Digital Electric Apparatus Twin Hybrid Simulation

Kuva
FMU ja FMI liityntä
Sähkömoottoreita ja -generaattoreita valmistetaan laajalti Suomessa. Suomessa valmistettavat sähkökoneet ovat korkean teknologian tuotteita tyypillisesti ne on kustomoitu pitkälle asiakkaan käyttökohteeseen soveltuviksi. Nämä ovat vientivetoisia korkean lisäarvontuotteita, joissa kilpailu on globaalisti kova ja kilpailukyvyn pitäminen vaatii jatkuvaa kehittymistä. Sähkökoneiden energiatehokkuus ja energian käyttö liittyvät suoraan kestävän kehityksen tavoitteiden saavuttamiseen. Kaikesta maailmassa tuotetusta sähköenergiasta sähkömoottorit kuluttavat 50 %.

Kansallisesti tehdään huippututkimusta digitaalisten kaksosten ympärillä ja niiden soveltamisista todellisiin teollisiin käyttökohteisiin. Tutkimusta digitaalisten kaksosten ympärillä on ollut aktiivisesti, esim. Digibuzz-LUT, SmartTram-LUT. Kaikkien Suomen johtavien huipputiedeyhteisöjen (LUT, Aalto, VTT) ovat toimineet kehityksen vetureina. Kaikki ovat tunnistaneet, että digitaaliset kaksoset ovat tärkeitä kehityskohteita ja tutkimus on aktiivista. Teollisen uudistumisen edelläkävijä yrityksillä digitaalisia kaksosia on jo käytössä sekä niitä on kehitetty aiemmissa projekteissa sekä LUT:ssa että Aallossa (esim. DigiPro, Semtec, e3power, INTENS hankkeissa). Hankkeissa luodut yksittäiset digitaaliset kaksoset ovat osoittaneet potentiaalin tarjota kaupallisesti varsinaisen fyysisen tuotteen lisäksi sen digitaalista kaksosta.

Myös maailmanlaajuisesti tutkimus ja kehitys on keskittynyt osaratkaisuihin erityisesti diagnostiikan ja kunnossapidon näkökulmasta. Digitaalisten kaksosten laaja hyödyntäminen useissa elinkaarenvaiheissa sekä niiden yhteensopivuuteen liittyvät kysymykset ovat ratkaisematta myös pidemmälle digitalisoituneessa teollisuudessa. Sähkömekaanisten järjestelmien toteuttamiseen liittyy tavallisesti laaja toimittajaverkosto ja ne puolestaan voivat edelleen kytkeytyä osaksi esimerkiksi tuotantoympäristöjä asiakkaan puolella.

Tässä hankkeessa keskitytään siihen, kuinka nämä hajanaiset ja yksittäisiin ongelmiin keskittyneet digitaaliset kaksoset voidaan rakentaa systemaattisesti ja standardoidusti. Käytännössä tämä vaatii sen, että järjestelmätasolla toimiva sähkömekaaninen systeemi jaetaan pienempiin osakokonaisuuksiin (FMU) ja kytketään yhteen käyttöliittymään toteuttamaan kokonaisuutta (FMI). Pyörivissä sähkökoneissa osakokonaisuudet ovat esimerkiksi sähkömoottorin osat (roottori, staattori, runko) sekä taajuusmuuttaja, jolla sähkömoottoria käytetään. FMU-malli kuvaa valikoidusti yhteensopivuuden ja yhteiskehittämisen kannalta vaadittavat rajapinnat peittäen muun toteutuksen yksityiskohdat ja säilyttäen yritysten välisen luottamuksen. FMU-moduulit keskustelevat keskenään FMI-alustalla. Koko järjestelmän mallilla voidaan optimoida energian käyttö ja todentaa sitä käytönaikana.

Toteutusaika
-
Projektin tila
Päättynyt
Toteutusalue
Kansallinen
Rahoitus
BF Co-Creation
LABin rooli
Osatoteuttaja
Yksikkö
Teknologia
Painoala
Innovaatioiden kaupallistaminen
Tavoitteet
Projektissa tavoitellaan yhteistyöverkostoa, jossa avainasemassa on tiivis ja jatkuva yhteistyö. Yritykset voivat selventää, mitä kehityskohteita heillä on tiedossaan. Lopullinen malli verifioidaan yritysten järjestelmän kanssa co-innovation hankkeen aikana. Tutkimuksellinen näkökulma on selventää, kuinka tarkka mallin ja sen osien on oltava. Selvitetään kumpi on teollisuudelle tärkeämpää: osamalli vai kokonaisjärjestelmä? Tarkennetaan ymmärrystä teollisuuden tärkeimmiksi kokemista haasteista ja tarpeista sähkökoneiden digitaalisen kaksosen aihepiirissä.
Hankkeen vaikuttavuus
Jatkossa co-innovation-hankkeessa luodaan sähkömoottoreiden ja niihin kytkettyjen komponenttien FMI ja FMU rakennekonseptit sekä kehitetään olemassa olevia digitaalisia malleja yhteensopivaksi rakennestandardiin yhdessä teollisuuden kanssa.

Tavoitteena on, että mukana olevat yritykset kasvattavat kyvykkyyttä toimittaa tuotteiden mukana standardinmukaisia FMU osia esimerkiksi laajempaan kokonaisuuteen, esim. auton tai työkoneen kokonaismalliin sekä hyödyntää niitä itsenäisesti myös tuotteiden parantamiseksi. Tavoitteena on, että platform toimii loistavasti ja yrityskumppanit standardisoivat sen ja levitetään tietoa koko liiketoimintaverkostoihin muualle teollisuuteen. Kokonaismallin tarkastelujen tekeminen on julkisen tutkimuksen osa.
Projektipäällikkö
Alexander Matrosov
Projektipäällikkö
alexander [dot] matrosovatlab [dot] fi
Yhteistyössä
Sijainti