Casos de cliente de StreetScooter

Casos de cliente de StreetScooter

Es eléctrico, es complejo, es electromovilidad

Achim KampkerPor si el proceso de desarrollo de productos de automoción no fuera ya bastante complejo, ahora se añade el factor de la “electromovilidad”.

El StreetScooter, un vehículo eléctrico revolucionario que está tomando forma rápidamente, no solo supone un nuevo impulso tecnológico en el concepto de electromovilidad, sino que su diseño basado en la contribución popular combina el conocimiento y las innovaciones de casi 30 socios colaboradores.

Pregunte a los ejecutivos de automoción qué les quita el sueño y no se sorprenda si le dan esta breve pero elocuente respuesta:

"Es complicado".

En esencia, eso es lo que quienes toman las decisiones en OEM y proveedores de automoción dijeron a los investigadores de la Universidad RWTH de Aquisgrán (Alemania) cuando les entrevistaron hace algunos años. Las conclusiones se publicaron en el informe “Managing Complexity in Automotive Engineering” de 2007. En el resumen se explica de la siguiente manera: “La gestión superior de la complejidad en las disciplinas de gestión de la variedad, gestión de la tecnología y gestión de los procesos es clave para garantizar el éxito continuo de los OEM y los proveedores de primera categoría”.

Según el estudio, la gestión de la variedad se refiere a la demanda competitiva para seguir el ritmo de las líneas de productos en continua expansión, cambios de modelos más rápidos y más variaciones de vehículos por región. Con igual rapidez está aumentando la complejidad tecnológica de los coches. “El automóvil actual”, afirma el profesor Günther Schuh de la Universidad RWTH de Aquisgrán, coautor del estudio sobre gestión de la complejidad, “es tanto el resultado de la ingeniería electrónica y de software como un diseño mecánico. Las tres áreas de tecnología deben integrarse de forma eficaz”.

A la vista de tales cambios rápidos en variedad y tecnológicos, las tensiones en los procesos de desarrollo de los fabricantes de automoción, tanto dentro de las empresas como entre OEM y proveedores, se han multiplicado de forma similar. No es demasiado sorprendente que los líderes del sector de automoción continúen aumentando sus inversiones en soluciones de gestión del ciclo de vida del producto (PLM).

“PLM es, de hecho, una tecnología habilitadora crucial para la gestión de la complejidad”, explica el profesor Schuh. La evidencia clara: la Universidad RWTH de Aquisgrán recurrió a PTC, el proveedor global de software PLM, para que les asesorara en relación con el estudio sobre gestión de la complejidad.

“Y ahora”, agrega el profesor Schuh, “por si el proceso de desarrollo de vehículos no fuera bastante complicado, los fabricantes pueden añadir la electromovilidad”.


Desarrollo gobernado por los proveedores

En la carrera por poner en las carreteras flotas de vehículos eléctricos asequibles y pensados para el consumidor, ningún país dependiente del sector de automoción quiere quedarse atrás. Y quizás ninguna nación siente esta urgencia tanto como Alemania, donde más del 20 % del PIB depende del desarrollo, la producción y el suministro de automóviles.

“No es solo el deseo de tener coches ecológicos y reducir la dependencia de los combustibles fósiles”, comenta el profesor Achim Kampker, también de la Universidad RWTH de Aquisgrán. “Es una cuestión de puro interés económico. Nuestra prosperidad futura dependerá de los vehículos eléctricos”.

El profesor Kampker continúa: “A medida que deje de utilizarse la combustión interna en favor de la electricidad, los fabricantes y proveedores alemanes deberán mantenerse a la cabeza de forma competitiva. Hay literalmente millones de puestos de trabajo de automoción en juego”.

La electromovilidad no solo complica más la variedad y la complejidad tecnológica de los vehículos, sino que introduce el potencial de transformar fundamentalmente los procesos de fabricación de automóviles. Para el diseño de un nuevo coche eléctrico en la actualidad, el enfoque jerárquico tradicional, en el que el OEM define el concepto, especifica el proyecto y supervisa el trabajo asignado a los proveedores, ha dado paso a lo que se puede describir como un desarrollo de origen popular.

El profesor Kampker explica: “Son los propios proveedores quienes controlan el diseño y la producción del vehículo. Colaboran como iguales en una empresa virtual”.

El laboratorio experimental de este concepto es el StreetScooter, una atrevida iniciativa de vehículo eléctrico dirigida por la Universidad RWTH de Aquisgrán. Desde el principio, el proyecto ha contado con 19 proveedores de automoción basados en Alemania, 10 de ellos agrupados como un solo accionista en una empresa conjunta. Después, otros diez proveedores se han unido como socios estratégicos, prestando su propio conocimiento especializado. El equipo gestiona el proyecto con herramientas PLM de PTC.

StreetScooter GmbH, una entidad comercial, se ha formado para coordinar el trabajo de los proveedores en el vehículo. El profesor Kampker es el consejero delegado de la empresa. Afirma que “StreetScooter surge para nada menos que revolucionar el coche eléctrico y su desarrollo”.


Conceptos de hoja en blanco

El objetivo del proyecto StreetScooter es crear una familia de vehículos eléctricos para tráfico urbano que se puedan producir de forma eficiente con una red de socios de cadena de suministro sin necesidad de financiación pública continua.

“El gobierno alemán no participa directamente”, comenta el profesor Kampker, “aunque el proyecto ha estado muy influido por sus indicaciones. El Plan nacional de desarrollo de electromovilidad pretende poner en las carreteras de Alemania un millón de vehículos eléctricos a finales de esta década. Es un objetivo que esperamos ayudar a que se cumpla”.

StreetScooter es una iniciativa regional, principalmente centrada en Alemania y los países centroeuropeos circundantes. Los socios del proyecto son básicamente PYME (pequeñas y medianas empresas), en lugar de OEM o grandes proveedores. “Esto”, expone el profesor Kampker, “sigue la línea de la confianza histórica de la industria alemana en las pequeñas empresas familiares”.

StreetScooter aporta nuevas fuerzas al frente del desarrollo de vehículos eléctricos; también ofrece una nueva estrategia para estos vehículos. Como indica el Profesor Kampker, los principales fabricantes que ya ofrecen coches eléctricos se han centrado hasta ahora en adaptar los diseños de los vehículos convencionales con motor de combustión. “El problema”, explica, “es que convertir esos vehículos en trenes motrices eléctricos exige costes inadmisiblemente altos para la mayoría de los consumidores, en torno a 10 000 € por coche”.

Asimismo, el rendimiento de conducción y el confort de los pasajeros siguen siendo un problema en estos primeros vehículos eléctricos. El aire acondicionado por sí mismo impone una sobrecarga adicional en las baterías de los coches.

“Claramente, se necesitan conceptos de electromovilidad de hoja en blanco”, concluye el profesor Schuh. “Pero muchos de los vehículos eléctricos de concepto que hemos visto hasta ahora se centran en el rendimiento de conducción extrema o diseños excéntricos. Omiten los requisitos básicos de un coche para el mercado masivo”.

A diferencia del StreetScooter. El equipo de desarrollo busca introducir un vehículo eléctrico asequible que pueda competir con los coches tradicionales de tamaño mediano en todas las áreas de rendimiento, confort, seguridad y fiabilidad, y que se pueda producir en serie de forma rentable.

La arquitectura de producto modular del StreetScooter es clave para que funcione el concepto. Las interfaces entre los módulos permiten a los proveedores mejorar continuamente el diseño del coche con las últimas innovaciones en sus áreas de especialidad. Incluyen funciones al estilo de bloque de creación.

Mediante este "enfoque de aprendizaje", expone el profesor Schuh, el equipo de StreetScooter "no solo hace uso de las tecnologías más recientes, sino que descubre también la mejor forma de integrarlas". Y añade: “El conocimiento se basa en aprender de forma dinámica e interdisciplinar. Estamos probando nuevas formas de colaboración y definiendo nuevas normas de desarrollo de automoción”.


Integración de productos y procesos

El impulso inicial del proyecto parece confirmar el valor de este estilo de desarrollo distintivo. El StreetScooter tiene previsto desvelar su primer prototipo funcional en la feria International Motor Show (IAA) de Fráncfort (Alemania) en septiembre de 2011. A finales de año habrá diez prototipos más en las carreteras alemanas.

Pero, a pesar de lo prometedora que está resultando la iniciativa StreetScooter, la amplitud de la colaboración de proveedores ha añadido nueva complejidad al proceso de desarrollo. “En ese sentido”, expone el profesor Kampker, “la gestión PLM eficiente es incluso más importante para nuestro éxito”.

El software líder del sector PTC Windchill proporciona los recursos PLM necesarios para coordinar y simplificar el trabajo de los participantes en el StreetScooter.

Para establecer la plataforma PLM, la Universidad RWTH de Aquisgrán trabajó con asesores del Centro de Excelencia en Automoción de PTC (parte del equipo de soporte de iCenter) para explorar casos de uso del vehículo y crear el modelo de datos básico para el diseño del StreetScooter. Esto implicó la aplicación y adaptación de estructuras de datos del vehículo listas para usar. El resultado ha sido un prototipo digital completo del concepto StreetScooter, desde el interior hasta el exterior, incluido el motor, la transmisión, la suspensión y los neumáticos del coche.

El equipo de StreetScooter utiliza una plataforma PLM que funciona con la tecnología PTC Windchill para definir y realizar un seguimiento de los derechos de acceso y roles de los proveedores en el proyecto de diseño. Las aplicaciones PLM se centran en la gestión de cambios y LDM. Cuando se produce una solicitud de cambio, todos los participantes pueden ver el impacto inmediatamente en cualquier parte del diseño. Las innovaciones en un área se relacionan al instante con otras. Los proveedores utilizan el software PTC Creo View MCAD para visualizar estos efectos.

La plataforma PTC Windchill controla todos los datos de productos, con independencia del software CAD que utilicen los proveedores. “Es un auténtico entorno de gestión de datos de varios sistemas CAD”, comenta el profesor Kampker. “Esto nos permite acabar con el aislamiento de los diseños mecánicos, electrónicos y de software. Estamos desarrollando el vehículo completo con una integración correcta de las tres disciplinas”.

Quizás incluso con más ambición, el equipo de desarrollo de StreetScooter ha recurrido a PLM para ayudar a reforzar la integración del diseño de productos y las decisiones de producción. Esto está creando importantes nuevas posibilidades para el vehículo.

El profesor Kampker explica que “Tradicionalmente, muchas decisiones de diseño de automoción se han basado en tamaños de lote. Es decir, algunas tecnologías solo se podían aplicar si se alcanzaban determinados niveles de cantidad de producción. Pero PLM nos permite explorar todas las alternativas”.

Como prueba, el profesor Kampker cita este ejemplo: “Utilizamos las herramientas PLM para ayudar a demostrar el uso de componentes tubulares de malla espacial. Son menos costosos de producir que las piezas estampadas y moldeadas tradicionales. Sin embargo, hasta ahora, la tecnología parecía limitada a la fabricación de motocicletas en pequeños lotes”.

Impacto sobre el StreetScooter: “El uso de mallas espaciales debería ayudarnos a mantener asequible el precio del coche”, añade el profesor Kampker.

Un desarrollo incomparable

Desde prácticamente cualquier punto de vista (producto, producción o proceso), el StreetScooter es un nuevo desarrollo de vehículos incomparable. Su excepcionalmente amplio campo de colaboración aporta un nivel especialmente alto de complejidad. Pero los participantes parecen estar más que preparados para afrontar el reto. Su seguridad surge del uso inteligente de PLM.

El profesor Kampker lo resume así: “Hemos creado la base de la inteligencia de diseño y procesos esencial para el éxito a largo plazo de nuestro proyecto. PLM proporciona la base de técnicas prácticas (única fuente de verdad) para todos los que contribuyen a hacer realidad el StreetScooter”.

Achim KampkerAs if the automotive product development process needed to get any more complex, now add the "electromobility" factor.

StreetScooter – a revolutionary electric vehicle rapidly taking shape – not only puts a new technological charge into the electromobility concept, its crowdsourced design blends the expertise and innovations of nearly 30 collaborating suppliers.

Ask automotive executives what keeps them up at night and you shouldn't be surprised to hear this brief, but very telling reply:

"It's complicated."

That, in essence, is what decision-makers from automotive OEMs and suppliers told researchers at RWTH University in Aachen, Germany when surveyed a few years ago. Findings were published in the 2007 report "Managing Complexity in Automotive Engineering." The executive summary puts it this way: "Superior complexity management in the disciplines of variety management, technology management, and process management is a key to ensure sustained success for OEMs and tier-one suppliers."

Per the study, variety management refers to the competitive demand to keep up with ever-expanding product lines, faster model changes, and more vehicle variations by region. Growing just as quickly is the technological complexity of the cars. "The automobile today," says RWTH Aachen Professor Guenther Schuh, a lead author of the "Managing Complexity" study, "is as much the result of electronic and software engineering as it is a mechanical design. All three areas of technology must be efficiently integrated."

In the face of such rapid varietal and technological change, the stresses on automakers" development processes – both within companies and among OEMs and suppliers – have similarly multiplied. It can be little surprise, then, that the automotive industry's leaders continue to up their investments in product lifecycle management (PLM) solutions.

"PLM is, in fact, a critical enabling technology for complexity management," says Professor Schuh. The sure evidence: RWTH Aachen enlisted PTC, the global provider of PLM software, to advise on the "Managing Complexity" survey.

"And now," Professor Schuh adds, "as if the vehicle development process needed to get any more complicated, automakers can toss 'electromobility' into the mix."


Supplier-driven development

In the race to bring fleets of affordable, consumer-friendly electric cars to the world's roads, no automotive industry-dependent country wants to fall behind. And perhaps no single nation feels this urgency more than Germany, where over 20% of GDP directly traces to automobile development, production, and supply.

"It is not just the desire to have environmentally friendly cars and reduce dependency on fossil fuels," says Professor Achim Kampker, also of RWTH Aachen. "It is a matter of pure economic interest. Our future prosperity will depend upon electric vehicles."

Professor Kampker continues: "As transportation power increasingly shifts from internal combustion to electricity, it will be incumbent upon German automakers and suppliers to stay ahead competitively. There are literally millions of automotive jobs at stake here."

Electromobility not only adds to vehicle variety and technological complexity, it also shows the potential to transform automaking processes fundamentally. For a new electric car now taking shape, the traditional hierarchical approach – in which the OEM defines the concept, specifies the project, and oversees the work assigned to suppliers – has given way to what may best be described as a crowd-sourced development.

Professor Kampker explains, "It is the suppliers themselves who are driving the vehicle's design and production. They are collaborating as peers in a virtual enterprise."

The experimental laboratory for this concept is StreetScooter, a bold new EV initiative led by RWTH Aachen. From the start, 19 Germany-based automotive suppliers have been stockholders in the project –10 of them combined as a single stockholder in a joint venture. Ten other suppliers have since signed on as strategic partners, lending their own specialized expertise. The team manages the project using PLM tools from PTC.

A commercial entity, StreetScooter GmbH, has been formed to coordinate the suppliers' work on the vehicle. Professor Kampker is the company's CEO. He says, "StreetScooter sets out for nothing less than to revolutionize the electric car and its development."


Clean-sheet concepts

The StreetScooter project's goal is to create a family of electric vehicles for urban traffic that can be effectively produced by a network of supplychain partners without the need for sustained government funding.

"The German government is not directly involved," Professor Kampker says, "though our project has been highly influenced by government direction. The National Development Plan for Electromobility aims to put one million electric vehicles on Germany's roads by the end of this decade. It is a goal we hope to help the country meet."

StreetScooter is a regional initiative, mainly focused in Germany and surrounding Central European nations. The project's partners are mostly SMBs (small and medium-sized businesses), rather than OEMs or major suppliers. "This," says Professor Kampker, "is in keeping with German industry's historical reliance on small family-owned enterprises."

StreetScooter thus brings new forces to the front lines of EV development; it also offers a fresh EV strategy. As Professor Kampker notes, major automakers already offering electric cars have to date focused on adapting the designs of conventional combustion-engine vehicles. "The problem," he says, "is that converting these vehicles to electric drive trains has demanded cost premiums unacceptably high to most consumers – about €10,000 per car."

Plus, driving performance and passenger comfort remain compromised in these early EVs. Air conditioning alone places heavy additional load on the cars' batteries.

"New clean-sheet electromobility concepts are clearly required," says Professor Schuh. "But many of the concept EVs we have seen to date focus on extreme driving performance or eccentric designs. They have ignored the basic requirements for a mass-market car."

Not so with StreetScooter. Its development team seeks to introduce an affordable electric vehicle that can compete with conventional compact cars in every area of performance, comfort, safety, and reliability – and that can be serially produced at a profit.

StreetScooter's modular product architecture is key to making the concept work. Interfaces between modules let suppliers continually enhance the car's design with the newest innovations in their areas of specialty. They add features in building-block style.

Through this "learning approach," says Professor Schuh, the StreetScooter team "not only leverages the latest technologies, but also discovers how to better integrate them." He adds, "Learning builds upon learning in a dynamic, interdisciplinary way. We are testing new forms of collaboration and setting new standards for automotive development."


Product & process integration

The project's early momentum appears to bear out the value of this distinctive development style. StreetScooter is on target to unveil its first functional prototype at the International Motor Show (IAA) in Frankfurt, Germany in September 2011. Ten more prototype vehicles should be on German roads by the year's end.

Yet, as promising as the StreetScooter initiative is proving to be, the widereaching supplier collaboration at its heart has added new complexity to the development process. "If anything," says Professor Kampker, "effective PLM is even more central to our success."

Industry-leading PTC Windchill software provides the PLM resources for coordinating and streamlining the work of the StreetScooter's contributors.

To put the PLM platform in place, RWTH Aachen worked with consultants in PTC's Automotive Center of Excellence – part of the company's iCenter support team– to explore use cases for the vehicle and build the basic data model for the StreetScooter's design. This involved applying and adapting out-of-the-box vehicle data structures. What has resulted is a complete digital prototype of the StreetScooter concept, from interior to exterior and including the car's engine, powertrain, suspension, and tires.

The StreetScooter team uses a PLM platform powered by PTC Windchill technology to define and keep track of suppliers' access rights and roles in the design project. PLM applications center on BOM and change management. When there is a change request, all involved can immediately see the impact, wherever it is felt in the design. Innovations in one area instantly relate to others. Suppliers use PTC Creo View MCAD software to visualize these effects.

The PTC Windchill platform handles all product data, regardless of what CAD software the suppliers use. "It is a true multi-CAD data management environment," says Professor Kampker. "This lets us break down the silos between mechanical, electronic, and software designs. We are developing the full vehicle with smooth integration of all three disciplines."

Perhaps even more ambitiously, the StreetScooter development team has looked to PLM to help tighten their integration of product design and production decisions. This is creating significant new possibilities for the vehicle.

Professor Kampker explains: "Traditionally, many automotive designdecisions have been based on batch sizes. That is, some technologies could apply only if particular levels of production quantity were reached. But PLM lets us explore every alternative."

As evidence, Professor Kampker cites this example: "We are using the PLM tools to help prove out our use of tubular space-frame components. These are less expensive to produce than traditional stamped and molded parts. However, until now, the technology seemed limited to small-batch motorcycle manufacturing."

The impact on StreetScooter: "Using space-frames should help us keep the car's price affordable," says Professor Kampker.

A development like no other

From practically every perspective – product, production, and process – StreetScooter is a new vehicle development like no other. Its exceptionally wide field of collaboration brings an especially high level of complexity. Yet the contributing partners seem more than up to the challenge. Confidence stems from their smart use of PLM.

Professor Kampker sums it up: "We have built the foundation of design and process intelligence essential to our project's long-term success. PLM provides the knowledge base – a single source of truth – for all who share in bringing the StreetScooter vision to life."