为创新注入蓬勃动力

大约一个世纪以来,康明斯一直是设计和制造商用车高性能发动机的领先企业。如今,该公司正面临着巨大的压力,需要通过锐意创新来降低排放和提高燃料效率,同时还要控制成本并满足严格的交付进度要求。为了应对上述挑战,康明斯创建了全球技术卓越“生态系统”,帮助其工程团队大显身手。近期,《Dimensions》采访了康明斯公司研究与技术副总裁Wayne Eckerle先生,以探秘康明斯在鼓励创新方面的独特方法。

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Fueling Innovation

DIMENSIONS:目前影响康明斯及其客户的总体业务趋势是什么?

WAYNE ECKERLE:随着全球汽车行业竞相提高发动机性能并减少环境影响,因此在率先推出最新产品创新的过程中存在着相当激烈的竞争。如今,我们的许多传统客户都希望通过建立自己的工程团队和生产自己的发动机来赢得这场竞赛。也就是说,要赢得销售量,康明斯的发动机就必须在燃料效率、排放及其它性能特征上拥有明显的优势。但与此同时,我们还必须保持较低的价格。客户虽然期待高性能,但他们却并不想为此支付相匹配的高费用。对于我们遍布全球的工程团队来说,这就意味着要实现事半功倍的效率,同时还必须迅速地推出创新性技术,这样才能保持我们的领先地位。

D:在过去十年里,很少有行业像全球地面交通运输行业那样经历了如此众多的监管变化。这些变化是如何影响康明斯的?

康明斯: 过去10年实施的新汽车标准给我们整个企业带来了巨大的压力,其中受影响最大的是我们的工程团队。当然,其中最大的一个影响是,业界广泛认为传统的内燃机(IC)设计会给环境带来负面影响。这从两个方面影响了康明斯。首先,我们已经对传统内燃机做了重大改进,使其更加环保并能满足相应的法规标准。例如,在过去10年里我们把发动机系统的NOx和颗粒物排放量降低了超过98%,还将生产发动机的效率提升了超过10%。我们对这些成就感到非常自豪。其次,我们开始重视电动传动系统和其它替代性技术,以及具有较小环境影响的低碳燃料。对任何一个汽车工程团队来说,这都是一项势在必行的任务,但我们所从事的创新需要面对商业货运行业的独特环境。为了保持我们的市场领先地位,我们需要不断改进和完善现有产品以及有望改变行业的开创性解决方案。

D:康明斯的总部设在美国,但工程团队遍布世界各地。为什么拥有全球化团队非常重要?

康明斯: 我们根据客户的规范制造我们所有的发动机,这些客户分布在世界各地。我们在每一个主要市场建立本地团队,他们能充分理解区域需求并且有针对性地开展设计,这样就能够为客户创造出大量价值。例如,美国的环境性能标准比世界上其他地方的更严格。在中国,产品成本是许多客户考虑的首要因素。当然,这意味着针对上述两个不同的市场,我们必须对发动机系统的设计采取两种极为不同的方法。

此外,我们还根据区域优势设立了卓越中心。我们在美国和中国均设有研发团队。在印度我们则主要聚焦在设计与分析上。要把来自不同时区、使用不同语言、存在文化隔阂的所有区域性工程团队凝聚起来难度颇大,但是为了在我们所服务的每一个市场都提供同样高水准的客户服务与创新支持,拥有一支全球化的团队就显得十分重要。

Liner simulation from Cummins

D:鉴于这些问题,贵公司是如何在遍布全球的团队中鼓励协作与知识共享的?

康明斯: 康明斯做出的最重要的决策之一就是投资领先的工程技术,并鼓励我们的员工充分发挥这些工具的力量。我们已经创建了一个覆盖全球的“生态系统”,它包含了工程技术、流程、知识和数据。这充分体现了我们的公司承诺,即支持创新并建立产品的市场领先地位。?

工程仿真是表明我们重视先进技术的一个良好例证。过去,康明斯是一家非常重视测试的公司。我们会花大量的时间和成本构建四到六个实际的工程原型,并开展严格的物理测试。在21世纪初,我们发现了工程仿真的功能,并且真正地在工作中加以应用。我们不仅能够大幅加快工作进程,还能节省时间与成本。仿真不仅是重要的技术推动力,帮助我们实现NOx排放量减少98%的目标;同时也奠定了坚实基础,帮助我们在新一代重型发动机等项目中实现“全新”的设计。当您突然想重新构思基础产品时——正如我们的工程师目前正在做的那样——您需要一个无风险的虚拟环境,让您无需研发物理原型即可迅速对设计理念进行测试。仿真使我们的团队能够去冒险尝试并犯错,而这往往是获得伟大设计理念的必经之路。

目前,我们通过采用平台化方法,让每一个人无论身在何处都能够使用我们所有的ANSYS解决方案、工程数据和仿真结果,从而持续提升我们使用单个ANSYS工具的良好体验。通过建立工程知识库并采用合适的技术基础设施作为支持,我们能够有效避免冗余分析并加速产品研发。我们的工程师能在一个中心位置协调日程、交接项目、跟踪进展,这意味着所有人都是相同的进度。

因为我们的工程师在世界各地工作,因此对康明斯来说,无缝协作具有重大意义。ANSYS为我们提供的通用技术平台,能够和我们正在使用的其它工程工具轻松集成,从而让我们的全球化团队更迅速、高效、准确地开展协作。我们知道我们可以依赖ANSYS提供的一流仿真解决方案,同时还能从鲁棒性技术平台上获得诸多优势,如改进我们的工作流程,实时查看我们在全球范围内的所有仿真项目。

我们从不希望技术成为阻碍我们创造性思维的绊脚石。如果有一款工具能够帮助我们的产品研发人员完善工作,我们肯定会率先引入和加以应用。我们相信投资先进技术将会帮助我们提升协作水平、增强效率、推动产品创新,从而实现高回报。

 

 

 

D:在构建您的技术生态系统时,您是如何与供应商紧密合作,确定并应用最佳解决方案的?

康明斯:我们非常依赖ANSYS这样的战略合作伙伴,因为他们不仅最了解这些技术的功能,而且还与众多客户合作过并积累了大量的最佳实践知识。我们的合作伙伴常常能够推荐新的解决方案或工作方式,让我们能够从投资的技术上获得最大化的收益。

例如,我们已经签订了企业授权协议,该协议明显改善了我们工程师的工作效率,让他们能够随时随地发挥ANSYS解决方案的作用。在签订本协议之前,我们的工程师经常需要等待合适的时机才能运行仿真,这没有完全地支持我们建立卓越生态系统的理念。现在,得益于这个授权协议,我们估计工程师的仿真使用量已经提升了50%。

这是一个巨大的进步,因为这意味着我们正在以前所未有的快速度和高频率来开展创新。毫无疑问,投资企业授权方案会带来高回报。

为您的团队配备目前能够获得的最佳工具,这会给您带来巨大的价值。我有时候会想,作为管理者我们对于投资新功能持保留态度,但如果这些功能有助于把团队的绩效提升到新水平,那就是相当丰厚的回报。

虽然我们难以量化仿真回报,但目前的情况是,我们利用和以往产品相同的周期,能够研发出更加复杂的发动机系统。此外,仿真还让我们能够并行地研发子系统。我可以确信地说,如果没有我们目前的仿真功能,康明斯将至少花费两倍以上的时间和大约四倍的成本才能交付我们的产品。

“康明斯从事的创新研究不仅有潜力影响商业货运行业,还有望对全球地面交通运输行业产生深远的影响。”

D:对于全球交通运输行业而言,目前这个时期既艰难又令人振奋。康明斯目前开展的创新工作是什么?

康明斯:我们确实对未来感到振奋不已。我们目前正在研发的发动机在效率方面实现了15%的提升,同时具备更高的功率密度和更轻的重量。对整台卡车(从发动机内部的燃烧到暖通空调系统)的性能进行仿真,让我们的工程师能够比以往更加深入地了解产品的性能。我们找出了管理热消耗的新方法,其能够回收利用热量并降低发动机舱的温度。这些功能将帮助我们持续满足日益严苛的监管标准,同时还能赢得新的客户订单。

此外,仿真正在帮助我们研发创新性传动系统解决方案,其能在整个客户工作周期内实现能量采集、使用和存储。由于蓄能电池的成本不断下降,因此电气化在这些新的传动系统中发挥着越来越重要的作用。

最后,随着环境中的碳排放量显著下降,低碳燃料和可再生燃料将越来越多地成为我们传动系统中的能源。

毫无疑问,我们所处的行业正遇到了一个艰难的时刻,但这也为康明斯崛起成为行业领袖创造了机遇。康明斯从事的创新研究不仅有潜力影响商业货运行业,还有望对全球地面交通运输行业产生深远的影响。

Wayne Eckerle个人简介

Wayne Eckerle 

Wayne Eckerle博士是康明斯公司的研究与技术副总裁。Eckerle曾在普渡大学求学并获得航空工程理学学士(1975年)和理学硕士(1976年)学位,并于1985年在康涅狄格大学获得流体力学博士学位。在加入康明斯之前,他曾在美国联合技术研究中心(UTRC)工作十年,参与过各种类型的内部流项目,包括化学激光系统、超音速燃烧冲压发动机和涡轮机燃烧等等。Eckerle也是克拉克森大学的副教授,教授热力学课程并开展湍流分离流、两相流热传递和超音速燃烧等方面的研究。自1989年加入康明斯以来,他一直在度量衡学、质量、燃料系统技术、热力学和流体科学以及高级工程学领域保持领先地位。在现任的职位上,他负责为康明斯的新一代产品研发和集成技术。Eckerle在2005年荣获康明斯J. Irwin Miller杰出贡献奖,2009年被普渡大学授予荣誉博士称号,同年还荣获康明斯Julius Perr创新奖,并在2011年成为SAE研究员。

康明斯一瞥

Cummins HQ
2015年收入:191亿美元
公司人数:55,000
总部:美国哥伦布

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