05-figes-giris-uzun_Layout 1
Transkript
05-figes-giris-uzun_Layout 1
DERGİDEN Değerli AR-GE Dergisi okuyucuları, B FİGES İLERİ MÜHENDİSLİK VE ARGE TEKNOLOJİLERİ DERGİSİ 2014-2 / Sayı: 5 (Temmuz-Ağustos-Eylül 2014) ISSN: 2147-9550 FİGES A.Ş. Adına Sahibi Yönetim Kurulu Başkanı Dr. Tarık Öğüt Sorumlu Yazı İşleri Müdürü Dr. Tarık Öğüt Tarik.Ogut@figes.com.tr Yayını Hazırlayanlar Cavit Çınar Nesrin Güven Yönetim Yeri FİGES A.Ş. Ulutek Teknoloji Geliştirme Bölgesi, Uludağ Üniversitesi Görükle Kampüsü, 16059 Nilüfer Bursa Telefon : +90 224 280 8525 Faks : +90 224 280 8532 www.figes.com.tr TEKNİK HİZMETLER Yayına Hazırlama ve Tasarım UMSA Prodüksiyon Ltd. Şti. Telefon: +90 312 225 4173 Basım Yeri Ada Ofset Matbaacılık San. ve Tic. Ltd. Şti. Litros Yolu 2. Matbaacılar Sitesi E Blok No: ZE-2 Kat:1 Topkapı / İSTANBUL Telefon: +90 212 567 1242 Matbaa Sahibi: Kemal Kabaoğlu ugün, Türk otomotiv sanayinin, üretim teknolojileri ve ürün kalitesi açısından, dünyanın önde gelen otomotiv ülkelerindeki sanayi düzeyine ulaştığını gururla söyleyebiliriz. Tedarik sanayimizin Co-Design yeteneğinin ise devletin sağladığı Ar-Ge teşvikleri, Ar-Ge Merkezlerinin yaygınlaşması ve otomotiv ana firmalarının bu yöndeki zorlayıcı talepleri ile her geçen gün biraz daha gelişmekte olduğunu büyük memnuniyetle gözlemlemekteyiz. Dünyanın önde gelen otomotiv şirketlerinin beyanlarına göre, sadece 5-6 yıl sonra, otonom giden "akıllı" araçlar kara yollarında yerlerini alacaktır. Bu beyanlardan otomotiv yan sanayimiz açısından alınması gereken mesaj; Otomotiv Sensörleri, Otomotiv Radarları, Navigasyon Sistemleri, Gömülü Yazılımlar, Gece Görüş Sistemleri vb. geliştiren ve üreten şirketlerimizin ortaya çıkması için gerekli ticari ekosistemin acilen oluşturulmasıdır. Günümüzde, bir otomobilin maliyetinin %40'ı elektrik-elektronik ve gömülü yazılımlardan oluşmaktadır. Bu oran, hibrit araçlarda %50'nin üstüne çıkmakta olup, 2020 yıllarında ise bu oranın %70'lere tırmanması öngörülmektedir. Büyük çoğunluğu uluslararası şirketlerden oluşan Türk otomotiv ana sanayi, bu gelişmeler çerçevesinde, elbette yeni ürünlerle Türkiye'de ve uluslararası piyasalarda yerini alacaktır. Bunun tam tersine, büyük çoğunluğu yerli sermayeli olan yan sanayimiz için ise alınması gereken acil tedbirler vardır. Taşıt Araçları Yan Sanayicileri Derneği (TAYSAD)'ne üye şirket sayısı 330 olup, bu şirketlerden yerli sermayeli olanlarının büyük çoğunluğu, bugün itibariyle sadece mekanik ürünler imal etmektedir. Bu şirketlerin acilen parça üretiminden sistem üretimine geçiş yapması ve bunu yaparken de ürettiği sisteme elektronik ve gömülü yazılım katarak "akıllı" sistemler geliştiren ve üreten bir şirkete dönüşmesi, bir seçenek olmaktan çıkmış; son teknolojik gelişmelerle bir zorunluluk haline gelmiştir. Son on yılda baş döndürücü bir gelişme grafiği sergileyen savunma sanayimize ve bu sanayimizi planlayan ve yönlendiren Savunma Sanayii Müsteşarlığımıza da önemli görevler düşmektedir. Savunma sanayimizin öne çıkan özelliği, kritik teknolojileri milli imkânlarla geliştirmesi ve üretmesidir. "Nedir bu kritik teknolojiler?" diye sorduğumuzda, karşımıza sensörler, radarlar, navigasyon sistemleri, gömülü yazılımlar, çip tasarım ve üretimi, MEMS, gece görüş sistemleri, kompozit malzemeler vb. çıkmaktadır. Bunlar ise neredeyse bire bir şekilde otomotiv yan sanayimizin zayıf ve eksik kaldığı alanlarla örtüşmektedir. Bu olgu, ülkemiz için çok büyük bir fırsattır. Bu fırsatı doğru kullanabilirsek hem savunma sanayimiz sivil sektörlerde de faaliyet göstererek daha sürdürülebilir duruma gelecek hem de otomotiv yan sanayimiz teknolojik bir atılım yaparak bir "sıçrama"yı başaracaktır. Ülkemiz ise böylece, katma değeri yüksek ürünlerle dengeli bir ekonomik büyümeyi garanti altına alacaktır. Saygılarımla, Dr. Tarık Öğüt Yönetim Kurulu Başkanı, FİGES A.Ş. Yayın Türü Yerel Süreli Türkçe İngilizce Bilimsel Yayın 3 ayda bir yayımlanır. 1 Dergiden 2 FİGES’ten Haberler ve Yaklaşan Etkinlikler Dergide Yayımlanan Yazı, Fotoğraf, Harita, İllüstrasyon ve Konuların Her Hakkı Saklıdır. Kaynak Gösterilmek şartıyla Alıntı Yapılabilir. Yayınlanan Eserlerin Sorumluluğu Eser Sahiplerine Aittir. 12 Elektrikli Araç Teknolojisi Önündeki Fırsatlar ve Tehditler 20 AL-KOR Otomotivin Elektroniğe Yolculuğu 15 Sürekli Tümleştirme ile Motor ve Aktarma Organları Kontrollerinin Geliştirilmesi: PERSIST 22 Elektrikli Araç Motoru için Elektromanyetik ve Isıl Tümleşik Analizleri Aksi belirtilmedikçe tüm görseller: © ANSYS, MATHWORKS ve FİGES Para ile satılmaz 18 Otomotiv Elektroniği ve Yazılımında Model Tabanlı Tasarım ARGE DERGİSİ 1 HABERLER I FİGES’ten 2 www.figes.com.tr Savunma Sanayinden Otomotiv Sektörüne Teknoloji Transferi F İGES, bu yıl 18’incisini düzenlediği Bilgisayar Destekli Mühendislik ve Sistem Modelleme Konferansı’nın konusunu, özel olarak “Otomotiv Elektroniği” şeklinde belirledi ve İstanbul’da düzenlenen konferansa, 169’u özel sektörden, 36’sı da üniversitelerden olmak üzere, 205 kişi katılım gösterdi. FİGES’in, Türkiye’de otomotiv elektroniği konusundaki ge- lişmelere öncülük etmesi ve savunma sanayi ile otomotiv sektörünü bir araya getirerek iki sektör arasında teknoloji transferi köprüsü kurmak amacı ile düzenlediği konferansa katılan davetliler ve konuşmacılar, bu buluşmadan büyük bir memnuniyet duyduklarını ve bir vizyon elde ederek ayrıldıklarını ifade ettiler. ARGE DERGİSİ 3 HABERLER I FİGES’ten Abdullah Raşit GÜLHAN Yönetim Kurulu Başkanı SİNERJİTÜRK Etkin İş ve Güç Birliği Vakfı T ürkiye, halen dünyanın 16’ncı büyük ekonomisidir. Türkiye Cumhuriyeti hükümeti, cumhuriyetimizin 100’üncü yılında, yani 2023 yılında, Türkiye’mizin dünyanın ilk 10 ekonomisi arasına girmesini hedeflemiştir. İlk 10 ekonomide yer alan ülkelere bakıldığında; bu ülkelerin çeşitli alanlarda güçlü markalara sahip oldukları, teknoloji ürettikleri ve fen bilimlerinden spora ve sanata kadar çeşitli alanlarda başarı çalışmalara imza attıkları görülmektedir. Teknoloji üretmenin, güçlü markalara sahip olmanın, ülkemizi istediğimiz noktaya taşımakta önem verilmesi gereken hususlar olduğu görülmektedir. Türkiye, nüfus olarak dünyada 19’uncu sırada ve yüz ölçüm olarak 34’üncü sıradadır. Görece olarak hem nüfus hem de yüz ölçüm bakımından büyük ülkeler arasında olan ülkemizin, kalkınmasında birden fazla sayıda ileri teknoloji alanında veya başka bir ifade ile çeşitli sektörlerde teknoloji üretmesi ve hatta teknolojiye yön vermesi gerekmektedir. Peki, bu nasıl sağlanmalıdır? Dünya ülkeleri arasında, rekabette başarılı sonuçları nasıl almalıyız? Bu sorulara cevap teşkil edecek çalışmalara, gayretlere SİNERJİTÜRK VAKFI olarak çeşitli çözüm önerileri ve faaliyetlerimiz ile katkı sağlamaya çalışmaktayız. Savunma sanayinin, son 10-15 yıl içinde, Savunma Sanayii Müsteşarlığımızın yol göstericiliğinde, teknoloji üretme hedefine gün be gün önemli katkılar yaptığına şahit olmaktayız. Savunma sanayi, son yıllarda, hem üretimde hem ARGE’de hem millileştirmede hem de ihracatta büyük atılımlar yapmıştır. Kendi savunma sanayimiz tarafından üretilen silah ve teçhizatın oranı %60 seviyesine çıkmıştır. Savunma sanayi bunu nasıl başardı? Otomotiv sektörü, ülkemizde üretilen bir araçtaki katkımızı %50 seviyesi üzerine çıkarmak için neler yapmalıdır? Bunlar tartışılmaktadır. Özellikle savunma sanayine münhasıran kurulan bir müsteşarlığının hedefleri doğru ve net belirlemesi ve offset ile başlayan teknoloji aktarma ve sonrasında ARGE’ye dayalı yerli üretim olgusu ile sanayileşme ve teknoloji üretme hedefinin diğer sektörler için de örnek teşkil ettiğine inanıyoruz. FİGES tarafından İstanbul’da düzenlenen bu toplantının da savunma sektöründe oluşan tecrübe ve 4 www.figes.com.tr bilgi birikiminin otomotiv sektörüne aktarılma vesilesi olarak son derece önemli bir işlevi bulunmaktadır. Bugün, Türkiye otomotiv endüstrisi oldukça önemli bir üretim üssüdür; ama bir ARGE üssü değildir. Bu aşamada, biraz önce kısaca değindiğim SİNERJİTÜRK VAKFI’nın ülkemizin çağdaş uygarlıklar seviyesinin üstüne çıkmasında, teknoloji üreten ve hatta teknolojiye yön veren ülke olmasına ne gibi ve nasıl katkıları olacağı sorusu akla gelebilir. Bu soruyu, FİGES’in düzenlediği bu güzide toplantıya katılanları çok kısa bilgilendirmek adına cevaplandırmaya çalışacağım. SİNERJİTÜRK VAKFI, her şeyden önce ülkemizin daha hızlı kalkınmasına katkı sağlamak üzere şu 8 ileri teknoloji alanı ile faaliyetlerini sınırlandırmıştır: Endüstriyel Tasarım, Enerji, Gemi İnşaat, Otomotiv, Nanoteknoloji, Sağlık Teknolojileri, Savunma Havacılık-Uzay ve Telekomünikasyon-Bilgi Teknolojileri. Ancak, dünyadaki gelişmeler ve ülkemizin gelecek ihtiyaçları çerçevesinde, bu alanları güncellemek, bazılarını çıkarmak veya yeni alanları ilave etmek yönünde dinamik ve etkin bir yaklaşıma sahip olduğumuzu da belirtmek isterim. SİNERJİTÜRK olarak; “Haberleşme&Bilişim” ve “Savunma-Uzay-Havacılık” sektörlerinde, 2008 yılından bugüne kadar, 7 etkinlik gerçekleştirdik. Hemen hepsi de ilgili Sayın Bakanlarımızın, Müsteşarların ve Kurum Başkanlarının 3 gün boyunca katıldığı, belki de yegâne etkinliklerdir. Bu etkinlikler, ikili görüşmeler yolu ile yurt içinden ve dışından katılan profesyonellerimizin ve şirketlerimizin birbirlerini tanımalarını ve aralarında bağların güçlenmesini sağlarken, etkinliklerde yer alan stantlarda, şirketlerimizin ürün ve kabiliyetleri hakkında farkındalık da oluşturdular. SİNERJİTÜRK açısından düzenlenen bu etkinlikler önemli olmakla birlikte, Vakfımızın temel faaliyet alanı etkinlikler düzenlemek değildir. SİNERJİTÜRK VAKFI, 94 ülkeden 274.000 kişiye ulaşan ağında, öncelikle çok yakında Türk Profesyonelleri ve Türk Şirketleri Veri Tabanını hazırlayarak yurt içinde dışında yaşayan insanlarımız ve şirketlerimiz hakkında önemli çalışmalar yaparak onların daha da güçlü konumlara gelmesi için çaba sarf edecektir. Öte yandan yurt dışında gönüllü temsilcilikler açmak sureti ile oradaki işlerden ve ihaleler ve iş birliği arayışları gibi türlü gelişmelerden üyelerini bilgilendirecektir. Bunların dışında, örneğin üniversite öğrencilerine yönelik birçok faaliyeti sürdürecek olan SİNERJİTÜRK hakkında, size bu süre zarfında bu kadar bilgi vermekle yetineceğim. Saygılarımı sunuyor, toplantımızın başarılı geçmesini diliyor ve başta Sayın Dr. Tarık Öğüt olmak üzere, emeği geçen tüm FİGES çalışanlarına şükranlarımı arz ediyorum. ARGE DERGİSİ 5 HABERLER I FİGES’ten Ahmet Hamdi ATALAY İcra Kurulu Üyesi NETAŞ Telekomünikasyon A.Ş. B ir ülkenin ve toplumun zenginleşmesi, ancak ürettiği değerle mümkün olabilmektedir. Üretilen değerin yüksekliği, yaratılan katma değer ve kullanılan teknolojinin yüksekliği ile doğru orantılıdır. Dolayısıyla ileri teknoloji geliştirilmesi ve kullanılması, toplumsal zenginliğin de anahtarı durumundadır. İleri teknoloji geliştirilmesi, ancak bu alanda yapılacak ARGE çalışmaları ile mümkündür. İleri teknolojinin en kolay geliştirilipyaygınlaştırılabileceği alanların başında, “Elektronik” gelmektedir. Elektronik aynı zamanda, otomotivden sağlığa, üretimden eğitime hemen hemen tüm endüstri dallarında kullanılan temel taşlardan biri haline gelmiştir. Otomotiv endüstrisi, daha çok mekanik teknolojilerin kullanıldığı bir alan olarak düşünülmekteydi. Yakın geçmişte, otomobillere, ses ve alarm sistemleri gibi sürücüye konfor sağlayan elektronik birimlerin de dâhil olmasıyla elektronikleşme başlamış oldu. Günümüzde ise konfora yönelik birimlerin yanında güvenlik, kontrol ve performansı attıran elektronik birimlerle otomobil tekerlekli bir bilgisayara dönüşmektedir. İleri teknoloji geliştirilip kullanılmasıyla yaratılan katma değer de artmakta; bunun etkisi, ihracat rakamlarında, birim başına sağlanan gelir artışı ya da toplam ihracat gelirleri artışı olarak ortaya çıkmaktadır. Toplam ihracatımız içerisinde, ileri teknolojili ürünlerin payı %4,8‘dir. Bu oran, Almanya’da %32, ABD’de ise %46 seviyesindedir. İhraç ettiğimiz ürünlerin kilogram başına değeri, 1,5 dolar seviyesindedir. Katma değeri yüksek 6 www.figes.com.tr olan ürünler üreterek bu rakam en az iki katı seviyesine çıkarılmalıdır. Bunu gerçekleştirmek mümkündür; çünkü halen yapılan ihracatta, teknopark kaynaklı ürünlerin kilogram fiyatı 6-7 dolar seviyesindedir. Bunun nedeni, teknoparklarda gerçekleştirilen ARGE faaliyetlerinin ihraç ürünlerindeki katma değeri arttırmasıdır. Yerli katma değerin arttırılması, ileri teknoloji geliştirilmesi ve kullanılması için ARGE faaliyetlerinin desteklenmesi konusunda, savunma sanayinde Savunma Sanayii Müsteşarlığı koordinasyonunda gerçekleştirilen başarı hikâyeleri ve iyi uygulamaların, diğer sektörlere de aktarılması gerekir. Koray GÖKALP Genel Müdür FİGES A.Ş. S avunma Sanayii Müsteşarlığı (SSM), kara araçları projelerinde, %100 milli çözümler aramaktadır. Özelikle silah taşıyıcı, keşif-gözetleme, personel taşıma, KBRN teşhis gibi çok amaçlı roller için tasarlanacak zırhlı araçlar için büyük kaynaklar ayrılmıştır. SSM ve savunma sanayi firmaları, hızla çalışmalara devam etmektedir. Ayrıca milli Güç Grubu Geliştirilmesi Projesi başlatılmış, pek çok kara ve deniz aracında kullanılacak motor ve transmisyon tasarım ve üretimi için adım atılmıştır. SSM’ye son 10 yılda teslim edilen ve bundan sonra teslim edilecek bütün kara araçları, %100 milli olmak zorunda olsa da maalesef içerisindeki güç grubu (motor ve transmisyon) yerli değildir. Bugün, milli güç grubu, yani motor ve transmisyon tasarımı ve üretimi, Türkiye Cumhuriyeti’nin, belki de yakın dönemdeki en büyük projelerinden biridir. Savunma sanayi için geliştirilen kara araçları, otomotiv sektöründe de kullanılabilecek sistemler içermektedir. Özel Maksatlı Taktik Tekerlekli Zırhlı Araç (ÖMTTZA ) Projesi için ilgili geliştirme alanları; araç yönetim sistemi, motor ve transmisyon elektronik yönetim sistemi, muharebe sahası komuta kontrol sistemi, KBRN keşif donanımı ve keşif gözetleme sistemi mekanik sistemleridir. Silah Taşıyıcı Araç (STA) Projesi için ilgili geliştirme alanları; araç yönetim sistemi, motor ve transmisyon elektronik yönetim sistemi, muharebe sahası komuta kontrol sistemi, keşif gözetleme sistemi ve mekanik sistemlerdir. Güç Grubu Geliştirilmesi Projesi kapsamında, ilk etapta 2 farklı güç grubu tasarımı yapılacaktır. 1. 1500-1800 bg Altay Tankı Güç Grubu 2. 1000-1200 bg Fırtına Obüs Güç Grubu 1500-1800 bg aralığındaki bir motor, yaklaşık küçük bir oda büyüklüğündedir. Ancak tasarlanacak motor ve transmisyonun 5 m3lük bir hacme sığması gerekmektedir. Bu özel tasarımlı motor, otomotiv sektörü için üretilecek motora çok büyük bir başlangıç oluşturacaktır. Eksik kalacağı tek nokta ise emisyon değerleri olacaktır. Çünkü savunma sanayinde. emisyon değerleri dikkate alınmamaktadır. Emisyon kriterleri için ayrıca çalışmalar yapılması gerekecektir. ARGE DERGİSİ 7 HABERLER I FİGES’ten Dr. Mehmet DUDAROĞLU Yönetim Kurulu Başkanı Taşıt Araçları Yan Sanayicileri Derneği (TAYSAD) O tomotiv endüstrisi, global anlamda dünya ekonomisinin, en dinamik ve birçok sektöre yön veren önemli bir lokomotifi. Dünyadaki küresel otomotiv tedarik sanayinin pazar büyüklüğü, 2012 yılı itibariyle yaklaşık 1,4 trilyon dolar seviyesinde idi. Bu değerin, 2020’ye kadar, yıllık ortalama yüzde 6,5’luk bir büyüme ile 2,3 trilyon dolara ulaşması beklenmektedir. Türkiye ise küresel otomotiv tedarik sanayi pazarında, 5 temel parça grubu baz alındığında, en büyük pazar payına sahip 10. ülke olarak önümüze çıkıyor. Ancak, Türk tedarik sanayinin dünyadaki yerini, bu şekilde matematiksel olarak görmenin ötesinde, şu değerlendirmeyi de yapabiliriz: Yarattığımız kalite, güven, üretimde esneklik ve lojistik avantaj gibi unsurlarımızla dünyada ilk sıralarda tercih edilen bir tedarik sanayi haline geldik. Türkiye’de, çeşitli niteliklerde, bin kadar otomotiv yan sanayi firması yer alıyor. Bunların 335’i TAYSAD’ın üyesi olarak faaliyetlerini sürdürüyor. Üyelerimizin yıllık iş hacmi, yaklaşık 20 milyar doları buluyor. Üyelerimiz 110 binin üzerinde personele istihdam sağlarken, Türkiye’nin, geçen yılki toplam 21,3 milyar dolarlık toplam otomotiv ihracatından da yüzde 43 pay aldılar. Bu yıl, ihracatın 23 milyar doları aşmasını ümit ediyoruz. Yan sanayi olarak ihracatımızın da yine bunun içerisinde yüzde 43 seviyelerini korumasını; hatta birkaç puan artmasını bekliyoruz. TAYSAD olarak “Güçlü Sanayi Güçlü Marka” sloganı ile yürüttüğümüz faaliyetlerimiz ile güçlü sanayi stratejisine ulaşabilmek için Ar-Ge ve inovasyon stratejilerinin üye firmalarda yaygınlaşmasını sağlamayı amaçlıyoruz. Türkiye’de Ar-Ge ve inovasyon, emekleme sürecindedir. Ülkemizdeki Ar-Ge merkezlerine baktığımızda, Türkiye’deki 155 adet Ar-Ge merkezinin 60 tanesinin otomotiv sektöründe olduğunu görüyoruz. Bunların 46’sı ise TAYSAD üyesi firmaların bünyesinde bulunuyor. Son 4-5 yıllık süreçte, otomotiv sektöründe Ar-Ge çalışmaları hız kazanmıştır. Ancak bu çalışmaların %25’i inovasyon alanında olurken %75’i ürün ve süreç geliştirme alanında olmaktadır. Güçlü marka stratejimizin hedefine ulaşabilmesi için küresel pazarlarda da çalışmalarımız var. Bunlarla ilgili finanslar çözümler üretmek de çalışmalarımız arasındadır. Türkiye’deki ana sanayinin yerlilik oranı %51 iken tedarik sanayinin yerlilik oranı %64’tür. Bu rakamlar, 8 www.figes.com.tr 2011 yılında, Ekonomi Bakanlığının desteği ile yapılan bir çalışma sonucunda ortaya çıkmıştır. Günümüzde, sadece üretimle yol alabilmek artık mümkün değil. Üretimin yanında yaptığımız ürünleri de kendimiz tasarlayabilmeliyiz. Yetkinliğimizi geliştirmemiz gereken motor ve motor parçaları, güç aktarma organları, elektrik ve elektronik sistemler gibi ana ürün grupları var. Ayrıca, gelecekte elektronik daha da önemli olacak. Hibrit ve elektrikli araçlara yönelim biliniyor. Buna göre de malzemeler değişiyor; teknolojiyi yakalamamız gerekiyor. Dolayısıyla yedek parça üreten firmalarımız da bu konuları yakından takip etmeli. Araç maliyetinde, elektroniğin payı 1950 yılında %1’in altında iken 2010 yılında %35’e yükselmiştir. 2030 yılında ise %50 seviyesine ulaşacağı öngörülmektedir. Otomotiv sektörümüz, ekosistemimizin bütününde yer alan yetkin oyuncuların desteğiyle, “lider” ülkelerden biri olma potansiyeline sahiptir. Bu potansiyelimizi, yüksek katma değerli teknolojik ürünler üretmeye yönlendirerek sloganımızdaki gibi daha da güçlü sanayimizle güçlü markalar yaratmak istiyoruz. Otomotiv sanayinin satış ve pazarlama alanındaki yetkinliği ve savunma sanayinin mühendislik alanındaki yetkinlikleri birleştirilerek iş birliğine gidilebilir. Mevcut mühendislik yeteneklerinin nasıl satılabilir hale getirileceği düşünülmelidir. Çünkü dünyada, teknolojiler, savunma sanayinde geliştirildikten sonra diğer sektörlere yayılır. Savunma sanayi firmaları, stratejik planlarına odak alanları olarak otomotiv elektroniğini koyarlarsa iş birliği süreci daha da hızlanacaktır. Otomotiv Sanayinde Savunma Sanayinin Katkısı Vedat ÜNAL Proje Lideri ASELSAN Silah Sistemleri ve İnsansız Sistemler Programı Müdürlüğü G ünümüzde, araç üretim maliyetlerinin yaklaşık olarak %30-35’lik bir bölümünü, elektronik ve gömülü yazılımlar oluşturmaktadır. Elektronik teknolojilerindeki artış ile önümüzdeki 10 yıllık dönemde, bu payın daha da artarak %40 ile %70 arasına çıkması öngörülmektedir. Dış Ticaret Müsteşarlığı (DTM)’nın yürütmekte olduğu Girdi Tedariki Strateji (GİTES) çalışmaları kapsamında, otomotiv eylem planı temel hedefleri içinde yer alan elektronik bileşenlerde yurt içi tedarik imkânlarının geliştirilmesi hedefi ile uyumlu olarak, elektronik sistem ve gömülü yazılımların Türkiye’de geliştirilerek üretilmesi, elde edilen katma değerin arttırılması açısından önemlidir. Savunma sanayi sektöründe yurt içi imkânlarla ürün geliştirme, doğrulama ve üretme konusu önem kazanmış ve ASELSAN bu konuda öncü konuma gelmiştir. ASELSAN, bu süreçlerde üniversite, araştırma kurumları ve yan sanayi ile entegre hareket ederek yerli imkanlarla geliştirilmiş yüksek teknolojiye sahip ürünler ortaya koymaktadır. Savunma sanayi için geliştirilmiş olan bazı ASELSAN ürünleri, özellikleri açısından otomotiv sektöründe kullanılan ve kullanılacak olan ürünlerle benzerlik göstermektedir. Otomotiv için geliştirilen ürünler, ortak teknolojik altyapılardan yararlanılarak, benzer süreçlerle ve benzer doğrulama adımları ile ortaya çıkarılmaktadır. Her iki alanda da güvenilirlik ve çevre koşulları dayanımı © ASELSAN ASELSAN'ın çevre koşulları test altyapısından 2 örnek: titreşim testi ve yağmurlama testi ön planda yer almakla birlikte, otomotiv alanında, yüksek üretim miktarları ile birlikte maliyetlerin azaltılması önemli bir husus olarak ortaya çıkmaktadır. ASELSAN tarafından geliştirilmekte olan savunma sistemlerinin uyarlanarak otomotiv sanayinde doğrudan kullanılabilir hale getirilmesi, teknoloji hâkimiyeti yüksek olan ASELSAN tarafından gerçekleştirilebilecektir. ASELSAN’ın n Görev bilgisayarı, n Kullanıcı arayüzünü sağlayanürünler, n Elektrik motoru ve motorsürücüleri, n Otonom hareket kontrolyazılımları, n Gece görüş ve termal görüntüleme birimleri, n Radarlar ve n Güvenilir ve gerçek zamanlı çalışan gömülü yazılımlar konularındaki bilgi birikimi ve teknolojik hâkimiyeti, yüksek teknolojiye sahip yeni nesil otomotiv ürünleri geliştirme potansiyeli oluşturmaktadır. Savunma alanında dünya çapında yenilikçi ürünler geliştiren, bu ürünleri ile dünya devleri ile rekabet eden, hem Türkiye hem dünya pazarına ürünler sunan ASELSAN, otomotiv alanında da önemli katkılar sağlayacaktır. ARGE DERGİSİ 9 HABERLER I FİGES’ten Otomotiv Elektroniği Savunma Sanayimizden Teknoloji Transferi Evren YÜCEL Elektronik ve Yazılım Sektör Müdürü Savunma Sanayii Müsteşarlığı Sanayileşme Daire Başkanlığı avunma sistem ihtiyaçları, 1990’lı yıllara kadar daha çok hazır alım yoluyla karşılanmıştır. 1990-2000 yılları arasında, lisans altında ortak üretim ve yerli olarak tasarlanmış / üretilmiş alt sistemlerin ortak üretilen sistemlere entegre edilmesi yöntemi, savunma sistemi ihtiyaçlarının karşılanması için tercih edilen bir yöntem olmuştur. 2000’li yıllarda, sistem tasarım sorumluluğu da alınmaya başlanmış ve önemli yurt içi katma değer oranlarına ulaşılmış; savunma sistemleri ülkemizde tasarlanıp üretilmiştir. Bugün ana muharebe tankı, savaş uçağı gibi savunma sistemlerinin yerli firmalar tarafından tasarlanıyor olması, kimseye şaşırtıcı gelmemektedir. Otomotiv sanayinde de yurt içi katma değer oranlarının arttırılması için, ilk adım kapsamında yerli olarak tasarlanıp üretilmiş otomotiv alt sistemlerinin, ülkemiz ve dünya pazarında önemli pay sahibi otomotivlerde kullanılması için gerekli girişimler yapılabilir. Otomotiv yan sanayicilerimiz, ülkemizde Ar-Ge için sağlanan fonları ve savunma sanayimizin de kabiliyetlerini kullanarak, geliştirdikleri otomotiv alt sistemlerini, gerekli kalifikasyon testlerinden geçirip, otomotiv sistem tasarımcılarına, bir sonraki nesil otomotivlerde kullanılması için sunabilirler. Tekrarlanmayan maliyetleri otomotiv sistem tasarımcısından talep etmeyen ve rakipleri ile benzer kalifikasyona sahip alt sistemleri tasarlayan yan sanayicimizin, rakiplerinin önünde yer alma ihtimalinin yüksek olduğunu değerlendirmekteyiz. Dünya pazarında önemli yere sahip otomobillerde ülkemizde tasarlanıp üretilmiş alt sistemlerin kullanılması, ülkemiz sanayinin kendine güvenini arttıracak ve otomotiv sistem tasarımcısı olmak yönünde daha hızlı adımlarla ilerlemesine imkân sağlayacaktır. Savunma sanayi, özellikle elektronik ve yazılım alanında kazandığı bilgi birikimi ile otomotiv sektörü için gerekli tüm elektronik ve yazılım ağırlıklı alt sistemleri tasarlayacak ve üretebilecek yetenektedir. Elektronik ve yazlım ağırlıklı projelerde, yurt içi katma değer %70-80 oranına ulaşmıştır. Projelerde, kaynakların %20-30’unun yurt dışına çıkmasına, yurt dışından tedarik ettiğimiz mikro-elektronikler sebep S 10 www.figes.com.tr olmaktadır. Projelerde yurt içi katma değerin arttırılması için, ülkemizde bir mikro-elektronik üretim tesisinin kurulması planlanabilir. Fakat sadece savunma sanayine hizmet edecek bir mikro-elektronik üretim tesisinin sürdürebilirliği, maliyet etkin olarak işletilebilmesi daha zor olacaktır. Bahse konu tesisin çok fazla sayıda sistem üreten otomotiv sektörüne de hizmet etmesinin planlanması, tesise yatırım yapılmasını daha maliyet etkin hale getirecek ve tesisin sürdürülebilirliğini artıracaktır. HABERLER I Yaklaşan Etkinlikler Automechanika Moscow 2014 Fuarı 25-28 Ağustos tarihleri arasında Rusya’da düzenlenecek olan Automechanika Moscow 2014 Fuarı’na, FİGES A.Ş. olarak stant açarak katılım sağlayacağız. Etkinlikle ilgili detaylı bilgiye, http://www.mims.ru/en-GB adresinden ulaşabilirsiniz. 18. Bilgisayar Destekli Mühendislik ve Sistem Modelleme Konferansımızı Gerçekleştirdik Bu yıl, “Otomotiv Elektroniği” Savunma Sanayimizden Teknoloji Transferi başlığıyla, 18 Nisan’da, 18. kez düzenlediğimiz Bilgisayar Destekli Mühendislik ve Sistem Modelleme Konferansımızı, 250’den fazla katılımcı ile gerçekleştirdik. 40’a yakın konuşmacı ve panelistin katıldığı etkinliğimizde, savunma, otomotiv, makina ve beyaz eşya sektörlerinden temsilciler başta olmak üzere, farklı üniversitelerden birçok akademisyeni konuşmacı ve katılımcı olarak ağırladık. Sonuç olarak, özellikle son 10 yılda yapılan çalışmalarla kendi sistem çözümlerini tasarlayıp üretir hale gelen savunma sanayinin, otomotiv sektörü için de çözümler üretmesiyle savunma sanayi daha da güçlenecek; gerek savunma gerekse otomotiv sektöründe yurt içi katma değerin arttırılması için önemli bir ADEX 2014 Fuarı Azerbaycan’da, 11-13 Eylül tarihleri arasında gerçekleştirilecek olan ADEX 2014 (International Defence Industry Exhibition)’e, Savunma Sanayii Müsteşarlığı himayesinde düzenlenecek “milli katılım” çerçevesinde, FİGES A.Ş. olarak stant açarak katılım sağlayacağız. Detaylı bilgi için http://www.adex2014.com/2014/ adresini ziyaret edebilirsiniz. adım atılmış olacaktır. Başta savunma elektronik ve yazılım sanayi olmak üzere, savunma sanayinin kabiliyetlerinin otomotiv sektöründe kullanılması için, Savunma Sanayii Müsteşarlığı Sanayileşme Dairesi olarak otomotiv yan sanayicilerine rehberlik yapabileceğimizi belirtmek isteriz. ARGE DERGİSİ 11 MAKALE I Otomotiv Elektrikli Araç Teknolojisi Önündeki Fırsatlar ve Tehditler K Prof. Dr. R. Nejat TUNCAY Okan Üniversitesi ve Mekatro Ltd. Doç. Dr. Özgür ÜSTÜN İTÜ ve Mekatro Ltd. 12 www.figes.com.tr ara yolu taşımacılığının geçmişine bir göz atıldığında, 19. yüzyılın sonları ile 20. yüzyılın başlarında satış üstünlüğünün elektrikli otomobillerde olduğu görülür. O tarihlerde, petrolle çalışan taşıtlar marş, vites, gürültü, titreşim ve yağ kokusu gibi sorunları aşamamıştı. Elektrikli otomobiller, yukarıdaki özellikleri ve fiyatları itibariyle petrolle çalışan benzerlerinden çok üstün bulunuyordu. Şekil 1’de, o dönemde taksi hizmeti veren bir elektrikli araç görülmektedir. Madem elektrikli araçlar bu denli üstün idi, o halde ne oldu da 1920 yılından itibaren elektrikli araçlar ortalıktan siliniverdi? Bunun birden çok nedeni bulunmaktadır. ABD‘de petrol yatakları bulundu; petrol bollaşarak ucuzladı; kara yol- ları gelişti ve uzun mesafe seyahatlere uygun hale geldi ve öldürücü darbe olarak Ford, seri üretim modeline geçti. Petrolle çalışan araçların imalat ve işletim maliyetleri çok düştü; menzilin uzamasına ise akü ile çalışan elektrikli araçlar ayak uyduramadı. Sonuç olarak, bir ürünün yaşaması için teknik ve mali yönden avantajlı olmasının gereği, bir kez daha görüldü. Günümüzde ise hemen hemen bütün otomotiv firmalarının elektrikli ve hibrit elektrikli otomobiller için prototipler ürettikleri ve piyasaya sürmeye başladıkları görülüyor. O zaman, yeni sorular sormak gerekiyor. Elektrikli araç çağı geri mi geldi? Hangi parametreler, bu araçların piyasaya hâkim olmasına ya da tersine neden olabilir? Elektrikli ve hibrit elektrikli araçların pek çok türü bulunmaktadır. Burada, yalnızca elektrikli araçlar için kısa bir karşılaştırma yapılacaktır. Günümüzün teknolojisinde, elektrikli bir araçta tekerleklere iletilen mekanik enerji, elektrik makinası tarafından üretilmekte ve basit bir dişli üzerinden tekerleklere aktarılmaktadır. Elektrik enerjisi ise bataryalardan sağlanmaktadır. Bataryalar dışarıdan şarj edilebilmektedir. Elektrikli araçlar, frenlemede, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirerek bataryaya geri verebilmektedir. Şekil 2’de, en basit bir elektrikli araç modeli, hızlanma ve frenleme durumu için verilmiştir. Elektrikli araç teknolojilerinin geleceği hakkında pek çok rapor yazılmıştır. En basit anlamda elektrikli araçların geleceğini belirleyecek parametreler aşağıdaki gibidir: n İlk Yapım Maliyeti: Her ne kadar güç aktarım sistemi daha basit olsa da özellikle pil maliyetleri nedeniyle elektrikli araçların ilk yapım maliyetleri, petrol ile çalışan benzerlerinden yaklaşık %20-25 daha fazladır. Kitlesel üretim hatlarının oluşturulmasıyla ve pil teknolojisinin ucuzlamasıyla maliyetlerde azalma beklenmektedir. n Menzil: Benzinli ve dizel yakıtlı araçlara göre, elektrikli araçların menzili çok daha kısadır. Elektrikli araçta kullanılan pillerin spesifik güç (kw/kg ve kW/litre) ve spesifik Şekil 1. NewYork Taksi, Electric Carriage and Wagon şirketi, 1897. n n enerji (kwh/kg ve kwh/litre) değerleri, benzin ve dizel yakıtların %5-10’u kadardır. Ancak içten yanmalı motorlarla çalışan araçlarda, depodaki enerjinin ancak % 15 kadarının tekerleklere iletilebildiği; buna karşın, elektrikli araçlardaki enerji veriminin yaklaşık %75-80 düzeylerinde olduğu göz önüne alındığında, birim ağırlık ve hacim olarak menzilin, benzin ve dizel yakutlu araçların yarısından daha az olacağı görülür. Kullanım Maliyeti: Aynı mesafede benzinli ve dizel araçlarla karşılaştırıldığında, elektrikli bir aracın yakıt maliyeti, sırasıyla yaklaşık 1/5 ve 1/4'ü değerinde gerçekleşmektedir. Bu açıdan, çok kullanılan bir araç için işletim maliyeti, oldukça uygun avantajlar sunmaktadır. Kullanım Kolaylığı ve Konfor: Gürültü ve titreşim yönünden içten yanmalı motorlar ile karşılaştırıldığında, elektrik Şekil 2. Elektrikli aracın basit modeli ve iki çalışma konumu. n n n motorlarının çok üstün olduğu görülür. Ayrıca elektrik motorları çok kısa sürede çok yüksek tork değerlerine ulaşmaktadır. Kullanım rahatlığı bakımından elektrikli araçlar, benzinlilere göre daha uygundur. Güvenlik: Elektrikli araçlarda kullanılan Lityum tabanlı piller, y anıcı-parlayıcı özelliktedir. Bunların dolma ve boşalma akımlarının sınırlandırılmasının çok iyi kontrol edilmesi gerekir. Halen kullanımda olan elektrikli araçlarda, çeşitli yangınlar meydana gelmiştir. Bu açıdan, tam güvenli oldukları söylenemez. Alt Yapı ve Servis Yeterliliği: Bilindiği üzere, karayolları, yakıt istasyonlarıyla donatılmıştır. Oysa elektrikli araçların şarj edilmeleri için benzeri olanaklar henüz sağlanamamıştır. Bu yönden elektrikli araçlar ciddi biçimde geri durumdadır. Güvenirlik: Lityum tabanlı piller, arızalanma riski taşımaktadır. Bunun yanında dolu bir pil gerçekten ne ölçüde doludur sorusu da tam olarak cevaba kavuşturulmuş değildir. Bu gün tüm araç kullanıcıların aklındaki en önemli soru, “Ya yolda kalırsam?” sorusudur. Akülerin doluluk oranının ARGE DERGİSİ 13 MAKALE I Otomotiv n (SoC), arızalanma riskinin (SoH) ve kalan ömürlerinin belirlenmesi, şu anda üzerinde en yoğun olarak çalışılan konular arasında yer almaktadır. Enerji Regülasyonlarına Uyum: Avrupa enerji regülasyonuna göre, CO2 ve diğer sera gazları salımı Euro 6 ile km başına 130 gr CO2 olarak sınırlandırılmıştır. Önümüzdeki dönemde, bu değer daha da azaltılacaktır. Kamuoyundaki yaygın kanaat, elektrikli araçların sıfır salım değerine sahip olduğu yönündeyse de aslında elektrikli bir araçta kullanılan elektrik enerjisinin elde edilmesi esnasında çıkan sera gazlarını göz önüne alan “kuyudan-tekerleğe CO2 salımı“ hesaplandığında, bu değer ülkeden ülkeye değişmekte olup 50-70 gr/km mertebelerindedir. Temiz elektrik üretimi arttıkça, bu oran azalacaktır. n Akıllı Ulaşıma Uyum: Bilgi çağının ve bilgi toplumunun en önemli yansımalarından birisinin otomotiv sektöründe meydana geldiği görülmektedir. Sürücü hatalarını asgariye indiren ve birbirleriyle ve yol ile haberleşen araçlar kullanılmaya başlanmıştır. Hatta tamamıyla otonom, sürücüsüz araçların geliştirildiği ve ABD’de bir kaç eyalette yola çıkış izni aldıkları biliniyor. Elektrikli araçlar, yapısal olarak akıllı ulaşım çağına uyum sağlamaya müsaittir. n Malzeme Geri Kazanım Kabiliyeti: Elektrikli araçlar, klasik araçlara göre daha sonra tasarımlandırıldığından, bunlarda kullanılan malzemenin hafif ve dayanıklı olmasının yanında dönüşüm ve yeniden kullanım özelliği de bulunmaktadır. Şu anda piyasada çok sayıda elektrikli otomobil satışa sunulmuş bulunuyor. 2015 yılından itibaren, bunlara yakıt hücresi (fuel cell) elektrikli araçların eklenmesi beklenmektedir. Uluslararası Enerji Ajansı (Interna- Şekil 3. Elektrikli ve hibrit elektrikli araç satış öngörüsü. 14 www.figes.com.tr tional Energy Agency / IEA)’nın çevre öncelikli enerji senaryosu (Blue Map)’na göre, 2050 yılına kadar, elektrikli ve karma elektrikli araç satışlarındaki öngörüler, Şekil 3’te gösterilmiştir. 2050 yılına gelindiğinde, akü beslemeli elektrikli ve yakıt hücresi beslemeli elektrikli araçların, toplam pazarın %60-65 düzeyindeki kısmını ele geçireceği, geri kalan %30-35’in ise hibrit araçlardan oluşacağı görülmektedir. Sonuç 20. yüzyılın başında, teknolojik ve ekonomik nedenlerle üstünlüğü petrol kaynaklı yakıtlar ile çalışan araçlara kaptıran elektrikli taşıtlar, 21. yüzyılın başlarından itibaren, önce hibrit tür ile ticari başarı sağlamaya başlamış; daha sonra ise önce şehir içi araçlarda olmak üzere, pazar paylarını arttırmaya devam etmişlerdir. Elektrik enerjisinin depolanmasındaki yeni teknolojiler ile daha hafif, daha küçük ve daha güvenlikli pillerin geliştirilmesi beklenmekte; güç elektroniği ve elektrik makine teknolojilerindeki ilerlemelere paralel olarak, üstün enerji yönetim sistemlerinin geliştirilmesi ve maliyetlerin azaltılmasıyla birlikte, elektrikli taşıtların pazar payının hızla artması ve IEA’nın iyimser senaryosuna göre, 2050 yılında, piyasanın tamamına hâkim olmaları beklenmektedir. MAKALE I Otomotiv Sürekli Tümleştirme ile Motor ve Aktarma Organları Kontrollerinin Geliştirilmesi: PERSIST F EV, global otomotiv sektörüne hizmet veren, dünyanın lider bir motor, şanzıman ve araç mühendisliği firmasıdır. FEV, dünya çapında, ileri teknoloji içten yanmalı motorlar; konvansiyonel, elektrikli Selman CEBECİ ve alternatif itki sistemleri alanOtomotiv Yazılım larında mühendislik hizmeti sunGeliştirme maktadır. Merkezi Almanya’nın Mühendisi FEV Türkiye Aachen şehrinde olan ve Prof. Dr. Pischinger’in CEO’su olduğu FEV, birçok kıtada bulunan gelişmiş teknik merkezlerinde, 2.900'ün üzerinde yüksek vasıflı uzman personel istihdam etmektedir. FEV Türkiye, ulusal araç ve motor endüstrisinde araştırma ve geliştirme (Ar-Ge) çalışmalarının gelişimine katkı sağlamayı hedefleyerek 2011 yılında kurulmuştur ve faaliyetlerine bugün itibari ile İTÜ Ayazağa Kampüsü ARI Teknokent’te devam etmektedir. FEV Türkiye, alanında uluslararası tecrübeye sahip uzman kadrosu ile Türkiye’deki ve dünyadaki araç ve itki sistemleri alanındaki mühendislik ve Ar-Ge projelerine profesyonel mühendislik hizmeti sunmaktadır. Almanya’daki uzman mühendisler ile harmonize çalışarak ulusal ve global motor ve güç aktarma organları projelerinin gerçekleştirilmesinde hızlı ve etkin mühendislik çözümleri üretilmektedir. Türkiye’nin seçkin üniversitelerinden mezun, uzun yıllar Almanya’da önemli projelerde tecrübe kazanan kadrosu ile FEV Türkiye, tasarım, simülasyon, yazılım, kalibrasyon ve eğitim alanlarında ileri mühendislik hizmeti vermektedir. Giriş Otomotiv kontrol ünitelerine yazılım geliştirilmesinde, farklı yönlerden zorluklar karşımıza çıkmaktadır. Bir taraftan pazarın değişen ihtiyaçlarına bağlı olarak model sayısı artarken diğer taraftan yeni ve sürekli kısıtlanan yakıt tüketimi ve emisyon kuralları yürürlüğe girmektedir. Bu faktörlerin bir araya gelmesi, hibrit araç tasarımından biyodizele uyumlu motor ta- Şekil 1. Otomotivde elektronik ve yazılım [4]. sarımına kadar çok geniş bir yelpazede, yeni ve karmaşık teknolojilerin araştırılmasını ve kullanılmasını zorunlu kılmaktadır. Tasarımlar sonucu araçlara eklenen yeni sistemlerin bir kısmı da yüksek gerilimle çalıştıkları için, hem yazılımsal hem de donanımsal güvenlik tedbirlerinin alınması gerekmektedir. Şekil 1’de, bu faktörler göz önünde bulundurularak yapılmış bir çalışmanın sonucu verilmiştir. İlgili grafikte, yakın zamanda otomotiv sektöründe elektroniğin ve yazılım geliştirmenin tasarım içerisindeki payının artışı görülmektedir: 2002 yılından 2015 yılına kadar, elektronik parçaların payının toplamda %150 artışı öngörülürken; yazılım alanında öngörülen artış ise %375’tir [1]. Yazılım geliştirme alanındaki bu artışın birçok sebebi vardır. En önemlileri; yeni elektronik parçaların devreye girmesi ve halihazırda var olanların yeni özellikler kazanmasıdır. Bu durum ise projelerde gittikçe artan tümleştirme (integration) çalışmalarına sebep olmaktadır. Farklı kullanıcıların geliştirdiği yazılım parçalaARGE DERGİSİ 15 MAKALE I Otomotiv Şekil 2. "Nightly Build" Sürekli Tümleştirme sistemi yapısı [4]. rının birleştirilmesi şeklinde tanımlayabileceğimiz tümleştirme işleminin başarıyla sonuçlandırılabilmesi için, çok fazla efor sarf edilmesi gerekmektedir. Bundan kaynaklanan maliyet artışlarını azaltmak için, tümleştirme işlemi, sadece kritik aşamalarda; yazılım yayınlanmadan hemen önce yapılmaktadır. Bu da hataların çok geç fark edilmesine ve hatta gözden kaçmasına sebep olabilmektedir. Bütün bunların sonucunda, otomotivde, yazılımdan kaynaklı güvenlik problemleri gittikçe daha çok öne çıkmaktadır. Örneğin, araştırmalara göre, Almanya’da, 2010 yılındaki araç geri çağırmalarında, yazılımla birlikte elektronik parçaların payı %27’dir [2]. Aynı yıl içerisinde, sadece yazılım kaynaklı arızaların oranı ise %20 olarak kaydedilmiştir [3]. Yazılımda Kalite Standartları Yazılım geliştirme süreci içerisinde yeni fonksiyonlar eklenirken bir taraftan da üreticiler, teknik ve güvenlik şartlarını sağlayabilmek için, ürün geliştirme süreçlerini Automotive Open System Architecture (AUTOSAR), Capability Maturity Model Integration (CMMI) ya da ISO 26262 standartlarına uyumlu hale getirmeye yönelmektedir. Ancak bu standartlar da ihtiyaçları tam olarak karşılamamaktadır. Örneğin, AUTOSAR’da, sadece temel fonksiyonlar için tanımlar bulunurken, günümüzde, motor ve aktarma organlarında kullanılan özel fonksiyonlar için tanımlar söz konusu olduğunda, bu standardın eksik kaldığı bilinmektedir. ISO 26262 ise detaylı kalite metrikleri tanımlamasına rağmen, otomotiv yazılımlarında tercih edilen model temelli yaklaşımlar konusunda belirsizlikler içermektedir. 16 www.figes.com.tr Atik Yazılım Geliştirme Fowler tarafından PC yazılımları için tanımlanan Atik Yazılım Geliştirme (Agile Software Development) [5] yöntemleri, otomotiv dünyasındaki yazılımlar için de temel alınabilmektedir. Oldukça dinamik bir yapı öngören bu yöntemler popüler olsa da otomotiv konusundaki kalite standartları ile bazı noktalarda çelişmektedir: Müşteri memnuniyetini amaçlayan atik yazılım geliştirme yöntemleri, sürekli müşteri ile ilişki halinde çözüm arayışları içinde olmayı ön plana alırken, kalite yöntemleri standartlarına uygun süreçler izlenerek belirli kalitede ürünler ortaya çıkmasını da ön planda tutar. FEV, Powertrain Control Architecture Enabling Reusable Software for Intelligent System Tailoring (PERSIST) mimarisi ile aradaki bu çelişkiyi çözmektedir [6]: Mühendisler tarafından kalite standartlarına uygun süreçler izlenerek oluşturan yazılım ürünleri, bir yandan da otomatize edilmiş derleme (compile) süreçleri ile test edilmektedir. Bu testler sonucunda otomatik olarak yapılan geri bildirimlerle müşteri tarafından gelen değişiklik isteklerine de hızlı cevap verebilen, dinamik bir yapı oluşturulmuştur. PERSIST mimarisinde, atik yazılım geliştirme yöntemlerinden birisi olan sürekli tümleştirme (Continuous Integration / CI) kullanılmaktadır. Şekil 2‘de görüldüğü gibi, bu metotta, farklı kişiler tarafından geliştirilen yazılım parçaları, sık aralıklarla (genelde günde bir kaç kez) merkezi bir sunucuda toplanmaktadır. Merkezi sunucuda toplanan modeller, her gün tümleştirilerek kalite testlerine tabi tutulmaktadır. Yapılacak olan kalite testleri, projenin o anki olgunluk seviyesine göre belirlenmektedir. Bunlar statik kont- başarıyla tasarlanıp uygulanmıştır. Yazılımın kalite kontrolü için, 130 birim testi ve 100’den fazla modelleme yönergesi kullanılmıştır. Bu projede kullanılan fonksiyonların %50‘si, birisi dizel motor olmak üzere, diğer projelerde kullanılmaya başlanmıştır. Şekil 3. PERSIST mimarisinde genel fonksiyon kütüphanesi ve projelere özel fonksiyon tasarlanması [6]. roller (sistem gereksinimleri kontrolü) veya dinamik testler (birim testleri) olabilmektedir. FEV’de kullanılan CI yapısının bilgisayar yazılımı için kullanılanlardan önemli bir farkı, C veya C# kodu yerine, Simulink modellerinin ve MATLAB programlarının kullanılmasıdır. MATLAB’in seçilmesindeki önemli sebepler; MATLAB’in COM/.NET arayüzü sayesinde, gerektiği zaman diğer yazılımlarla etkileşim halinde çalışabilmesi ve aynı zamanda, oluşturulan modeller sayesinde, yazılımın kullanıldığı süre boyunca, sürekli geliştirmeye açık halde kalabilmesidir. Geleneksel metotlar ile yapılan yazılım geliştirme süreçlerinde, kalite testleri, sadece yayından önce yapılırken CI metodu ile yazılım, ilave işlemlere ihtiyaç kalmadan, çok sık aralıklarla kalite testlerine tabi tutulabilmektedir. Bu sayede, problemler ve riskler, erken safhalarda fark edilebilmektedir. Sonuç olarak yazılım, geleneksel metotlara göre, çok daha kısa sürede geliştirilebilmektedir. PERSIST mimarisinde, projelerde hızlı sonuçlar alınmasını sağlayan bir başka önemli özellik de uygun fonksiyonların birden fazla projede kullanılmasına olanak sağlanmasıdır (Şekil 3). Her proje başlangıcında çıkarılan yol haritasında, genel kütüphaneden alınabilecek fonksiyonlar belirlenmekte ve konfigürasyon listeleri aracılığıyla projeye aktarılarak test edilmeye başlanmaktadır. Projeye özel fonksiyonlar için ise ilk adımda fiziksel analiz yapılarak uygun yazılımlar tasarlanmaktadır. Tasarlanan ve sürekli geliştirilen ürün üzerinde projenin olgunluk seviyesine göre gerekli testler yapıldıktan sonra, başarılı olan fonksiyonlar, AUTOSAR kurallarına uygun olarak tanımlanmış arayüzler kullanılarak birleştirilmektedir. PERSIST mimarisi, uygulanabilirliğinin gözlenmesi amacıyla FEV’in, GT2 adlı tanıtım aracında bulunan çift turboşarjlı benzinli motorun yazılımının geliştirilmesinde kullanılmıştır. Geliştirme sırasında, yazılımdaki 41 modül için, toplamda 155 fonksiyon Sonuç Günümüzde, otomotivdeki gittikçe karmaşıklaşan kontrol yazılımları ve kalite standartlarını yakalamak için artan çalışmalar, yazılım geliştirme konusunda, yeni konseptlere ihtiyaç doğurmaktadır. Bu makalede anlatılan PERSIST mimarisi, hem geliştirme için bir altyapı olmakta hem de geliştirilen ürünün, kalite normları açısından sürekli denetlenmesini sağlamaktadır. Ayrıca temel fonksiyonların, farklı projelerde tekrar kullanılabilmesini de koordine etmektedir. Bütün bunlar, CI prensiplerinin otomotivde kullanılan model temelli yazılım geliştirme yöntemlerine uyarlanmasıyla ve kalite kontrolündeki manüel işlerin azaltılmasıyla sağlamaktadır. Sonuç olarak; FEV tarafından geliştirilen PERSIST mimarisi, yazılım geliştirmede, hataların erken fark edilerek hata oranının asgariye indirilmesini ve tasarım sürelerinin kısalmasını sağlamaktadır. Kaynaklar: [1] J. Dannenberg et al.(2014): The Coming Age of Collaboration in the Automotive Industry, Oliver Wyman Group, http://www.oliverwy-man.com/pdf_files/MMJ 17-AutoIndustry-Collab.pdf, 13.06.2014 tarihinde görüntülendi [2] N. N. (2010): Annual report 2010, German Federal Office for Motor Traffic, Flensburg [3] N. N.: Emergency Road Service statistics, German Automotive Society (ADAC), Munich 2009 [4] Richenhagen et al. ( 2012): Customizing Modeling Guideline Checks Within a Continuous Integration Framework for Automotive Model-Based Control Software Development, Mathworks Otomotiv Konferansi, Stuttgart [5] M. Fowler et al. (2001): The Agile Manifesto, Software Development, Cilt 8 [6] Richenhagen et al. (2013): Development of Modular Powertrain Controls with Continuous Integration, ATZ Elektronik Worldwide, Cilt 8, Sayı 2, pp 50-53 ARGE DERGİSİ 17 MAKALE I Otomotiv Otomotiv Elektroniği ve Yazılımında Model Tabanlı Tasarım Burcu GÜNGÖR MATLAB Proje ve Uygulama Mühendisi FİGES A.Ş. G ünümüzün modern araçlarında kullanılan elektronik sistemler ve fonksiyonların sayısı, büyük bir hızla artıyor. Dünyanın önde gelen kuruluşlarına göre, 10 yıl içerisinde otonom giden akıllı araçlar, kara yollarında yerlerini alacak. Dolayısıyla araç içerisinde kullanılan sensör tipi ve sayısı, sensörlerden gelen verileri anlamlandıracak gömülü yazılım ihtiyacı ve kullanılmakta olan mikroişlemci ve mikrodenetleyiciler de giderek artıyor. Dünyada otomotiv sektöründeki bu değişim göz önüne alındığında, sadece mekanik imalat yapan firmaların bile sistem üretimine geçip, bu sistemlerin içine elektronik ve gömülü yazılım entegre ederek akıllı sistemler üretmeye başlaması bekleniyor. Otomotiv sektöründe çalışan mühendislerin bu gelişmeleri takip edip uygulamanın yanı sıra araçlardaki güvenlik gereksinimi, düşük yakıt tüketimi, kirlilik, eğlence sistemleri ve konfor gibi faktörlerden kaynaklanan gereksinimleri de sağlamaları ve geliştirmeleri gerekiyor. Bu nedenle otomotiv mühendisleri, ileri düzey denetim sistemlerinin, sinyal ve görüntü işleme uygulamalarının ve haberleşme sistemlerinin tasarımında, hızlı ve düşük maliyetli bir geliştirme süreci sağlayabilmek için simülasyon platformlarından yararlanıyorlar. Bir tasarım aracı olarak Simulink, hassas ve esnek modelleme imkanı ve simülasyon kabiliyeti sayesinde bir endüstri standardı haline gelmiş olup, Simulink’in sunduğu “Model Tabanlı Tasarım” süreci, dünya üzerindeki tüm lider otomotiv kuruluşları tarafından kullanılmaktadır. Model Tabanlı Tasarım; kontrol sistemleri, sinyal işleme ve iletişim sistemleri de dahil olmak üzere, dinamik sistemlerin düşük maliyetli ve hızlı geliştirilmesini 18 www.figes.com.tr sağlayan bir süreçtir. Güvenli sürüşü sağlayacak, yakıt tüketimini azaltacak ve markaya yeni teknolojiler katacak algoritmaların geliştirilmesinin yeterince zor olduğu bir ortamda, mühendislere esnek bir modelleme, görselleştirme ve test ortamı sunar. Bu ortam, aynı zamanda, otomotiv ana ve yan sanayi üreticilerinin ürün geliştirme süreçlerini hızlandırma yeteneğine de sahiptir. Simulink ve diğer tasarım araçlarının sunduğu Model Tabanlı Tasarım yaklaşımı ile mühendisler, modellerini, ellerinde var olan verilere ve isterlere göre, fiziğin temel prensiplerini kullanarak veya veri yönelimli modelleme yöntemi ile geliştirebilir. Geliştirilen algoritma ve modeller, simülasyon fazında, gerçek zamanlı veya gerçek zamanlı olmayan yapılandırmalarla test edilebilir; gerçek dünya etkileri, pahalı prototipleme yöntemlerine gerek kalmadan bilgisayar ortamında sağlanabilir. Model Tabanlı Tasarım; n Proje ekipleri arasında ortak bir tasarım ortamı sağlayabilme, Şekil 1. Model Tabanlı Tasarım iş akışı için standart V döngüsü. İsterler ile tasarımları doğrudan bağlayabilme, Hataları tespit edip düzeltebilme, n Stateflow gibi diğer tasarım araçlarıyla entegre çalışabilme, n Çoklu alan simülasyonları oluşturabilme, n Gömülü yazılım kodunu otomatik olarak üretebilme ve n Oluşturulan kodları otomatik olarak belgeleyebilme gibi özellikleri sayesinde, verimliliği arttırmaya olanak sağlar. Buna ek olarak, Model Tabanlı Tasarım yaklaşımıyla simülasyonlar, bir sistemi dinamik ve algoritmik olarak incelemenin yanı sıra sürücü ve yol koşullarının modellenmesinde ve görselleştirilmesinde de kullanılabilir. Model Tabanlı Tasarım’daki iş akışı, Şekil 1’de verilen standart V döngüsü ile açıklanabilir. Model Tabanlı Tasarım, aynı zamanda, araç geliştiricileri, otomobil üreticileri ve tedarikçileri tarafından ortak geliştirilen açık ve standart bir otomotiv yazılım mimarisi olan “AUTOSAR” yaklaşımıyla da tamamen uyumludur. Mühendisler, Simulink ve Embedded Coder araç kutularını kullanarak AUTOSAR üretim kodu oluşturabilir. Simulink, AUTOSAR’a özgü blokları kullanmak yerine, AUTOSAR’ın model yapılandırma ayarlarını destekler. Bu sayede, tek bir Simulink modeli, AUTOSAR ortamında veya dışında simülasyon, hızlı prototipleme ve kod üretimi için bir referans olarak kullanılabilir. Model Tabanlı Tasarım ile yüksek bütünlüklü gömülü sistemleri geliştirmek için, iyi tanımlanmış bir süreç ve özenli bir doğrulama gerekir. Otomotiv sektöründe kullanılan temel fonksiyonel güvenlik standardı ISO 26262’dir. Mathworks danışmanları, bu süreci manuel metottan Model Tabanlı Tasarım’a taşımak için, tüm dünyada mühendislere destek vermektedir. “ISO 26262 Process Deployment Advisory Service”, ISO 26262 n n standardına göre, mevcut süreçteki boşlukları tespit edecek ve Model Tabanlı Tasarım kullanarak daha optimize ISO 26262 süreci yürütülmesini sağlayacak bir yol haritası sunar. Bu danışmanlık hizmeti, senelerce yüksek bütünlüklü gömülü sistemlerin geliştirilmesi konusunda çalışmış uzman Mathworks danışmanları tarafından verilir. Bu hizmet aşağıdaki unsurları içerir. n İsterlerin izlenebilirliği, n İster tabanlı test, n Simulink Model Advisor ile model standartlarının kontrolü, n Yorum, statik analiz, yazılım ve model mimarisi denetimi, n Simulink Design Verifier ile tasarım analizi, n Embedded Coder ile kod üretimi, n Derlenen ve üretilen kodların SIL ve PIL testleri ve n IEC Certification Kit ile (ISO 26262 için) araç niteleme Sonuç olarak, otomotiv sektöründe kullanılan teknoloji hızla gelişiyor ve araç içerisinde kullanılan elektronik sistemler ve yazılım ihtiyacı giderek artıyor. Mühendisler, bu ihtiyaca cevap verebilmek için Matlab, Simulink ve diğer araç kutularının sunduğu Model Tabanlı Tasarım yaklaşımıyla araştırma-geliştirme süreçlerini hızlı ve düşük maliyetli olarak sürdürebilirler. ARGE DERGİSİ 19 TANITIM I Otomotiv AL-KOR Otomotivin Elektroniğe Yolculuğu F Tüm görseller: © AL-KOR irmamız AL-KOR, 1970 yılında İstanbul’da faaliyetine başlamıştır. Bugün 12.000 m2 alanda, İstanbul’ un üç ayrı noktasında faaliyetlerine devam etmekte olan AL-KOR, başta Avrupa olmak üzere, Asya, Erol DİVANYAN Afrika ve Amerika kıtalarındaki ARGE Yöneticisi 16 ülkede bulunan, 45 farklı müşAL-KOR Makina Kalıp San. ve teriye ihracat yapmaktadır. Tic. A.Ş. American Quality Assessors (AQA) ISO 9001:2000 ve TS 16949:2002 kalite sertifikalarına sahip olan AL-KOR, otomotiv sektörü başta olmak üzere, telekomünikasyon ve beyaz eşya sektörlerine hizmet vermektedir. Otomotiv sektöründe, OEM (Mercedes, Fiat, BMW, VW, Ford) ve “Tier1” müşterilerine hizmet vermektedir. Ar-Ge çalışmalarımız ve bu çalışmalarımızla müşterimize desteğimizden dolayı, Valeo Grup ile farklı kıtalarda iş birliğimizi arttırdık. Bundan dolayı, Mart ayında yapılan tedarikçi gününde, 30 Türk tedarikçisi arasından, farklı kıtalarda en çok iş geliştiren tedarikçi ödülüne layık görüldük. İlerleyen teknoloji ve değişen müşteri talep ve beklentilerini dikkate alan AL-KOR, ürünlerini, önce Ar-Ge bölümünde, sanal ortamda ve laboratuvarda, mekanik ve elektronik olarak geliştirir. Daha sonra, 20 www.figes.com.tr kalıp tasarımı ve proses tasarımı yapan AL-KOR, endüstriyel üretime geçer. AL-KOR; Kalıphane, Plastik Enjeksiyon, Pres Sheet Metal İşletme ve Otomasyon Montaj ve Test Bölümleri ve Kalite Yönetim Bölümleri ile faaliyet göstermektedir. AL-KOR, ilk adımda, üreteceği ürünün Ar-Ge çalışmalarının mekanik kısmını, NX Catia Solidworks CAD yazılımını kullanarak gerçekleştirmekte ve ürünlerini tasarlamaktadır. Tasarladığı bu ürünlerinin üretilebilirliğini, Moldflow ve Autoform analiz programlarında doğrulamaktadır. Ürünlerin elektronik bileşenleri için ise Altium yazılımlarını kullanarak, PCB kart tasarımlarını gerçekleştirmektedir. Tasarım doğrulama süreçleri, fiziksel testler öncesinde, büyük oranda sanal ortamda yapılmaktadır. AL-KOR, sıfır PPM hedefine ulaşmak amacıyla kendi üretim hatlarında ürün güvenilirliği için Pokayoke yöntemlerini kullanarak, oluşabilecek hataların önüne geçmektedir. Kullanmakta olduğu tüm robotik sistemlerin tasarımını kendisi yapmakta ve yazılımlarını da kendisi geliştirmektedir. Bu hatları yöneten PLC ve özel elektronik kartları tasarlayarak yazılımlarını gerçekleştirmektedir. AL-KOR, Distributed Control System (DCS) kullanarak, 2-16 istasyonun olduğu, esnek otomasyon hatları tasarlamakta ve programlamaktadır. Çözümlerimiz AL-KOR, otomotiv alanında, yolcu ile şoförün haberleşmesini sağlayan sistemlerin yanı sıra birden fazla yolcunun, kendi isteğine göre hava akışını ve kişisel aydınlatma düzeneğini kontrol edebildiği sistemler tasarlamaktadır. Bu sistemlerin her birinde, araç ile haberleşen gömülü yazılımların olduğu elektronik kartlar bulunmaktadır. AL-KOR’un, binek cabrio araçlar için tavan meka- nizmasının güvenli çalışabilmesini sağlayan ve bagajda eşya olup olmadığı kontrol eden komponent tasarımları mevcuttur. Sistem içerisinde sensör ve gömülü yazılım bulunmaktadır. Bu sistem de araç ile haberleşerek tavanın açılıp açılmayacağını kontrol etmektedir. Dokunmatik Anahtar sistemimiz, yine araçlar ve akıllı evler için dizayn edilen bir diğer ürünümüzdür. Bu sistemde kullanıcı, sensörün üzerinde parmağını hareket ettirerek, kişisel isteğine göre aydınlatma ışık akısını kontrol edebilir. Acil Kit sistemimiz, endüstriyel alanlarda faaliyet göstermek üzere tasarladığımız bir projedir. Elektrik kesintisinde, acil çıkış kapısı alanlarında ve aydınlatılması istenen yerlerde devreye girer ve güvenli olarak bina ve alan tahliyesi fırsatı sağlar. Akıllı Server Kabini projemiz, bilişim sektörü için tasarladığımız bir sistemdir. Admin ve tanımlanan kullanıcılara, acil durumlarda e-posta ve SMS bildiriminde bulunan; su baskını durumunda sıvı seviye tespiti yapabilen; server kabin içinde sidecooler soğutma teknolojisi barındıran; kabin içindeki elektrik tüketimini izleme olanağı sağlayan; kabin içindeki ve dışındaki sıcaklık ve nemin bilgisinin takibi ile kabin ve kabinet içindeki hava kalitesini izleme ve bildirimini yapabilen bir sistemdir. 7/24 çevrimiçi (online) internet arayüzü desteği sayesinde, bilgilendirme ve izleme yapabildiğimiz bu yeni nesil sistemin Ar-Ge çalışmaları devam etmektedir. ARGE DERGİSİ 21 MAKALE I Otomotiv Elektrikli Araç Motoru için Elektromanyetik ve Isıl Tümleşik Analizleri E Mert Safa MÖKÜKÇÜ Elektrik Yüksek Mühendisi FİGES A.Ş., Elektromanyetik Tasarım ve Analizler Bölümü Ebubekir BEYAZOĞLU Makine Yüksek Mühendisi FİGES A.Ş., Isıl Tasarım ve Analizler Bölümü 22 www.figes.com.tr lektrikli otomobillerde kullanılan elektrik motorları, ani tork vermesi, güçlü ve dengeli hızlanma sağlaması ve fosil yakıtlara kıyasla karbondioksit emisyonunu azaltması nedeniyle tercih edilmektedir. Bu motorların tasarımında, motorun elektromanyetik analizleri ve hesaplanan elektromanyetik kayıpların neden olduğu sıcaklık değişimlerini hesaplamak için, bilgisayar destekli analizlerden yararlanılmaktadır. Bu makalede, ANSYS Rmxprt yazılımı kullanılarak ön tasarımı yapılan bir elektrik motorunun elektromanyetik analizleri Maxwell yazılımı ile gerçekleştirilmiş ve elektromanyetik enerji kayıpları hesaplanmıştır. Kayıpların neden olduğu sıcaklık ise ANSYS Fluent yazılımı ile hesaplanmış ve motorun içinde bulunduğu kaputun havalandırma aralıkları olduğu ve olmadığı durumlardaki sıcaklık analizleri gerçekleştirilmiştir. 1. Günümüzde Elektrikli Otomobiller ve Elektrik Motorları Elektrikli otomobil, bir veya daha fazla elektrik motoru kullanarak, bataryalarda ve/veya diğer enerji depolama cihazlarında depoladığı elektriği kullanarak ilerleyen otomobildir. Elektrik motorları ani tork verir, güçlü ve dengeli hızlanma sağlar. Günümüzde, bilgisayar teknolojisinin hızlı gelişimine paralel olarak bilgisayar destekli analiz yazılımları, motor imalatçılarına proses adımlarında yol göstermektedir. Bu yazılımlar, elektrik motorlarının tasarımlarında önemli girdiler sağlamakta ve sanal bir laboratuvar olarak kullanılmaktadır. Motor tasarımları, simülasyon ortamında iyileştirildikten sonra prototipe dönüştürülmekte; bu yolla zaman kazanılmakta ve maliyet azaltılmaktadır. Simülasyonların çoklu fizik uygulamalarında entegre çalışması, önemli bir avantaj olarak görülmektedir. Bu makalede, elektrikli aracın tahrik sisteminde kullanılan fırçasız doğru akım motoru için gerçekleştirilen elektromanyetik ve ısıl analizler anlatılmış ve bu analizlerin sonuçları sunulmuştur. Fırçasız doğru akım motorları yüksek verimli, yüksek torka sahip ve sürtünme kaybı motor içinde olmadığından ısınmanın az olduğu, kullanışlı bir motor tipidir. Bilgisayar destekli analizlerde endüstriyel standart haline gelen ve yaygın olarak kullanılan ANSYS Multiphysics® yazılımları kullanılmıştır. Elektromanyetik analizlerde, elektrikli araç motorunun tasarımı yapılmış ve performansı analiz edilmiştir. İkinci aşamada, ısıl analizler gerçekleştirilmiş ve araç motorunun araç kaputunu temsil eden kapalı bir ortamda ısıl değişimleri incelenmiştir. ANSYS Multiphysics® ürünü; yapısal, termal, alçak frekans ve yüksek frekans elektromanyetik uygulamalarını bütünleştiren bir yazılımdır. Elektrikli araç motoru tasarımında oldukça yararlı olan bilgisayar destekli analizler, ısıl etkilerin yapısal forma etkisini incelemek için de kullanılabilir. 2. RMxprt ile Motor Tasarımı RMxprt, elektrik motor-jeneratör tasarımlarında ilk adımda kullanılan, tasarımcıyı yönlendiren ve tasarım sonucu oluşan motorun analitik çözümlerinin detaylı olarak alınabildiği bir yazılımdır. Maxwell yazılımı ile tam uyumlu çalışması sebebiyle bu yazılımla yapılan tasarımın Maxwell ortamına doğrudan aktarılıp, sonlu elemanlar analizi için model oluşturulması kolaylıkla yapılabilmektedir. Bu çalışmada da ilk olarak motor, Rmxprt ortamında tasarlanmıştır. Çalışmada, motor tasarımı, 13001500 kg arasında ağırlığı olan genel bir sedan araç için, hem Tablo 1. NdFe35 Tipi Mıknatıs Özellikleri Mıknatıs Tipi Artık Mıknatıslanma Br Gidergenlik Kuvveti bHc İçsel Gidergenlik Kuvveti iHc Azami Enerji Ürün (BH) max Çalışma Sıcaklığı KGs T KOe KA/m KOe KA/m MGOe KJ/m2 0 0C NdFeB35 – SH 11,7-12,1 1,17-1,21 10,8-11,5 860-915 ≥20 ≥1595 33-35 263-279 ≤150 Şekil 1. M36-29G tipi saciçin B-H eğrisi hibrit hem de tam elektrikli araç kullanımına uygun olacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Nominal olarak motor gücü 50 kW kabul edilmiştir. Ayrıca araçların dişli kutuları da göz önüne alındıkları takdirde, motor nominal devir sayısının, yaklaşık 3000-4000 rpm aralığında olduğu düşünülebilir. Tasarımı yapılan motorun, kaput içine tam olarak sığabileceği öngörülmüştür. Bu nedenle boyut sınır koşulları, 272 mm dış çaplı olarak seçilmiştir. Bu giriş bilgileri, elektrik motoru tasarımında tasarım kriteri olarak dikkate alınmış ve RMxprt yazılımı ile analitik çözüm oluşturulmuştur. Tasarımda bir diğer önemli nokta, malzeme seçimidir. Rotor malzemesi olarak paslanmaz çelik; mıknatıs malzemesi olarak da manyetik yoğunluğu yüksek ve demagnetizasyonu zor olan NdFe35 tipi mıknatıs seçilmiştir. Tablo 1’de mıknatıs özellikleri verilmektedir. Tasarım parametreleri göz önüne alınarak seçilen malzemelerle motor tasarımı yapılmış ve yazılım çıktısı olarak elde edilen simülasyon sonuçları Tablo 2’de özetlenmiştir. Tablo 2. Motor Simülasyon Sonuçları Kutup Sayısı Oluk Sayısı Gerilim Dış Çap Motor Uzunluğu Oluk Doluluk Oranı Hava Aralığı Mıknatıs Kalınlığı Motor Tahmini Ağırlığı Akım Yoğunluğu Toplam Kayıp Nominal Moment Nominal Hız Güç Verim 8 48 208 V 272 mm 83 mm %69,4 0,75 mm 6,5 mm 32,5 kg 2,25 A/mm2 3150 W 50,2 Nm 3000 rpm 50 kW %93,7 ARGE DERGİSİ 23 MAKALE I Otomotiv Analizler sonucunda elde edilen motor verim-hız eğrisi Şekil 3’te sergilenmiştir. Motor simülasyonu sonucunda, motorun geniş hız değerleri arasında, veriminin yüksek olduğu görülmektedir. Bu da motorun farklı devirlerinde, bir diğer deyişle aracın düşük ya da yüksek hızlarında verimli olacağına işaret etmektedir. 3. Motorun Maxwell2D ile Elektromanyetik Analizi Şekil 1. Motor sargı şeması. Motorun sargı şeması Şekil 2’de görülmektedir. Rmxprt'te tasarımı ve analitik sonuçları elde edilen motorun, elektromanyetik analizlerinin yapılması için oluşturulan sonlu elamanlar ağının (SEA), Maxwell yazılımına akta- Şekil 3. Analiz sonucu elde edilen motor verim–hız eğrisi. Şekil 4. Motor 2-B SEA modeli. 24 www.figes.com.tr rılması gerekmektedir. Maxwell, düşük frekanslı elektromanyetik alan simülasyonu için sonlu elemanlar analizleri gerçekleştiren bir yazılım paketidir. Motor, akümülatör, transformatör ve diğer elektromanyetik yapıların tasarımında ve analizinde kullanılabilmektedir. Elektromanyetik analizlerde, motorun simetrik yapısı dikkate alınarak 2 boyutlu (2-B) analizler gerçekleştirilmiştir. Rmxprt'te tasarımı ve ilk analizi yapılan motorun SEA’sı, Maxwell2D yazılımına, Şekil 4’te görüldüğü gibi aktarılmıştır. Rmxprt, Maxwell'in ihtiyaç duyduğu ayarları ve girdileri en optimum şekilde aktarmaktadır. Bu çalışmada, ağ eleman sayısı motorun büyüklüğüne göre seçilmiş; manyetik akının en çok değişim gösterdiği bölgelerde, ağ eleman sayısı sıklaştırılarak çözümün gerçekçi olması sağlanmıştır. Elde edilen SEA görüntüsü Şekil 5’te verilmiştir. Motorun SEA modelinde, 45.525 adet eleman oluşturulmuş ve analizler 26 dakikada tamamlanmıştır. Elektromanyetik analizler, tam yükte yapılmıştır ve elde edilen motor tork-zaman eğrisi Şekil 6’da; endüklenen gerilim-zaman eğrisi Şekil 7’de ve sargılardaki akım-zaman eğrisi Şekil 8’de gösterilmiştir. Şekil 5. Motor SEA yapısı. Motor üzerindeki manyetik akı çizgileri, Şekil 9’da ve manyetik akı yoğunluğu çizimleri Şekil 10’da sergilenmektedir. Motor yüklendikçe artan manyetik alan yoğunluğu motor tam yükte iken simüle edildiğinden, motor sacında kısmen doyma görülebilmektedir. Şekil 11’de, sargılar üzerinde oluşan akım yoğunluğu vektörleri incelenmiştir. Elektromanyetik analizler sonucunda, kayıp ve ısı enerjisine dönüşen enerji değerleri, ANSYS Fluent yazılımına girdi olarak aktarabilmektedir. 4. Fluent ile Motor Isıl Analizi Şekil 6. Tork-zaman eğrisi. Şekil 7. Endüklenen gerilim-zaman eğrisi. Şekil 8. Sargı uyarması-zaman eğrisi. Tasarlanan motorun elektromanyetik kayıpları, Maxwell yazılımıyla hesaplanmış ve ısıl analizlerin gerçekleştirilebilmesi için, Şekil 12’de görüldüğü gibi, ısıl analiz modülü olan Fluent’e aktarılmıştır. Yukarıda tasarımı ve elektromanyetik analizleri gerçekleştirilen motorun kayıpları nedeniyle oluşan ısının hesaplanabilmesi için, motorun araç kaputunda olduğu durumu göz önüne almak gerekir. Bu nedenle kaput içerisindeki elektrik motorunun konumu dikkate alınarak modelleme yapılmıştır ve motorun araç kaputunu temsilen; tamamen kapalı, 57 cm x 57 cm boyutlarında ve 10 mm kalınlığında çelik bir kutu içinde bulunduğu varsayılmıştır. Isıl analizler de 2-B olarak gerçekleştirilmiştir. Araç kaputunu temsilen kapalı çelik kutu içine yerleştirilen motor, Şekil 13'te görülmektedir. Isıl analizlerde, sınır şartları da bu doğrultuda belirlenmiş ve elektrik motorunun kaput içerisindeki termal yönetimine etkisi incelenerek elektrik motorunun sıcaklık değerleri hesaplanmıştır. Araç dışı ortam hava sıcaklığı sınır şartı olarak 27°C, h=5 W/m2 K alınmıştır. ARGE DERGİSİ 25 MAKALE I Otomotiv Şekil 9. Manyetik akı çizgileri grafiği. Şekil 10. Manyetik alan yoğunluğu grafiği. Analizlerde, havanın parametreleri; n yoğunluk (density) 1,225 kg/m3, n spesifik ısınma (specific heat) 1006,43 j/kgK, n termal iletkenlik (thermal conductivity) 0,0242 W/mK, n akışkanlık (viscosity) 1,7894×10-5 kg/ms olarak alınmıştır. Kaputun yapıldığı malzeme olan çeliğin parametreleri ise n yoğunluk 8030 kg/m3, n spesifik ısınma 502,48 j/kgK, n termal iletkenlik 16,27 W/mK olarak kabul edilmiştir. Aracın kaputunun içerisinde sadece elektrik motoru olduğu düşünülerek 26 www.figes.com.tr hesap yapılmıştır. Kaput içerisinde bulunan elektrik motorunun hava akışının da hesaplamaya dâhil edilmesi durumunda, motor ve kaput içi hava ortamında oluşan sıcaklık dağılımları, Fluent yazılımı kullanılarak hesaplanmıştır. Kapalı bir araç kaputu içinde bulunan motorun ısınacağı ve havalandırma sistemi bulunmaz ise iç ısının giderek artacağı açıktır. Bu sorunu gidermek üzere, araç kaputunda hava giriş ve çıkış noktaları belirlenmiş ve Şekil 14'te görüldüğü gibi, bu noktalardan hava akışına izin verilerek ısıl analizler gerçekleştirilmiştir. Kaput içindeki sıcaklık değişimi, Şekil-15'te görülmektedir. Yapılan analizlerde, kaput içindeki sıcaklık değişiminin, hava giriş aralığı bölgesinde 26°C civarında olduğu ve çıkış aralığı bölgesinde 43°C’ye ulaştığı; hava akışının sağlandığı ve ortam soğutmasının kaput dışındaki havanın kaput içinde akışını sağlamak suretiyle gerçekleştirildiği görülmektedir. Isıl değişimin yönü ve hızı, Şekil 16'da gösterilmiştir. Araç kaputunda hava giriş (A) ve hava çıkış (B) noktaları varken kaput içindeki ısının değişim hızı Şekil 17'de verilmiştir. Bu sonuçlar Şekil 15 ile karşılaştırıldığında, Şekil 11. Sargılar üzerindeki akım yoğunluğu vektörleri. lığını azaltmada kullanılabileceği gösterilmiştir. Motorun soğutulması amacıyla kullanılacak etkin bir havalandırma sistemi, daha başarılı sonuçların alınmasını sağlayacaktır. Şekil 12. Maxwell-2D yazılımından Fluent yazılımına ANSYS Workbench ile veri aktarımı. 5. Sonuçlar kaput içinde belirli bir hava akışının sağlandığı ve hava akış hızının 0,005 m/sn mertebesine kadar ulaştığı görülmektedir. Bu senaryoda, hava akışını hızlandırıcı fan ve benzeri bir araç kullanılmadığı ve akışın tamamen doğal olarak oluştuğu dikkate alınmalıdır. Isıl analizlerde, yalnızca hava aralıkları oluşturmak suretiyle kaput içinde belirli bir hava akışı sağlanabileceği ve bunun ortam sıcak- Motor tasarımında, motorun elektromanyetik analizlerinin yapılması ve hesaplanan elektromanyetik kayıpların neden olduğu sıcaklık değişimlerini hesaplamak için çoklu fizik tabanlı analiz yazılımlarından yararlanılmaktadır. Bu makalede, ANSYS Rmxprt ve Maxwell yazılımlarından yararlanılarak elektrikli araçlarda kullanılan bir elektrik motoru tasarlanmış ve analizler Şekil 13. Araç kaputunu temsilen kapalı çelik kutu içine yerleştirilen motor görüntüsü. Şekil 14. Araç kaputunda hava akışını sağlayan aralıkların gösterimi. A noktası: Hava Girişi; B Noktası: Hava Çıkışı. ARGE DERGİSİ 27 MAKALE I Otomotiv Şekil 15. Kaput içindeki sıcaklık değişimi. sonucunda oluşan kayıplar ve manyetik akı yoğunluklarından hareketle sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılan elektromanyetik analizden elde edilen sonuçlar ve hesaplanan kayıplar, akışkanlar dinamiği çözümü ile de sıcaklık hesaplamalarına dönüştü- Şekil 16. Isıl değişim yönü ve hızı. rülmüştür. Kayıpların neden olduğu sıcaklık ise ANSYS Fluent yazılımına doğrudan aktarılmış ve motorun içinde bulunduğu kaputun havalandırma aralıkları olduğu ve olmadığı durumlardaki sıcaklık analizleri gerçekleştirilmiştir. Şekil 17. Araç kaputundaki hava aralıkları nedeniyle ısının değişim hızı. 28 www.figes.com.tr Kaynaklar: [1] M.S.Mökükcü, E.Beyazoğlu, D.Bölükbaş, "Ortalama bir elektrikli aracın tahrik sistemi motor tasarımı, elektromanyetik ve ısıl analizi", OTEKON'14, 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, 26 – 27 Mayıs 2014, BURSA