Technologická platforma Vozidla pro udržitelnou mobilitu Implementační akční plán Koordinuje SAP Výkonný ředitel Ing. Vladimír Volák Odborný garant Prof. Ing. Jan Macek, DrSc. Jan.Macek@fs.cvut.cz http://www.tp-vum.cz TP VUM - prosinec 2012 1

Technologická platforma Vozidla pro udržitelnou mobilitu Základní údaje: - 8 členů - 1 vysoká škola, 1 výzkumný ústav, 1 asociace a 5 výrobních podniků (ČVUT v Praze, Ricardo, AutoSAP, Brisk, Hella Autotechnik, Iveco Czech Republic, Škoda Auto, Visteon-Autopal); hlavní etapy činnosti: zpracování Strategické výzkumné agendy (2011) zpracování Implementačního akčního plánu (2012). Hlavní výstup: Koordinovat potřeby veřejných dotací výzkumu pro automobilový průmysl (podklady pro výzkumné programy, témata výzev atp.) 2

Technologická platforma Vozidla pro udržitelnou mobilitu Výstupem Strategické výzkumné agendy na základě analýzy stavu ve světě a stavu v ČR bylo stanovení výzkumných priorit a jejich předběžného časového rozložení Vlastní návrh globální strategie v automobilovém průmyslu - hnací jednotky a paliva - bezpečnost dopravy - podvozky a karoserie - elektrická a elektronická výbava vozidel - inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě - mobilita a infrastruktura - užití simulačních a virtuálních technik pro VaV v automobilovém průmyslu - zpracování materiálu a výrobní procesy 3

Technologická platforma Vozidla pro udržitelnou mobilitu Analýza stavu ve světě se ukázala v přiměřeném souladu s CARS 2020: Action Plan for a competitive and sustainable automotive industry in Europe (November 2012) - společenské výzvy: účinnost a dekarbonizace (uhlík z fosilních paliv, závislost na politicky nestabilních regionech), bezpečnost a spolehlivost dopravy, konkurenceschopnost; - zhodnocení přínosů musí být komplexní, tj. Well-to-Wheels a Craddle-to-Grave; - neexistuje řešení jen vozidly nebo infrastrukturou; - jde o interdisciplinární problém s nejednoznačným optimálním řešením; 4

Strategická výzkumná agenda – výzkumné priority po sloučení původních priorit 5 a 6 z SVA Hnací jednotky, Macek ČVUT v Praze Podvozky a karoserie, Volák, Ricardo Prague s.r.o. Elektrická a elektronická výbava vozidel, Rybnikář Visteon-Autopal, s.r.o., Bill Hella Autotechnik, s.r.o. Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, Machan Škoda Auto a.s. Bezpečnost dopravy, Vodstrčil Iveco Czech Republic a.s. Inteligentní dopravní systémy (ITS), mobilita a infrastruktura Vodstrčil Iveco Czech Republic a.s., Machan Škoda Auto a.s. Zpracování materiálu a výrobní procesy, Vopravil, Brisk Tábor a.s. 5

1. Hnací jednotka a paliva Analýza stavu ve světě - hnací jednotka a zdroje akumulované energie - „paliva“ - společenské výzvy: dekarbonizace, konkurenceschopnost průmyslu - neexistuje jedno řešení, hledá se vyvážený poměr evoluce (downsized spalovací motory, alternativní paliva, pokročilé adaptivní řízení a převodová ústrojí s více stupni volnosti) a revoluce (čistě elektrické vozidla) a jejich kombinace ve formě hybridů; - vedle hnací jednotky nutné zásahy na vozidle, v integrovaném řízení, v materiálech a výrobních technologiích. 6

Analýza stavu ve světě - výhled ERTRAC 8.1 Hnací jednotka a paliva Analýza stavu ve světě - výhled ERTRAC 7

Analýza stavu ve světě - spotřeba energie a hustoty energie 8.1 Hnací jednotka a paliva Analýza stavu ve světě - spotřeba energie a hustoty energie NEDC spotřeby Tank-to-Wheels (dole ideální e-mobil) 8

1. Hnací jednotka a paliva Priority VaV doporučené pro ČR neexistuje jediné řešení pro energetické, environmentální a socioekonomické požadavky včetně konkurenceschopnosti na vznikajících trzích; musí být vázáno i na vývoj evropské a světové energetiky; hnací jednotky ve dvou časových horizontech a dvou provedeních (spalovací motory, elektromobily, hybridy); synergií postupného zavádění nových „paliv“ a infrastruktury i postupné elektrifikace. 9

Hnací jednotka a paliva Časový program VaV pro pokrytí priorit a jejich relativní závažnost. Krátkodobé až dlouhodobé cíle specifikovány v IAP podrobněji. Hnací jednotka a paliva 10

Podvozky a karoserie 11

8.3 Podvozky a karoserie Celosvětový vs. lokální vývoj konstrukce vozidel Priority v konstrukci vozidel ekonomičnost vozidel ekologie výkonnost, bezpečnost, spolehlivost a jízdní komfort Technické prostředky dosažení cílů snižování spotřeby - redukce jízdních odporů (hmotnost, tření, valivý odpor, aerodynamický odpor optimalizace emisí a odpadů - plynné škodliviny, hluk, EMC, recyklace investice do inovací, využití nových materiálů a technologií, optimalizace konstrukce a vývojových prací Stavba podvozku a karoserie, zde stavba vozidla, s vyjímkou pohonného řetězce je komplexní problematika vyžadující řešení jednotlivých komponentů a systémů v kontextu konstrukce celého vozidla. Teprve kombinace a spolupráce jednotlivých systémů a komponentů definuje vlastnosti celého vozidla, jeho výkony a jeho působení na naše prostředí. 12

8.3 Podvozky a karoserie Vytipované priority v konstrukci podvozků a karoserií nové koncepce podvozků pro sofistikované systémy pohonu a integrovaného řízení uplatnění inteligentních silových prvků lehká stavba podvozku a karoserie vnější aerodynamika z hlediska spotřeby(včetně vlivu nezbytného chlazení provozních medií) vnitřní aerodynamika, filtrace, jízdní komfort řízení proudění provozních medií Ve stavbě vozidel existuje celá řada dílčích problematik, které není možno považovat za problematiku stavby vozidla, ale podstatným způsobem ovlivní provozní a užitné vlastnosti vozidla (vývoj brzd, chladičů, elektromotory pro pohon v kolech, elektrické a elektronické prvky, a atd.) 13

8.4 Elektrická a elektronická výbava vozidel Ing. Oldřich Rybnikář Visteon-Autopal, s.r.o. Ing. Karel Bill MBA Hella Autotechnik, s.r.o. 14

8.4 Elektrická a elektronická výbava vozidel Analýza stavu ve světě elektrická a elektronická výbava představuje „nervový systém“ automobilu, který zasahuje do všech segmentů a integruje je do jednoho celku za účelem správného a bezpečného chodu automobilu v současné době se pokrok v oblasti automobilů odehrává z 60 % v oblasti elektroniky a technologií IT a je možno očekávat, že tento trend bude nadále přetrvávat každým přidaným stupněm volnosti, např. systému integrální bezpečnosti, se geometrickou řadou znásobují nároky na sběr, přenos a zpracování dat 15

8.4 Elektrická a elektronická výbava vozidel Priority doporučené pro ČR Výzkum a vývoj vozidlových sdělovacích sítí z hlediska spolehlivosti a zapojení autonomních spolupracujících jednotek do hierarchického systému. Výzkum a vývoj adaptivního a prediktivního řízení parametrů hnacích jednotek, především pro pokročilá a hybridní vozidla i podvozku a prostředků pro jejich rychlou kalibraci. Výzkum a vývoj integrovaných a hierarchických systémů řízení vozidel včetně automatizace rutinních procesů (např. zařazování do proudu vozidel, jízda v koloně, parkování do řady vozidel) a napojení na systémy v2v, v2i a v2g. Výzkum a vývoj komponent elektrických systémů vozidel s cílem snížení příkonu, snížení ceny, zajištění robustnosti a vysoké funkční spolehlivosti po celou dobu životnosti vozidla (elektronické prvky obecně, osvětlení vozidel, pomocné pohony, stěračové systémy) pro zvyšování bezpečnosti, snižování energetických nároků, řešení problémů EMC a snižování hluku.  Výzkum a vývoj diagnostických prostředků pro zabezpečení spolehlivosti integrovaných systémů řízení s novými spotřebiči. 16

Elektrická a elektronická výbava vozidel 17

8.7 Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu Průřezová aktivita Doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc. Škoda Auto a.s.

Zkrácení času procesu vývoje výrobku. Cíle pro ČR Zkrácení času procesu vývoje výrobku. Snížení vývojových i výrobních nákladů. Zvýšení technické úrovně výrobku (inovativnost, kvalita, atd.) Zvýšení konkurenceschopnosti. Oblasti VR s největším potencionálním rozvojem Rozvoj využití technik VR v následujících letech by mělo být maximálně podporováno v následujících oblastech: Implementace silové vazby. Optimalizace celého procesu vývoje a výroby nářadí. Toleranční analýza, ergonomie a digitální továrna. Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.

Proces vývoje výrobku je členěn na jednotlivé činnosti V průběhu procesu vývoje výrobku probíhá paralelně celá řada dílčích procesů. Techniky VR podporují paralelitu průběhu dílčích procesů. Mezi hlavní cíle užití metod VR ve fázi vývoje výrobku řadíme například: časové zkrácení procesu vývoje výrobku, úspora hmotnosti nářadí a vývojových nákladů náhrada reálných modelů a prototypů virtuálními. Proces vývoje výrobku je členěn na jednotlivé činnosti Design Stanovení koncepce produktu Konstrukce produktu Technické výpočty Výroba prototypů Zkoušky Rendering Potenciál rozvoje Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.

Priority Vývoj a zavedení studijních oborů v této oblasti na úrovni řádného studia,terciárního vzdělávání a celoživotní vzdělávání. Výzkum simulačních technik a technik VR pro parametrickou optimalizaci vysoce konkurenceschopných výrobků i jejich součástí. Výzkum simulačních technik a technik VR pro konceptuální optimalizaci inovací vyšších řádů u finálních výrobců i subdodavatelů. Výzkum technik VR pro urychlení přípravy výrobní fáze v celém řetězci výrobních podniků, tedy výrobců i dodavatelů. Výzkum využití VR při návrhu výrobní linky. Výzkum aplikací pro návrh „Digitální továrny“. Užití virtuálních technik (VR) v automobilovém průmyslu, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.

Užití simulačních a virtuálních technik pro VaV v automobilovém průmyslu

2. Bezpečnost dopravy Analýza stavu ve světě - kompatibilita vozidlo-prostředí-řidič - převzetí nebo podpora reakcí řidiče - bezpečnostní systémy - podrobný výzkum reálných nehod - provozní bezpečnost 23

Bezpečnost dopravy 24

8.5 Inteligentní dopravní systémy (ITS) v silniční dopravě, vazba na silniční vozidla Průřezová aktivita Doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc. Škoda Auto a.s. 25

ITS - Intelligent Transport Systems ITS jsou pokročilé aplikace, které zajišťují lepší informovanost, bezpečnější a koordinovanější využívání dopravních síti. ITS v silniční dopravě využívá telekomunikačních, elektronických a informačních technologií, které propojuje s dopravním inženýrstvím za účelem snížení vlivu dopravy na životní prostředí, zlepšení efektivity dopravy a bezpečnosti silničního provozu. Základní funkce ITS: Integrované řízení dopravy jako celku Zajištění bezpečnosti silničního provozu (eCall, GMES) Podpora individuální a veřejné dopravy, podpora systémů pro bezpečné a chráněné parkování Podpora bezpečnostních vozidlových systémů Inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě, vazba na silniční vozidla, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.

Vliv ITS na bezpečnost dopravy ITS mohou pozitivně ovlivnit také všechny hlavní fáze kolize vozidla (viz obr.): Fáze výměny informací Fáze funkce aktivních bezpečnostních systémů Fáze funkce pasivních protinárazových systémů Fáze ponárazová   Inteligentní dopravní systémy v silniční dopravě, vazba na silniční vozidla, doc. Ing. Jaroslav Machan, CSc., Škoda Auto a.s.

8.6 Mobilita a infrastruktura Průřezová aktivita Rozpracovává priority identifikované v 8.5 Vývoj vozidel není možný bez vývoje infrastruktury Ing. Jan Vodstrčil Iveco Czech Republic 28

8.6 Mobilita a infrastruktura Priority doporučené pro ČR - aktivní účast na zavádění ITS v EU - budování intermodálních terminálů - čerpací stanice pro energetický mix - vývoj standardů pro komunikace s ohledem na vývoj vozidel - unifikace a spojení infosystémů hromadné dopravy - aftermarketové produkty pro starší vozidla a „nevozidlové účastníky“ 29

Inteligentní dopravní systémy, mobilita a infrastruktura 30

8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy Průřezová aktivita Ladislav Vopravil Brisk Tábor a.s.

8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy V oblasti materiálového inženýrství se očekávají praktické výsledky jako: zvyšování funkčnosti materiálů snižování hmotnosti při zachování mech. Vlastností energetická nenáročnost recyklovatelnost - minimalizace tření 32

8.8 Zpracování materiálu a výrobní procesy V oblasti výrobních technologií se očekávají praktické výsledky jako: samo adaptivní výrobní zařízení flexibilní výrobní moduly s velkou použitelností sledování toku materiálu v reálném čase - odolnost proti poruchám 33

Materiály a výrobní procesy 34

Použití implementačního akčního plánu IAP byl v době svého vzniku použit a část se již realizuje v rámci Centra kompetence automobilového průmyslu Josefa Božka, TA ČR TE 01020020 Na počátku r. 2013 se předpokládá jednání s TA ČR k podpoře aplikovaného výzkumu na evropské úrovni. IAP obsahuje části zaměřené na inženýrské vzdělávání úroveň – závisí na podílu výzkumu pro automobilový průmysl na univerzitách, podpora z OP VaVpI atraktivita – vybavenost laboratoří a studentské aktivity

Atraktivita pro studenty počínaje středními školami – od r. 2008; benzinový vůz Formula Student: 2011 3 závody 7.-6.-2.místo v Evropě, 2012 – 19. místo ve světové soutěži Hockenheim, Evropa zatím dvě 3. místa). Elektrický vůz v prvních 20 na evropském závodě 2012 Děkuji za pozornost