Samochody elektryczne są kluczem do obniżenia emisyjności sektora transportowego. Możliwe, że w przyszłości urzeczywistnią również ideę transportu zeroemisyjnego. Silniki elektryczne cechują się najwyższą sprawnością. Obecnie poważną barierą przyczyniającą się do ograniczonego dostępu dla aut elektrycznych są nadal mało popularne punkty ładowania baterii. Dobrą „przejściową” alternatywą mogą się okazać napędy hybrydowe. Jakie są inne możliwości?
Auta elektryczne różnią się między sobą rozwiązaniami napędu czy sposobami uzupełniania ubytków energii. Rozróżniamy BEV (Battery Electric Vehicle), HEV (Hybrid Electric Vehicle), REEV (Range-Extended Electric Vehicle) i FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle). BEV to “najczystszy” rodzaj auta elektrycznego. Jest napędzane wyłącznie silnikiem elektrycznym, cechuje się najwyższą sprawnością wykorzystania energii, która wynosi w przybliżeniu aż 80%. Dla porównania w tradycyjnych silnikach spalinowych wykorzystywane jest zaledwie 18% do 25% energii wytworzonej podczas spalania paliwa. Warto podkreślić że, samochody elektryczne nie emitują spalin. Ponadto przy założeniu zasilania prądem, do którego wytworzenia nie wykorzystuje się paliw kopalnych, mogą być praktycznie zeroemisyjne. Ich zasadniczą wadą jest jednak konieczność regularnego ładowania baterii i ograniczony zasięg pojazdu. Jakie są więc perspektywy i alternatywne rozwiązania ekologicznego transportu?
Samochody BEV – efektywne energetycznie, ale mało praktyczne?
Zasadniczym źródłem energii, a zarazem najdroższym elementem w samochodach typu BEV, jest bateria. Obecnie najszersze zastosowanie w pojazdach elektrycznych znajdują baterie litowo-jonowe, które cechują się największą gęstością energii. Parametr ten odnosi się do ilości energii, jaka może być zmagazynowana w jednostce masy lub objętości akumulatora. Ma on decydujący wpływ na liczbę kilometrów, jaką można przejechać samochodem pomiędzy kolejnymi ładowaniami. Producenci wciąż pracują nad poprawieniem tego parametru. Mimo to nadal stanowi on zaledwie 1/10 gęstości energii tradycyjnych paliw.
Co więcej, parametry wydajności i żywotnośćbaterii w samochodach elektrycznych różnych producentów mogą się od siebie różnić. Ich trwałość w dużej mierze zależy także od warunków eksploatacji, a w szczególności odpowiedniej temperatury pracy. Ubytki energii w samochodach BEV są w niewielkiej części rekompensowane przez np. hamowanie regeneracyjne. Nie ulega jednak wątpliwości, że baterie zasilające silnik elektryczny wymagają regularnego ładowania. Przy stosunkowo niskiej dostępności ładowarek może to być problematyczne, nie wspominając o jeździe pozamiejskiej. Użytkownicy tego typu samochodów często zwracają też uwagę na długi czas ładowania. Alternatywą mogą być samochody hybrydowe, które czerpią energię także z innych źródeł.
Jakie są zalety samochodów HEV, PHEV, REEV i FCEEV?
Zestawy akumulatorowe Knauf Automotive chronią baterię elektryczną we wszystkich typach samochodów elektrycznych
We wszystkich samochodach hybrydowych rozwiązanie napędu stanowi „tandem” jednostki spalinowej i elektrycznej. Dzielą się one na trzy podgrupy. Pierwsza z nich to miękkie hybrydy, tzw. mHEV. W tym przypadku silnik elektryczny nie napędza samodzielnie samochodu, lecz pełni funkcję rozrusznika i alternatora. Wspiera on silnik spalinowy, co przekłada się na niższe zużycie tradycyjnego paliwa. Druga grupa to pełne hybrydy (HEV). W tym rozwiązaniu silnik elektryczny może samodzielnie napędzać samochód, ale krótkotrwale i przy niewielkich prędkościach. Ponadto wspomaga jednostkę spalinową podczas przyspieszania.
Zarówno w mHEV, jak i HEV baterie są ładowane tylko podczas hamowania regeneracyjnego i jazdy na luzie. Eliminuje to problem z dostępnością punktów ładowania. Możliwość ładowania baterii z sieci istnieje natomiast w przypadku hybryd typu plug-in, czyli PHEV. Dzięki takiemu rozwiązaniu na samym silniku elektrycznym można pokonać nawet kilkadziesiąt kilometrów. Kolejnym rodzajem auta hybrydowego jest REEV. W tym przypadku silnik spalinowy służy tylko do zasilania silnika elektrycznego lub ładowania baterii. W związku z tym jednostka ta jest mniejsza, co obniża także całkowitą wagę samochodu. Ostatnią kategorią są auta z ogniwami paliwowymi na wodór, które zasilają silnik elektryczny, czyli FCEV. Posiadają one większy zasięg niż BEV i szybciej można je naładować. Dobór odpowiedniej hybrydy zależy od indywidualnego sposobu użytkowania samochodu i personalnych potrzeb.
Read more at: Hydrogen-powered cars – costs, emissions and market information
Jak rozwiązać problem częstego ładowania samochodów elektrycznych?
Części samochodowe ze spienionego polipropylenu efektywnie redukują masę pojazdów.
Ze względu na większą elastyczność w kwestiach eksploatacyjnych hybrydy mogą być pewną alternatywą dla samochodów napędzanych tylko jednostką elektryczną. Są jednak bardziej skomplikowane i mniej przyjazne środowisku. Jednostki elektryczne stosowane w samochodach typu BEV są bardziej żywotne, tańsze w konserwacji i eksploatacji, a także cichsze. Jak więc można rozwiązać problem niewygodnego dla użytkowników częstego ładowania? Do rozwiązań, nad którymi wciąż trwają prace, można zaliczyć np. ładowanie bezprzewodowe bazujące na zjawisku indukcji. W tym przypadku samochód nie musiałby być podłączany do stacji, co mogłoby być wygodniejsze dla użytkowników. Inną wygodną opcją jest wymiana zużytej baterii na naładowaną. To wymagałoby jednak standaryzacji typów, połączeń i wymiarów baterii, co na obecnym etapie jest niewykonalne.
Schowek do bagażnika wykonany z EPP.
Metodą dostępną od ręki jest natomiast obniżanie masy własnej samochodu. Przekłada się to bezpośrednio na mniejsze zużycie energii do jego napędzania i zwiększenie zasięgów. Części samochodowe ze spienionego polipropylenu EPP pozwalają na produkcję bardzo lekkich siedzeń, zderzaków, zagłówków czy elementów bagażnika. Są bardzo wytrzymałe, a przy tym nawet o 65% lżejsze niż ich odpowiedniki z twardego plastiku. Wytwarzane z nich zestawy akumulatorowe posiadają także doskonałe właściwości cieplne, dlatego zapewniają skuteczną ochronę baterii przed ekstremalnymi temperaturami. Amortyzując wszelkie wstrząsy i uderzenia przedłużają żywotność ogniw baterii, a co za tym idzie także samochodu elektrycznego.
Pandemia COVID-19 skomplikowała sytuację przemysłu samochodowego, okresowo ograniczając zapotrzebowanie na nowe samochody. Fabryki musiały zmniejszyć produkcję także z powodu restrykcji sanitarnych, zachorowań wśród własnych pracowników oraz mniejszej dostępności podzespołów i materiałów. Bardzo dotkliwy okazał się brak półprzewodników, o którym szybko zrobiło się głośno.
Efekty uboczne cyfryzacji
Podzespoły półprzewodnikowe są powszechnie wykorzystywane od dziesięcioleci, ale w ciągu ostatnich 20–30 lat zapotrzebowanie przemysłu motoryzacyjnego na te elementy wzrosło wielokrotnie. Ten trend będzie się nasilał wraz ze wzrostem produkcji pojazdów z napędem hybrydowym i elektrycznym oraz samochodów wyposażonych w zaawansowane systemy komputerowe, zwłaszcza zdolnych do jazdy autonomicznej.
Wśród elementów półprzewodnikowych pożądanych przez przemysł motoryzacyjny są układy scalone wielkiej skali integracji: mikroprocesory, mikrokontrolery, pamięci, wyspecjalizowane czujniki, przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe, elementy optoelektroniczne. Lista jest długa, a podaż została bardzo zredukowana. O podzespoły półprzewodnikowe konkurują inne branże: automatyka przemysłowa, producenci komputerów, aparatury medycznej, urządzeń pomiarowych, urządzeń audio, telewizorów.
Podzespoły są produkowane i dostarczane w systemie just-in-time. Wytwórcy nie gromadzą rezerw w magazynach, a jeśli tak, to są one minimalne, a okres przechowywania często liczy się w godzinach. W takich warunkach wstrzymanie produkcji elementów półprzewodnikowych wywołuje lawinę opóźnień: staje produkcja modułów sterowników silników (ECU), komputerów pokładowych i innych. Producenci OEM, którzy również zaopatrują się w systemie just-in-time, nie mają wielkiego wyboru – mogą zatrzymać produkcję albo produkować samochody bez elektroniki i magazynować je w oczekiwaniu na wznowienie dostaw.
U podstaw półprzewodnikowego kryzysu leżą przerwy w dostawach płytek z monokryształu krzemu, na których, w wyniku skomplikowanych procesów, powstają układy scalone. Technologia wytwarzania tego podstawowego surowca jest znana i rozwijana od dziesięcioleci. Osiągnęła poziom, który wymaga zachowania tak rygorystycznych warunków produkcji, że podłoża do najbardziej złożonych układów scalonych potrafi produkować jedynie kilka firm na świecie. Ograniczenia w transporcie i zatrudnianiu pracowników odcięły rynek mikroelektroniki od dalekowschodnich kooperantów. W rezultacie światowy przemysł motoryzacyjny doświadczył zapaści.
Zmiana układu sił
Zapotrzebowanie na nowe technologie otwiera dostęp do rynku motoryzacyjnego firmom, które przez wiele lat nie miały wielkich szans na włączenie się do gry: małym producentom, start-upom, firmom programistycznym. Zwłaszcza te ostatnie, czasami zatrudniające kilka lub kilkanaście osób, mogą z powodzeniem pracować nad oprogramowaniem, które docelowo będzie wykorzystywane przez wielkie koncerny.
Część takich przedsiębiorstw zostanie przejęta przez gigantów i włączona do ich działów rozwojowych, ale wielu innowatorów może wybrać ścieżkę samodzielnego rozwoju i czerpać z tej strategii wymierne zyski. To stwarza szansę na odświeżenie rynku, podzielonego dotychczas między dobrze znanych graczy.
Fot.
Obserwowane na rynku problemy z dostępnością procesorów dla branży motoryzacyjnej mogą skutkować obniżeniem globalnej produkcji samochodów nawet o niemal 8 milionów sztuk. Jednocześnie wzrost znaczenia nowych obszarów, jak elektromobilność, może stanowić dla tego sektora dużą szansę rozwoju, którą niezależnie od okoliczności warto jak najlepiej wykorzystać.
Szczególne wymagania w zakresie cyfrowej synchronizacji produkcji już od lat są domeną branży motoryzacyjnej. Ponieważ narzuca ona wyśrubowane standardy w łańcuchu dostaw, każde odstępstwo od planu jest tu dużym wyzwaniem. W dobie powszechnych zakłóceń globalnego łańcucha dostaw, sektor automotive może zyskać szczególnie dużo wdrażając gotowe i zwinne rozwiązania w chmurze, czyli dostosowane do potrzeb branży motoryzacyjnej nowoczesne, kompletne platformy wspierające zarządzanie przedsiębiorstwem.
Motoryzacja w… chmurze
Ze względu na dużą dostępność, niemal nieograniczoną skalowalność oraz wysoki poziom bezpieczeństwa, rozwiązania IaaS (ang. Infrastructure as a Service – infrastruktura jako usługa) pomagają zasypać powstałą przez lata cyfrową przepaść i w prosty sposób dostosować firmową infrastrukturę IT do potrzeb współczesnego, cyfrowego świata. Jednak w przypadku branży automotive, prawdziwym przełomem są dostępne w modelu SaaS, kompletnie zintegrowane z motoryzacyjnym łańcuchem dostaw, gotowe platformy cyfrowe powstałe na bazie systemów klasy ERP. Te oferują użytkownikom szereg korzyści i przewag konkurencyjnych, wobec których zarówno najwięksi producenci samochodów czy rozwiązań OEM dla branży motoryzacyjnej, jak i małe firmy, nie mogą przejść dziś obojętnie.
Dostępne jako pełna usługa systemy klasy ERP zapewniają wysoką elastyczność i skalowalność, pozwalając na bieżące dostosowywanie zasobów do potrzeb biznesowych. Pozwalają usystematyzować procesy i rozwijać prowadzoną działalność w oparciu o sprawdzone modele i funkcjonalności biznesowe. Nieoceniona jest też łatwość wprowadzania innowacji w oparciu o technologie zintegrowane w branżowej chmurze. Co istotne, w przypadku chmurowych systemów ERP czy pakietów oprogramowania korporacyjnego, jak Infor CloudSuite Automotive, ich wdrożenie trwa zazwyczaj kilka miesięcy, podczas gdy dla rozwiązań on-premises są to nawet trzy lata!
Zarządzanie popytem
Uruchomienie specjalizowanego branżowo systemu w chmurze wymaga mniejszego zaangażowania zasobów firmy. Większość funkcji i procesów jest gotowych i skrojonych do potrzeb sektora motoryzacyjnego. Organizacje adaptujące ten model działania doświadczają mniejszych zakłóceń biznesowych związanych z prowadzonym wdrożeniem, a co najważniejsze korzystają zawsze z najnowszych wersji systemu udostępnianych na bieżąco bez konieczności upgradu i migracji. W efekcie klienci mogą zrealizować korzyści biznesowe z inwestycji w chmurowy system klasy ERP znacznie szybciej, niż w przypadku tradycyjnych rozwiązań. Niezwykle istotną cechą cyfrowych platform branżowych, jak Infor CloudSuite Automotive, są zintegrowane rozwiązania do zarządzania popytem. Rozszerzają i uzupełniają one tradycyjne procesy biznesowe ERP, obsługując standardowe praktyki biznesowe przedsiębiorstwa, jak również jego partnerów handlowych. Funkcjonalności z tego obszaru obejmują m.in. zarządzanie i monitorowanie automatycznej komunikacji EDI z klientami i partnerami handlowymi, zgodnie z wymaganiami ich procesów biznesowych. W razie potrzeby wiadomości można importować, edytować i dostosowywać ręcznie. Obsługiwane są typowe formaty EDI, takie jak UN/EDIFACT, ASC X12 i VDA.
Sprawny łańcuch dostaw
W przypadku firm motoryzacyjnych możliwość szybkiego korzystania z wdrażanych w chmurze rozwiązań nabiera dziś znaczenia ze względu na wyższą niż kiedykolwiek wcześniej potrzebę wglądu, kontroli i szybkiego reagowania na potencjalne zakłócenia w łańcuchu dostaw. W ciągu ostatnich kilkunastu miesięcy branża automotive boryka się z problemami spowodowanymi przez niską dostępność masowo stosowanych w nowych autach chipów i mikroprocesorów. Opóźnienia związane z ich produkcją i dostawami powodują znaczne zawirowania u producentów aut, którzy ograniczają produkcję. Według niektórych szacunków może to dotyczyć niemal 8 milionów samochodów, które nie zostaną wyprodukowane[1].
Strategiczne wsparcie w zarządzeniu tym wyzwaniem stanowi nowoczesne oprogramowanie SCM (ang. Supply Chain Management – zarządzanie łańcuchem dostaw). Chmurowe rozwiązania takich producentów jak Infor zapewniają zwiększoną widoczność w poszczególne elementy łańcucha, a tym samym umożliwiają lepsze planowanie dostaw i szybszą reakcję na ewentualne problemy. Tym bardziej, że na konkurencyjnym rynku widoczność łańcucha dostaw musi wykraczać poza podstawowych dostawców i obejmować wszystkie warstwy całej sieci dostaw. Doskonała znajomość wszystkich szczegółów to jedyny, w miarę niezawodny sposób na uzyskanie realnego obrazu sytuacji, wytypowanie i eliminację potencjalnych wąskich gardeł i zagrożeń. Nowoczesne narzędzia SCM pozwalają na szybsze podejmowanie trafnych decyzji, związanych chociażby z ponownym wyznaczaniem trasy wysyłek i dostaw czy optymalnej alokacji zapasów.
Rozwiązania Infor w praktyce
Dzięki chmurowym oraz instalowanym lokalnie rozwiązaniom Infor, już ponad 800 firm z branży motoryzacyjnej redukuje złożoność i poprawia widoczność swoich łańcuchów dostaw oraz poprawia produktywność. Jedną z nich jest brytyjski producent legendarnych motocykli Triumph. Firma postanowiła przeprowadzić całkowitą modernizację cyfrową i zastąpić szereg wykorzystywanych systemów jednym, nowoczesnym narzędziem – systemem Infor LN. Pozwolił on zwiększyć elastyczność w zakresie zamawiania produktów i komunikacji z klientami, umożliwił też dostęp w czasie rzeczywistym do cennych danych i wskaźników ze wszystkich fabryk i linii produkcyjnych. Migracja do oprogramowania Infor LN pozwoliła Triumph’owi zwiększyć widoczność i kontrolę nad liniami montażowymi, jakością komputerowych schematów projektowania i wykazami materiałów oraz ułatwiła analizę dostępnych w jednym miejscu danych, generowanych przez podstawowy system ERP.
Na rozwiązaniach Infor polega też SEG Automotive. Ten globalny dostawca motoryzacyjny korzysta z kolei z pakietu Infor CloudSuite Automotive. Dzięki temu jest w stanie sprostać dzisiejszym wyzwaniom rynkowym. Wielodostępowa platforma chmurowa Infor poprawia wgląd w poszczególne procesy i nadzór nad łańcuchem dostaw, a tym samym pomaga szybko i sprawnie reagować w przypadku jego zakłóceń oraz podejmować optymalne decyzje. Co istotne, w swojej działalności SEG Automotive korzysta z rozmaitych technologii Industry 4.0. One również wspierane są przez oprogramowanie Infor CloudSuite Automotive, które umożliwia standaryzację cyfrowych procesów biznesowych, poprawia kompleksową widoczność, a także pomaga stosować zintegrowane planowanie biznesowe i oparte na sztucznej inteligencji analizy.
Innowacje made in… Wrocław
Co ciekawe, część rozwiązań Infor tworzonych m.in. dla branży motoryzacyjnej rozwijana jest we wrocławskim Center of Excellence firmy. Odpowiada ono za projekty związane z całym cyklem życia kilku kluczowych produktów Infor – rozwój, wdrożenie i utrzymanie. Tworzone we Wrocławiu technologie związane z obszarem inteligencji biznesowej, Big Data i uczenia maszynowego pomagają klientom Infor w cyfrowej transformacji ich biznesu i budowaniu przewag konkurencyjnych w dobie Przemysłu 4.0.
Aby dowiedzieć się więcej o rozwiązaniach Infor dla branży Automotive zachęcam do odwiedzenia strony producenta, zapoznania się z licznymi materiałami Infor z tego obszaru oraz do udziału w regularnie organizowanych szkoleniach i webinariach.
O autorze:
Mariusz Siwek, Sales Director Poland & Baltics w Infor to menedżer posiadający ponad dwudziestoletnie doświadczenie w branży oprogramowania biznesowego. Do Infor dołączył w 2006 roku. Obecnie jest odpowiedzialny za strategię wprowadzania rozwiązań Infor na rynki Europy Wschodniej. Do jego głównych zadań należą aktywne poszukiwanie nowych partnerów oraz realizacja planów rozwoju firmy w regionie. Mariusz Siwek jest absolwentem studiów MBA na TSM Business School oraz posiada tytuł magistra technologii informatycznych i zarządzania produkcją.
[1] https://automotivesuppliers.pl/pl/europa/niemal-8-mln-aut-nie-zostanie-wyprodukowanych-z-powodu-braku-polprzewodnikow