Nowe wymagania w stosunku do napędów stosowanych w maszynach mobilnych

fot. Bosch Rexroth

Próba oceny trendów dyktujących kierunki rozwoju maszyn absorbuje wszystkich producentów maszyn samobieżnych, próbujących oprzeć na nich swoje plany rozwojowe. Te „mega” trendy są na tyle ważne, że każdy producent maszyn, ale także dostawca systemów napędowych, taki jak firma Bosch Rexroth, musi podporządkować się tym wymaganiom planując rozwój swoich produktów oraz mocy produkcyjnych, aby w przyszłości osiągać sukcesy.

Poniższy artykuł zawiera próbę zdefiniowania mega trendów warunkujących rozwój maszyn samojezdnych i związanych z nimi napędów.

Wzrost liczby ludności oraz urbanizacja jako główne obiektywne mega trendy warunkujące rozwój rynku

Najważniejszym globalnym wyzwaniem stojącym przed ludzkością jest wzrost liczby ludności. Liczba mieszkańców na Ziemi wynosi dzisiaj ponad 7 miliardów i według prognoz będzie nadal rosnąć. Wraz ze wzrostem zaludnienia obserwowany jest proces urbanizacji. Już dzisiaj 21 największych miast liczy sobie ponad 10 milionów mieszkańców. W roku 2025 będzie ponad 29 tak dużych miast. Wg United Nations szczególnie mocno stopień zurbanizowania będzie rósł wraz z rozwojem cywilizacji w krajach Azji i Afryki. Tu też należy oczekiwać szczególnego wzrostu zapotrzebowania zarówno na środki produkcji, jak i produkty użytku powszedniego.

Należy dodać, że kraje Afryki i Azji nadal charakteryzują się, w porównaniu do krajów rozwiniętych, znacznie większym przyrostem naturalnym. Starzenie się społeczeństw krajów rozwiniętych skutkować będzie spadkiem PKB tych krajów. Jeśli ten trend nie zostanie w jakiś sposób spowolniony, należy oczekiwać w ciągu najbliższych 2 dziesięcioleci przesunięcia ważności rynków, szczególnie konsumenckich, do krajów tzw. Trzeciego Świata. Urbanizacja jest procesem nieodwracalnym, jednak jej skutki można przewidzieć…

Stopień urbanizacji i wielkość zaludnienia w aglomeracjach, 2011 (Źródło: United Nations, 2012)

Stopień urbanizacji i wielkość zaludnienia w aglomeracjach, 2025 (Źródło: United Nations, 2012)

Co wynika z mega trendów demograficznych? 

Wraz ze wzrostem liczby ludności i poziomu urbanizacji na świecie kształtować się będą poszczególne potrzeby społeczeństw w kontekście zapotrzebowania na maszyny mobilne. Maszyny mobilne podzielone zostały wg klucza, który w nowym układzie Rexroth 2.0 stanowi podstawę organizacji naszej jednostki biznesowej o nazwie Mobile Applications (Aplikacje mobilne).

I tak:  

• Potrzeba wyżywienia tak gwałtownie rosnącej liczby ludności niesie za sobą rosnące zapotrzebowanie na artykuły spożywcze. Patrząc na nasze branże, oczekujemy wzrostu produkcji maszyn rolniczych i pojazdów komunalnych.
• Rosnący popyt na surowce i energię przełoży się na wzrost zapotrzebowania na maszyny budowlane, technikę przeładunkową i pojazdy komunalne.
• Wzrost rozwoju handlu i transportu przyniesie dalszy wzrost produkcji środków transportu.
• Rosnący popyt na mieszkania zwiększy zapotrzebowanie na nowe maszyny budowlane, żurawie, maszyny specjalne i pojazdy komunalne.
• Rosnące zapotrzebowanie na inwestycje infrastrukturalne (drogi, porty, lotniska) utrzyma popyt na maszyny budowlane, żurawie, autobusy itp.

Wpływ mega trendów rynkowych na zapotrzebowanie na maszyny mobilne

Zadania stojące przed producentami maszyn, które w najbliższych latach będą głównymi uwarunkowaniami rozwoju branży maszyn mobilnych

Dyrektywy krajów rozwiniętych nakładają na projektantów oraz producentów maszyn wymagania związane z bezpieczeństwem oraz ergonomią ich użytkowania, ochroną środowiska naturalnego, jak również oszczędnością energetyczną.

Nowe maszyny powinny być efektywne, wydajne oraz komfortowe i jednocześnie spełniać wszelkie normy emisji spalin, a przy tym również zapewniać oszczędność energii.

Aby spełnić wymagania TIER4 i do roku 2015 zredukować emisję spalin do 90% potrzebujemy:

• przetwarzania spalin i wyższej wydajności chłodzenia (tzn. w maszynie zostaje mniej przestrzeni),
• zmniejszania rozmiarów silników Diesla (Downsizing),
• połączenia silników Diesla z systemami sterowania hydrauliki.

Nowa struktura Rexroth 2.0 przystosowująca firmę Bosch Rexroth do nowych uwarunkowań rynkowych

Po kryzysie roku 2009 firma Bosch Rexroth wdrożyła zupełnie nową organizację w celu lepszego przygotowania się do przyszłych warunków rynkowych.

Nowa organizacja Bosch Rexroth o nazwie wewnętrznej Rexroth 2.0 funkcjonuje od początku roku 2011, a wyniki, jakie osiągnęliśmy w roku 2011 – wzrost obrotów o ponad 27% w porównaniu do roku 2010 – oraz w 2012 – utrzymany wynik sprzedaży z 2011 roku, mimo zdecydowanego spadku koniunktury w branży maszyn i urządzeń (jedynie z wyłączeniem USA) – świadczą o tym, że obrany kurs jest właściwy.

Diametralne zmiany dokonane w naszej organizacji można w skrócie określić jako podporządkowanie całej firmy potrzebom klientów oraz mega trendom rozwoju.

Nasza stara organizacja, która opierała się na podziale na branże technologiczne tzn. na hydraulikę, hydraulikę mobilną, pneumatykę, systemy przemieszczeń liniowych oraz napędy elektryczne i sterowania, została zastąpiona przez 3 branże ukierunkowane na poszczególne segmenty rynku: Industrial Applications (Aplikacje przemysłowe), Mobile Applications (Aplikacje mobilne), Renewable Energies (Energetykę).

Oznacza to, że dzisiaj nasi inżynierowie nie oferują poszczególnych produktów z różnych technologii napędowych, lecz rozmawiają z klientami o kompleksowych rozwiązaniach w zakresie systemów napędowych. Chcemy tym samym w pełni sprostać wymaganiom klientów.

Nowa struktura Rexroth 2.0 

Systemy napędowe Rexroth rozwijane w celu spełnienia wymogów emisyjnych oraz energetycznych 

Przedstawione poniżej rozwiązania Rexroth znajdują się obecnie na różnych fazach prac B+R. I tak:

• Hydrostatyczny napęd wentylatora w systemach chłodzenia, który zastąpił w większości pojazdów komunalnych i maszyn budowlanych klasyczny mechaniczny napęd, gwarantuje oszczędność paliwa na poziomie 5%.
• HVT – przekładnia hydromechaniczna łączy zalety napędu hydrostatycznego i mechanicznego. Prototypy takich napędów pracują już w maszynach naszych partnerów. Seryjną produkcję rozpoczęliśmy w roku ubiegłym w JVC razem z firmą DANA Co. Zastosowanie HVT umożliwia oszczędność oleju napędowego do 20%.
• HRB – układy hamulcowe z hydrostatycznym odzyskiem energii, które gromadzą energię hamowania, wykorzystywaną następnie podczas jazdy pojazdu są stosowane już w wielu pojazdach komunalnych, szczególnie efektywnie w śmieciarkach i umożliwiają oszczędność oleju napędowego w zależności od cyklu pracy do 25%.
• Koncepcja zmniejszania rozmiaru silników spalinowych (Downsizing) ma na celu osiągnięcie tej samej wydajności maszyny przy zastosowaniu mniejszego silnika Diesla, dzięki efektywniejszemu układowi napędowemu.
• DHC – Diesel Hydraulic Control System to hydrauliczny system sterowania silnika, który zmniejszaja emisję spalin do 20%.
• High Efficiency Traction Control to system kontroli trakcji sterujący ruchem kół, który zapobiega poślizgowi. Zastosowanie tego systemu zmniejsza emisję spalin do 15%.
• HFW – Hydrauliczne Wolne Koło (Fly wheel) umożliwia redukcję spalin do 15%.
• Napęd hydrostatyczny o wysokiej wydajności jest wyposażony w jedno­stki osiowe tłokowe o wysokiej wydajności, optymalnie dopasowane do każdej maszyny oprogramowanie. Gwarantuje on wzrost wydajności do 15%.

Rozwiązania Rexroth oszczędzają energię, podnoszą wydajność oraz obniżają emisję spalin

Możliwości współpracy z naszymi partnerami dostosowujemy do ich potrzeb.

Oznacza to, że możemy już od początku uczestniczyć w procesie projektowania, przejmując znaczną część odpowiedzialności za nową maszynę.

Oprócz tego oferujemy również usługi w innych procesach, takich jak: doradztwo, optymalizacja lub modernizacja, które to działania mają na celu ciągłe ulepszanie parametrów maszyn. 

Kontakt: dr inż. Włodzimierz Bramowicz
Bosch Rexroth, Polska
Tel.: +48 22 738 18 02
wlodzimierz.bramowicz@boschrexroth.pl