Audi werkt aan slimme productie met AI
Audi werkt aan de productie van de toekomst. Deze moet veerkrachtig, flexibel en duurzaam zijn. Belangrijke aandachtspunten daarbij zijn de groeiende variëteit aan uitvoeringen, de elektrificatie, onzekerheid van leveringen en geopolitieke onrust. Digitalisering en Artificiële intelligentie spelen een belangrijke rol in de productie van de toekomst. Pilots laten alvast mooie resultaten zien.
De traditionele assemblagelijn loopt tegen zijn grenzen aan. Het rigide karakter en de vaste doorlooptijden ervan komen niet meer overeen met bijvoorbeeld de groeiende variëteit aan uitvoeringen van een model en alle mogelijkheden van individualisering. Om flexibeler te zijn en een hogere efficiency te bereiken werkt Audi daarom aan het productierijp maken van de ‘Modular Assembly’. Dat gebeurt met een pilot in de fabriek in Ingolstadt. Daarbij draait het om de assemblage van een deurpaneel voor het interieur.
Slimme productie
In de pilot gebeurt het werk niet volgens een vast patroon. Er is afstemming mogelijk met betrekking tot individuele eisen en wensen. AGV’s (automatisch geleide voertuigen) brengen de deurpanelen naar het station waar de assemblage plaatsvindt. Dit is te koppelen aan specifieke, aanvullende productiestappen. Door deze modulaire methode is één medewerker in staat om bijvoorbeeld ook zonneschermen te monteren. Bij de traditionele productielijn zijn daarvoor binnen de vaste doorlooptijd nog 2 of 3 medewerkers nodig. Met dit soort ‘Slimme productie’ kan de productiviteit met twintig procent verbeteren. Een ander belangrijk voordeel daarbij is dat deze methode vaak ook geschikt is voor werknemers die door lichamelijke beperkingen niet (langer) aan een traditionele assemblagelijn kunnen werken.
Powerwalls: sneller van design naar productie
Om nieuwe ontwerpen en onderdelen zo snel mogelijk in productie te kunnen laten gaan, maakt Audi gebruik van powerwalls. Dit zijn enorme schermen waarop auto’s op ware grootte en uitermate gedetailleerd in 3D zijn weergegeven. Zelfs de lichtinval en de schaduwwerking zijn zeer realistisch. Door deze gegenereerde weergaves zijn belangrijke designbeslissingen al in een vroeg stadium te nemen. Onder meer dankzij speciale brillen kunnen experts van Audi een 3D-model van een auto vanuit het perspectief van de klant ervaren. Ook dit helpt bij het verkorten van de tijd tussen design en productie. 3D-simulaties worden ook toegepast om de kwaliteit verder te verbeteren. Ze maken bijvoorbeeld snel duidelijk waar eventuele toleranties zijn te verwachten.
Digitaal scanproces
Digitale assemblageplanning speelt ook een belangrijke rol in de slimme productie van de toekomst. Een digitaal scanproces genereert hierbij driedimensionale ‘cloudpunten’. Deze zijn te gebruiken om machines en de infrastructuur in de fabriek volledig in beeld te brengen, aan te sturen en aan te passen. Daarbij wordt gebruik gemaakt van software op basis van kunstmatige intelligentie en machine learning. Door dit proces vervalt de noodzaak van de bouw van prototypes in het planningsproces. Dit spaart grondstoffen én maakt een flexibele samenwerking tussen verschillende locaties mogelijk.
Robothond Spot
Spot speelt een sleutelrol in het scanproces. Deze robothond bepaalt zelfstandig zijn route door de fabriek en langs de productielijnen. Hij is in staat om de fabriek in Neckarsulm in 48 uur volledig te scannen. In deze fabriek wordt de Audi A6 gebouwd. Een mens heeft hier drie weken voor nodig. Door dit innovatieve proces is het mogeljk nieuwe Audi-modellen eerst virtueel te bouwen. Eventuele pijnpunten komen in de simulaties snel naar voren, vóór de daadwerkelijke productie begint.
Energie besparen met data
Om energie te besparen maakt Audi vooral gebruik van data en data-analyse. De in eigen huis ontwikkelde Energy Analytics tool laat bijvoorbeeld duidelijk het energieverbruik zien op moment dat er geen productie is. Dan gaat het bijvoorbeeld over het verbruik van machines, maar ook over verlichting, ventilatie en verwarming. Het heldere overzicht maakt gerichte ingrepen mogelijk. Zo heeft Audi dankzij Energy Analytics in 2021 zo’n 37.000 MWh aan energie bespaard.
Kunstmatige intelligentie voor kwaliteit
Artificial Intelligence (AI) en machine learning spelen een cruciale rol in de digitale transformatie van de productieproces van Audi. Zo helpt een AI-algoritme samen met een kunstmatig neuraal netwerk bij het detecteren van onvolkomenheden in componenten. De basis hiervoor is deep learning. Dit is een vorm van machine learning waarbij enorme hoeveelheden data patronen creëren. Daarvan mag niet worden afgeweken. In een andere pilot zet Audi kunstmatige intelligentie in om de kwaliteit van laspunten te meten. Het is hiermee mogelijk om de 5.300 laspunten die nodig zijn bij de assemblage van de carrosserie van een Audi A6 in realtime automatisch te monitoren. Voorheen gebeurde een kwaliteitscontrole steekproefsgewijs.
Het Edge Cloud 4 Productieconcept
Ten behoeve van de automatisering in fabrieken zet Audi het Edge Cloud 4 Productieconcept in. Daarbij vervangen enkele gecentraliseerde lokale servers grote aantallen (dure) industriële PC’s. Dit heeft belangrijke voordelen. Voorheen was er bij de introductie van nieuwe software en besturingsprogramma’s en functies bijvoorbeeld altijd nieuwe hardware nodig. Met het nieuwe concept volstaat nieuwe software. Audi heeft deze gecentraliseerde server-oplossing met succes in de praktijk getest in de fabriek in Böllinger Höfe, waar kleinschalige serieproductie plaatsvindt (Audi R8 en e-tron GT quattro). Het doel is om het verder uit te rollen bij alle fabrieken van de Audi Groep.
Nieuwe ideeën: hier komen ze vandaan
Op het gebied van digitalisering werkt Audi werkt nauw samen met de Technische Universiteit van München en het Fraunhofer Institute for Industrial Engineering and Organization. Dit gebeurt op de campus in Heilbronn. Met het Automotive Initiative 2025 (AI25) streeft Audi ernaar om hét netwerk voor digitale fabriekstransformatie en innovatie op te zetten. Als aanjager van ideeën speelt AI25 een belangrijke rol in de digitale transitie. De Audi-fabriek in Neckarsulm geldt hierbij als pilot-fabriek. Daarmee zet deze productiefaciliteit de toon voor de digitale transformatie van de complete Volkswagen Groep. Om nieuwe en innovatieve ideeën te identificeren en deze perfect in de productie te integreren, maakt Audi ook gebruik van het Production Lab in Gaimersheim.
Bron en foto: Audi
Studenten TU/e ontwikkelen auto die meer CO₂ opvangt dan uitstoot
Studententeam TU/ecomotive van de TU Eindhoven heeft een duurzame elektrische personenauto ontwikkeld. Deze auto vangt tijdens het rijden meer koolstofdioxide (CO₂) op dan dat hij uitstoot. Het gaat om een prototype met de naam Zem.
Zem zuivert lucht via een speciaal filter. Door de afgevangen CO₂ op te slaan en vervolgens af te voeren, kan de auto bijdragen aan het verminderen van de opwarming van de aarde. De studenten gaan het voertuig de komende jaren verder verbeteren. Dit met als doel om uiteindelijk de volledige levenscyclus van de auto CO₂-neutraal te maken en de weg op te kunnen.
Uitstoot personenauto’s
De transportsector is een grote vervuiler en produceerde een paar jaar geleden ongeveer een kwart van de totale CO₂-uitstoot van de EU. Personenauto’s zijn verantwoordelijk voor meer dan 60 procent van deze uitstoot. Om deze uitstoot omlaag te brengen ontwierpen, ontwikkelden en bouwden 35 studenten een auto die zowel tijdens het productieproces als op de weg minder tot geen uitstoot veroorzaakt. Bovendien streeft het team naar optimale herbruikbaarheid van materialen in de toekomst.
Grote schaal
Via een speciaal filter kan de auto bij 20.000 reiskilometers per jaar 2 kilogram CO₂ afvangen. Dat wil zeggen dat tien auto’s net zoveel koolstofdioxide kunnen opslaan als een gemiddelde boom. Dat lijkt misschien niet veel, maar de totale opbrengst is aanzienlijk. Zeker als je het straks op grote schaal in elke personenauto zou toepassen, stelt het team. Er rijden immers meer dan een miljard personenauto’s op aarde rond.
Filter
Het filter waar de buitenlucht doorheen stroomt, is uniek. De studenten zijn bezig met de aanvraag van een patent voor deze innovatie. “Het is echt nog een proof-of-concept. Toch we zien wel al dat we de capaciteit van het filter in de komende jaren kunnen vergroten. Afvangen van CO₂ is een voorwaarde om de uitstoot tijdens productie en recycling te compenseren”, legt teammanager Louise de Laat uit. TU/ecomotive denkt aan een toekomst waarbij het volle filter tijdens het laden van de auto eenvoudig via de laadpaal kan worden geleegd. De auto kan momenteel 320 kilometer rijden voordat het filter vol is.
CO₂-neutraal
Software van SimaPro kan via een levenscyclusanalyse bepalen in hoeverre de levenscyclus van het voertuig – van de bouw tot het gebruik en de afterlife – CO₂-neutraal is. Verschillende innovaties dragen bij aan dit doel. Denk aan de 3D-printtechnieken die de studenten gebruiken. Onder andere de monocoque en de carrosseriepanelen zijn via 3D-printen vervaardigd. Daardoor ontstaat bijna geen restafval . Bovendien print het studententeam circulaire kunststoffen die versnipperd en hergebruikt kunnen worden voor andere projecten.
Sportief uiterlijk
De elektrische en duurzame vierwieler heeft een sportief uiterlijk. Met reden, zeggen de studenten. Want er wacht de auto-industrie een sportieve uitdaging. Wegtransport moet immers flink verduurzamen. Nikki Okkels, external relations manager bij TU/ecomotive: “Wij willen de industrie kietelen door te laten zien wat er allemaal al mogelijk is. En samenwerken. Als 35 studenten in een jaar een bijna CO₂-neutrale auto kunnen ontwerpen, ontwikkelen en bouwen, dan liggen er ook kansen en mogelijkheden voor de industrie.”
Okkels: “We roepen de industrie op om de handschoen op te pakken, en we denken uiteraard graag met ze mee. We zijn zelf ook nog niet klaar met ontwikkelen en willen komende jaren nog flinke stappen zetten. Autofabrikanten nodigen we van harte uit om eens een kijkje te komen nemen.”
Foto: Bart van Overbeeke
Toyota en Woven Planet ontwikkelen draagbare waterstof cartridge
Toyota en haar dochteronderneming Woven Planet hebben een werkend prototype ontwikkeld van een draagbare waterstof-cartridge. Het ontwerp zal het dagelijkse transport en de levering van waterstofenergie vergemakkelijken.
Toyota en Woven Planet bestuderen een aantal haalbare wegen naar koolstofneutraliteit. Ze beschouwen waterstof als een veelbelovende oplossing. Bij gebruik van waterstof komt namelijk geen koolstofdioxide (CO2) vrij. Daarnaast is er slechts een minimale CO2-uitstoot tijdens het productieproces. Tenminste, als de productie ervan gebeurt met behulp van hernieuwbare energiebronnen.
Supply Chain
Samen met Eneos Corporation werken Toyota en Woven Planet aan de opbouw van een uitgebreide toeleveringsketen op basis van waterstof. Deze is erop gericht om de productie, het transport en het dagelijkse gebruik te versnellen en te vereenvoudigen. De proeven zullen daarom gericht zijn op het voldoen aan de energiebehoeften van de inwoners van Woven City en degenen die in de omliggende gemeenschappen wonen.
Voordelen van het gebruik van waterstof cartridges
Waterstof cartridges hebben een aantal voordelen. Ze zijn draagbaar, betaalbaar en handig als draagbare energieoplossing. Ze maken het mogelijk om waterstof te brengen naar de plekken waar mensen wonen, werken en spelen zonder dat daarbij leidingen nodig zijn. De cartridge kan ook voorzien in de energiebehoeften in afgelegen en niet-geëlektrificeerde gebieden. Het snel inzetten van de cartridges in het geval van een ramp is eveneens mogelijk.
Prototype
Het prototype heeft de volgende dimensies: 400 mm (lengte) x 180 mm in diameter en weegt ongeveer 5 kilogram. Hij is zodanig ontworpen dat hij eenvoudig is uit te wisselen en snel is op te laden. De volumeflexibiliteit zorgt daarnaast voor een breed scala aan toepassingen voor dagelijks gebruik. Zo zou de cartridge voldoende elektriciteit kunnen genereren om een magnetron ongeveer 3 tot 4 uur te laten werken. Daarbij gaat het ontwerpteam ervan uit dat het definitieve ontwerp bestaat uit een hogedrukwaterstoftank die een elektriciteitsopbrengst heeft van ongeveer 3,3kWh/tank.
Veilig
Waterstofproductie vindt momenteel doorgaans plaats met behulp van fossiele brandstoffen als energiebron. Dit terwijl toepassingen vooral te vinden zijn in de industrie. Daar zal verandering in komen. Om waterstof te gebruiken als energiebron in het dagelijks leven, moet de technologie voldoen aan verschillende veiligheidsnormen. Daarnaast moet het worden aangepast aan nieuwe omgevingen. Toyota verwacht dat waterstof in de toekomst zal worden opgewekt met een zeer lage CO2-uitstoot en in een grotere verscheidenheid aan toepassingen zal worden gebruikt. De Japanse regering werkt aan een reeks onderzoeken om de veilige vroege adoptie van waterstof te bevorderen. Toyota en haar zakenpartners zijn verheugd om samenwerking en ondersteuning te bieden.
Supply chain
Het doel van Toyota is om waterstof gemeengoed te maken. Dat is mogelijk als deze schone vorm van energie veilig, gemakkelijk en betaalbaar wordt. Door de onderliggende supply chain tot stand te brengen, hoopt Toyota het gebruik van waterstof te vergemakkelijken en te zorgen voor meer toepassingen. Woven City zal een reeks energietoepassingen met waterstofpatronen onderzoeken en testen. Denk daarbij aan toepassingen in mobiliteit, huishoudelijke toepassingen en vele toekomstige mogelijkheden die we ons nog moeten voorstellen. Samen met innovators en degenen die in en rond Woven City wonen, zal Toyota de mobiliteit komende tijd blijven bevorderen. Het zal voortdurend meer praktische toepassingen voor waterstofpatronen ontwikkelen. In toekomstige demonstraties zal Toyota de waterstof cartridge verder verbeteren. Daardoor wordt deze steeds gebruiksvriendelijker terwijl de energiedichtheid verbetert.
Klimaatneutrale samenleving
Het uiteindelijke doel van dit project is om een klimaatneutrale samenleving te realiseren waar iedereen toegang heeft tot schone energie. Toyota en Woven Planet streven ernaar om best practices te ontwikkelen voor het integreren van schone waterstofenergie in het dagelijks leven. Dit doen ze onder meer door demonstraties te geven in en rond Woven City.
Beeld: Een prototype van een waterstof-cartridge (foto: Toyota)
Volvo bouwt nieuwe fabriek in Europa
Volvo Cars zal een derde productiefaciliteit in Europa openen. Daardoor is het bedrijf goed gepositioneerd om aan de aanhoudende vraag van haar klanten naar elektrische auto’s te voldoen.
De nieuwe ultramoderne fabriek zal klimaatneutraal zijn en elektrische auto’s bouwen. Dit ter ondersteuning van de ambitie om tegen 2030 volledig elektrisch en tegen 2040 klimaatneutraal te zijn. Er is gekozen voor Slowakijke als nieuwe productielocatie. Hiermee creëert Volvo Cars een Europese productiedriehoek. Het kan daardoor een groot afzetgebied bestrijken. De nieuwe fabriek is een aanvulling op de fabriek in Gent (België) in West-Europa en de fabriek in Torslanda (Zweden) in Noord-Europa.
Investering
De nieuwe faciliteit vertegenwoordigt een investering van ongeveer 1,2 miljard euro. Zij zal komen te liggen in de buurt van Kosice, in het oosten van Slowakije. Daar zal zij profiteren van een gevestigde toeleveringsketen voor de automobielsector. De nieuwe productiefaciliteit wordt namelijk de vijfde autofabriek in het land. Er zijn op deze locatie goede logistieke verbindingen met de rest van Europa en er is toegang tot een goede leveranciersbasis.
Ambitie
Volvo Cars heeft de ambitie om tegen het midden van dit decennium een jaarlijkse verkoop van 1,2 miljoen auto’s te bereiken, met verkoop in Europa, de VS en Azië. “We hebben immers een duidelijke focus om tegen 2030 een 100 procent elektrisch mobiliteitsmerk te zijn, wat in lijn is met ons doel,” zei Jim Rowan, chief executive bij Volvo Cars. “Uitbreiding in Europa, onze grootste verkoopregio, is van cruciaal belang voor onze verschuiving naar elektrificatie en voortdurende groei. Ik ben daarom erg blij dat we onze Volvo Cars-productie kunnen uitbreiden naar Slowakije. En ik kijk ernaar uit om nieuwe collega’s en partners te verwelkomen op de reis die voor ons ligt.”
Start bouw
De start van de bouw van de fabriek in Kosice is gepland voor 2023. Daarna volgt de installatie van de productielijnen. Deze staan gepland voor 2024. Tot slot is de serieproductie van de volgende generatie, zuiver elektrische Volvo’s, gepland voor 2026.
Klimaatneutrale energie
In lijn met Volvo Cars’ ambitie om tegen 2025 klimaatneutraal te produceren, zal de fabriek uitsluitend klimaatneutrale energie gebruiken. De fabriek zal ook worden ontworpen om toonaangevend te zijn op het gebied van duurzame en efficiënte productie van elektrische premiumauto’s met een geoptimaliseerde lay-out en logistieke stroom.
250.000 auto’s per jaar
De fabriek is ontworpen om tot 250.000 auto’s per jaar te produceren. Naar verwachting zal het enkele duizenden nieuwe banen in de regio opleveren. De locatie maakt ook verdere uitbreiding van de fabriek in de toekomst mogelijk.
Bijna 60 jaar
De vestiging van de Kosice-fabriek is de eerste nieuwe Europese productielocatie voor Volvo Cars in bijna 60 jaar. De fabriek in Torslanda werd in 1964 geopend, terwijl de fabriek in Gent een jaar later volgde. Samen kunnen deze faciliteiten 600.000 auto’s per jaar produceren.
Concurrentievoordeel
“Ik waardeer het dat Volvo Cars heeft besloten zijn nieuwe fabriek in Slowakije te bouwen. De nieuwe Volvo Cars-fabriek is belangrijk voor ons omdat ze de sociale en economische situatie in de regio zal verbeteren en uitsluitend elektrische auto’s zal produceren. Dat biedt de Slowaakse auto-industrie een concurrentievoordeel in het nieuwe ecologische tijdperk,” aldus de premier van de Slowaakse republiek, Eduard Heger.
Werkgelegenheid
“Persoonlijk ben ik zeer verheugd dat Slowakije is geslaagd in de competitie voor deze mega-investering. Het zal zorgen voor ontwikkeling en veel banen in het oostelijk deel van Slowakije aangezien het zal leiden tot veel directe en indirecte werkgelegenheid,” zei de minister van Economie van de Slowaakse republiek, Richard Sulik.
Foto’s: Volvo Cars
Zonneauto Lightyear 0 gaat in productie
Lightyear heeft zijn productie-auto Lightyear 0 voorgesteld. Na zes jaar onderzoek en ontwikkeling, ontwerpen, engineering, prototypes en testen gaat deze zonneauto dit najaar in productie.
Met Lightyear 0 biedt het bedrijf een nieuwe toekomst. Een toekomst voor automobilisten die de vrijheid van mobiliteit willen combineren met de geruststelling van duurzame energie. Lightyear’s medeoprichter en CEO Lex Hoefsloot: “In 2016 hadden we alleen een idee. Drie jaar later hadden we een prototype. Nu, na zes jaar testen, itereren, (her)ontwerpen en talloze obstakels, is Lightyear 0 het bewijs dat het onmogelijke daadwerkelijk mogelijk is.”
Dubbel gebogen zonnepanelen
De Lightyear 0 is uitgerust met vijf vierkante meter gepatenteerde, dubbel gebogen zonnepanelen. Hierdoor kan het voertuig zichzelf opladen tijdens het woon-werkverkeer. Of wanneer de auto gewoon buiten geparkeerd staat. In optimale omstandigheden kan de Lightyear 0 zichzelf op die manier van energie voorzien met een actieradius van 70 kilometer per dag. Dit is bovenop de geschatte 625 kilometer actieradius via de accu.
Maandenlang zonder oplader
Door een opbrengst tot 11.000 zonnekilometers per jaar kunnen automobilisten die de Lightyear 0 gebruiken voor hun dagelijkse woon-werkverkeer (35 kilometer) in de zomer maandenlang rijden voordat ze aan een oplader of stopcontact moeten. In Nederland zou dat twee maanden zijn en in zonnige landen als Spanje of Portugal maar liefst zeven maanden.
Nieuwe architectuur
Lightyear 0 vindt het wiel opnieuw uit wat betreft de architectuur van elektrische auto’s. De vier in-wheel motoren maken het de meest efficiënte elektrische aandrijflijn die vandaag beschikbaar is. Met een energieverbruik van 10,5 kWh per 100 kilometer (bij 110 km/u) is het de meest efficiënte elektrische auto. De luchtweerstandscoëfficiënt is minder dan 0,19. Het is daarmee de meest aerodynamische gezinsauto tot nu toe.
Gewicht
Naast de aerodynamica is ook het gewicht van de auto van invloed op de efficiëntie. Lightyear 0 is een elektrische auto van vijf meter lang, maar weegt in totaal slechts 1.575 kilogram. De kracht van het holistische ontwerp wordt duidelijk in de praktijk. Bij snelwegsnelheden (110 km/u) kan de Lightyear 0 560 kilometer achter elkaar rijden.
Minimalisme, duurzaamheid en comfort
Vanaf de oorsprong heeft Lightyear ernaar gestreefd een auto te ontwikkelen die de druk op de planeet en op de automobilist elimineert. Daarom is bij elk ontwerpdetail rekening gehouden met minimalisme, duurzaamheid en comfort. Het gestroomlijnde dashboard heeft een 10,1-inch touchscreen infotainment systeem. Het maakt cloud gebaseerde updates mogelijk. Het interieur is volledig samengesteld uit veganistische en natuurlijke materialen. Denk aan onder meer ecologische microfiber suède zittingen en rotan palm detaillering.
Productie start dit najaar
De productie van de Lightyear 0 begint dit najaar. De eerste auto wordt in november geleverd. Lightyear bereidt zich voor om de eerste zonnewagens op de weg te brengen. Het heeft er daarom voor gekozen om zijn eerste auto officieel voor te stellen met een naam die overeenkomt met de reis. Lightyear 0 de auto die de weg baant voor een nieuw tijdperk van schone mobiliteit.
250.000 euro
Er zullen maximaal 946 Lightyear 0’s worden geproduceerd. Dit voor een bedrag van 250.000 euro. Hiermee kan de nieuwe vorm van mobiliteit effectief op de markt worden geïntroduceerd. Hierna zal Lightyear komen met een volgende model. Deze wordt ontworpen voor massaproductie met een prijskaartje vanaf 30.000 euro. De productie ervan staat gepland voor eind 2024, begin 2025.
Foto en bron: Lightyear
Algoritme voorspelt problemen bij testen zelfrijdende auto’s
Hoe zelfrijdende voertuigen op de openbare weg moeten worden toegelaten is een onderwerp waarover regelmatig discussie is. Zelfrijdende technologie maakt echter niet alleen het gebruik van auto’s op de openbaar weg anders, maar ook het testen van dergelijke voertuigen. Een nieuw algoritme voorspelt wanneer componenten van een zelfrijdende auto kapot dreigen te gaan. Zo kan het voertuig veilig en gecontroleerd tot stilstand komen.
Het algoritme is ontwikkeld door de Zweedse Technische Universiteit Chalmers. De universiteit wil hiermee bijdragen aan het veilig testen van voertuigen, ook indien geen menselijke bestuurder in het voertuig aanwezig is.
Signalen tijdig herkennen
Het testen van auto’s is op dit moment het werk van testchauffeurs. Een belangrijke vaardigheid van deze chauffeurs is het tijdig kunnen herkennen van signalen die erop wijzen dat een significant onderdeel van het voertuig kapot dreigt te gaan. Zo kunnen testchauffeurs hierop anticiperen, hun voertuig tijdig tot stilstand brengen en ongelukken voorkomen.
Het testen van zelfrijdende voertuigen vindt echter lang niet altijd plaats in de aanwezigheid van een menselijke chauffeur. Het is dan ook van belang dergelijke signalen op een andere manier op te merken. Denk hierbij aan trillingen, afwijkende meetwaarden, oplopende temperaturen en andere factoren.
Op dezelfde plek testen als reguliere voertuigen
Dit is extra van belang aangezien in de toekomst naar verwachting zelfrijdende voertuigen op dezelfde testbanen getest worden als reguliere voertuigen mét bestuurder. Met het oog op de veiligheid van deze bestuurders is het van belang dat problemen met zelfrijdende voertuigen tijdig gedetecteerd worden.
Het onderzoeksproject heet ‘Enablers for testing autonomous vehicles at existing testing grounds’. Het onderzoek brengt de uitdagingen in kaart die ontstaan rondom het testen van voertuigen op bestaande testbanen naarmate auto’s in toenemende mate autonomer worden. Onderzoekers van de Technische Universiteit Chalmers werkten hierbij samen met vrachtwagenfabrikant Volvo en autofabrikant Volvo Cars.
Real-time waarschuwingssysteem
De partijen presenteren nu een geautomatiseerd systeem dat in real-time waarschuwt indien een mechanisch component dat van belang is voor de veiligheid van het voertuig dreigt te falen. “Het probleem ligt in hoe je een voertuig het beste kunt monitoren indien je vantevoren niet weet wat er kapot gaat”, legt Tomas McKelvey, hoofdleraar Signaalverwerking van de faculteit Elektrotechniek van de Technische Universiteit Chalmers, uit.
Zelfrijdende voertuigen op de weg zijn voorzien van allerlei veiligheidssystemen. McKelvey benadrukt dat tijdens het testen van voertuigen echter niet vertrouwd kan worden op systemen waarvan de aanwezigheid op de openbare weg verplicht is. Dit aangezien het testen van voertuigen vaak in vroege fasen van de voertuigontwikkeling plaatsvindt. Dergelijke autonome functies zijn dan nog niet altijd betrouwbaar.
Veranderingen in trillingen
Mensen detecteren problemen onder meer aan de hand van veranderingen in trillingen. Het algoritme gaat op dezelfde wijze te werk. Met behulp van accelerometers op diverse plekken in het voertuig registreert het algoritme de vibraties in de motor en de wijze waarop deze trillingen zich door componenten en de carrosserie verspreiden. “Onze hypothese is dat de aard van de trillingen verandert indien een probleem ontstaat aan boord en dat die veranderingen kunnen worden geregistreerd met behulp van instrumenten”, zegt McKelvey uit.
Trillingen kunnen uiteraard ook door andere factoren veranderen. Bijvoorbeeld door variaties in het wegdek. Een aantal sensoren die bij de wielen zijn geplaatst meet daarom de trillingen die het voertuig ingaan. De overige instrumenten zoeken naar veranderingen in trillingen in het voertuig.
Data verzamelen met testvoertuigen
Bij het ontwikkelen van het algoritme speelde het verzamelen van de juiste gegevens een belangrijke rol. Hiervoor zijn twee testvoertuigen gebruikt: een vrachtwagen en een personenauto. Deze zijn getest op een testbaan van Volvo in Hällered. Hier is ook de AstaZero-testfaciliteit van de Technische Universiteit Chalmers en RISE gevestigd.
Op basis van data die hier is verzameld is een wiskundige omschrijving gecreëerd van hoe de verschillende onderdelen van het voertuig samen bewegen. Op basis van deze gegevens is een model gecreëerd dat de normale situatie omschrijft. Iedere waarde kan hierbij een bepaalde afwijking hebben.
Bewust technische problemen creëren
Vervolgens lieten de onderzoekers de twee testvoertuigen over hetzelfde oppervlakte als eerder rijden. Om het algoritme te testen creëerden zij bewust technische problemen in het voertuig. Het systeem bleek deze problemen vrij eenvoudig te detecteren. Zelfs als het om problemen ging die volgens testchauffeurs zeer moeilijk detecteerbaar zijn.
In een geval merkte het algoritme een probleem niet op. Het ging hierbij om een moer die iets was losgedraaid op de schokdemper van de vrachtwagen. “Dit was echter een probleem dat de testchauffeurs ook niet konden voelen”, aldus McKelvey.
Aard van probleem niet gedetecteerd
Het systeem detecteert op dit moment alleen dat er een probleem is opgetreden. Wat dit probleem is kan het algoritme niet achterhalen. De onderzoekers verwachten dat dit wel ontwikkeld kan worden, maar hadden hiervoor in dit onderzoek onvoldoende tijd beschikbaar. McKelvey: “Vanuit een veiligheidsperspectief is het detecteren dat een probleem optreedt het belangrijkste, zodat het voertuig van de testcircuits gehaald kan worden.”
McKelvey meldt dat er vanuit andere testfaciliteiten veel interesse is in het project. Hij hoopt dat de methode wordt doorontwikkeld tot een internationale standaard voor testcircuits.
Meer informatie over het algoritme is hier beschikbaar.
Auteur: Wouter Hoeffnagel