatokat kezdte elemezni Balázs. Kikereste azokat, amelyek a meghatározó paramétereket befolyásolni tudják, ez alapján pedig egyértelművé vált, hogy a MOSFET veszteségi idők okozzák a problémát.
Ezzel a felfedezéssel egy részleges megoldást már talált is a problémára, hiszen egy speciális előválogatás bevezetése után gyakorlatilag megszűntek a zaj miatt keletkező selejtek. Balázs és makári csapat ezzel viszont nem elégedett meg, kifinomultabb és hatékonyabb, végleges megoldást szerettek volna megalkotni.
Vissza a gyökerekhez, egy kis mesterséges csavarral
A maklári mérnök a Bosch drezdai félvezető gyárával és hatvani üzemével is újra felvette a kapcsolatot. Az egyeztetések során fény derült arra is, hogy legkorában hatvanban lehetne ennek a felhasználásnak megfelelően előválogatni a komponenseket, hiszen ezek a paraméterek ott fixálódnak.
Ezen a ponton került képbe a mesterséges intelligencia, egészen pontosan a tanulásra képes algoritmus használata. A cél az volt, hogy szortírozzuk a gyártáshoz a központi vezérlő egységeket. Leegyszerűsítve: ami képes hozni az ott elvárt akusztikus teljesítményt, az kerüljön erre a gyártósorra, a minden egyéb szempontjából szintén hibátlan termékek pedig a többi sorra.
Balázs felfedezése megoldást hozott, de elképesztő mennyiségű összefüggést talált az adatokban és jól látszott, hogy tovább lehetne finomítani a módszert
A mesterséges intelligenciával együtt a budapesti fejlesztési központ munkatársai is a projekt részesei lettek. Maklárról ide kerültek az adatbázisok és persze ide került Balázs elmélete, amelyet az algoritmus irányba állításához használtak.
Balázs így emlékszik vissza erre az időszakra: „Fischl Tamás az adatbázis segítségével egy hatékony algoritmust épített fel. Ez az általam felvázoltaknál sokkal jobb vagy ha úgy tetszik kihegyezettebb összefüggéseket talált. Itt kiemelném, hogy a mesterséges intelligencia, avagy a gépi tanulás modell alkalmazása azért is fontos az ilyen területeken, mert az emberi agy nem képes versenyezni vele. Olyan mennyiségű paraméterlistában kellene nagyobb összefüggéseket észlelni, amire egyáltalán nincs agyi kapacitás. Az ilyen feladatok tipikusan azok, ahol a technológiát célszerű alkalmazni!”
Ismét a tanulásra képes algoritmusokon volt a sor a megoldás finomításakor
A számok nyelvére fordítva, Balázs válogatása szerint a beérkező termékek alig több mint 50 százaléka felelt meg a gyártási sorhoz, az MI modell használatának kezdetén ez a szám már 83 százalék volt, az adatok pontosítása után pedig 93 százalékos eredményre számítanak a szakemberek. Ami viszont talán ennél is fontosabb, hogy a módszer működik, 99,9 százalékos mutatója van a felhasználható végtermékek arányának. Vagyis ami a BK-5-ös gyártósorra kerül, az tulajdonképpen biztos, hogy a teszteken is megfelel majd.
A többször említett BK-5 gyártósor, amely végül mégsem termelt többszázezer euró veszteséget az új termék gyártásával
Sikertörténet lett a projektből
A projekt a nehéz körülmények ellenére is sikeres lett, köszönhetően az abban résztvevők, különösképp Fischl Tamás, Michelisz Máté és Serfőző Márton áldozatos munkájának, hiszen ma már a módszer használatával készülnek a BK-5 soron kormányművek Makláron. A gyárban előszűrést végeznek a bejövő vezérlők kapcsán, így gyakorlatilag nincs használhatatlan termék, mindent optimálisan irányítanak a gyártósorokra. A raktárkészlet is csökkent, hiszen az optimálisabb felhasználás miatt kevesebb beérkező áruból hamarabb és több megfelelő végtermék készülhet. Ráadásul ez a válogatás nem kíván külön mérnöki beavatkozást, így jóval gyorsabb és olcsóbb is lett a folyamat. Hogy mit jelent ez a gyár szempontjából? Nemcsak, hogy sikerül majd megtakarítani a korábban kalkulált többszázezer eurós többletköltséget, hanem a későbbiekben más ilyen jellegű projekthez is kész megoldással rendelkezik már a maklári telephelyünk. És a jövő tekintetében ez talán a legnagyobb hozzáadott érték ebben a történetben!
Az új módszernek köszönhetően gyakorlatilag bármelyik kishaszonjármű-gyártó igényeihez hozzá lehet igazítani a paraméterezést
