Etikettarkiv: MDH

FiC banar väg för industri 4.0

mdh-ssf_FicIllustration--6-6-2021--V02

2016 gav sig SSF-finansierade forskningsprojektet Future Factories in the Cloud på att lösa några betyd­ande tekniska utmaningar i utvecklingen av nästa generations industri. I år presenterar de flera spännande resultat.

Hans Hansson, projektledare och professor i realtidssystem vid Mälardalens högskola.
Hans Hansson, projektledare och professor i realtidssystem vid Mälardalens högskola.

Programvara i molnet och förmågan att snabbt få in nya produkter kommer att vara en av de största konkurrensfördelarna för svensk industri i framtiden. Men med ökad automatisering, fler smarta lösningar och en strid ström av enorma mängder data, finns utmaningar att hantera. Styrning av industriella realtidsprocesser från molnet ger flera fördelar, men ställer stränga krav på låg och förutsägbar fördröjning mellan molnet och maskinerna.
Det kräver snabbare, stabilare och mer pålitliga system för både överföring och beräkning av data än vad som finns idag.
De senaste fem åren har forskningsprojektet Future Factories in the Cloud (FiC) banat väg för sådan teknik. Projektet är finansierat av SSF och har genomförts i samverkan mellan Mälardalens högskola, Chalmers och Uppsala universitet. Projektet har arbetat nära industrin, bland annat för att kunna använda skarpa data och digitala simuleringsmodeller baserade på verkliga produktionsmiljöer.
– Vi har tagit fram nya metoder och verktyg som kan bidra till effektivare, flexiblare och mer förutsägbara system. Vi har bland annat fokuserat på områdena funktionssäkerhet, förutsägbara dataflöden och effektiv resursallokering, säger Hans Hansson, projektledare och professor i realtidssystem vid Mälardalens högskola.

Tryggare funktionssäkerhet
Vid Mälardalens högskola har Hans Hansson och hans kollegor tagit fram ett verktyg för att lättare bedöma och garantera funktionssäkerheten hos automatiserade tillämpningar, till exempel samverkande fordon och robot­armar.
– Det behövs en redundans i systemet och möjligheten att bevisa att det inte händer något farligt om något går fel. Det är inte minst en utmaning när flera maskiner och enheter samarbetar, berättar Hans Hansson.
För att kunna säkerställa att säkerhetsnivån i ett system är på en acceptabel nivå har de utvecklat en simuleringsbaserad metod. Med hjälp av så kallade digitala tvillingar av industriella system kan de samla in data från simulerade scenarier.
– Vi har till exempel arbetat med självkörande dumprar i en bergtäkt, där vi kunnat utforska fel och risker hos olika maskiner och enheter.

Per Gunningberg, professor i datakommunikation vid Institutionen för informationsteknologi vid Uppsala universitet.
Per Gunningberg, professor i datakommunikation vid Institutionen för informationsteknologi vid Uppsala universitet.

Förutsägbara fördröjningar
Snabbare internet har gjort det möjligt att köra tidskritiska tillämpningar i molnet. Men internet innebär också fördröjningar i nästintill oförutsägbara variationer. Det gör dataflödet oberäkneligt och kan leda till instabilitet hos tillämpningarna.
Vid Uppsala universitet har Per Gunningberg, professor i datakommunikation vid Institutionen för informationsteknologi, arbetat med verktyg som kan mäta fördröjningar mellan en tillämpning i molnet och en användare eller maskin.
– Det vi mäter är variationer i fördröjningar vilket är en väldigt viktig faktor för att skapa förutsägbarhet för styrsystem i molnet, förklarar Per Gunningberg.– En del programvara för styrsystem kan finnas i molnet, men andra delar behöver finnas närmare tillämpningarna när fördröjningarna blir för långa. Då kan en så kallad Edge-server placerad mellan tillämpningen och molnet vara lösningen. Vårt verktyg kan mäta avstånd och överföringshastigheter på ett sätt som gör det möjligt att avgöra vilka delar som bäst placeras var. Det gör att en industriplanerare kan bygga upp en optimal infrastruktur efter faktiska förutsättningar, säger han.

Marina Papatriantafilou, docent vid Institutionen för data- och informationsteknik vid Chalmers.
Marina Papatriantafilou, docent vid Institutionen för data- och informationsteknik vid Chalmers.

Effektivare databearbetning
Vid Chalmers har Marina Papatriantafilou, docent vid Institutionen för data- och informationsteknik, fokuserat på metoder för snabb och kontinuerlig bearbetning av data. Metoderna riktar sig till exempel mot datatunga tillämpningar som smarta elnät, självkörande bilar och automatiserade fordon i produktionsmiljöer. De kännetecknas av sensorer som ger stora mängder data. Dessa data genereras kontinuerligt, vilket bearbetningen måste kunna hantera. Idag är möjligheterna att hantera sådan data tekniskt begränsade.
– För att kunna dra nytta av de enorma mängder data som genereras från olika sensorer behöver de också bearbetas parallellt, i ”streams”, i den takt de genereras. Vi har utvecklat metoder som delar upp beräkningarna så att vissa beräkningar sker i Edge-servrar, och andra i molnet. Och vi kan göra det med god balans mellan kvalitet och hastighet vilket inte varit möjligt tidigare, säger Marina Papatriantafilou.

Mälardalens Högskola – Factories in the Cloud

Projektet startade 2016 och är finansierat av Stiftelsen för strategisk forskning med 34,6 miljoner kronor under fem år. Projektet är ett samarbete mellan Mälardalens högskola, Uppsala universitet och Chalmers tekniska högskola och leds av Hans Hansson, professor i realtidssystem vid Mälardalens högskola.

www.mdh.se
www.es.mdh.se/fic

Fordonsbatterier får ett andra liv med nya affärsmodeller

Koteshwar Chirumalla, docent i produkt- och processutveckling vid Mälardalens högskola. Foto: Per Groth
Koteshwar Chirumalla, docent i produkt- och processutveckling vid Mälardalens högskola. Foto: Per Groth

Idag utnyttjas fordonsbatterier till endast en femtedel av sin kapacitet, vilket har stora negativa miljökonsekvenser. Vid Mälardalens högskola undersöker forskare hur dessa batterier kan tas om hand och få ett andra liv.

– Inom en snar framtid når tiotusentals ton fordonsbatterier sin maximala livslängd i sin ursprungliga funktion. Men då återstår en mycket stor del av batteriernas kapacitet och det är ett enormt slöseri att inte utnyttja denna. Vi analyserar batteriernas värdekedja ur ett holistiskt perspektiv för att hitta nya sätt att använda batterierna under deras återstående livscykel, berättar Koteshwar Chirumalla, som är docent i produkt- och processutveckling vid Mälardalens högskola och projektledare för forskningsprojektet RECREATE, Strategier och användningsområden för att återanvända uttjänta elfordonsbatterier.

Samverkansprojekt
Projektet, som finansieras av KK-stiftelsen, startade i april och ska löpa över tre år. Det är en samverkan mellan de två forskarmiljöerna Innovation and Product Realisation (IPR) och Future Energy Centre (FEC), båda vid Mälardalens högskola. Miljöerna bidrar vardera med sin speciella kompetens inom affärsutveckling, produkt- och produktionsutveckling samt energiteknologi. Forskarna samarbetar med flera andra aktörer, i bland annat transportindustrin och energisektorn.
– Om framtidens batteribaserade elektromobilitet ska vara långsiktigt hållbar måste vi hitta lösningar för att optimera batterianvändningen och göra den miljöanpassad. Vi tittar på hela värdekedjan för att adressera dessa utmaningar, säger Koteshwar Chirumalla.

Många användningsområden
Målet är att skapa metoder och verktyg för att värdera och sortera använda fordonsbatterier, skapa en logistik för att ta hand om dem och hitta modeller och strategier för återanvändning. Nya användningsområden kan bland annat vara i energilagringssystem, inom förnybar energi som solpaneler och vindkraft, för att driva kommunal gatubelysning eller för att ladda eldrivna cyklar, bilar eller båtar. I ett pilotprojekt i Göteborg testas batterierna för att driva hissar samt belysning på allmän plats.
– En viktig aspekt är också att skapa kostnadseffektiva affärsmodeller för detta och på så sätt öka konkurrenskraften hos aktörer genom hela värdekedjan. Det är en komplex process och vi värdesätter vår nära samverkan med industrin och samhällssektorer, förklarar Koteshwar Chirumalla.
RECREATE samarbetar med Volvo Construction Equipment AB, Bombardier Transportation AB, Kablage-produktion AB, Mälarenergi AB, Eskilstuna Strängnäs Energi och Miljö AB och Volvo Remanufacturing Flen.

Mälardalens högskola – RECREATE

RECREATE är ett treårigt forskningsprojekt vid Mälardalens högskola, med expertis från de två forskarmiljöerna Innovation and Product Realisation i Eskilstuna och Future Energy Centre i Västerås. Syftet är att utveckla metoder, verktyg och processer för att ge fordonsbatterier ett andra liv, något som är avgörande för att skapa hållbara elektrifierade fordon. Projektet samverkar med ett flertal industriella och kommunala aktörer.

Kontakt: koteshwar.chirumalla@mdh.se