Till innehåll på sidan

On integrated modularization in heavy-duty truck architecting

Tid: On 2021-03-31 kl 10.00

Plats: https://kth-se.zoom.us/j/64170295653, Stockholm (English)

Ämnesområde: Maskinkonstruktion

Respondent: David Williamsson , Maskinkonstruktion (Inst.)

Opponent: Prof. Johan Malmqvist, Chalmers tekniska högskola, Industri- och materialvetenskap

Handledare: Ulf Sellgren, Maskinkonstruktion (Inst.); Universitets lektor Anders Söderberg, Maskinelement, Maskinkonstruktion (Avd.), Tribologi

Exportera till kalender

Abstract

Vägtransporter står inför ökade samhällsutmaningar med avseende på säkerhet, lagkrav gällande lägre utsläpp, trafikstockningar, samt affärsutmaningar relaterat till ett paradigmskifte i teknik, kortare leveranstider och kostnadsbesparingar. Lastbilselektrifiering och automation kan användas för att lösa några av dessa problem. Elektrifierade och autonoma transportfordon kan kännetecknas som cyberfysiska system, förkortat CPS. En nackdel med CPS är den avsevärt ökade tekniska komplexiteten, vilket introducerar nya utmaningar till Systems Engineering, förkortat SE. Den ökade tekniska komplexiteten kan företrädesvis hanteras under utvecklingen av produktens arkitektur inom SE.

Utvecklingen av en produktarkitektur består av följande steg; konceptuell systemkonstruktion, identifiering av moduler (klustringsanalys) och utformning av produktlayouten. En produktarkitektur är sambandet mellan fysiska komponenter och deras funktion, d.v.s. deras syfte. Produktarkitekturer kan kategoriseras som modulära, hybrider eller integrerade. Huvudsyftet med en modulär arkitektur är att möjliggöra en yttre variation och samtidigt inre enhetlighet. Modulära delsystem möjliggör parallell utveckling och modularisering kan därför ses som en strukturerad metod för att hantera teknisk komplexitet. I den här avhandlingen föreslås en ny klustringsbaserad metod och process för modularisering av tunga lastbilar som integrerar teknisk komplexitet, företagsspecifika affärsstrategier och fysisk interferens. Den huvudsakliga hypotesen bakom den presenterade forskningen är att datorbaserad klustringsanalys av produktarkitektur förbättras av ett kvantitativt komplexitetsmått, samt nya sätt att representera (modellera) och kommunicera produktarkitekturrelaterad komplexitet. Ett antal olika industriella fallstudier som behandlar delsystem av tunga lastbilar används för att beskriva den föreslagna metoden och för att verifiera dess prestanda, d.v.s. hur väl den föreslagna metoden och processen stödjer SE-processen. Samtliga undersökta delsystem innehåller samverkande konfigurationer av mekaniska, elektriska och mjukvaruteknologier, d.v.s. de kan kännetecknas som CPS.

Slutsatsen av den presenterade forskningen är att den föreslagna modulariseringsmetoden och processen stödjer SE-processen genom att förbättra kvaliteten under identifieringen av moduler. Detta möjliggörs genom att addera affärsstrategier och fysisk interferens under klustringsanalysen av produktarkitekturen. Utöver det bekräftas även att den nya metoden både är skalbar och flexibel, vilket gör att konsekvenserna av olika arkitekturella avvägningar kan analyseras oberoende eller samtidigt beroende på syfte. Därtill bekräftas att de nyligen utvecklade arkitekturrepresentationerna effektiviserar arkitekturrelaterade diskussioner, och i synnerhet diskussioner gällande modularisering mellan domänexperter. Slutligen visar fallstudierna att klustringsresultaten beror på de relativa vikterna för de olika typerna av komponentrelationer som representeras i en produktarkitektur DSM (Design Structure Matrix). Betydelsen av dessa vikter minskar dock när affärsstrategiska och fysisk interferens begränsningar införs.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-291106