Fortschrittliche Analyse von Lagersystemen, angetrieben von Menschen

Sachverstand

Fortschrittliche Analyse von Lagersystemen, angetrieben von Menschen

Die Syber Software-Plattform zur Lageranalyse ist bei den weltweiten Kunden Timkens für ihre Fähigkeit bekannt, das richtige Lager für das von ihnen benötigte System im Bereich Antriebstechnik zu finden. Mehr als ein Kunde hat den geheimen Wunsch geäußert, Syber zu erwerben, um in der Antriebstechnik verwendete Systeme effizienter gestalten zu können.

Mark Martens, der das Syber-Team seit seinen Anfängen leitet, sagt, dass es nicht ganz so einfach ist. „Was Kunden als Wert des Programms ansehen, ist in Wirklichkeit eine Funktion der Kompetenz der Timken Anwendungstechniker, die dieses Tool zu nutzen wissen“, sagt er. „Unsere Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung (R&D) finden großartige Lösungen. Wir bringen sie dann in eine gemeinsame Plattform ein, damit Anwendungstechniker all dieses Wissen nutzen können. “

Mithilfe des Syber-Programms können Anwendungstechniker Informationen über eine Kundenanwendung – z. B. ein Getriebe, eine Achsmitte, ein Radende oder eine Pumpe – abrufen und die Details replizieren, um eine Analyse des Lagers im Zusammenspiel mit dem umliegenden System durchzuführen. Anhand dieser Analyse können sie dann die Lagerlebensdauer, den Leistungsverlust, die Wärmeerzeugung, die Durchbiegung und die inneren Spannungen vorhersagen, um alternative Timken Produkte mit dem höchsten Wirkungsgrad für ein bestimmtes System zu identifizieren.

Bill Hannon, Mark Martens und Nikhil Londhe, drei Experten, die Syber in- und auswendig kennen, erklären, warum die Plattform so nützlich ist.



 

Mehr Eingaben = größere Genauigkeit

Timken hat früh damit begonnen, Computersysteme zur Modellierung von Kundensystemen für die Lageranalyse zu verwenden, sagt Martens. Er selbst war ungefähr 10 Jahre lang als Anwendungstechniker tätig und unterstützte Kunden mit früheren Werkzeuggenerationen. Einige davon begannen auf einem Großrechner und wurden im Laufe der Zeit für PCs zugänglich.

„Als Timken seine Produktlinien erweiterte, sind unsere Bedürfnisse ziemlich dramatisch angestiegen“, sagt er. „Wir brauchten eine Plattform, die viel mehr kann. Unsere Kunden wurden anspruchsvoller und versuchten, Kosten durch Gewichtsreduzierung einzusparen und dennoch die strukturelle Integrität zu wahren. Sie suchten nach kraftstoffsparenden, umweltfreundliche Lösungen mit einem geringeren Drehmoment. “

Timken startete Syber im Jahr 2005 und das Team hat seitdem jedes Jahr wichtige Updates eingeführt. „Einige der interessantesten Ergebnisse waren die Integration der quasistatischen Analyse von Syber in eine dynamischere Modellierung – was im Laufe der Zeit passiert, wenn sich die Bedingungen ändern“, sagt Martens.

Seit der Einführung von Syber hat das Team seine Fähigkeiten auf zahlreiche Lagertypen erweitert und seine Fähigkeit verbessert, die Lebensdauer dieser Lager in den Systemen, in denen sie arbeiten, genau vorherzusagen.

„Als Syber veröffentlicht wurde, hat Timken viele Tests durchgeführt, um herauszufinden, wie genau es war“, sagt Bill Hannon, ein Lagerwissenschaftler, der mathematische Gleichungen entwickelt, die die Werkzeuge von Syber zur Leistungsmodellierung möglich machen. „Es war immer genau – aber die Genauigkeit ist im Laufe der Jahre immer besser geworden.”

Die Genauigkeit hängt direkt mit der Anzahl der einzelnen Spannungselemente zusammen, die ein Ingenieur analysieren kann. „Wenn ein Kunde versucht, die einzelnen Elemente innerhalb eines Systems vorhersehbarer zu gestalten, können wir immer mehr dieser Eingaben in unsere Berechnungen einbeziehen, wodurch wir der Lösung näher kommen können“, sagt Martens.

Effiziente Zusammenarbeit mit Kunden

Vor kurzem hat Hannon ein neues Modell zur Temperaturvorhersage eingeführt, das den Prozess zur Entwicklung kraftstoffsparender Fahrzeuge rationalisiert hat. „Wir erhalten genauere Berechnungen, die nicht nur mit auf physikalischen Grundannahmen basierenden Daten, sondern auch mit unseren Testdaten und unseren Daten aus der realen Welt korrelieren“, sagt Martens. „Heute können wir die Gleichgewichtstemperatur für viele Systeme in weniger als einer Stunde berechnen.”

Diese rasche Reaktionsfähigkeit ist für Kunden von unschätzbarem Wert, zumal Syber auch die Möglichkeit bietet, externe Steifigkeits- und Nachgiebigkeits-Matrizen zu integrieren. „Die meisten unserer Kunden arbeiten mit kommerzieller Software wie Abaqus FEA, so dass wir mit dieser Funktion eine Schnittstelle zu ihren Simulationen in Syber herstellen können“, sagt Nikhil Londhe, ein leitender Produktentwicklungsingenieur, der in Syber an Modellen zur Vorhersage der Lagerlebensdauer arbeitet.

Diese Verbindung zu Entwicklungsprozessen des Kunden wird für die Zusammenarbeit von Timken Anwendungstechnikern mit Kunden immer wichtiger, sagt Martens. Die Fähigkeit von Syber, Verbindungen wechselseitig zu optimieren und Informationen auszutauschen (z. B. wie heiß ein Teil des Antriebsstrangs wird), unterstützt Kunden bei der Entwicklung angrenzender Komponenten. „Es hilft uns wirklich, eine Partnerschaft einzugehen und sicherzustellen, dass sie erfolgreich sind“, sagt Martens.

All diese Zusammenarbeit ist Teil des Engagements von Timken für Kunden, und Kunden treiben auch die bahnbrechenden R&D-Innovationen voran, die dann in die Syber-Berechnungen integriert werden. „Wir haben gesehen, dass die Grenzen von Syber stark verschoben wurden, fast immer, um einem Kunden zu helfen“, sagt Martens.

Londhe weist darauf hin, dass die Vorteile in beide Richtungen gehen: Kunden liefern wertvolle praktische Erfahrungen und validieren die theoretischen Gleichungen, die er und Hannon entwickelt haben. „Sie helfen uns bei der Entscheidung, welche Modelle funktionieren und welche nicht. Ihr Feedback und ihre Validierung geben uns entscheidende Hinweise“, sagt er.

In Kürze: Ein Sprung in den Fähigkeiten des Syber-Programms

Es sind große Änderungen in Arbeit, um die Fähigkeiten der Syber Software-Plattform zur Lageranalyse von Timken zu erweitern und sie noch kollaborativer und sicherer zu machen.

Das Syber-Entwicklungsteam arbeitet an einer brandneuen Version der Plattform, die auf einer modularen Microsoft Windows-Infrastruktur basiert. Das neue Syber-System nutzt die neuesten Fortschritte der digitalen IT-Infrastruktur, einschließlich mehr Cloud-Inhalten und einer reduzierten lokalen Präsenz.

Die Investition war das Ergebnis einer Entscheidung aus dem Jahr 2018, die digitale Infrastruktur von Timken insgesamt zu modernisieren. „Timkens Vision, wohin unser Weg uns führen sollte, passte gut zu einigen der Herausforderungen, mit denen wir im Jahr 2020 konfrontiert wurden – mit der globalen Pandemie und der Notwendigkeit, remote zu arbeiten“, sagt Mark Martens, der das Syber-Team leitet.

Das neue System bietet eine bessere Möglichkeit, Daten zentral zu speichern, so dass Anwendungstechniker von überall aus auf Berechnungen und Daten zugreifen können und über Zeitzonen und Silodenken hinweg besser kollaborieren können. Gleichzeitig werden moderne Sicherheitsprotokolle genutzt, so dass Administratoren streng kontrollieren können, wer was sehen kann.

Syber 2.0 wird von Anfang an erweiterte Antriebsstrangkomponenten in seine Analyse einbeziehen. „Wir haben viel von unseren Akquisitionen gelernt“, sagt Martens.

„Alle Unternehmen, die wir erworben haben, beschäftigen sich mit Elementen, die Reibung erzeugen, Elementen, die sich drehen, oder Elementen, die sich bewegen – sie alle arbeiten mit tribologischen Komponenten“, sagt Hannon. „Alle Syber-Modelle, die wir für diese Antriebsstrangelemente besprochen und bearbeitet haben, haben das Potenzial, den Konstruktionen, an denen unsere Kunden arbeiten, einen enormen Mehrwert zu verleihen.“

Was kein Softwareprogramm ersetzen kann

Im Kern ist Syber eine Plattform, die Menschen auf allen Ebenen des Unternehmens bei der Zusammenarbeit unterstützt. Und diese Zusammenarbeit ist für Timkens Erfolg von grundlegender Bedeutung. „Ich fange an, meine Ideen auf Probleme vor Ort anzuwenden, indem ich kleine Gespräche mit den Anwendungstechnikern in meinem Leben führe – idealerweise bei einer Tasse Kaffee“, sagt Hannon.

„Ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen den spektakulären, aber theoretischen Berechnungen der R&D-Mitarbeiter, den praktischen Aspekten der Syber-Implementierung und den reellen Erfahrungen der Anwendungstechniker – das ist der Schlüssel zu allem“, sagt er. „In diesem Dreieck – dem Wechselspiel von Annahmen und Realitäten sowie der damit verbundenen Teamarbeit und der Leidenschaft – kann man den resultierenden Wert nicht durch einen Geldwert ausdrücken.“

Martens stimmt voll und ganz zu.

„Wenn ein Anwendungstechniker eine Anfrage von einem Kunden erhält, ist es nicht so, als müsste man ein Algebra-Problem lösen“, sagt er. „Hier gibt es keine Antwort am Ende des Buches. Es erfordert ein breites Spektrum an Expertise, und ich denke, deshalb haben Sie bei Timken Menschen, die gut darin sind, Lücken zu schließen, Menschen mit Kooperationsfähigkeit. Kein Softwareprogramm wird das ersetzen können. “

Für Londhe ist es zu Beginn seiner bereits herausragenden Karriere inspirierend, jeden Tag zur Arbeit zu kommen und zu wissen, dass er nicht nur an der Lösung weitreichender Probleme arbeitet, sondern auch auf dem kollektiven menschlichen Wissen aufbaut, das das Syber-Programm darstellt.


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