Datorstödd maskinkonstruktion

Global simuleringsdriven produktutveckling

För att industrin ska kunna göra affärer i ett klimat som präglas av ständigt nya krav, sker en kontinuerlig utveckling av affärsmodeller. För att möta dessa nya krav bedriver vi ständigt arbete med syfte att förbättra produktutvecklingsmetodiken så att den passar i framtidens affärsklimat med framtidens affärsmodeller.

Modellering och simulering har sedan starten utgjort basen i vår forskning. Initialt bestod forskningen av modellering och simulering för att kunna förutsäga olika produkters tillstånd. Detta inkluderar bl.a. tillverknings- och funktionssimulering men även integration av data mellan olika system för att kunna hantera efterföljande processer. För att i större utsträckning kunna driva produktutvecklingen med hjälp av simuleringsmodeller har även simuleringsdriven design inkluderats i forskningsstrategin. Med simuleringsdriven design avses här att modellering och simulering används för att driva framtagningen av lösningar snarare än att verifiera befintliga.
Detta angreppssätt skapar ett behov av att kunna bedriva utvecklingsarbetet i en distribuerad global miljö där leverantörer, underleverantörer, kunder etc. med olika nationalitet, bakgrund och förmåga deltar i olika faser. Detta kräver stöd både vad det gäller teknik och arbetssätt, vilka därför också utgör en viktig del i vår forskningsstrategi.
 

Bakgrund

Vi har en lång historia av nära samarbete med olika företag både nationellt och internationellt. Vi har sedan starten 1989-01-01 genomfört forskning, samverkan och utbildning kopplat till produktutveckling och har nu en väletablerad position inom denna bransch. År 1994 blev vi utvalda av NUTEK och startade därmed ett av trettio kompetenscentrum, vilket skulle pågå i 10 år. Detta bekräftade våra framgångar inom produktutvecklingsområdet och 1995-03-01 startade Polhemslaboratoriet verksamheten som första NUTEK/VINNOVA kompetenscentrum i landet.När vi 12 år senare (2007-03-12) som enda ledare av verkställt kompetenscentrum även blev först med att starta ett VINN EXCELLENCE CENTER, Fastelaboratoriet, med inriktningen funktionella produkter befäste vi vår position i branschen.

Parallellt med arbetet med Polhemslaboratoriet och Fastelaboratoriet har SIRIUS-kursen utvecklats. Kursen ingår bl.a. i inriktningen maskinkonstruktion i civilingenjörsprogrammet maskinteknik men genomförs även av studenter inom andra program. I SIRIUS-kursen genomförs produktutvecklingsprojekt initierade och finansierade av våra industripartner, vilket för studenterna ger en unik insikt i skarpa industriprojekt samt en utbildning som gör dem lättanställda. Företagen får i sin tur inte bara hjälp med själva utvecklingen, utan skapar även ett kontaktnät för kommande rekrytering.

Kontakt

Professor Lennart Karlsson, ämnesföreträdare

Avdelningen för produkt- och produktionsutveckling

Institutionen för teknikvetenskap och matematik

Våra forskningsområden

Modellering och simulering

Modellering och simulering är en mycket viktig del av vår verksamhet. Genom åren har forskning om simuleringar av tillverkningsprocesser såsom skärande bearbetning, svetsning, formning, pressning, värmebehandling etc. framgångsrikt bedrivits. Eftersom tillverkningsprocesser ofta sker i flera steg behöver information kommuniceras mellan olika simuleringar (t.ex. vid svetsning och efterföljande värmebehandling) varpå integration av data är avgörande. Forskning om hur denna typ av integration ska gå till är också en del i vår verksamhet. 

Vi upprätthåller även forskning inom dynamikområdet, där applikationsområden inkluderar bland annat fordonssystem, strömnedtagare för tåg och bearbetningssystem. Dessa system innehåller ofta starka ickelinjära komponenter vilket kräver nya verktyg och ny teori. Vi har därför bedrivit mycket forskning om starkt ickelinjära dynamiska system genom åren vilket har skapat personal med nyckelkompetens inom detta område. På senare år har även rotordynamik inkluderats i verksamheten. Här bedrivs forskning om system såsom processmaskiner, turbiner, generatorer, fläktar, pumpar etc. Mycket av arbetet har bestått i att ta fram och validera dynamiska modeller för dessa typer av system. 
Eftersom företagens behov står i centrum är det naturligtvis användandet av dessa simuleringar som är centralt. För att kunna studera effekten av införandet av nya simuleringsverktyg och arbetssätt, testas dessa ofta som pilotprojekt direkt hos företagen. Detta medför att en stor del av våra forskningsresultat utan fördröjning kommer samarbetsföretagen till användning.

Distribuerat ingenjörsarbete

Då kompetens såväl som affärspartners till följd av globalisering alltmer finns spridda över världen geografiskt förändras kraven på samarbete. Till följd av den geografiska spridningen uppstår ett ökande behov av kommunikation. Detta behov ökar än mer då språkliga och kulturella skillnader skall överbryggas och utnyttjas för att skapa än mer konkurrenskraftiga produkter. På grund av dessa utmaningar har vi sedan mitten av 1990-talet forskat och utbildat inom området distribuerat arbete. Inom distribuerat arbete fokuserar vi primärt på utveckling av metoder och verktyg för att stödja produktutveckling och ingenjörsarbete på distans med kvalitet, flexibilitet och användbarhet som ledord. Även i forskningsområdet distribuerat arbete ligger fokus på processer, metoder och verktyg för att stödja produktutveckling av fysiska produkter ämnade för totala erbjudanden. Ett livscykelperspektiv och samarbete mellan företag är viktiga aspekter i dessa erbjudanden. Ett särskilt fokus är stöd för konstruktörsteam och deras designaktiviteter, stött av simuleringsdriven utveckling, i en virtuell distribuerad arbetsmiljö.

Produktutveckling

Den industriella affärsmiljön såväl nationellt som internationellt består av hård konkurrens där krav på hög kvalitet och effektiva arbetsformer krävs för att kunna möta konkurrenters utmaningar såväl som egna kunders intressen och behov. Kraven består delvis av ett intresse för kortare leveranstider, lägre interna kostnader och ofta pressade priser. Detta ställer krav på hela produktutvecklingsprocessen, inte minst i relation till affärskrav och användarbehov. Dessutom skapas idag nya affärer som ställer nya eller förändrade krav på produktutvecklingsprocessen. Ett sådant område är funktionsförsäljning och därmed också produktutveckling för funktionsförsäljning och funktionsleverans över produktens livscykel. Vi skapade därför i slutet av 1990-talet begreppet Funktionell Produkt (FP) bestående av hårdvara mjukvara och tjänster. Ansatsen och utmaningen är att en funktionell produkt kan levereras från en leverantör till en kund eller inom ett så kallat extended enterprise där rollerna skiftar och överlappar varandra. 

Vi arbetar sedan vårt bildande 1989 inom området integrerad produktutveckling (IPD) med en historia och ett nuvarande intresse av modellering samt teknisk simulering för funktionsprediktering och produktverifiering. 

Ett av av de områden vi huvudsakligen fokuserar på är att i nära samarbete med företag samt nationellt och internationellt starka forskningscentrum forska och utbilda inom området Produktutveckling och Engineering Design, allt ifrån användarbehov till konceptutveckling och detaljkonstruktion. Inom området Produktutveckling och Engineering Design fokuserar vi inom forskning och utbildning på:

• Innovativ konceptutveckling 
• Systematisk produktutveckling 
• Produktmodellering, simulering och optimering