Uniti Sweden
Automotive & Transportation Teamcenter NX Simcenter Tecnomatix MindSphere
Uniti Sweden

Uniti Sweden – zracjonalizowane podejście do produkcji samochodów elektrycznych

Lund, Sweden

Rozwiązania firmy Siemens pomagają start-upowi w przekształceniu się w firmę będącą pionierem w dziedzinie projektowania, rozwoju i produkcji

Automotive & Transportation Teamcenter NX Simcenter Tecnomatix MindSphere

Uniti Sweden – zracjonalizowane podejście do produkcji samochodów elektrycznych

Lund, Sweden

Rozwiązania firmy Siemens pomagają start-upowi w przekształceniu się w firmę będącą pionierem w dziedzinie projektowania, rozwoju i produkcji

quotation marks Jeśli korzystasz z Teamcenter, możesz dobrze komunikować się przez cały cykl życia produktu i mieć dostęp do wszystkich danych. Łączność obejmująca wszystkie dane jest dziś kluczem do sukcesu... Jest to potężne narzędzie w ekosystemie firmy Siemens. Pontus Karlsson, Former Product Development Engineer Uniti Sweden
WYZWANIA
  • Nieustanne wprowadzanie innowacji w koncepcjach pojazdów elektrycznych w rekordowym czasie
  • Tworzenie cyfrowych bliźniaków na potrzeby projektowania, i produkcji
  • Zbudowanie trzech prototypów roboczych przez niezwykle mały zespół
  • Opracowanie gotowego projektu pojazdu do celów produkcyjnych, z wykorzystaniem rozwiązań cyfrowej produkcji Industry 4.0
KLUCZE DO SUKCESU
  • Unikalne sposoby użycia narzędzi projektowych i programistycznych w celu szybkiego powtórzenia projektu
  • Standaryzacja w środowisku zarządzania cyklem życia produktów Teamcenter i NX w celu zapewnienia możliwości przesyłu danych w całym procesie programowania
  • Tworzenie predykcyjnych modeli inżynieryjnych użyciu narzędzia symulacyjnego Simcenter
WYNIKI
  • Firma Uniti One sporządziła cyfrowy projekt i opracowała trzy robocze prototypy w ciągu czterech miesięcy
  • Dokładne cyfrowe bliźniaki zostały zintegrowane ze zdigitalizowanymi procesami inżynieryjnymi i produkcyjnymi
  • Firma z sukcesem wprowadziła produkt na rynek i uzyskała wstępne zamówienia o wartości ponad 60 milionów euro

Uniti Sweden

Uniti istnieje, aby sprostać wyzwaniom globalnej mobilności, produkując bezpieczne, czyste i niedrogie pojazdy, które równoważą potrzeby społeczeństwa w zakresie ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju z pragnieniami rynku masowego w zakresie nowoczesnego projektowania i wysokiej jakości doświadczeń. W 100% elektryczny pojazd Uniti, Uniti One, został po raz pierwszy zaprezentowany na firmowej premierze produktu U17 w grudniu 2017 roku. Od tego czasu wartość zamówienia w przedsprzedaży wyniosła ponad 70 milionów euro.

https://www.uniti.earth/

quotation marks Ekosystem firmy Siemens jest jak jedno wielkie pudełko czekoladek dla inżynierów. Mają oni do wyboru tak wiele wspaniałych narzędzi: oprogramowanie Fibersim do opracowywania hybrydowych produktów kompozytowych; oprogramowanie NX do zapewniania ogólnej funkcjonalności, czy Simcenter – pakiet zaawansowanych rozwiązań symulacyjnych i testowych dla inżynierów Sally Povolotsky, Vehicle Development Director Uniti Sweden
quotation marks Jeśli korzystasz z Teamcenter, możesz dobrze komunikować się przez cały cykl życia produktu i mieć dostęp do wszystkich danych. Łączność obejmująca wszystkie dane jest dziś kluczem do sukcesu... Jest to potężne narzędzie w ekosystemie firmy Siemens. Pontus Karlsson, Former Product Development Engineer Uniti Sweden

Samochody elektryczne mają sens, więc dlaczego wszyscy nimi nie jeździmy? Po pierwsze, są one nadal drogie w porównaniu z konwencjonalnymi pojazdami, a ich dostępność jest tak naprawdę ograniczona. Jest również problem ze stacjami ładowania. A gdyby tak pojazdy elektryczne zostały wynalezione na nowo w oparciu o koncepcję, która koncentruje się nie tyle na samochodzie, co na wrażeniach kierowcy?

Szybka podróż do Lund, Szwecja

Lund jest jednym z najbardziej aktywnych centrów innowacji w Skandynawii. Jest to miejsce, w którym dynamicznie rozwijają się firmy typu start-up. Tam właśnie swoją siedzibę ma Uniti Sweden, start-up założony w styczniu 2016 roku przez Lewisa Horne’a - rdzennego Australijczyka.

W ciągu zaledwie dwóch lat firma Uniti Sweden wynalazła samochód elektryczny na nowo, stosując organiczny proces szybkiej iteracji i ukierunkowując swoje działania z mentalnością typową dla start-upów. We współpracy z firmą Siemens Digital Industries Software, Uniti Sweden przekształca się ze start-upu korzystającego z finansowania społecznościowego w pioniera w zakresie cyfrowego projektowania, opracowywania i produkowania pojazdów.

Wyjątkowa cyfrowa podróż

Inspiracją do założenia firmy Uniti Sweden był otwarty innowacyjny projekt na światowej klasy uniwersytecie w Lund. Mały zespół projektowy prowadzony przez pana Florne początkowo nie interesował się projektowaniem samochodów. Zespół przyglądał się kwestiom mobilności w mieście, koncentrując się na faktach i danych.

„Jeżeli masz 100 000 osób na jednej autostradzie w gigantycznych SUV-ach (pojazdach łączących cechy samochodu osobowego i terenowego) z tylko jednym kierowcą w samochodzie, to będziesz miał problem z zanieczyszczeniem powietrza oraz korkami” - wyjaśnia Horne, dyrektor generalny firmy Uniti Sweden. „Nie da się zmienić tej mentalności, machając palcem i mówiąc „Powinieneś prowadzić mały samochód lub rower”. Jako firma, musisz zaproponować produkt, który jest wystarczająco atrakcyjny, aby ludzie chcieli się zmienić. Właśnie do tego dążyliśmy tworząc samochód Uniti One. Ma dużo miejsca. Jest bezpieczny. Jest fajny i egzotyczny, a przy tym nie jest maszyną, która waży 2,5 tony i blokuje drogę.”

Zespół projektowy na uniwersytecie samoistnie przekształcił się w niewielki zespół startupowy, a jego członkowie szybko zdali sobie sprawę z tego, że klasyczny czteroosobowy pojazd z silnikiem spalinowym nie jest idealnym rozwiązaniem dla współczesnych modeli transportu miejskiego, takich jak wspólne użytkowanie samochodu i wynajem samochodów na abonament.

„Było jasne, że musimy przejść na samochody elektryczne oraz wyposażyć je w szereg nowych możliwości”, mówi Horne. „To była w pewnym sensie podstawa: stworzyć samochód elektryczny, ale w taki sposób, był miał on sens jako samochód elektryczny. Jeśli masz dwutonowy samochód elektryczny z półtoratonowym akumulatorem, podstawowym zadaniem akumulatora jest przemieszczanie się samego akumulatora, a nie człowieka. Chcieliśmy produkować samochody elektryczne, które miałyby większy sens.”

Wtedy zespół Uniti Sweden zaczął ponownie zastanawiać się nad tradycyjną koncepcją samochodu, a następnie samochodu elektrycznego. „Na każdy z samochodów, którymi ludzie w Szwecji dojeżdżają do pracy, przypada 1.2 człowieka”, mówi Bo Johansson, główny wynalazca w firmie Uniti Sweden. Dlatego też Uniti One został przez nas zaprojektowany jako samochód dwuoso-bowy, z głównym siedzeniem z przodu i mniejszym, prostszym siedzeniem pasażera z tyłu.”

The big bang

Portugalski projektant samochodów i architekt Marcelo Aguiar spotkał się z zespołem Uniti Sweden podczas rozmowy telefonicznej z Hornem. Marcelo Aguiar podzielił się niektórymi ze swoich szkiców i pomysłów, a kilka tygodni później przyłączył się do prac projektowych, które doprowadziły do powstania Uniti One.

„Nagle nastąpił ten big bang i wszystko się zaczęło”, mówi Aguiar. „Jako startup, szczególnie na początku, kiedy robiliśmy wszystko przy zerowym budżecie lub bardzo niskim budżecie, musieliśmy rozwiązywać problemy w kreatywny sposób. To spowodowało, że staliśmy się bardzo sprawni. Często korzystaliśmy z wirtualnej rzeczywistości, aby przyspieszyć proces projektowania.”

Na początku procesu projektowania stało się jasne, że innowacyjna cyfrowa platforma firmy Siemens z oprogramowaniem do projektowania NX ™ i jej pakietem narzędzi do modelowania koncepcyjnego aplikacji Realize Shape znakomicie współdziała z własnym rozwiązaniem Uniti w zakresie wirtualnej rzeczywistości, stając się siłą napędową dla ultraszybkiego procesu projektowo- -rozwojowego realizowanego przez zespół. Korzystając z procesu opartego na iteracji „szybkich przegranych” („fail- -fast”) i zbiorczych informacji zwrotnych na temat szkiców, drukowanych modeli 3D, siatek CAD oraz doświadczeń w wirtualnej rzeczywistości, mały zespół projektowy szybko posunął się naprzód, używając typowych narzędzi programistycznych na bardzo różne sposoby.

„Zaczynamy od szkiców na papierze, a następnie przenosimy te pomysły do naszego oprogramowania NX CAD”, mówi Johansson. „Tworzymy szybką siatkę, którą eksportujemy za pomocą silnika do gier w celu sprawdzenia projektu za pomocą naszych zestawów słuchawkowych do wirtualnej rzeczywistości. Możemy szybko przejść od pomysłu do modelu CAD, a następnie do wirtualnej rzeczywistości. Nadal uzyskujesz ogólny widok 3D, ale czas iteracji jest o wiele szybszy niż gdybyśmy pracowali nad rzeczami fizycznymi.”

Innowacyjność bez granic

Zespół projektowy w Uniti Sweden musiał znaleźć rozwiązanie dla prawdziwej pięty achillesowej pojazdu elektrycznego: akumulatora. Właśnie dlatego prototyp waży około 500 kilogramów, ma wyjątkowo niski opór toczenia i niski współczynnik oporu aerodynamicznego. Uniti One został zaprojektowany tak, by zwiększyć zasięg pomimo mniejszego akumulatora, bez pogorszenia estetyki. Samochód posiada przestronną kabinę podobną do kabiny kierowcy. Jest to kabina o standardzie biznesowym raczej niż niskokosztowym. Podczas jazdy kierowca korzysta z unikalnego interfejsu na tablecie zamiast tradycyjnej deski rozdzielczej, a w samochodzie koncepcyjnym nie ma kierownicy – jest natomiast joystick podobny do joysticka pilota odrzutowca.

„Samochód ten zapewnia zupełnie inny komfort podróżowania. Nie jest to łatwe, ale myślę, że jeśli zostanie to zrobione właściwie, rzeczywiście może to mieć potężny wpływ na wrażenia użytkownika”– wyjaśnia Kim Johansson, specjalista ds. projektowania zgodnie z zasadami ergonomii kognitywnej, który ściśle współpracuje zarówno z zespołami projektowymi, jak i inżynierskimi. „Ja osobiście postrzegam Uniti One jako pojazd, w którym technologia jest tak dobrze zintegrowana, że staje się to oczywiste podczas jego użytkowania. Powinno to być naturalne oraz sprawiać dużą frajdę.

Atmosfera startupu

Podczas gdy projektanci dopracowywali projekt przedprototypu, Pontus Karlsson z coraz większym zespołem młodych inżynierów byli zaangażowani w proces projektowania, wspólnie iterując aspekty inżynieryjne i starając się tak dobrać wszystkie elementy, by do siebie pasowały.

„Moja rola polegała na interpretowaniu pracy z siatkowego modelu projektanta oraz umieszczeniu jej we właściwym modelu dla inżynierów”, mówi Karlsson, były inżynier ds. rozwoju produktów. „Myślę, że jeżeli na początku wykonasz tego rodzaju prace w NX, efekt może być imponujący”.

Wielu inżynierów w tym młodym zespole nadawało szybkie tempo tym pracom. Było wiele okazji do pomyłek i błędów, ale ponieważ wszyscy używali NX, zespół mógł bardzo szybko osiągnąć produktywność.

„Jedną z głównych zalet pracy w NX ze wszystkimi systemami jest to, że wszystkie narzędzia po prostu działają”, wyjaśnia Karlsson. „Nie przeżywasz koszmaru, gdy próbujesz zaimportować modele powierzchni z innych programów i następuje awaria podczas próby dopasowania tych powierzchni, więc musisz wykonać całą pracę od początku. Parametryczna logika w NX pozwala mi na późniejsze wprowadzenie zmian bez rozpoczynania wszystkiego od nowa, ponieważ moje drzewo historii jest nienaruszone. Wystarczy postępować w przemyślany sposób podczas korzystania z CAD.”

Korzystając z NX w połączeniu z oprogramowaniem Teamcenter® do zarządzania cyklem życia produktu, zespół zaczął zdawać sobie sprawę z korzyści wynikających z kompleksowego i ujednoliconego rozwiązania. Dzięki temu rozwiązaniu mogli oni z łatwością przejść od fazy projektowania w NX do analiz inżynieryjnych i prac symulacyjnych w ramach portfolio Simcenter™. Ponadto ten sam model można również wykorzystać do opracowania linii produkcyjnej przy pomocy portfolio rozwiązań w zakresie produkcji cyfrowej Tecnomatix®.

„Jeśli korzystasz z Teamcenter, możesz dobrze komunikować się przez cały cykl życia produktu i mieć dostęp do wszystkich danych,” dodaje Karlsson. „Dzisiejszy sukces oznacza połączenie wszystkich danych, ponieważ jeśli nie są one łączone, to nie są one przydatne. W ekosystemie firmy Siemens to połączenie jest bardzo efektywne.”

Podczas gdy prace nad cyfrowym bliźniakiem posuwały się naprzód, zespół inżynieryjny startupu zaczął korzystać ze specjalistycznych narzędzi symulacyjnych z portfolio Simcenter, aby zweryfikować wydajność projektu w miarę jego ewolucji. Na przykład oprogramowanie Femap™ i oprogramowanie NX™ Nastran® zostało użyte do obliczenia obciążenia wirtualnych prototypów oraz weryfikacji i ulepszenia projektu, natomiast oprogramowanie Simcenter STAR-CCM+™ zostało zastosowane do symulacji wydajności aerodynamicznej pojazdu.

Kiedy projekt był gotowy, firma Uniti Sweden wysłała części i komponenty do produkcji i rozpoczęła się prawdziwa praca. Pracując 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu i śpiąc w prowizorycznym hostelu tuż przy warsztacie, niezwykle mały zespół składający się z od 15 do 20 osób zbudował trzy robo - cze prototypy Uniti w rekordowo krótkim czasie - w ciągu czterech miesięcy.

Szybka droga na rynek

W ciągu niecałych czterech miesięcy Horne i zespół Uniti zaprojektowali i zbudowali trzech fajne prototypy finansowane w drodze crowdfundingu. I nie poprzestali na tym. Po oficjalnej premierze prototypu w grudniu 2017 roku zespół umieścił samochód w dwóch popularnych sklepach detalicznych z urządzeniami elektrycznymi, by poddać je praktycznej walidacji.

„Bardzo wcześnie zaangażowaliśmy klientów w proces projektowania za pośrednictwem mediów społecznościowych oraz dzięki finansowaniu społecznościowemu i naszym doświadczeniom w wirtualnej rzeczywistości” – wyjaśnia Horne. „Zaangażowaliśmy tysiące ludzi do opracowania interfejsów oraz sprawdzenia, jakie są ich reakcje. Nigdy nie mówiliśmy im, jak prowadzić i jak korzystać z interfejsu; chcieliśmy tylko sprawdzić, czy interfejs jest intuicyjny i na tym opierały się nasze prace nad projektem.”

Jako mała firma zastanawiająca się nad produkcją pojazdów, firma Uniti Sweden musiała zadbać o to, aby przyszli entuzjastyczni konsumenci podjęli długoterminowe zobowiązania finansowe. „Właśnie dlatego nasze pierwsze zamówienia w ramach przedsprzedaży zostały przyjęte online oraz w dwóch sklepach MediaMarkt w Szwecji” - dodaje Horne. „Czy ludzie chcą na to czekać latami? Czy naprawdę chcą to kupić?

Podczas pierwszej jazdy próbnej firma Uniti Sweden przyjęła 2500 zamówień. Podczas prezentacji samochodu na imprezie w Indiach przyjęto kolejne 500 zamówień. Dzisiaj klienci mogą zamówić Uniti One przez Internet, dokonując wpłaty zaliczkowej w wysokości 149€. Firma zarobiła ponad 60 milionów euro na zamówieniach w ramach przedsprzedaży. Nadszedł czas na kolejny duży krok: stworzenie pojazdu gotowego do produkcji.

Zupełnie nowe zasady gry

Biorąc pod uwagę napływające zamówienia oraz ukończenie prototypów pojazdów, Horne zdał sobie sprawę z tego, że firma musi skończyć z wizerunkiem startupu. Skonstruowanie prototypu to jedno, natomiast skonstruowanie pojazdu gotowego do produkcji, no cóż, to już była zupełnie nowa gra. Firma Uniti Sweden z pewnością potrzebowała pomocy.

I wtedy pojawiła się Sally Povolotsky. Jako dyrektor ds. opracowywania pojazdów w firmie Uniti Sweden, Sally wnosi bogate doświadczenie w dziedzinie motoryzacji, w tym sportów motorowych oraz głównych producentów OEM. Ale tym, co podobało jej się najbardziej jako miłośniczce samochodów oraz inżynierowi z branży motoryzacyjnej było to, że firma Uniti Sweden nie bała się formułować zasad na nowo.

„Uniti Sweden to firma, w której możesz przemyśleć wszystko, co robisz”, mówi Povolotsky. „Jako inżynier możesz zapytać: „Więc co bym zmienił?” I dodaje „To jest taki ekscytujący czas dla branży motoryzacyjnej”. Dysponujemy technologią oraz innowacyjnym podejściem do projektowania, a społeczeństwo jest gotowe na przystosowanie się do pojazdów elektrycznych. To właściwy czas na to, by być nową firmą samochodową w globalnej przestrzeni motoryzacyjnej. Już widzę siebie, jak dojeżdżam do pracy w tym samochodzie. Jest to idealny samochód dla nowoczesnego społeczeństwa.”

Sally Povolotsky zajmuje się obecnie tworzeniem zespołu doświadczonych inżynierów, którzy przyjrzą się wczesnemu projektowi prototypu i opracują go w ramach pełnych programów inżynieryjnych, by wykonać „Zadanie 1”, co w branżowym języku oznacza zjechanie pierwszego samochodu z linii produkcyjnej. W chwili obecnej zespół z Wielkiej Brytanii realizuje etap badań dotyczących wykonalności oraz dokonuje przeglądu istniejących danych, projektów i przepisów prawnych na różnych rynkach. Następnie zespół rozpocznie tworzenie cyfrowego bliźniaka na poziomie inżynieryjnym przy użyciu ekosystemu firmy Siemens.

„Chodzi o to, by cyfrowy bliźniak został przetestowany w rzeczywistych sytuacjach wydajnościowych: jak będzie działał, gdy będzie gorąco? A może w temperaturach poniżej zera? A jak wtedy, gdy pozostanie pięć kilometrów do pełnego rozładowania się akumulatora?” wyjaśnia Povolotsky.

Chodzi o to, aby Uniti One był samochodem całkowicie homologowanym, co oznacza, że należy go poddać procesowi certyfikacji przydatności do ruchu drogowego i bezpieczeństwa oraz testom zderzeniowym na różnych rynkach.

„Ekosystem firmy Siemens jest jak jedno wielkie pudełko czekoladek dla inżynierów,” mówi Povolotsky. „Jest w nim tak wiele wspaniałych narzędzi do wyboru: oprogramowanie Fibersim do opracowywania hybrydowych produktów kompozytowych; oprogramowanie NX do zapewniania ogólnej funkcjonalności, czy Simcenter – pakiet zaawansowanych rozwiązań symulacyjnych i testowych dla inżynierów. Z pewnością będziemy mogli zmienić zasady konstruowania naszych samochodów produkcyjnych.

Produkcja z zastosowaniem technologii Industry 4.0 może być gotowa do roku 2020

Firma Uniti Sweden na poważnie przystąpiła do opracowania wersji Uniti One gotowej do produkcji. Ale w jaki sposób mały szwedzki startup zdołał przekształcić się w producenta oryginalnego sprzętu z branży motoryzacyjnej, który korzysta z cyfrowych technologii Industry 4.0?

„Główną wartością, którą uzyskuje się w procesie tworzenia projektu samochodu aż do masowej produkcji, nie jest operacja w świecie rzeczywistym – to właściwie jest część łańcucha, która ma niską wartość – ale cyfrowy rysunek techniczny, dane i wiedza: od pliku CAD i prac symulacyjnych do cyfrowej fabryki i modelowania kosztó ”– wyjaśnia Horne. „Nawet jeśli nie możemy zrealizować tych wszystkich kroków sami, posiadamy platformę Siemens Digital Industries Software. Wszyscy nasi partnerzy mogą pełnić swoje role w platformie dzięki systemowi Teamcenter. Wszyscy mogą współpracować ze sobą bez żadnych problemów – nawet jeśli jest to operacja globalna. Dysponujemy danymi i zawsze możemy skonsultować się z wszystkimi osobami pełniącymi poszczególne funkcje w projekcie.

Zespół Uniti Sweden bada teraz dodatkowe rozwiązania firmy Siemens, w tym MindSphere, system operacyjny open loT oraz portfolio cyfrowych rozwiązań produkcyjnych Tecnomatix®. Zespół planuje stworzyć interaktywny cyfrowy bliźniak każdego pojazdu oraz fabryk.

„Pomyśl tylko, jak bardzo możesz uprościć proces produkcyjny na całym świecie, jeżeli masz fabrykę matkę i fabryki satelitarne,” wyjaśnia Horne. „Najpierw możesz przeprowadzić symulację funkcjonowania fabryki. Możesz wykonać całe modelowanie kosztów i potwierdzić całą logistykę, zanim wydasz miliony na jej budowę”.

„Nie wspominając już o tym, że zlokalizowana produkcja może bardzo pomóc w ograniczeniu emisji gazów cieplarnianych”, dodaje Povolotsky. „Producenci OEM nadal wysyłają samochody do odbiorców na całym świecie. Jako producent OEM nowej generacji, staramy się również stworzyć nową koncepcję procesu produkcyjnego. Jeśli zamówisz samochód w Wielkiej Brytanii, zostanie on wyprodukowany w Wielkiej Brytanii lub może tuż za kanałem La Manche we Francji. Wprowadzona zostanie polityka bezodpadowa oraz wszelkie czynniki związane z innowacyjnym recyklingiem, drugim życiem i regeneracją.”

Imponująca efektywność... dla naszej planety

Rewolucja danych, na której opierają się technologie Industry 4.0, nie kończy się na cyfrowych bliźniakach Uniti One, czy nawet cyfrowych fabrykach Uniti Sweden – całe cyfrowe zaplecze może również zostać podłączone do sieci energetycznej, infrastruktury drogowej, budynków i środowisk miejskich.

„Ogólnie rzecz biorąc, nie chodzi tylko o dane, które tworzymy dzięki Uniti One, lecz również o dane netto tworzone przez ludzi, których włączyliśmy do projektu”, podkreśla Horne. „Cyfryzacja sprawia, że cały proces jest znacznie bardziej wydajny. Nie mówimy o niewielkim wzroście wydajności, mówimy o znacznych korzyściach, które sprawiają, że nawet mały startup ze Szwecji może spróbować swoich sił w opracowaniu nowego pojazdu elektrycznego.”

Mniej Więcej
quotation marks Ekosystem firmy Siemens jest jak jedno wielkie pudełko czekoladek dla inżynierów. Mają oni do wyboru tak wiele wspaniałych narzędzi: oprogramowanie Fibersim do opracowywania hybrydowych produktów kompozytowych; oprogramowanie NX do zapewniania ogólnej funkcjonalności, czy Simcenter – pakiet zaawansowanych rozwiązań symulacyjnych i testowych dla inżynierów Sally Povolotsky, Vehicle Development Director Uniti Sweden