Wiedza

Zaawansowana analiza systemu łożysk, wspomagana przez ludzi

Platforma Syber Bearing System Analysis jest znana klientom firmy Timken na całym świecie z możliwości doboru właściwego łożyska do dowolnego systemu przenoszenia mocy, który zostanie do niej podłączony. Wielu klientów mówi o sekretnym marzeniu nabycia oprogramowania Syber, dzięki któremu mogliby bardziej efektywnie projektować systemy przenoszenia mocy.

Mark Martens, który kierował zespołem Syber od samego początku, mówi, że nie jest to takie proste. „To, co klienci postrzegają jako wartość programu, tak naprawdę sprowadza się do wartości inżynierów Timken ds. zastosowań, którzy korzystają z tego narzędzia” – mówi. „Nasze zespoły od badań i rozwoju wymyślają świetne rozwiązania. Łączymy je na wspólnej platformie, aby inżynierowie ds. zastosowań mogli wykorzystać całą tę wiedzę”.

Dzięki platformie Syber inżynierowie ds. zastosowań mogą zebrać informacje o zastosowaniu klienta — skrzyni przekładniowej, środku osi, piaście koła, pompie — i odtworzyć szczegóły, aby przeprowadzić analizę współpracy łożysk z resztą układu. Na podstawie tej analizy mogą następnie przewidzieć trwałość łożysk, straty mocy, wytwarzanie ciepła, ugięcie i naprężenia wewnętrzne, aby zidentyfikować najskuteczniejsze możliwości produktowe Timken dla danego systemu.

Bill Hannon, Mark Martens i Nikhil Londhe, trzech ekspertów, którzy znają Syber od podszewki, wyjaśnia, dlaczego platforma jest wyjątkowo użyteczna.

Więcej danych wejściowych = większa dokładność

Firma Timken wcześnie zaczęła używać systemów komputerowych do modelowania systemów klienta w analizie łożysk, twierdzi Martens. Poświęcił on około 10 lat jako inżynier ds. zastosowań, wspierając klientów przy użyciu narzędzi poprzednich generacji. Niektóre z nich były jeszcze używane na komputerze typu mainframe, a z czasem stały się dostępne na komputerze osobistym.

„W miarę jak firma Timken rozszerzała swoje linie produktów, nasze potrzeby rosły dość dramatycznie” – mówi. „Potrzebowaliśmy platformy, która mogłaby robić o wiele więcej. Nasi klienci mieli coraz bardziej sprecyzowane potrzeby, chcąc oszczędzać koszty, zmniejszyć wagę i zachowywać integralność strukturalną. Szukali produktów o niższym momencie obrotowym do zużywających mało paliwa, ekologicznych rozwiązań”.

Firma Timken wprowadziła program Syber w 2005 roku, a od tego czasu zespół co roku gruntownie go aktualizuje. „Przykład najbardziej interesujących wyników to integracja quasi-statycznej analizy Syber z bardziej dynamicznym modelowaniem — co dzieje się z czasem, gdy rzeczy się zmieniają” — tłumaczy Martens.

Od czasu wprowadzenia programu Syber, zespół rozszerzył jego możliwości, dodając do niego wiele typów łożysk, a także zwiększył jego zdolność do dokładnego przewidywania żywotności tych łożysk w układach, w których pracują.

„Kiedy wprowadzono Syber, firma Timken przeprowadziła wiele testów, aby dowiedzieć się, jak bardzo był dokładny” — mówi Bill Hannon, naukowiec zajmujący się łożyskami, opracowujący równania matematyczne, dzięki którym w programie Syber działają narzędzia do modelowania charakterystyki działania. „Zawsze był dokładny, ale z biegiem lat jest coraz bardziej dokładny”.

Dokładność jest bezpośrednio związana z liczbą poszczególnych elementów naprężenia, które inżynier może przeanalizować. „Klienci chcą, aby wszystko w układzie pracowało coraz bardziej wydajnie, a dzięki możliwości uwzględnienia coraz większej liczby tych danych wejściowych w naszych obliczeniach, zbliżamy się do odpowiedniego rozwiązania” – mówi Martens.

Lepsza współpraca z klientami

Niedawno Hannon prowadził prace nad usprawnieniem modelu przewidywania temperatury, który usprawnił proces projektowania pojazdów paliwooszczędnych. „Uzyskujemy bardziej precyzyjne obliczenia, skorelowane nie tylko z najważniejszymi danymi, ale także z naszymi danymi testowymi i fizycznymi, rzeczywistymi treściami” – mówi Martens. „Dzisiaj możemy znaleźć temperaturę równowagi w wielu systemach w czasie krótszym niż godzina”.

Tak krótki czas reakcji jest dla klientów nieoceniony, zwłaszcza że program Syber obejmuje również matryce sztywności i zgodności. „Większość naszych klientów projektuje w oprogramowaniu komercyjnym, takim jak Abaqus FEA, więc ta funkcja pozwala nam łączyć się z ich symulacjami w Syber” – mówi Nikhil Londhe, główny inżynier ds. rozwoju produktu, który pracuje nad modelami przewidywania trwałości łożysk platformy Syber.

To połączenie z procesami projektowania klienta ma coraz większe znaczenie dla sposobu, w jaki inżynierowie firmy Timken współpracują z klientami, mówi Martens. Zdolność platformy Syber do ciągłego optymalizowania połączeń oraz udostępniania informacji (na przykład na temat tego, jak bardzo rozgrzeje się część układu napędowego) pomaga klientom projektować sąsiednie podzespoły. „To naprawdę pomaga w nawiązywaniu współpracy i dbaniu o ich sukces” – mówi Martens.

Współpraca ta jest częścią zaangażowania firmy Timken na rzecz klientów, a klienci są powodem opracowywania przełomowych odkryć w zakresie badań i rozwoju, które trafiają do obliczeń platformy Syber. „Widzieliśmy granice wytrzymałości oprogramowania Syber, prawie zawsze w trakcie udzielania klientowi pomocy” — mówi Martens.

Londhe zwraca uwagę, że korzyści czerpią obie strony: Klienci zapewniają bezcenne doświadczenie praktyczne, potwierdzając teoretyczne równania, które on i Hannon piszą. „Pomagają nam zdecydować, które modele działają, a które nie. Ich opinie i uzasadnienie są dla nas niezwykle istotną wskazówką” – mówi.

Wkrótce: Skok możliwości programu Syber

Trwają prace nad dużymi zmianami mającymi rozszerzyć możliwości platformy Syber Bearing System Analysis firmy Timken i sprawić, że będzie jeszcze bardziej interaktywna i bezpieczna.

Zespół programistów Syber pracuje nad zupełnie nową wersją platformy, zbudowaną na modułowej infrastrukturze Microsoft Windows. Nowa wersja Syber korzysta z najnowszych osiągnięć cyfrowej infrastruktury IT, w tym większej ilości treści w chmurze i mniejszej przestrzeni zajmowanej lokalnie.

Inwestycja powstała w wyniku decyzji podjętej w 2018 r., aby zmodernizować całą infrastrukturę cyfrową firmy Timken. „Wizja Timken dotycząca tego, dokąd zmierzamy, okazała się spójna z niektórymi wyzwaniami, przed którymi stanęliśmy w 2020 roku, w tym globalną pandemią i koniecznością pracy zdalnej” – mówi Mark Martens, który kieruje zespołem Syber.

Nowy system zapewni większe możliwości centralnego przechowywania danych, dzięki czemu inżynierowie ds. zastosowań będą mogli uzyskać dostęp do obliczeń i danych z dowolnego miejsca oraz łatwiej współpracować w różnych strefach czasowych i silosach organizacyjnych. Będą w jej przypadku zastosowane także nowoczesne protokoły bezpieczeństwa, dzięki czemu administratorzy będą mogli ściśle kontrolować, kto co widzi.

Od samego początku, w analizie wersji Syber 2.0 uwzględnionych zostanie więcej elementów układu napędowego. „Wiele się nauczyliśmy dzięki naszym przejęciom” – mówi Martens.

„Wszystkie firmy, które nabyliśmy, mają elementy, które się ścierają, które się obracają i poruszają – wszystkie działają z elementami trybologicznymi” – mówi Hannon. „Wszystkie modele systemu Syber, które omawialiśmy i nad którymi pracowaliśmy dla tych elementów układu napędowego, mają potencjał, aby wnieść ogromną wartość do projektów, nad którymi pracują nasi klienci”.

Czego żaden program nie zastąpi

U podstaw koncepcji Syber leży założenie, że jest to platforma, która wspiera współpracę osób na wszystkich poziomach organizacji, a ta współpraca jest podstawą sukcesu firmy Timken. „Zaczynam stosować swoje pomysły na rozwiązanie problemów w terenie, przeprowadzając krótkie rozmowy z inżynierami ds. zastosowań, najlepiej przy filiżance kawy” – mówi Hannon.

„Kluczowe jest zachowanie równowagi między spektakularnymi, ale teoretycznymi obliczeniami działu badań i rozwoju, praktycznymi aspektami wdrożenia na platformie Syber i wiedzą inżynierów ds. zastosowań w świecie rzeczywistym” — mówi. „Ten trójkąt współpracy — ciągła dyskusja założeń z rzeczywistością, a także praca zespołowa i zaangażowanie — są bezcenne”.

Martens w pełni się zgadza.

„Kiedy inżynier ds. zastosowań otrzymuje prośbę od klienta, nie przypomina to rozwiązania problemu algebraicznego” – mówi. „Nie ma odpowiedzi na końcu książki. Wymaga zastosowania różnego rodzaju wiedzy i myślę, że właśnie dlatego w firmie Timken pracują ludzie, którzy potrafią łączyć, ludzie z umiejętnościami komunikacyjnymi. Żaden program tego nie zastąpi”.

Dla Nikhila Londhe, który jest na wczesnym etapie już i tak znakomitej kariery, inspirujące jest codzienne przychodzenie do pracy ze świadomością, że nie tylko rozwiązuje problemy o szerokim zasięgu, ale także buduje na zbiorowej wiedzy ludzi, którą reprezentuje program Syber. 


Nie do końca gotowy na Syber? Sprawdź internetowe narzędzia inżynieryjne Timken. Wyszukiwanie łożysk, częstotliwości, tolerancji i więcej.