Haaste: Kuinka poltto- ja sähkömoottoreiden suorituskyky- sekä päästöstutkimus automatisoidaan ja tiedonkeruu keskitetään yhteen järjestelmäalustaan?

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy on moniteknologinen tutkimuskeskus, joka tuottaa tutkimuspalveluja julkiselle sektorille ja yrityksille. VTT:llä tutkitaan mm. polttomoottoreita ja sähkömoottoreita sekä ajoneuvojen päästöjä – tähän tutkimusalaan liittyen Protacon on toimittanut useita ohjelmistoja ja laitteistoja VTT:lle.

– VTT:n laboratorioissa eri mittauslaitteita ja -rajapintoja on käytössä useita rinnakkain ja järjestelmien yhtäaikainen käyttö sekä tulosten keruu vaativat operaattoreilta paljon manuaalista työtä. Lisäksi järjestelmät ovat tutkimuskäytössä, jolloin mittaustarpeet ja -kokoonpanot vaihtelevat erilaisissa projekteissa, Protaconin kehittäjä Valtteri Kuusinen kuvaa VTT:n mittausjärjestelmien vaatimuksia.

En ihan heti saa mieleeni muita toimijoita, joilla olisi näin vahvaa kokemusta moottorilaboratoriomaailmaan.

Lue projektista lyhyesti

Ratkaisu: Polttomoottori- ja sähkömoottoridynamometrien sekä päästömittauslaitteistojen ohjaus-, mittaus- ja datankeruujärjestelmät

Muun muassa toimintaympäristön haasteet asettivat korkeita vaatimuksia järjestelmäkehitykselle. Protaconin asiantuntijoiden maine vahvasta osaamisesta kantautui VTT:lle, kun projektiin etsittiin yhteistyökumppania.

– Tiesimme, että Protacon on tehnyt saman tyyppisiä projekteja muuallekin, joten meidän oli järkevää hyödyntää kokenutta yhteistyökumppania, VTT:n moottori- ja ajoneuvojen päästöjen tutkimustiimin erikoistutkija Petri Söderena perustelee.

– Olimme myös kuulleet, että Aalto-yliopistossa on oltu tyytyväisiä Protaconin työhön vastaavanlaisessa projektissa, mikä vahvisti käsitystämme varmasta osaamisesta. En ihan heti saa mieleeni muita toimijoita, joilla olisi näin vahvaa kokemusta moottorilaboratoriomaailmaan. Uusi toimintaympäristö asettaa aina haasteita, joten ympäristön ominaispiirteet on hyvä tuntea entuudestaan, erikoisasiantuntija Timo Murtonen VTT:n moottoreiden ja ajoneuvojen päästötiimistä kertoo.

Yhteinen järjestelmäkehitysprojekti käynnistyi parisen vuotta sitten selvitystyöllä.

– Yhteistyö VTT:n Otaniemen moottoritutkimuslaboratorion kanssa alkoi vuonna 2017. Tarkoituksena oli selvittää, onko nykyistä raskaankaluston ajoneuvolaboratorion mittausprosessia mahdollista suoraviivaistaa ja helpottaa niputtamalla usean erilaisen laitteen mittauksen tiedonkeruuta yhden tiedonkeruuohjelmiston taakse. Selvityksen tuloksena sitten lähdettiin toteuttamaan tiedonkeruujärjestelmää, joka mahdollistaa tulosten koonnin ja testauksen suorituksen automatisoinnin, Valtteri Kuusinen Protaconilta kertoo.

Tehokkuutta mittaustyöhön räätälöidyillä ohjelmistoilla

Protacon toimittaa VTT:lle räätälöityjä ohjelmistoja mittausjärjestelmiin. Dynamometrien ja päästömittauslaitteistojen toimintaa mahdollistavien järjestelmien osalta VTT tekee instrumentoinnin, joissa käytetyt komponentit on valittu Protaconin kanssa. Protacon toteuttaa automaatioratkaisut.

– Protaconin toteuttamat tiedonkeruuohjelmistot tähtäävät siihen, että käsin tehtävää työtä pystytään minimoimaan automatisoimalla mittaus- ja ohjausprosessia ja keskittämällä tiedonkeruuta yhdelle sovellusrajapinnalle, joka kokoaa mittausdatan tarvittavaan muotoon useilta erilaisilta laitteilta ja mahdollistaa mittausprosessien hallinnan ja laiteohjauksen, Protaconin Valtteri Kuusinen kertoo ja jatkaa:

– Järjestelmissä on käytössä National Instrumentsin datankeruualustoja ja mittausmoduuleja. Sovelluskerros on toteutettu LabVIEW-ohjelmointiympäristöllä. Sovelluksiin on integroitu runsaasti erilaisia väylärajapintoja ajoneuvojen CAN-väylistä sarjaväyläisiin mittauslaitteisiin sekä suoraan mittausmoduuleille kytkettyjä lämpötila-, analogia- ja digitaalikanavia.

Lue lisää projektin kulusta

Kehittämisprojekti etenee iteratiivisella mallilla


VTT:llä testaustarpeet ovat monipuolisia – moottorit ja ajoneuvotyypit vaihtelevat tutkimuksesta toiseen. Useimmiten testauksen kohteena on kuitenkin moottorin suorituskyky eli päästöjen ja polttoaineen kulutuksen arviointi.

VTT:n erikoisasiantuntija Timo Murtosen mukaan alustavat keskustelut, tarkka speksaus ja yhteiset suunnittelusessiot ovat ensiarvoisen tärkeitä tehokkaan kehitystyön toteutumisessa.

– Viikoittaiset palaverit Protaconin kehittäjien kanssa ovat vieneet projektia vauhdilla eteenpäin. Olemme pyrkineet antamaan mahdollisimman paljon syötettä Protaconin suuntaan ja heiltä tulee meille hyviä ehdotuksia toteutukseen. Iteratiivisen kehittämisen kannalta tämä on ollut toimiva malli, Timo Murtonen sanoo.

– Yleisesti projektit lähtevät liikkeelle esisuunnittelulla, laboratorion mittausprosessiin ja eri mittaus- ja laiterajapintoihin perehtymällä. Kun VTT:n kanssa on saatu muodostettua malli mittauksen suorituksesta ja tulosten koonnista, toteutetaan itse järjestelmäsovellus vaiheittain osaksi laboratorion mittausprosessia. Yleensä järjestelmät otetaan käyttöön askeleittain yhdessä VTT:n tutkijoiden kanssa. Testaukset eri laiterajapinnoille ja mittauksille suoritetaan paikan päällä laboratorioissa, Protaconin Valtteri Kuusinen sanoo.

Protaconilla vahvaa osaamista testausjärjestelmistä

Protaconilla on vuosikymmenien työn tuloksena karttunut vahva osaaminen erilaisiin testausjärjestelmiin ja moottorilaboratoriot ovat tuttuja toimintaympäristöjä. Protacon on toteuttanut tällä sovellusalalla 7 järjestelmätoimitusta Suomen johtaville tutkimuslaitoksille ja liikkuvien työkoneiden valmistajille.

– Protaconilla on runsaasti erikoisosaamista väyläpohjaisten testausjärjestelmien ja tiedonkeruusovellusten toteuttamisesta. Lisäksi Protaconilla on paljon kokemusta National Instrumentsin mittausalustojen hyödyntämisestä. Nämä soveltuvat hyvin VTT:n laboratorioiden erilaisten laitteistorajapintojen kommunikointiin ja mittauksiin, Valtteri Kuusinen taustoittaa.

“Protaconilla on runsaasti erikoisosaamista väyläpohjaisten testausjärjestelmien ja tiedonkeruusovellusten toteuttamisesta.”

Konkreettisesti tehostunutta mittaustoimintaa

Millaisia tuloksia yhteinen kehitystyö on tuonut VTT:n moottorilaboratorion toimintaan?

– Kehitystyön selkein tulos on itse tehty moottoridynamometri, joka on nyt meillä täydessä käytössä. Onnistuimme Protaconin avulla toteuttamaan dynamometrin edullisemmin kuin mitä kaupallisilla toimijoilla olisi ollut tarjolla. Moottoridynamometrin valmistuminen on kasvattanut moottorimittauskapasiteettiamme ja dynamometri onkin jo buukattu koko loppuvuodeksi testauskäyttöön, Timo Murtonen kertoo.

VTT:lta kiitosta annetaan erityisesti projektiin osallistuneiden ihmisten ammattitaidolle ja joustavuudelle.

– Kiitokset kuuluvat Valtteri Kuusiselle ja Teemu Väyryselle, joka on toiminut projektipäällikkönä ja järjestellyt yhteistyön kaupalliset puitteet. Yhteistyömme Protaconin kanssa on ollut vaivatonta ja avointa keskustelua on käyty pitkin matkaa. Kuusisen Valtteri on ammattitaitoinen kaveri, joka on osannut työssään ottaa huomioon meidän tarpeemme, Timo Murtonen kiittää.

– Meidän kannaltamme joustavuus on tärkeää projektin etenemisen kannalta. Tämän tyyppisissä projekteissa on oleellista, että joitakin asioita on pystytty muuttamaan lennosta, VTT:n moottori- ja ajoneuvojen päästöjen tutkimustiimin erikoistutkija Petri Söderena sanoo ja jatkaa:

– Olemme todella tyytyväisiä yhteistyöhön Protaconin kanssa. Mittausjärjestelmien kehityksessä on saatu tehtyä meille tärkeitä asioita ja olemme pystyneet tehostamaan mittaustoimintaa. Yhteistyömme jatkuu ja jälleen uuden ajoneuvomittausautomaatiojärjestelmäprojektin  toteutus on jo käynnissä.

Projektista lyhyesti

1

VTT:n käyttöön kehitettiin polttomoottori- ja sähkömoottoridynamometrien sekä päästömittauslaitteistojen ohjaus-, mittaus- ja datankeruujärjestelmä.

2

Protaconin avulla VTT onnistui toteuttamaan omiin tarpeisiin muokattavan moottoridynamometrin edullisemmin kuin mitä kaupallisilla toimijoilla olisi ollut tarjolla.

3

Taustalla Protaconin kokemus 7 järjestelmätoimituksesta Suomen johtaville tutkimuslaitoksille ja liikkuvien työkoneiden valmistajille.

4

Järjestelmän sovelluskerros on toteutettu National Instrumentsin LabVIEW-ohjelmointiympäristöllä.

Kiinnostuitko? Kysy lisää!

Tutustu myös näihin menestystarinoihin

National Instruments

”Uusien yksiköiden myötä he ovat saaneet osaamisvahvistukseksi suomalaista mittaus- ja automaatioteknologia-alan kärkeä.”

Wicetec

”Järjestelmien etäohjauksen ja mittaamisen kehitysyhteistyöllä saatiin aikaan onnistunut kaupallinen tuote.”

Neste

”Työkalut on otettu käyttöön jo kahdessa mikrokokoluokan tutkimuslaitteistossa ja kolmannessa projekti on paraikaa käynnissä.”