Современная автомобильная промышленность не стоит на месте и постоянно предлагает потребителям новейшие технологии в машинах. Это не только более комфортный дизайн и лучшие запчасти, но и всевозможные системы, позволяющие спланировать маршрут и облегчающие процесс вождения.
Вождение в плохую погоду или темное время суток всегда проблематично. Именно поэтому исследователи решили придумать так называемые «умные» фары. Их уже устанавливают на дорогие модели автомобилей, а скоро этот процесс приобретет более массовое явление.
Компания Форд планирует использовать на новых машинах адаптивные фары. Они учитывают скорость движения и углы поворотов, способны к изменению интенсивности и направления светового потока, отслеживанию попутных и встречных транспортных средств.
Их использование способно существенно снизить число аварий на дорогах, так как подобные фары препятствуют ослеплению других участников дорожного движения.
В Тойоте решили сократить объемы используемых редкоземельных металлов и изготовить электрические моторы по новым технологиям. При их производстве не используются диспрозий и тербий, а количество неодима уменьшено в два раза. В качестве замены разработчики предложили другие варианты ─ церий и лантан. Цена таких металлов гораздо ниже, что значительно экономит финансовые затраты.
Дополненная реальность
В ближайшем будущем появятся очки Google Glass. Они будут отображать всевозможную информацию об автомобиле, и выполнять следующие функции:
- определение положения машины на карте;
- открытие и закрытие люка;
- контроль климата в салоне;
- блокировка и разблокировка дверей;
- включение и отключение сигнализации;
- контроль за зарядом аккумуляторов.
Volkswagen уже разработали интерфейс Marta. Он поможет пользователям ремонтировать автомобили самостоятельно. Электроника отслеживает взгляд мастера и дает подсказки относительно расположения нужных инструментов или запчастей.
К новейшим технологиям в автомобилестроении относятся кузовные панели, способные накапливать энергию намного быстрее, нежели стандартные батареи. Они позволяют поменять тяжелые и громоздкие аккумуляторы на тонкие и легкие. Для их изготовления понадобится использовать полимерное углеводное волокно и смолы. Пополнение запасов энергии производится включением в розетку, альтернативный способ ─ использование системы рекуперации энергии тормозов. Причем времени для зарядки такой батареи требуется намного меньше, чем для стандартного аккумулятора. Новый материал имеет очевидные преимущества: прочность и легко изменяемую форму. Также, одно из достоинств подобных панелей ─ существенное снижение веса машины. Разработки данной технологии активно идут в компании Volvo.
У компании Mercedes-Benz уже с 2011 года выпускаются автомобили со специальным устройством Attention Assist. Оно разработано для того, чтобы отследить физические возможности водителя управлять машиной. Если возникает необходимость, то системы подают сигналы о прекращении движения. Здесь не требуется непосредственное участие шофера, либо достаточно его минимального вмешательства.
Проверка осуществляется на основании трех факторов. Вот их перечень:
- фиксация взгляда водителя;
- контроль движения транспортного средства;
- оценка поведения водителя.
Автопилот
Многие автокомпании занимаются производством и тестированием систем автономного управления автомобилем. Еще недавно это казалось фантастикой, но теперь машины с системой автоматического вождения уже реальность. Их работа обеспечивается разнообразными датчиками, которые посылают сообщения о препятствиях на дорогах.
К примеру, новейший Мерседес S-класса способен управлять автомобилем, а при необходимости сбрасывать скорость и останавливаться.
Но не только автомобильные концерны разрабатывают «беспилотники». Компания Google тоже создала систему, которая позволяет транспортному средству передвигаться самостоятельно. При этом используются камеры наблюдения, навигационные карты и данные радаров.
В ближайший год в странах Евросоюза планируется оснащения автомобилей системами e-Call. Они разработаны специально для того, чтобы оповещать о дорожно-транспортных происшествиях. При аварии устройство срабатывает и посылает в кризисный центр информацию о месте ДТП, виде используемого топлива и количестве пассажиров.
Согласно статистическим данным, водители регулярно проверяют давление в шинах своих автомобилей. Оно должно соответствовать определенным нормам. Если колеса не накачаны должным образом, то это является прямой угрозой безопасности. Кроме того, расход топлива автоматически увеличивается.
Компания Bridgestone легко решила эту проблему созданием концептуальных безвоздушных шин. Пока их массовое производство еще не налажено, но это в планах на ближайшие пять лет. Такие шины содержат микросетку из жесткой резины вместо воздуха. Последняя обладает способностью сохранять изначальную форму даже при экстремальной нагрузке. Именно поэтому, машина сможет продолжать движение даже при проколе колеса без угрозы для жизни.
Безвоздушные шины будут более экологичными, нежели их предшественники из традиционной резины.
Одна из новых технологий в автомобильной промышленности – это автоматическая парковка автомобиля. Она способна на порядок упростить жизнь водителей в крупных городах. Пока такие новинки устанавливают лишь на дорогие автомобили в топовых комплектациях. Электронные системы способны определить вписывается ли машина по габаритам, рассчитать скорость передвижения и оптимальный угол поворота колес.
У водителя всегда есть возможность остановить автоматическую парковку, если ему что-то не нравится, и поставить машину самому.
От автомобилей будущего можно ждать еще больше различных функций, способных оказать водителям помощь в дороге и на парковке. Инновации однозначно будут развивать в сторону мощности и сверхэкономичности.
Производство современных автомобилей стремительно меняется. Причина изменений инновационные разработки и новые технологии. Предлагаем Вам узнать, какие технологии изменят автомобильное производство в ближайшем будущем?
10) Цифровые технологии
Несомненно, в наше время . К примеру, новые разработки компании Google (Google Glass) или Apple Watch. Многие критики не верят, что новые электронные гаджеты приживутся на рынке. Но как нам кажется новые электронные гаджеты могут с помощью специальных приложений быть полезны в современных .
Ведь с помощью очков Google Glass, где бы вы не находились, (за рулем автомобиля, за сборочной линии на автозаводе или в гараже тюнинг-ателье) любая информация из сети может быть перед Вашими глазами. Причем Вы можете пользоваться информацией, не отвлекаясь от других дел.
9) Солнечная технология
Солнечная быстро становится конкурентоспособной по цене по сравнению с другими источниками энергии. В это даже невозможно поверить, поскольку еще несколько лет назад себестоимость солнечных батарей была в десятки раз больше чем в наши дни. В связи со снижением себестоимости солнечных батарей, они будут влиять на производство автомобилей и возможно на их движение в ближайшем будущем.
Таким образом, автозаводы и транспортные средства могут стать более экологически чистыми, чем сейчас.
8) Двигатель Camless
С самого начала своего появления двигатели внутреннего сгорания имеют распредвалы, которые двигают клапана мотора. Недавно компания Koenigsegg разработала двигатель без распредвала. Для открытия и закрытия клапанов в новом двигателе используются пневматические приводы.
7) Аккумулирование энергии
Вот пример автомобиля, в котором часть лишний энергии аккумулируется в специальных аккумуляторах и конденсаторах. Самое удивительное, что подобные системы уже стали применяться не только на дорогих суперкарах, но и на автомобиле Мазда на которой применяется система i-ELOOP.
6) Новая система продаж новых автомобилей
В ближайшем будущем возможно система производства и измениться. Так многие производители машин будут стараться сократить затраты на производство чтобы снизить издержки влияющие на себестоимость продукции. К примеру, запасы сырья будут сведены к минимуму. Так компании будут закупать именно столько сырья, сколько необходимо, без запаса. Это связано с тем, что многие автопроизводители хотят перейти на мгновенное производство. К примеру, поступил заказ текущего дня на определенное количество автомобилей. Построив оптимальное серийное производство этот заказ может быть выполнен на следующий день.
Поэтому в будущем процесс приобретения нового автомобиля может выглядеть так. Вы пришли в автосалон и оплатили автомобиль в понедельник. Во вторник машина будет выпущена на производстве. В течение трех дней машина будет доставлена с завода в автосалон. Максимум через 7 дней после оплаты Вы получите Ваш новый автомобиль.
Конечно, такая схема возможна, только если автопроизводители создадут гибкую схему производства и поставок комплектующих. Также необходимо более оперативно реагировать на потребности рынка. Но как нам кажется благодаря применению новых модульных платформ, это возможно. Ведь современная архитектура модульных платформ на производстве позволяет на одном модуле производить несколько моделей автомобилей.
5) Автоматизация автомобиля
Очевидно, что рано или поздно в мире в любом случае появиться полностью автономные автомашины. И это приведет к огромным последствиям для . Поскольку автономные машины снизят в несколько раз риск попадания в аварию, многие системы безопасности станут не нужны, что естественно отразится на дизайне интерьера и внешности.
4) Крупнейшие заводы по производству аккумуляторов для электро-автомобилей
Элон Маск (владелец компании Тесла)планирует, построит самый большой в мире завод по производству аккумуляторных батарей для применения в электроавтомобилях. По его планам завод к 2020 году будет выпускать 500,000 шт батарей. Это говорит о том, что технологии гибридных и электрических к 2020 году завоют весь мир. Электрокары, возможно, станут на наших дорогах привычным явлением, а бензиновые и дизельные машины станут реже попадаться нам на глаза. В это особенно вериться, если стоимость топлива к тому времени подорожает в 2-3 раза (прогнозы некоторых зарубежных аналитиков).
3) Электро-автомобили
Такие модели как McLaren P1, Porsche 918, и LaFerrari доказали всему миру, что . Именно благодаря этим машинам мир понял, что электрических машин не стоит опасаться. Также эти модели доказали
Что электрические технологии могут обеспечить автомобили необходимой мощностью и эффективностью, даже если речь идет о спорткарах.
2) Модульные шасси
Является лидером модульной технологии шасси. Так самая известная это модульная масштабируемая архитектура MQB на которой собираются такие модели как Audi A3, новое поколение Audi TT, VW Golf седьмого поколения, Seat Leon и Skoda Octavia.
Так, что в недалеком будущем ожидайте, что другие автопроизводители перейдут на универсальные модульные платформы, на базе которых будут собираться несколько разных моделей автомашин.
Это позволит сократить расходы на производство автомобилей и снизить отпускные цены на продукцию.
1) Углеродное волокно / Композиционные материалы
Фраза "Упростить, а затем добавить легкость" принадлежит создателю (Колину Чепмен). В этой фразе есть доля истины. Каждому производителю хочется сделать автомобиль быстрее, легче и экономичнее. Таким образом, можно угодить всем автолюбителей.
Углеродное волокно давно применяется в автопромышленности. Так сначала углеволокно применялось на гоночных и экзотических суперкарах. В наши дни углеродное волокно прокладывает себе путь в массовый авторынок. Так вложило огромные средства для создания моделей i3 и i8, в которых применяется углеволокно.
Так, что в любом случае ожидайте, что многие автопроизводетели будут применять этот материал все чаше и чаше на своих серийных транспортных средствах.
Современные «цифровые» автомобили содержат десятки контроллеров , объединенных в специальную локальную сеть. В автомобиле множество функций управления можно условно разделить на две группы:
первая группа обеспечивает надёжное функционирование основных узлов автомобиля, например, электронное управление двигателем и обеспечение безопасности: АБС, подушки безопасности и другие.
ко второй группе относятся различные электронные системы управления, обеспечивающие сервис, комфорт и развлечения пассажиров.
Например, бюджетный авто Пежо-206 содержит 27 контроллеров фирмы NEC .
Современный автомобиль, как и любую компьютерную систему с точки зрения объекта управления, можно представить состоящим из множества аналоговых и цифровых датчиков, набора исполнительных устройств и механизмов. На рис . представлены основные узлы автомобиля, для управления которыми используются автомобильные компьютеры.
Рис. Основные узлы автомобиля, управляемые компьютерами
Например, модель BMV745 использует такой микропроцессор, какPentium4.
Рис. Разрядность встраиваемых микроконтроллеров
Примеры используемых ОС во встраиваемых контроллерах. Наиболее популярным выбором является готовая коммерческая операционная система. В обзоре коммерческих операционных систем в последние годы системаMSEmbedded имела самую большую долю рынка, как видно из рисунка.
Рис. Операционные системы встраиваемых микроконтроллеров
На следующем рис. показаны распространенные языки программирования для разработки встроенных систем и,как видно, семейство языков С используется в большинстве разработок. Как видно из диаграммы находит также использование язык ассемблера для некоторых разработок.
Рис. Языки программирования встроенных микроконтроллеров
Краткая история развития микропроцессорных систем
1970 – Intel4004 - первый 4-битный МП;
1972 – Intel8008 - 8-ми битный;
1973 – Intel 8080 K580 (СССР) - аналог I8080;
Intel8085 - помимоCPUбыли таймеры, контроллер прерываний и пр.;
1976 – Intel 8048 - первый контроллер;
1978 – Intel 8051 - MCS 51 (Micro Computer System)
Середина 90-х – семейства: Intel151 иIntel251 – 8 битные, но адресуемая память: 2 20 и 2 24 .
1976 – I8086/I8088 (PCXT - IBM), К1816 (СССР) –аналог I8086.
EC1840 –CCCP–PCXT
1995 – (embedded) – разработаны однокристальные МК архитектуры Х86: 16- и 32-битные.
Основные требования к контроллерам
Коммерческие : 0 … + 70 0 С;
Расширенные : -40 … +85 0 С;
Военные : -55 … +155 0 С;
Низкая стоимость;
Высокая надежность;
Высокая степень миниатюризации;
Малое энергопотребление;
Работоспособность в различных температурных диапазонах в зависимости от применения:
Достаточная производительность для выполнения наборов функций
Архитектурные признаки контроллеров
Гарвардская архитектура (раздельная память для хранения данных (RAM) – энергозависимая и программ (ПЗУ) – энергонезависимая, сейчас популярнаflash;
Интеграция в одном кристалле всех модулей, необходимых для управляющей ЭВМ;
По разрядности контроллеры бывают:
Четырехразрядные- самые простые и дешевые;
Восьмиразрядные – наиболее многочисленное семейство(оптимальное соотношение цены и возможностей) MCS51
Шестнадцатиразрядные iMCS96 ,i80186(88) и другие, более производительные и дорогие.
32-разрядные – это обычно модификации универсальных МП, например i386, 486 и другие
64-х битные (обработка видео)
8-разрядные МК имеют очень широкое применение в различных АСУТП по следующим причинам:
Основная область применения 8-разрядных МК – устройства интеллектуального управления промышленной автоматики и бытовой аппаратуры. В данных применениях не требуется высокоразрядной арифметической обработки, большой процент логических преобразований, не требуется высокого быстродействия в жестких условиях реального времени. Таким образом, 8-битовые МК имеют свою нишу и в настоящее время широко используются промышленные контроллеры, называемые ПЛК .
Много новых применений, где МП ранее не использовалась, но МК не так заметны широкому кругу потребителей продукции, как ПК, так как они с ним не сталкиваются напрямую
МК также характеризуются двумя видами архитектуры: закрытой и открытой, Закрытая архитектура характеризуется отсутствием линий магистралей данных и адреса на внешних выводах корпуса МК, т.е.внешнее наращивание памяти программ, данных и портов не предполагается.
Режимы работы периферийных модулей контроллера настраиваются программно посредством регистров специальных функций этих модулей (таймеры, КП, АЦП, адаптеры параллельные и последовательные и др.
Режимы работы периферийных модулей современных контроллеров, их конфигурация настраиваются программно посредством загрузки кодов настройки в специальные регистры управления (SFR – special function register ).
Повышение производительности МК в рамках требуемой необходимости ведется в таких направлениях как:
Развитие архитектуры ЦПУ МК, например RISC-архитектура
Повышение тактовой частоты
Специализация команд и периферийных модулей МК
Повышение надежности
Переход на на более низкие уровни напряжения и новые технологии и др.
Широко известными фирмами-производителями МК являются Motorola,Microchip,Philips,Atmel,Simensи,Intel, др. И что очень важно – все это является теперь доступным российским разработчикам систем, примером является присутствие в нашем ВУЗе некоторых из ведущих мировых фирм(Motorola,Philipsи др.) Естественно из-за этого есть и проблемы: что выбрать?
MCS 51 является популярным семейством и ряд фирм выпускают клоны:
Компьютерный дизайн и компьютерное производство произвели революцию в проектировании автомобилей, воздушного и наземного транспорта. Раньше проектировщики машин моделировали прототипы из глины, затем тщательно измеряли модель, чтобы получить штамповочные размеры.
В наше время, создавая модель на компьютере, дизайнеры достигают большей точности в проектировании и в производстве, чем когда-либо прежде. Вместо того чтобы помещать глиняные модели в ветряные туннели, чтобы оценить их аэродинамические характеристики, проектировщики могут подвергнуть модель компьютерному тестированию и удостовериться в ее устойчивости. Точно так же прочность машины может быть проверена без затрат на разрушение автомобиля. Компьютеры могут тестировать машины и на такие факторы, как вибрация, теплопроводность, видимость. Даже внутреннее строение машины может быть спроектировано на компьютере, что позволяет достичь более эффективного дизайна двигателя и пассажирского салона.
Дизайн корпуса
Основная роль в дизайне автомобиля принадлежит компьютеру. Графика предоставляет дизайнерам большую подвижность и точность по сравнению со старыми глиняными моделями.
Компьютеризированный дизайн автодвигателя
Терминал автоматизированного проектирования
Компьютер может вычислить и показать поле видимости с места водителя.
Устойчивость машины, экономия горючего и некоторые другие показатели зависят от того, как воздух обтекает корпус машины во время движения. Линии, обозначающие потоки воздуха справа и внизу, показывают области высокого и низкого давления. Чтобы проанализировать сложные водовороты воздушных потоков, требуется суперкомпьютер .
Части и компоненты
После того как разработан внешний стиль машины, необходимо определить место для внутренних узлов и компонентов. Раньше эта задача осуществлялась при помощи двухмерных чертежей, однако компьютер может тестировать различные устройства, передвигать компоненты и исследовать взаимосвязь между ними в трех измерениях.
Хотите, чтобы в вашем автомобиле кнопка открывания багажника была перенесена из неудобного места под руку, а сиденье двигалось вперед еще на пару сантиметров?
Раньше такое было невозможно - автозаводы очень долго реагировали на желания покупателей. А то и не обращали внимания на просьбы, так как для их выполнения пришлось бы перестраивать весь рабочий процесс.
Однако конструирование машин под индивидуальные потребности заказчиков уже не вчерашний, а сегодняшний день. В автомобильной промышленности все активнее применяется компьютерное моделирование и виртуальные испытания вместо бумажного проектирования и создания физических прототипов, все - от отдельной детали до автомобиля в целом - создается на экране монитора.
Корреспондент "Российской газеты" на собственном опыте убедился в том, что за новыми технологиями для управления жизненным циклом изделия - будущее. И оно уже здесь. Производство гоночных машин для Формулы 1 - один из ярких примеров использования цифровых технологий в автопроме.
Штаб-квартира Red Bull Racing расположена в небольшом английском городке Милтон-Кейнс, где в нескольких корпусах сосредоточены проектный офис, испытательные стенды и производство деталей для болидов.
Снимать на заводе, кстати говоря, было нельзя - многие технологии секретны и даже во время экскурсии скрыты за зеркальными окнами офисных помещений. Даже двери открываются с помощью сканера отпечатков пальцев. Зато можно было спрашивать!
И узнать, например, что в команде работает 700 человек. Что в этом сезоне почти каждые две недели на гонку отправляется около 60 человек и 40 тонн груза. Каждый год, по сути, создается новый болид. Он состоит из 7000 уникальных деталей, при этом за сезон разрабатывается и вносится до 30000 изменений конструкции, а от идеи до рабочего экземпляра проходит всего 5 месяцев.
Сразу возникает вопрос - каким образом достигается такая оперативность? И вот тут как раз наступает время поговорить о цифровом производстве. Например - покраска. Знаете ли вы, что нанесение надписей на корпус болида приводит к тому, что он становится менее обтекаемым, возникают микрозавихрения воздуха, которые снижают скорость и увеличивают расход топлива? Так вот - есть технологии, позволяющие и надпись сделать и "заполировать" ее так, что даже лишнего грамма бензина не израсходуется. И еще один нюанс, связанный с покраской - специалисты Red Bull Racing с помощью программных продуктов Siemens, например, выяснили, что матовая или глянцевая покраска болида, как говорится, на скорость не влияют.
"Старые произведенные процессы недостаточно эффективны, они не справляются с растущей сложностью изделия, и его персонификацией под индивидуальные требования заказчика", - говорит Ян Ларссон, директор направления отраслевого и продуктового маркетинга компании Siemens PLM Software. И продолжает: для этого необходимо сначала создать цифровую модель изделия - от болта до конечного изделия - машины. Нужно организовать процесс сбора отзывов покупателей и оперативной обратной связи с ними.
И в целом использование программных продуктов цифрового производства не так уж и дорого. "Для предприятия малого бизнеса стоимость не превысит нескольких тысяч долларов. Конечно, внедрение цифровых технологий на крупном производстве обойдется дороже, но выигрыш - в повышении его эффективности, реакции на необходимые изменения покроет все затраты", - рассказал Ян Ларссон.
В разговоре с корреспондентом "РГ" он конкретизировал: многие российские предприятия, выпускающие сложную наукоемкую продукцию, активно используют цифровые технологии. В их числе предприятия авиастроения, энергетического машиностроения, автомобилестроения.
При этом параллельная коллективная работа конструкторов и технологов в виртуальной среде позволяет разрабатывать управляющие программы одновременно с тем, как идет проектирование детали. Это максимально сокращает сроки изготовления.
И позволяет быстро внедрять совершенно новые технологии, которые пока работают в автоспорте, но вполне возможно - скоро окажутся и на классических автомобильных производствах.