Tuzemské firmy dodávající své produkty jak zdejším, tak zahraničním automobilkám se již neprofilují pouze jako mechaničtí výrobci základních dílů s nízkou přidanou hodnotou. Počet těch, kteří vsázejí na kartu vývoje a případně i vlastní výroby, stoupá, což je dobře pro náš průmysl i ekonomiku a v neposlední řadě je to i pozitivní signál pro zahraniční investory. Odborná erudice českých techniků a zároveň nižší cena práce jsou pro velké zahraniční koncerny či zahraniční technologické firmy velká lákadla pro budování vývojových center v ČR. Tohoto faktu si je vědoma například společnost Bosch, která na českém trhu působí v několika lokalitách. V roce 2019 otevřela pobočka v Českých Budějovicích druhé největší vývojové a testovací centrum svého druhu v Evropě. Větší už je pouze v „rodném“ Německu. „Zaměřujeme se na aplikovaný vývoj automobilových komponentů pro zákazníky z celého světa, některé komponenty vyvíjíme i pro jiná oddělení Bosch v zahraničí. U některých segmentů máme na starosti i vývoj nových generací a platforem a myslím, že mít vývoj a výrobu na jednom místě jednoznačně přináší spoustu výhod, například zvyšování konkurenceschopnosti a flexibility. Další přidanou hodnotou jsou kvalifikovaná pracovní místa, která ve vývoji vznikají, a pomáhají nám udržet pozici atraktivního zaměstnavatele,“ míní Václav Pixa, technický ředitel závodu v Českých Budějovicích. Povědomí, že ČR už dávno není jen montovnou, má i společnost Vitesco Technologies, která dříve spadala pod nadnárodní Continental. Výzkum a vývoj zde má již více než desetiletou historii a kompetence ostravského vývojového centra se neustále rozšiřují.
„Vyvíjíme sofistikované senzory pro technologie pohonu vozidel. Zkušenosti ze světa spalovacích motorů se nám daří převádět do elektrifikace — ať již hybridních, či čistě elektrických motorů.Aktuálně pracujeme na projektu rozšíření vývojových laboratoří, které přinesou řadu nových technologií i pracovních příležitostí, a od roku 2022 poskytneme dvojnásobnou testovací kapacitu,“ odhaluje budoucí plány Jiří Linhart, ředitel tohoto severomoravského vývojového centra. Kromě něj má společnost ještě výrobní závody v Trutnově a Frenštátě pod Radhoštěm, kde zaměstnává přes 4 500 zaměstnanců, takže v sobě snoubí nejen vývoj, ale i produkci. Spojení R&D (research and development, tedy výzkum a vývoj) a výroby v jedné zemi či dokonce v jednom areálu považuje za obrovskou přidanou hodnotu i společnost Varroc Lighting Systems, která se v ČR zabývá vývojem světlometů. Její viceprezident pro globální produktový vývoj Luc Brisson tvrdí, že díky tomu je firma schopna zákazníkovi poskytnout podporu od prvotního nápadu přes vývoj a testování prototypů až po sériovou výrobu: „Dosáhneme tak silné interakce mezi výrobou a návrhem, díky čemuž můžeme naše výrobky vždy optimalizovat.“
Senzory pro různé typy pohonů vozidel Ostravské vývojové centrum společnosti Vitesco Technologies zaměstnává v ČR zhruba 260 vysoce kvalifikovaných technických pracovníků a na některých projektech také intenzivně spolupracuje s VŠB-TUO. Zároveň úzce spolupracuje s výrobním závodem v Trutnově i Frenštátu, kde se vyrábí část vyvinutých produktů, přičemž zbytek mají na starosti další výrobní závody Vivesco Technologies v Evropě, Americe či Asii. Centrum se zaměřuje na vývoj sofistikovaných senzorů pro technologie pohonu vozidel, přičemž se jim dobře daří bohaté zkušenosti ze světa spalovacích motorů převádět i do elektrifikace, ať již hybridních, či čistě elektrických motorů, včetně těch využívajících vodík. Další oblastí vývoje jsou senzory zajišťující komfort ve vozidle, například jde o senzory ve dveřích, které dokážou komunikovat s mobilním telefonem, otevřít auto bez nutnosti klíčku a nastavit další funkce ve vozidle. „Vývoj každého našeho produktu je velice komplexní proces, na jehož začátku stojí buď konkrétní poptávka zákazníka z řad výrobců automobilů, nebo analýza trhu, jejímž výsledkem je predikce budoucí poptávky, a následuje vývoj ‚obecného‘ produktu,“ říká Aleš Filipec, R&D manažer, a dodává, že v Ostravě se setkávají s oběma typy vývojových projektů a pro představu přidává konkrétní příklad. „Pokud má výrobce automobilů plnit legislativní požadavek na maximální množství emisí CO2, můžeme přijít s řešením, které dokáže optimalizovat jeho současný design. Nejprve vyrobíme v naší prototypové dílně hrubé prototypy, zrealizujeme komplexní analýzu a simulujeme vliv různých komponent na množství emisí CO2. Simulace navíc zahrnuje mnoho okolních vlivů, jako je počasí, typ řidiče, stáří vozu či prostředí. Pokud analýza ukáže, že námi navržené řešení má smysl a přináší očekávané zlepšení, můžeme se již zaměřit na technické řešení.“ To musí být dostatečně robustní, vyrobitelné, cenově dostupné a také dlouhodobě udržitelné. Varianty, které splňují tyto požadavky, poté konstruktéři zpracovávají ve 3D programech a provádějí na nich simulace, jako je například teplotní a vibrační namáhaní, k čemuž se používají metody konečných prvků FEM [numerická metoda sloužící k simulaci průběhů napětí, deformací, vlastních frekvencí, proudění tepla, jevů elektromagnetismu, proudění tekutin atd. na vytvořeném fyzikálním modelu — pozn. red.] a programy jako Pro/Engineer, ANSYS, CATIA [parametrický konstrukční systém, simulační software pro fyzikální inženýrství při návrhu, testování a provozování produktů, řešení pro 3D modelování — pozn. red.] a další. „Čím větší inovace je, tím větší je šance, že najdeme oblast, která není dostatečně popsána. Například při vývoji teplotních senzorů použitelných až do teplot blízkých 1 000 °C jsme narazili na problém, že materiálové vlastnosti použitých niklových slitin byly definovány jen do 500 °C. Udělali jsme proto studii materiálových vlastností pro chybějící teplotní rozsah a získali tak chybějící data pro naše simulace.“ V rámci ověřování funkčnosti produktu v Ostravě také testují jednotlivé komponenty nebo interakce mezi díly. První díly se vyrábějí na 3D tiskárnách, prototypových formách, ale také přetvářením jiných dílů. V pozdější fázi využívají prototypy přesných rozměrů a takové kvality, která dovoluje testování s vysokou zátěží. Jakmile vytvoří i odpovídající design, začnou vyrábět testovací vzorky, které musejí projít validací, přičemž validační testy jsou typicky navrženy tak, že simulují svou zátěží celou životnost výrobku. Aleš Filipec k tomu dodává, že důležitou součástí validace jsou také integrační testy, které kontrolují, jestli jsou dané implementace mechanické, elektronické a softwarové části produktu v souladu. V průběhu celého vývojového procesu v centru využívají laboratoře, od prototypové dílny přes materiálovou laboratoř až po různě specializované zkušebny. Mezi jejich vybavení patří například zařízení pro měření elektromagnetické kompatibility (EMC) včetně bezodrazové komory, 3D skener, 3D CT, 3D tiskárna, vysokoteplotní pece do 1 200 °C, testovací stolice pro tlakové senzory do tlaků až 5 000 bar, testovací stolice pro bezkontaktní snímače polohy, zařízení pro řízenou kontaminaci sazemi a olejem, komory pro akreditované zkoušky, přístroje pro testování materiálů, optický 3D mikroskop Keyence s až 1 200násobným zvětšením, UV komora pro vytvrzování vzorků a nízkotlaková plazmová komora k čištění a aktivaci povrchů. „Speciální kapitolou je pak vývoj a testování softwaru, který je často klíčový pro funkčnost senzorů, tedy aby správně měřily to, co mají. Jejich inteligence s každou generací narůstá, což právě klade důraz na větší integraci elektronického hardwaru a vyšší obsah softwaru. Senzor totiž už dávno neplní jen funkci měřicí, ale aktivně spolupracuje s celým systémem. Zároveň se integrují stále nové funkce a algoritmy, které zvyšují přidanou hodnotu pro zákazníka i robustnost produktu. V Ostravě proto pracuje aktuálně kolem 30 softwarových vývojářů a testerů, kteří se o bezchybnou funkčnost programů starají,“ vysvětluje Alena Zahradníková, HR manažerka z Vitesco Technologies.
Redukce oxidů dusíku i získávání energie z vodíku Ve vývojovém centru Bosch v Českých Budějovicích pracuje na 600 specialistů, kteří se zaměřují na aplikovaný vývoj automobilových komponentů pro zákazníky Bosch po celém světě. Výjimečné je například tím, že je jeho budova energeticky soběstačná a disponuje unikátními akustickými laboratořemi. Jedna z nich má prostor pro celé vozidlo a umožňuje tak testování a měření hluku automobilových komponentů na vozidle. Kromě toho centrum pracuje na projektech, jako je digitalizace procesů třeba i s využitím umělé inteligence, software pro řízení zkušeben, který umožní bezpapírové plánování a řízení zkoušek. Další projekty spadají do oblasti vývoje softwaru pro testování vozidel s autonomním řízením. Jedním z nejdůležitějších vyvíjených systémů je DNOX sloužící pro redukci oxidů dusíku u dieselových motorů, přičemž většina komponent pro tento systém se v Českých Budějovicích také vyrábí. [DNOX pracuje na principu dávkování močoviny známé pod obchodním názvem AdBlue do SCR katalyzátoru, kde dochází k reakci oxidů dusíku obsažených ve výfukových plynech s čpavkem. Jako neškodný produkt této reakce vznikají voda a dusík. — pozn. red.] „Kromě toho se zabýváme i projektem, který je součástí výzkumu výroby elektrické energie skrze vodík. Zaměřujeme se v něm na přípravu vody, díky které bude následná elektrolýza efektivnější,“ představuje jeden ze směrů centra Václav Pixa. To, jak vývoj jednotlivých produktů v takto velkém provozu probíhá a jak dlouho trvá, nelze podle něj příliš shrnout do obecné roviny, záleží například na inovačním stupni daného výrobku. Je totiž zásadní rozdíl ve vývojovém procesu palivového článku a palivového modulu. Pokud jde o úplně novou platformu včetně kompletní validace a přípravy linek pro sériovou výrobu, trvá práce týmu čítajícího několik desítek odborníků klidně dva až tři roky. U aplikací stávající platformy pro nového zákazníka se čas zkracuje na zhruba šest měsíců. „U vysokého stupně inovace vycházíme z analýzy technologických trendů, na jejímž základě pak nastartujeme paralelní inovační projekty směřující k vývoji nové technologie potřebné pro dosažení vytyčeného cíle. Během této fáze dochází k využití všech možných virtuálních přístupů a teprve po potvrzení realizovatelnosti dané technologie nastoupí prototypová fáze směřující k základnímu designovému návrhu.“ A právě stavba prototypů je jednou z dalších oblastí, které se českobudějovické centrum věnuje, a to i za využití speciálních zařízení. Již v prototypových fázích také vývojáři využívají a sbírají data a provádějí datovou analytiku i s využitím umělé inteligence pro pochopení závislostí a optimalizaci budoucích výrobních řetězců. Nedílnou součástí prototypového technologického portfolia je zde 3D tisk jak v oblasti plastů, tak i kovů. „Hlavní využití 3D tisku je u nás v oblasti prototypových vstřikovacích nástrojů, kde jsme například schopni během 14 dnů postavit prototypový nástroj pro plastový díl a zákazníkovi dodat požadované vzorky k testování,“ říká Václav Pixa a doplňuje, že v případě nízkého inovačního stupně se vychází z dostupné platformy, která se adaptuje na potřeby zákazníka. Vzhledem k dostupnosti produktu tak výrazně klesá potřeba využití virtuálních přístupů, a ani prototypová fáze proto nemusí být tak intenzivní a kusově bohatá.
Světlomety, které zná celý svět Poslední zmíněná společnost, Varroc Lighting, působí v České republice ve třech lokacích a zaměstnává v nich 3 000 lidí, přičemž globální výzkumné a vývojové centrum i výrobní závod se nacházejí v Novém Jičíně. Jejich světlomety, designová signální osvětlení i přidružená elektronika jsou žádané automobilkami po celém světě. Využívají v nich totiž nejmodernější technologie, a to vlastní provenience i od dodavatelů. „Pomoc od externích společností vyhledáváme především v případech, kdy prudký nárůst pracovního zatížení přesáhne naši kapacitu. Spolupracujeme se sítí dodavatelů, kteří poskytují specializované inženýrské služby a požadované dovednosti, a to buď dlouhodobě, nebo na konkrétní úkol. Využíváme široké škály dovedností od outsourcingových a dodavatelských firem, od mechanických přes elektronické, softwarové až po validační inženýrství. Ve velmi specifických případech využíváme také služby akreditovaných specialistů, kteří zajišťují záležitosti, jež si vzhledem k chybějící kvalifikaci nedokážeme vyřešit sami,“ pokračuje Luc Brisson. Vývoj každého produktu začíná ve společnosti vždy fází koncepčního návrhu. Ten reaguje na požadavky od zákazníka týkající se funkce, výkonu, tvaru a způsobu validace produktu, který máme navrhnout. Po analýze se vytváří návrh pomocí systému CAD a zároveň se tvoří i veškeré funkce produktu a jeho různých komponent. „Po dokončení fáze prvotního návrhu je nutné dané řešení ověřit pomocí různých technik, jako je simulace, kalkulace a verifikační zkouška. Během následující fáze prochází prototyp produktu zkouškami, a to především za účelem ověření, zda návrh vyhovuje daným požadavkům,“ popisuje zrod světlometu. Poslední fází je validace produktu, která umožňuje pomocí zkoušek ověřit, zda produkt vyrobený ve výrobních podmínkách vyhovuje všem požadavkům kladeným na výrobek a výrobní postup. Vývoj takového produktu trvá až třicet měsíců a pracuje na něm i padesát techniků z deseti různých profesí. Přidaná hodnota světlometů však netkví pouze v zakázkovosti, ale také samozřejmě v užitých technologiích. Ať už jde o různé elektronické systémy uvnitř světel, jako je například ADAS (advanced driver-assistance systems) kamera, nebo řídicí moduly komunikující s vozem i světlomety pomocí pokročilých algoritmů a zajišťující bezchybné fungování svazku světla. A sofistikovaných technologií bude podle Luca Brissona přibývat. „Integrace a slučování dat z různých čidel bude mít obrovský přínos pro to, aby světelné technologie poskytovaly mnohem větší přesnost, pohodlí, bezpečnost a předvídatelnost při řízení. Nová architektura vozů velmi brzy umožní takové slučování a výměnu dat. Předběžné a následné zpracování bude zajišťováno pomocí elektronických řídících jednotek rozmístěných po celém vozidle. Nový světelný zdroj jako například laserová dioda bude také v budoucnosti cestou k dosažení vyšší účinnosti, přičemž bude vyžadovat špičkovou elektroniku a funkční bezpečnostní koncepci,“ představuje na závěr možné trendy příštích let. /Kristina Kadlas Blümelová/
