Tara Electric Car: A Sustainable and Innovative Solution for the Future of Transportation

As concerns over air pollution and the need to reduce fossil fuel consumption grow, the adoption of electric cars has become increasingly critical. JETCO, under the supervision of the Iran Khodro Industrial Group, has made significant strides in localizing electric car production, leading to the development of the all-electric Tara car. This article will discuss the features of the Tara electric car and the broader context of electric vehicle production.

Understanding Electric Cars

Electric cars are powered exclusively by batteries, drawing energy from rechargeable battery packs rather than combustion engines. As a result, electric vehicles produce nearly zero exhaust emissions, offering a greener and cleaner alternative to traditional gasoline-powered cars. Moreover, electric cars generally have lower maintenance costs, making them an increasingly attractive option for both consumers and manufacturers.

Global Shift Towards Electric Vehicles

Major car manufacturers worldwide are rapidly transitioning to electric vehicle production. In the next two decades, it is predicted that the development of fossil fuel-dependent cars will no longer be a focus for manufacturers and governments alike. Recognizing this shift, Iran Khodro Company tasked JETCO with designing and manufacturing a locally produced all-electric car in March 2017, aiming to upgrade the automotive industry and create a cutting-edge electric vehicle.

JETCO’s Approach to Electric Vehicle Design

The Tara electric car project involved replacing traditional combustion engines with electric motors, requiring the redesign and analysis of various components and systems. JETCO designed and manufactured all driving force components, such as the electric motor, drive, battery pack, charger, gearbox, DC/DC converter, VCU, and more, ensuring the production of a truly local electric car.

Project Objectives

The primary goals of the Tara electric car project include:

  1. Developing technical knowledge for the design and manufacture of all-electric powertrains while meeting vehicle-level executive requirements.
  2. Designing and building an all-electric power transmission system for mass-produced vehicles based on domestic capabilities.
  3. Training skilled personnel and establishing a network of experts in all-electric powertrain design and construction.
  4. Collaborating with knowledge-based companies and academic, scientific, and industrial centers to create a stable and reliable supplier network for the automotive industry.

Tara Electric Car Specifications

The performance characteristics of the Tara electric car were achieved through the project and the construction of two engineering samples. Key features include:

  • 0-100 km/h acceleration in under 10 seconds, top speed of 150 km/h
  • Range of up to 300 km on a single charge
  • Fast charging capabilities, achieving an 80% charge in 40 minutes
  • High-performance electric motor with regenerative braking technology
  • 45 kWh battery
  • Weight of 1550 kg
  • Maximum motor speed of 15,000 RPM
  • Maximum motor torque of 200 Nm
  • Maximum motor power of 100 kW (134 HP)

As the automotive industry continues to evolve, JETCO’s Tara electric car represents a significant step forward in the transition to sustainable, locally-produced electric vehicles.

The development of the Tara electric car is driven by several important factors, including:

  • Addressing urban air pollution by transitioning from combustion vehicles to electric vehicles.
  • Tackling high gasoline consumption and costs, improving national energy efficiency.
  • Advancing national policies and goals in the field of all-electric vehicles.
  • Keeping up with global automotive trends shifting from fossil fuel-powered to electric vehicles.
  • Localizing the design and production of all-electric propulsion systems for mass-produced cars.
  • Establishing a network of stable and reliable partners and suppliers in the automotive industry.

The Tara electric car offers numerous advantages for governments, customers, and society:

Government Benefits

  • Reduced dependence on fossil energy sources and greenhouse gas emissions to combat climate change.
  • Enhanced energy efficiency and performance compared to combustion cars.
  • Monitoring fossil fuel consumption, potentially leading to decreased exchange rates for importers and increased exports for exporters.
  • Mitigation of harmful environmental effects from combustion vehicles’ polluting emissions.
  • Preventing increased medical expenses associated with air pollution-induced illnesses.

Customer Benefits

  • Lower fuel costs due to the affordability of electricity.
  • Convenient charging options beyond charging stations, such as at home, work, or in commercial spaces.
  • Higher performance and efficiency than combustion cars.
  • Reduced vehicle noise and vibrations.
  • Government support, including subsidies, tax exemptions, dedicated routes, and free parking.

Economic Benefits

  • Cost savings resulting from higher efficiency and lower electricity costs.
  • Lower fuel costs and home charging possibilities.
  • Maintenance cost optimization.
  • Potential government support for electric car purchases.

Social Benefits

  • Reducing urban air pollution from vehicle emissions.
  • Decreasing gasoline and diesel consumption.
  • Increased gasoline and diesel exports.
  • Reducing traffic noise levels in cities.
  • Staying current with global automotive technologies.

In summary, the Tara electric car demonstrates significant progress in sustainable and innovative transportation solutions, addressing environmental, economic, and social challenges while catering to various stakeholders’ needs and preferences.



آشنایی با انواع گیربکس اتوماتیک

با انواع گیربکس اتوماتیک آشنا شوید

در هر خودرو به منظور انتقال توان مکانیکی و هماهنگ نمودن گشتاور و سرعت دورانی از منبع تولید توان به مصرف‌کننده، از گیربکس استفاده می­‌شود. این گیربکس­‌ها به دو دسته اصلی دستی و اتوماتیک تقسیم می­‌شوند. مزیت‌ اصلی گیربکس‌های اتوماتیک که سبب افزایش روز افزون توجه مشتریان و خودروسازان به تولید و استفاده از خودروهای دارای گیربکس اتومات شده است، کاهش وظایف راننده در حین رانندگی و به تبع آن افزایش آرامش و آسایش رانندگی است. گیربکس‌های اتوماتیک مورد استفاده در خودروهای سواری به چهار دسته­ کلی زیر تقسیم می­شوند:

  • گیربکس‌ دستی اتوماتیک شده ((1)AMT)
  • گیربکس‌ ((2)CVT)
  • گیربکس‌ اتوماتیک خورشیدی ((3)AT)
  • گیربکس دوکلاچه ((4)DCT)

در ادامه به بررسی هر یک از این انواع گیربکس بطور جداگانه پرداخته خواهد شد.

1-   گیربکس‌های (Automated Manual Transmission) AMT

این نوع از گیربکس‌ها در واقع راحتی استفاده از گیربکس‌های اتوماتیک را به ویژه در ترافیک‌های شهری برای راننده به ارمغان می‌آورند در حالی که پیچیدگی و هزینه بالای گیربکس‌های اتوماتیک را ندارند. در واقع این نوع از سیستم‌های انتقال قدرت همان گیربکس‌های دستی هستند که عمل کلاچ‌گیری و تعویض دنده در آن­ها بوسیله یک مجموعه الکترونیکی و مکانیکی صورت می‌پذیرد. مهمترین مزیت این نوع گیربکس‌ها، ارزانتر بودن و ساده‌تر بودن ساختار آن­ها در مقایسه با بقیه انواع گیربکس‌­های اتوماتیک است. همچنین به دلیل مشترک بودن بیشتر قطعات آن با گیربکس‌های دستی هزینه تعمیرات کمتری نسبت به سایر گیربکس‌های اتوماتیک دارند. اما این نوع گیربکس‌­ها به دلیل لختی بسیار بالا در هنگام تعویض دنده، عملکرد نامطلوبی داشته و از لحاظ رضایتمندی مشتری در رده بسیار پایین‌­تری نسبت به سایر گیربکس‌­های اتوماتیک قرار دارند.

شکل ‏1-1 یک نمونه از گیربکس AMT را نشان می‌­دهد. از این نوع گیربکس‌ها بیشتر در خودروهای ارزان قیمت استفاده می‌گردد. شرکت نیرومحرکه قزوین (NMI) در حال ساخت و تولید گیربکس AMT برای خودرو رانا 6 دنده با نام تجاری AMT6 می باشد که مراحل پایانی ساخت و صحه‌گذاری را طی می‌نماید. نمونه‌های موجود از خودروهای با این نوع گیربکس در ایران خودروهای نیمه اتوماتیک برلیانس اچ 220 و ام‌وی‌ام  ۱۱0 هستند.


همچنین بخوانید: وبینار تخصصی «نسل جدید گیربکس‌های اتوماتیک خودرو» 


شکل ‏1-1 گیربکس AMT

2-   گیربکس‌های CVT  (Continuously Variable Transmission )

CVT کوتاه شده‌ی عبارت (Continuous Variable Transmission) به معنای جعبه دنده‌ی ضریب متغیر است، این جعبه دنده‌ها با نام‌های دیگری مانند جعبه دنده‌ی تک سرعته نیز شناخته می‌شوند.

این نوع گیربکس‌ها اولین‌ بار توسط شرکت نیسان استفاده گردید و به تدریج مورد استقبال سایر خودروسازان قرار گرفت. در سيستم‌های انتقال قدرت پیوسته، قابليت تغيير نسبت دنده بدون استفاده از چرخ‌­دنده‌­هاي درگير وجود دارد. در رايج‌ترين نوع این گیربکس‌ها، انتقال نیرو توسط دو پولی مخروطی شکل و یک تسمه فلزی یا پلیمری که پولی­ها را به هم متصل می‌نماید، صورت می‌گیرد.

شکل ‏1‑2 یک نمونه از این نوع گیربکس را نشان می‌­دهد. مهمترین مزیت این نوع گیربکس‌ها، پیوستگی تعویض دنده می‌باشد. لذا در لحظه تعویض دنده، خودرو تکان و افت دور کمتری را تجربه می‌­کند. یکی از معایب این نوع گیربکس عدم امکان بارگذاری بیش از اندازه بر روی آن­ها است که گاهاً موجب می­‌شود که خودروهای دارای این گیربکس در شیب­‌های تند جاده‌­ای بازدهی خوبی نداشته باشند. این نوع گیربکس در خودروهایی نظیر هایما S5، ام وی ام 550، جک S3، نیسان جوک و نیسان تیانا مورد استفاده قرار گرفته‌­اند که با توجه به جغرافیای کشور ایران مناسب کشور ایران نیستند.

شکل ‏1‑2- سیستم انتقال قدرت پیوسته پولی و تسمه

3-   گیربکس سیاره‌ای خورشیدی (AT)

گیربکس‌های اتوماتیک سیاره‌­ای متداول‌ترین نوع گیربکس‌های اتوماتیک در خودروها است. در این گیربکس‌ها، انتقال قدرت از طریق مجموعه‌ای از چرخ­دنده‌های خورشیدی صورت می‌گیرد. سیستم کلاچ اتوماتیک آن‌ها هیدرولیکی (مبدل گشتاور) و دارای سیستم کنترلی است. گیربکس AL4 مورد استفاده در خودروهای 206، 207 و اس‌دی وی 9 و پارس اتوماتیک، همچنین گیربکس خودروهای سوزوکی ویتارا، اچ‌ سی کراس و هایما S7 از این نوع محسوب می‌شوند.

4-   گیربکس‌های دوکلاچه (DCT)

جدیدترین نوع گیربکس‌های استفاده شده در خودروها گیربکس‌های دوکلاچه هستند که به اختصار DCT نامیده می‌شوند. این نوع گیربکس اولین بار توسط شرکت پورشه در خودروهای اسپرت استفاده گردید و بتدریج مورد استقبال سایر خودروسازان قرار گرفت. سیستم انتقال قدرت دو کلاچه دارای دو شفت ورودی هم مرکز است که هر یک دارای کلاچ مستقلی هستند. هریک از کلاچ‌­ها با یکی از شفت‌های ورودی (شفت نارنجی و بنفش درشکل ‏1‑3) درگیر است. کلاچ بزرگ‌تر با دنده‌های فرد و کلاچ کوچک‌تر با دنده‌های زوج در ارتباط است و بصورت مجزا عمل می­‌کنند و در هر لحظه ارتباط موتور با چرخ­‌ها را متناسب با دنده مورد نظر از طریق یکی از شفت­‌های ورودی برقرار می­‌کند. این ویژگی باعث تعویض سریع­‌تر دنده می‌­شود. میانگین تعویض دنده‌ حدود 8 میلی‌ثانیه است که در این نوع گیربکس از هر نوع دیگر سریع‌تر است. این مزیت باعث می‌­شود که اختلال گشتاور، تکان محسوس خودرو و میزان افت گشتاور در حین تعویض دنده کاهش یابد.

گیربکس‌های دوکلاچه دارای قیمت‌های بیشتری نسبت به نمونه‌های عادی هستند؛ چرا‌که هم تکنولوژی بالاتری و هم قطعات بیشتری دارند. تعداد قطعات بیشتر تعمیر آن­ها را پرهزینه­‌تر از نمونه‌­های معمولی‌ می‌کند و از طرفی چون قطعات بیشتری در آن­ها وجود دارد، وزن بالاتری نیز دارند. این نوع گیربکس در خودروهایی نظیر تالیسمان، رنو کپچر، جک S5، پژو 205، آئودی R8 و اشکودا مورد استفاده قرار گرفته‌­اند. لازم به توضیح است که تولید و بومی‌سازی این گیربکس تا سال 1402 در نقشه راه شرکت ایران‌خودرو قرار دارد. در این راستا شرکت جتکو با همکاری ایران‌خودرو وبینار «آشنایی با فناوری‌های کنترلی در نسل جدید گیربکس‌های اتوماتیک خودرو» را برگزار کرده است.

شکل ‏1‑3 طرح شماتیک گیربکس DCT


Automatic Manual Transmission[1]

[2] Continuously Variable Transmission

[3] Automatic Transmission

[4] Dual-Clutch Transmission

دینامیک در صنعت خودرو


ساختار صنعت و بازار جهانی خودرو، تغییر بی‌سابقه‌­ای را در دهه 1990 تجربه نمود. در سال‌­های اخیر، میل و تقاضا به سمت ایمنی خودرو، حفظ محیط زیست و کنترل هوشمند رو به افزایش بوده است. بنابراین، فناوری­‌های پیشرفته مانند فناوری رایانه، فناوری واقعیت مجازی (1) و الگوریتم هوشمند، به طور گسترده‌­ای در صنعت خودرو به کار برده شده‌­اند. دینامیک خودرو، به عنوان تئوری بنیادی صنعت خودرو شناخته می­‌شود که نقش مهمی در توسعه صنعت خودرو دارد. در دهه­‌های پیش، پیشرفت شگرفی در زمینه تئوری و تجربی دینامیک خودرو پدید آمده است.

در دینامیک خودرو، بدنه خودرو (جرم معلق(2))، اجزاء تعلیق (بخشی از آن جرم معلق و بخش دیگری از آن جرم غیر معلق (3)) و تایر (جرم معلق) اجزاء حیاتی این سیستم به شمار می‌روند. هر چند، سیستم انتقال قدرت (4)، ترمز و فرمان نیز از اجزاء جدایی‌ناپذیر این سیستم می­‌باشند. روش­‌های مدل‌سازی و مشخصه‌­های خودرو، تایر و مدل راننده خودرو (رفتار راننده)، با توجه به فرمان‌پذیری (5) و راحتی سواری (6)، در این مقاله مورد بحث قرار خواهند گرفت.

مشاهده فیلم وبینار «دینامیک خودرو؛ طراحی سیستمی و فناوری‌های نوین»

در زمینه دینامیک خودرو، برای انجام امور طراحی، نرم‌افزارهای بسیاری موجود هستند که معروف‌­ترین آن­ها عبارتند از:

1- Adams

2- Carsim/Trucksim

نرم افزار MATLAB/Simulink نیز، در نسخه­‌های اخیر خود، پیشرفت قابل توجهی در زمینه دینامیک خودرو داشته است ولی درجات آزادی مدل‌­های ارائه شده و پیچیدگی این مدل­‌ها، در نرم‌افزار­های نام برده شده که از لحاظ تخصصی به دینامیک خودرو پرداخته‌­اند، مشهود­تر است. همچنین، در نهایت، به مدل‌سازی دینامیکی خودرو تارا در پروژه K132 پرداخته خواهد شد که با استفاده از قوی­‌ترین نرم­‌افزار­ طراحی دینامیکی، یعنی نرم‌افزار Adams، صورت گرفته است.

پارامتر­های طراحی

نرخ زاویه یاو (7)، زاویه کنار­سرش (8) و سرعت خودرو، از پارامتر­های بسیار مهم در زمینه فرمان پذیری خودرو به شمار می‌­روند. ولی در شاخه راحتی سواری خودرو، شاخص راحتی (9) و انتقال‌پذیری (10) از جمله پارامتر­های مهم در برای ارزیابی شاخصه راحتی هستند.

مدل‌سازی دینامیکی

مدل­‌های دینامیکی خودرو، با گذار مدل جرم متمرکز مرسوم، و رسیدن به مدل المان محدود (11)، تغییر مدل زیر-ساختاری (12) دینامیکی به مدل دینامیکی چند-جسمی (13)، و تبدیل مدل خطی به مدل غیر خطی با سختی (14) و میرایی (15) غیر خطی، رو به توسعه نهاده است. در ادامه به بررسی این مدل­‌ها پرداخته خواهد شد.

  • مدل جرم متمرکز

روش مدل‌سازی با جرم متمرکز، مدلی با درجه آزادی محدود سیستم خودرو است که شامل المان­‌هایی مانند جرم، فنر و کمک فنر است. از مثال­‌هایی که می‌­توان در این زمینه نام برد، می‌توان مدل 2 درجه آزادی یک-چهارم (16) خودرو، مدل نیم-خودرو (17) با 4 تا 5 درجه آزادی و مدل خودرو کامل (18)، با 7 تا 18 درجه آزادی را نام برد.

برای بررسی پایداری فرمان­پذیری خودرو، تعداد درجات آزادی می تواند دو، ده و یا بیشتر باشد. برای مثال می‌توان از یک مدل 2 درجه آزادی که شامل زاویه یاو (19) و متغیر جانبی (20) می‌­شود، استفاده نمود. و یا از یک مدل 3 درجه آزادی که شامل متغیر طولی، جانبی و زاویه یاو می­‌شود، استفاده کرد و یا یک مدل 4 درجه آزادی با متغیر طولی، جانبی، زاویه یاو و رول (21) تشکیل داد. مدل­‌های نام برده شده جهت ارزیابی فرمان­‌پذیری خودرو با بهره‌­گیری از فرضیات مدل 2 چرخ و مدل 4 چرخ ساخته می­‌شود که با استفاده از نرم‌افزار MATLAB/Simulink قابل توسعه هستند.

هرچند، مدل­‌های جرم متمرکز، در واقع، ساختار ساده‌­سازی شده واقعی خودرو است، ولی می‌­توانند مشخصه­‌های ارتعاشات خودرو و اثرات پارامتر­های مربوط به ساختار خودرو را با بهره‌­گیری از عملکرد خودرو ارائه دهند. مزایای استفاده از این مدل­‌ها، سادگی و امکان دستیابی به شرح تحلیلی و طراحی کنترل فعال (22) و نیمه-فعال (23) است.

  • مدل دینامیک چند-جسمی

مدل دینامیک چند-جسمی به سیستمی اطلاق می­‌گردد که شامل اجسام یا اتصالات صلب است که با استفاده از مفاصل به یکدیگر متصل می‌­شوند و حرکت نسبی آن­ها را محدود می­‌کند. مطالعه سیستم دینامیک چند-جسمی، در واقع، به تجزیه و تحلیل چگونگی مکانیزم سیستم‌­هایی اطلاق می­‌گردد که تحت تأثیر نیروها حرکت می‌­کنند که با نام دینامیک مستقیم (24) نیز شناخته می­‌شود.

مدل‌سازی دقیق دینامیکی نیازمند مدل سازی انواع گوناگونی از اجزاء، مانند سیستم­های کنترل الکترونیکی، اجزاء و اتصالات متصل و همچنین پدیده­‌های فیزیکی مانند ارتعاشات، اصطکاک و نویز (25) می­‌باشد. تحلیل حرکتی، به فرد این قابلیت را می­‌دهد که با ارزیابی سریع و اصلاح طراحی، چالش­‌های عملکردی، ایمنی و راحتی یک سیستم را برطرف نماید.

مدل‌سازی دینامیکی خودرو تارا (K132)

مدل دینامیکی خودرو تارا که در نرم­‌افزار Adams و MATLAB، در شرکت جتکو (26) توسعه یافته و با روش­‌های مختلف مدل‌سازی و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. مدل دینامیکی تحلیلی خودرو تا که در نرم افزار MATLAB توسعه یافته است، در راستای اعتباردهی مدل Adams و تحقیق رفتار تقریبی این مدل، ایجاد گردیده است.

مدل دینامیکی خودرو تارا در نرم افزار Adams با دو حالت پارامتریک (مدل ساده) و انعطاف­‌پذیر، مدل‌سازی شده است. همان طور که در شکل 1 مشاهده می­‌گردد؛ مدل انعطاف­‌پذیر خودرو تارا در نرم افزار Adams، با وارد نمودن اجزاء انعطاف­‌پذیر سیستم‌­های تعلیق جلو و عقب، با استفاده از نرم‌افزار FEM، توسعه یافته است. تمامی پارامترهای خودرو تارا در این مدل وارد شده و این مدل صحه­گذاری گردیده است. همان‌طور که در شکل 2 مشاهده می­‌گردد، صحه­‌گذاری پاسخ­‌های سیستم با در نظر گرفتن خطای 15 درصدی در پاسخ‌ها با استفاده از یک ابر خاکستری رنگ ارائه خواهند گردید.

شکل 1 مدل دینامیکی خودرو تارا در نرم‌افزار Adams/Car


در ادامه، پاسخ‌­های 3 مدل خودرو در نرم افزار Adams مشاهده می‌شود:

شکل 2، مقایسه پاسخ مدل­‌های توسعه یافته در نرم افزار Adams و MATLAB در آزمون Step-Steer


همان طور که در شکل 2 مشاهده می­‌شود، پاسخ‌­های مربوط به هر سه مدل با تقریب بسیار خوبی به یکدیگر نزدیک هستند و تفاوت بسیار اندکی نسبت به پاسخ خروجی آزمون تجربی دارند.

در راستای تحلیل عملکرد خودرو، زیر سیستم‌­های تعلیق جلو و عقب به صورت مجزا مدل‌سازی شده­‌اند که در شکل 3 مشاهده می­‌گردد. این مدل‌سازی در راستای تحلیل رفتار دینامیکی و عملکردی اجزاء تعلیق جلو و عقب در حالت اعمال نیروهای استاتیکی انجام شده است.

شکل 3 زیر سیستم تعلیق جلو و عقب خودرو تارا در نرم‌افزار Adams/Car

آینده مدل‌سازی دینامیکی

پیشرفت علم و فناوری، در زمینه دینامیک خودرو، باعث سرعت هرچه بیشتر توسعه مدل­‌های دینامیکی و دقت هرچه بیشتر این مدل­‌ها می­‌گردد. غیرخطی نمودن مدل­‌های دینامیکی در زمینه­‌های گوناگون موجب همسایگی و نزدیکی پاسخ‌­های تئوری و تجربی و قابلیت اعتماد بیشتر به این مدل­‌ها می­‌گردد. قابلیت اتکاء به مدل­‌های ریاضی و نرم­‌افزاری، به علم مهندسی، قدرت پیش‌بینی واقعیت را ارائه می‌­نماید و این قدرت پیش‌بینی، موجب ایمنی و راحتی هر چه بیشتر سرنشین در هر زمینه­‌ای می‌شود.

پیشروی خودرو­های برقی در بازار خودروهای کنونی باعث جلب توجه هر چه بیشتر خودروسازان در این زمینه شده که این امر به خودی خود دقت هرچه بیشتر این نوع خودرو را در زمینه‌­های مربوط به دینامیک و ایمنی خودرو در جاده می‌طلبد. زیرا که با پیشرفت علم در زمینه سیستم‌­های انتقال قدرت خودرو، سیستم‌­های دینامیکی خودرو نیز بایستی بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد.




[1] Virtual Reality

[2] Sprung Mass

[3] Unsprung Mass

[4] Powertrain System

[5] Handling

[6] Ride Comfort

[7] Yaw

[8] Sideslip

[9] Ride Index

[10] Transmissibility

[11] FEM

[12] Dynamical Substructure

[13] Multi-Body

[14] Stiffness

[15] Damping

[16] Quarter-Vehicle Model

[17] Half-Vehicle Model

[18] Full-Vehicle Model

[19] Yaw

[20] Lateral

[21] Roll

[22] Active

[23] Semi-Active

[24] Forward Dynamics

[25] Noise

[26] جامع تحقیق و توسعه فناوری­‌های خودرو


Jian-bin, L., Xinlu, L., & Wei-qiang, Y. (2011). The Vehicle Dynamic Parameters Recognition of In-wheel Motor Driven Electric Vehicle. Procedia Engineering, 15, 443–447. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.08.084

Multibody Dynamics. (n.d.). Www.mscsoftware.com. https://www.mscsoftware.com/application/multibody-dynamics#:~:text=A%20multibody%20dynamic%20(MBD)%20system

Yang, S., Lu, Y., & Li, S. (2013). An overview on vehicle dynamics. International Journal of Dynamics and Control, 1(4), 385–395. https://doi.org/10.1007/s40435-013-0032-y

دستگاه پرتابل هوشمند پایش وضعیت گیربکس


دانش تحلیل نویز، ارتعاشات ((1)NVH) در صنعت خودرو شاخه‌ای از علم است که به بررسی ارتعاشات و صداهای ایجاد شده توسط خودروها پرداخته و برای تلفیق اثرات این دو پارامتر، مشخصه جدیدی به نام هارشنس(2) را معرفی می‌کند که مجموع اثرات منفی ارتعاشات و صداهای خودرو بر انسان را در خود جای می‌دهد.

بررسی وضعیت کارکرد ماشین(3)، نیازمند استفاده از انواع سنسورها برای شناسایی رفتار آن است. انسان قادر به درک جامع و دقیق از رفتار سیستم با استفاده از داده‌های خام دریافتی از سنسورها نیست، درنتیجه نیازمند پردازش و استخراج اطلاعات مفید جهت درک رفتار ماشین است. از طرف دیگر با توجه به محدودیت انسان جهت درک هم‌زمان تمام پارامترها، نیازمند استفاده از کامپیوتر جهت پردازش هم‌زمان چندین اطلاعات دریافتی از سنسورها هستیم. همچنین امکان بروز خطای انسانی در تجزیه‌وتحلیل داده‌ها و تشخیص اشتباه و یا دیر هنگام از رفتار ماشین موردنظر، می‌تواند باعث تشدید خرابی در ماشین شده که در کارکرد بیشتر آن، رشد خرابی را به همراه داشته و خسارات اقتصادی قابل توجهی ایجاد خواهد کرد و یا ممکن است ماشین تحویلی به مشتری با عدم رضایت از محصول روبرو شود. درنتیجه، برای شناسایی دقیق رفتار ماشین‌ها نیازمند استفاده از ابزار کمکی است تا بتوان خطا در تشخیص رفتار سیستم را به حداقل رساند. یکی از این ابزار، استفاده از هوش مصنوعی و یا شبکه‌های عصبی مصنوعی(4) است که می‌توان هم‌زمان اطلاعاتی که از سنسورها دریافت و پردازش کرده و رفتار سیستم را به‌خوبی شناسایی کند.

یکی از اصلی‌ترین بخش‌های انتقال قدرت در خودرو، گیربکس است. با توجه به اهمیت این سیستم، در کارخانه‌های ساخت گیربکس، در انتهای خط تولید بخشی به نام کنترل کیفیت پایان خط (EOL(5)) وجود دارد که تمام گیربکس‌های تولید شده، مورد آزمون قرار می‌گیرند تا در صورت وجود ایراد عملکردی، شناسایی صورت پذیرد و به بخش تعمیرات ارجاع داده شود. در این بخش ممکن است عواملی نظیر عدم دقت کافی، خستگی و یا تشخیص اشتباه اپراتور مربوطه، باعث بروز خطا در شناسایی رفتار گیربکس شده، درنتیجه گیربکس خراب و سالم اشتباه تشخیص داده شوند. برای از بین بردن احتمال بروز خطا و نیز حفظ تجربه و افزایش راندمان و سرعت عمل، می‌توان از هوش مصنوعی جهت تشخیص عیب گیربکس استفاده کرد. در این حالت با استفاده از داده‌های ثبت شده توسط سنسورها و پردازش آن‌ها، هوش مصنوعی آموزش داده شده و شناسایی رفتار گیربکس به صورت جامع و دقیق انجام خواهد گرفت. نکته قابل ذکر این است که، در نمونه‌های خارجی برای تشخیص عیوب گیربکس، از چندین سنسور و میکروفون استفاده شده است، اما در این پروژه از دو سنسور شتاب سنج جهت تشخیص عیوب گیربکس استفاده می‌شود. بعد از دریافت و ذخیره سازی داده‌‌ها از سنسور شتاب سنج، داده‌ها به بخش پردازش سیگنال منتقل شده و آماده میشوند تا به شبکه عصبی معرفی شوند. درنهایت با استفاده از آموزش شبکه عصبی، می‌توان عیوب را به‌خوبی تشخیص داد.

ابزار داده‌برداری

سنسورهای مورد استفاده برای عیب‌یابی هوشمند گیربکس، عموماً شامل میکروفون، لیزر داپلر، شتاب‌سنج و تاکومتر (دورسنج) است. در پروژه اجرا شده، از سنسور شتاب‌سنج و تاکومتر به منظور تشخیص عیوب استفاده می‌شود و تجهیزات داده‌برداری به منظور تشخیص عیوب عبارت هستند از:

  • سنسور شتاب سنج پیزوالکتریک
  • تاکومتر
  • کارت داده‌برداری NI 4431
  • کامپیوتر

در شکل ۱ شماتیک کلی سیستم تشخیص عیوب هوشمند گیربکس را نشان داده شده که در آن با استفاده از آنالایزر طراحی شده، پردازش سیگنال، آموزش شبکه عصبی و تست گیربکس انجام می‌شود.


شکل 1 شماتیک تست عیب‌یابی هوشمند دستگاه EOL


شکل 2 کارت داده‌برداری و سنسورهای اندازه‌گیری


پردازش سیگنال

با توجه به عیوب متداول در گیربکس خودروها، روش‌های متعددی برای تحلیل سیگنال وجود داشته که در این گزارش به برخی از آن‌ها اشاره شده است.

  • آنالیز طیف فرکانسی
  • آنالیز موجک(6)
  • آنالیز مرتبه(7)
  • آنالیز سیگنال در حوزه زمان
  • آنالیز زمان-فرکانس
  • آنالیز انولوپ(8)

 عیب‌یابی گیربکس نیازمند تعیین رفتار گیربکس در تمام حالات بوده، یعنی داده‌برداری در تمامی حالات عملکردی در دنده‌های مختلف گیربکس انجام شده و سیگنال موردنیاز جهت پردازشهای آتی و عیب‌یابی ثبت می‌شود. بدین منظور، سناریو انجام تست گیربکس به نحوی طراحی شده که در مدت زمان معین شامل کلیه حالات عملکردی باشد. به عنوان مثال، سناریوی عملکرد یک دنده از گیربکس در شکل ۳ مشاهده می‌شود.


شکل 3 سناریو تعریف شده برای روند تغییرات دور موتور


شکل 4 سناریو انجام شده توسط دستگاه


با توجه به شکل ۴، سیگنال‌های مرتبط با بخش افزایش سرعت، سرعت ثابت و کاهش سرعت مشخص شده است. با توجه به متغیر بودن سرعت و محدودیت در استفاده از تحلیل‌های حوزه فرکانس، آنالیز مرتبه که در زیرمجموعه تحلیل‌های زمان-فرکانس قرار دارد، برای استخراج ویژگی‌های سیگنال مناسب است. در شکل ۵ نمونه‌ای از آنالیز مرتبه دنده سه در هنگام افزایش سرعت ارائه شده است. همان‌طور که پیش‌تر بیان شد، آنالیز مرتبه در مواردی استفاده می‌شود که سرعت متغیر بوده و سیگنال شتاب حاصل غیر پایا باشد. اصول کلی آنالیز مرتبه بی‌بعد کردن تمام فرکانس‌ها نسبت به سرعت دورانی اندازه‌گیری شده است. بر اساس این تحلیل، مرتبه یک نشان دهنده دور ورودی یا همان فرکانس ورودی (سرعت اندازه‌گیری شده با تاکومتر) است. برای این‌که بتوان سیگنال را نسبت به دور ورودی بی بعد کرد، سیگنال حاصل از تاکومتر که دربردارنده سرعت ورودی است می‌بایست به صورت هم‌زمان با سیگنال شتاب ذخیره شود.


شکل 5 آنالیز مرتبه دنده 3 در حالت افزایش سرعت


در عیب‌یابی گیربکس با بتوان هر حالت از رفتار گیربکس را شناسایی کرد. به‌عنوان مثال، حالت سالم گیربکس، خرابی نوع ۱، خرابی نوع ۲ و …. با توجه به اهمیت تشخیص عیوب و تأثیر انتخاب ویژگی‌ها بر آن، مشخصه‌های استخراج شده باید توانایی تفکیک‌ نمودن رفتار مختلف گیربکس وجود داشته باشد. بنابراین، ممکن است بعضی از ویژگی‌های استخراج شده اهمیت بیشتری در تشخیص عیوب و رفتار گیربکس داشته باشند. درنتیجه با استفاده از روش امتیازدهی به ویژگی‌ها (شکل ۶)، می‌توان مؤثرترین آن‌ها را به منظور تشخیص رفتار گیربکس استخراج کرد.


شکل 6 امتیاز دهی به ویژگی‌های استخراج شده از سیگنال


شبکه عصبی مصنوعی

شبکه عصبی مصنوعی، حاصل شبیه‎سازی شبکه عصبی موجودات زنده است. عصب، متشکل از تعدادی نورون(9) بوده که باهم در ارتباط هستند که میزان قدرت این اتصال، آموزش شبکه عصبی را فراهم می‌کند. هر نورون در شبکه عصبی متشکل است هسته، ترمینال ورودی، ترمینال خروجی و آکسون(10) بوده که در شکل 6 مشاهده میشود. نورون مصنوعی بر اساس ساختار نورون‌های طبیعی شبیه‌سازی شده است، یعنی شامل هسته مرکزی، ترمینال خروجی، ترمینال ورودی و فعال ساز (آکسون در نورون طبیعی) می‌باشد.


شکل 7 شبیه‌سازی نورون مصنوعی از نورون طبیعی


شبکه عصبی از تعداد زیادی نورون تشکیل شده و درنتیجه از اتصال تعدادی از نورون‌های مصنوعی، می‌توان شبکه عصبی مصنوعی را ایجاد کرد. با توجه به چیدمان نورون‌ها و نوع تابع فعال‌ساز، شبکه‌های عصبی مصنوعی متفاوتی توسعه داده شده که هرکدام برای کاربرد خاصی استفاده می‌شوند. ابتدایی‌ترین شبکه عصبی، شبکه عصبی چند لایه پرسپترون(11) است. معماری این شبکه متشکل از لایه ورودی، لایه پنهان و لایه خروجی است که بعد از هر لایه‌ی پنهان یک تابع فعال‌ساز(12) وجود دارد به این دلیل که اگر مقدار سیگنال، بیشتر از مقدار تعریف شده باشد، خروجی مورد نظر فعال شده و اگر کمتر از آن باشد، خروجی فعال نخواهد شد. همان‌طور که در شکل 8 ارائه شده است، تمام نورون‌ها به هم متصل بوده و باهم ارتباط دارند که هر ارتباط دارای ضریب است، آموزش شبکه عصبی مصنوعی به معنی تعیین مقادیر این ضرایب به‌طوری است که با ورودی مشخص، خروجی مطلوب حاصل شود.


شکل 8 معماری شبکه عصبی MLP


از شبکه عصبی برای کاربردهای متنوعی استفاده می‌شود که می‌توان با استفاده از داده‌های مناسب، شبکه عصبی را آموزش داد و نتایج مطلوب و موردنیاز را بدست آورد. نمونه‌ای از کاربرد‌های شبکه عصبی مصنوعی، استفاده از آن در پایش وضعیت ماشین‌آلات صنعتی است که در اینجا ماشین مورد نظر ما گیربکس می‌باشد.

در عیب‌یابی هوشمند گیربکس مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی، با استفاده از پردازش سیگنال، داده‌های موردنیاز برای آموزش شبکه عصبی آماده شده است تا با توجه به خروجی متناظر با هر ورودی، شبکه عصبی بتواند تمام حالات تعریف شده در گیربکس را شناسایی کند. روند کلی به این صورت است که در ابتدا باید بانک اطلاعاتی موردنیاز برای آموزش شبکه عصبی فراهم شود. بنابراین، باید از تمام حالات موجود از گیربکس اعم از انواع خرابی‌ها و حالت سالم گیربکس، داده‌برداری انجام شود. در گام بعد داده‌های خام پردازش شده تا بتوان به‌عنوان داده آموزشی به شبکه عصبی معرفی نمود. درواقع، ویژگی‌های برتر و استخراج شده در بخش پردازش سیگنال، ورودی موردنیاز برای شبکه عصبی است تا بتواند عیب‌یابی را به نحو ایده‌آل انجام دهد. بعد از آموزش شبکه عصبی با تعداد داده کافی، شبکه عصبی قادر خواهد بود که حالات اتفاق افتاده در گیربکس را شناسایی کند که در این مرحله پایش وضعیت هوشمند گیربکس با موفقیت انجام شده است.


معرفی محصول

وجود خرابی و عدم تشخیص به موقع در ماشین، می‌تواند باعث تشدید و رشد خرابی شده که ممکن است کارکرد ماشین با مشکل موجه شده و خط تولید در یک کارخانه متوقف شود و خسارات اقتصادی قابل توجهی ایجاد خواهد کرد. در نتیجه، با تشخیص به موقع و درست خرابی می‌توان از خسارات انسانی و اقتصادی ناشی از خرابی ماشین جلوگیری کرد. به همین دلیل، محصولی معرفی شده است که دست آورد گروه NVH شرکت جتکو بوده که توانایی تشخیص به موقع و درست عیوب را با استفاده از هوش مصنوعی با دقت بالا انجام خواهد داد.

محصول مورد نظر در حالت کلی از دو بخش آنالایزر و سنسور تشکیل شده است که با توجه به کاربرد‌های خاص، از سنسورهای مختلف استفاده می‌شود. آنالایز شامل سخت افزار و نرم افزار می‌باشد. سخت افزار آنالایزر شامل کامپیوتر، کارت داده برداری و مانیتور است و نرم افزار آن که دستاورد اصلی ما بوده با استفاده از هوش مصنوعی و سیگنال‌هایی که از سنسورها دریافت میکند توانایی یادگیری رفتار و خرابی ماشین مورد نظر را دارد. همانطور که گفته شد، آنالایزر را می‌توان در صنایع مختلفی از جمله، توربین‌های بادی، توربین‌های گازی، توربین بخار، کمپرسور، فن، انواع پمپ‌ها، الکتروموتورها، ژنراتور، موتور خوردو، انواع گیربکس، کانوایر، صنایع ریلی و ….. مورد استفاده قرار داد.



[1] Noise Vibration Harshness (NVH)

[2] Harshness

[3] Machine

[4] Artificial neural networks

[5] End of Line

[6] Wavelet analysis

[7] Order analysis

[8] Envelope analysis

[9] Neuron

[10] Axon

[11] Multilyer perceptron (MLP)

[12] Activation function

تکنولوژی مواد چگونه به صنعت خودرو کمک می کند؟

استفاده از مواد مدرن همچون فولادهای استحکام بالا و آلومینیوم در ساخت اتومبيل تا حد امكان باعث سبك‌تر شدن آن، افزايش سرعت و قدرت آن و همچنين افزايش قابل ملاحظه ايمني خودرو كه با جان سرنشين ارتباط دارد، شده است. به‌علاوه تحقيق و توسعه در زمينه مواد سبك وزن براي كاهش هزينه، افزايش قابليت بازيافت، فراهم نمودن يكپارچگي و صرفه اقتصادي سوخت خودروها ضروري است.

خودرو از مواد مختلفی از جمله: آهن، آلومينيوم، فولاد، شيشه، لاستيك، محصولات نفتي، مس و … ساخته شده است. اين مواد در دهه‌هاي اخير به‌طور چشمگيري در راستاي افزايش قابليت ساخت، ايمني، پيچيدگي و سرآمدي، توسعه يافته‌ و به‌واسطه تكنولوژي‌هاي نوظهور در ساليان اخير صنعت اتومبيل را متحول ساخته‌اند.

ازاین‌رو شناسایی مواد مناسب و انتخاب درست آن‌ها باتوجه به الزامات طراحی، جزئی از وظایف خطیر علم و مهندسی مواد است. گروه مواد شرکت جتکو تلاش داشته تا در سال‌های فعالیت خود، پروژه‌های متعددی را در زمینه مهندسی معکوس و استخراج فلسفه طراحی و انتخاب مواد خودروهای روز دنیا انجام داده تا بتواند در جهت طراحی و انتخاب مواد برای خودروهای جدید گروه صنعتی ایران‌خودرو گام بردارد.


شکل 1- مواد مختلف بكار رفته در ساخت خودرو.

 علاوه‌بر انتخاب مواد مناسب، بهره‌گیری از تکنولوژی‌های مدرن در فرآیند ساخت قطعات نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از بروزترین این تکنولوژی‌ها فرآیند هات‌استمپ(1) (پرس داغ) در ساخت قطعات فوق استحکام بالا (حدود MPa2000) است. امروزه بسیاری از شرکت‌های خودروسازی دنیا در کشورهای مختلف، از این تکنولوژی در صنعت خودرو بهره می‎برند. استفاده از قطعات هات‌استمپ شده در خودرو باعث افزایش ایمنی خودرو به میزان 5-4 برابر و سبک‌سازی وزن خودرو به‌طور چشمگیری خواهد شد. گروه مواد شرکت جتکو در سال‌های اخیر تحقیقات متعددی را در راستای شناخت نکات فنی، ویژگی‌ها و الزامات این فرآیند انجام داده و باتوجه به امکان‌سنجی‌های انجام‌شده، هم اکنون توانایی آن را دارد تا با استفاده از دانش متخصصان، استفاده از روش‌های شبیه‌سازی و سرمایه‌گذاری لازم، این دانش را بومی‌سازی نماید.

علاوه‌بر کاربرد مهندسی مواد در طراحی خودرو، از این علم می‌توان در زمینه‌های دیگر نیز بهره برد. تکنولوژی در صنعت خودروسازی این روزها پای خود را فراتر از تجهیزات و سیستم‌هایی از جمله گیربکس پیشرفته، دنده اتوماتیک و حجم موتور بالا گذاشته است. یکی از آیتم‌های مهم که مورد توجه خریداران خودرو بوده و امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته، ظاهر خودرو می‌باشد. اهمیت این موضوع منجر به استفاده از تکنولوژی‌های جدید برای تولید رنگ‌هایی با قابلیت‌های بیشتر اعم از رنگ‌های آب‌گریز، خود تمیز شونده و ضد خش گردیده است. از این رو مواد کمک فرآیندی نیز باید از تکنولوژی روز برخوردار باشند. بدنه فلزی خودرو به منظور مقاومت شیمیایی و ایجاد ظاهری جذاب، پوشش‌دهی و رنگ آمیزی می‌شود. به طور مرسوم لایه‌های پوشش داده شده روی سطح فلزی بدنه شامل پوشش گالوانیزه، پوشش فسفاته روی، پوشش محافظ الکترواستاتیک، آستر(ایجاد برهمکنش مناسب بین لایه زیرین و لایه رنگ)، رنگ بدنه خودرو(حاوی رنگدانه‌هایی است که رنگ ظاهری را تعیین می‌کند) و لایه محافظ شفاف (جهت ایجاد براقیت و محافظت از لایه رنگ خودرو) است.


شکل 2: لایه‌های مختلف پوشش و رنگ بدنه خودرو.

یکی از موادی که در فرآیند رنگ آمیزی بدنه در کارخانه‌های تولیدی خودرو کابرد دارد؛ ماده پولیش است که جهت پرداخت سطح استفاده می‌شود. از این ماده به‌منظور تعمير و تکميل نهايي بدنه خودروها (سبک و سنگين) در سالن‌هاي پولیش‌کاري جهت رفع عيوبي که در فرآيند رنگ‌آميزي بدنه (مانند ذرات گرد و غبار، سنباده‌زني دستي/ صيقل دادن) ايجاد شده، استفاده مي‌شود. عدم انجام صحيح آخرين مرحله پرداخت منجر به ايجاد انواع عيوبی همچون ایجاد هاله روی رنگ و باقی‌ماندن اثرات سنباده‌زنی قبل از آن شده که در نهايت سبب ظاهر نامناسب رنگ مي‌شود.

ضخامت لایه شفاف در خودروهای متفاوت حدود 30-10 میکرومتر است. در صورتی‌که به دلیل عوامل محیطی خط و خش‌هایی بر سطح این لایه ایجاد شود، با استفاده از مواد ساینده لایه‌ای نازک از سطح برداشته می‌شود تا صافی مورد نظر ایجاد شده و سطح براق گردد. در صورتیکه لایه شفاف از بین برود، سطح جلای خود را از دست داده و مات به نظر می‌رسد. به همین منظور ضخامت لایه‌ای از سطح که طی فرآیند پولیش‌کاری ساییده می‌شود باید بسیار کم باشد. به همین منظور استفاده از نانوذرات کمک می‌کند تا میزان سایش سطح در حد چند نانومتر انجام شود.

يكي از محصولاتي كه با بهره‌گيري از فناوري نانو در شرکت جتکو مورد تحقیق و توسعه قرار گرفته است، پوليش بدنه خودرو می‌باشد. در این محصول با استفاده از مواد ساینده آلومینا با ساختارهای نانومتری، ماده پولیش با کارآیی عالی و بی‌رقیب در داخل کشور تولید شده است.


[1] Hot stamp

ماژول در صنعت خودرو

ماژول و ماژولاریتی در صنعت خودرو

با پیشرفت علم و تکنولوژی، روز به روز به پیچیدگی محصولات و سیستم‌ها و فرایند طراحی آن‌ها افزوده می‌شود. یک روش موثر در مدیریت سیستم‌های پیچیده(1)، ماژولارسازی سیستم یا تجزیه آن به اجزایی است که به صورتی «طبیعی» قابل جداشدن هستند؛ یعنی جداشدن آن‌ اجزا از سیستم منجر به فروپاشی سیستم نمی‌شود. وابستگی متقابل اجزای یک ماژول به هم و استقلال ماژول‌ها نسبت به هم قاعده کلی این جداشدن «طبیعی» است. استقلال ماژول‌ها به این معنی است که تغییرات اعمال شده در یک ماژول، ماژول‌های دیگر محصول را تحت تاثیر قرار نمی‌دهد و عملکرد کلی محصول را تضعیف نمی‌کند. نبود تعریف دقیق از ماژول و سیستم سبب ایجاد سردرگمی در میان افراد دخیل در طراحی محصولات شده، پیشرفت را به تاخیر انداخته و مانع ارزیابی سیستماتیک شده است. در ادامه سعی شده است تعریفی از ماژول در حوزه‌های مختلف ارائه شود. ماژولاریتی در سه حوزه تعریف می‌شود: ماژولاریتی در طراحی (MID)(2)، ماژولاریتی در استفاده (MIU)(3) و ماژولاریتی در تولید (MIP)(4).


ماژولاریتی در طراحی (MID)

طراحان محصولات پیچیده کار را با ایده‌ای درباره معماری یک محصول شروع می‌کنند؛ یعنی تعیین اینکه هرکدام از عملکردهای(5) محصول به چه جزء(6) فیزیکی محول شده است. به طور کلی، معماری یک محصول می‌تواند ماژولار یا وابسته(7) باشد. در معماری ماژولار تناظر یک به یک میان عملکردها و اجزای محصول برقرار است و اینترفیسِ میان اجزاء گسسته(8) است. معماری وابسته یعنی تناظر پیچیده و غیر یک به یک میان عملکرد‌ها و اجزای محصول برقرار است یا اینترفیس‌ میان اجزاء، غیر گسسته(9) است (دو جزء یک محصول دارای ارتباط غیر گسسته هستند اگر اعمال تغییرات بر روی یکی از آن‌ها نیازمند اعمال تغییرات در جزء دیگر باشد تا محصول بتواند به عملکرد صحیح خود ادامه دهد).

طراحان محصولات پیچیده از جمله خودرو مایل‌اند معماری محصول به صورت ماژولار باشد تا طراحی آن قابل مدیریت باشد. معماری ماژولار به صورت تئوری منجر به نوعی تقسیم کار میان معماران – که محصول را به چندین ماژول تقسیم می‌کنند –  و طراحان – که با ویژگی‌های یک ماژول مشخص درگیر هستند – می‌شود. طراحان فقط نیاز دارند تا درباره یک ماژول مشخص و «قوانین کلی محصول» بدانند تا آن ماژول را به گونه‌ای طراحی کنند که در سیستم بزرگتر ادغام شود؛ در حالی که معماران باید دانش کافی از ویژگی‌ها و وابستگی میان اجزای محصول داشته باشند.

به طور کلی نمی‌توان ارتباط میان ماژول‌های یک محصول را کاملا از میان برد و باید میان عملکرد محصول و ماژولاریتی آن مصالحه(10) کرد. این کار سبب می‌شود که اکثر محصولات و سیستم‌ها دارای معماری دوگانه ماژولار-وابسته باشند.


ماژولاریتی در استفاده (MIU)

ماژولاریتی در استفاده یعنی تجزیه محصول با توجه به مشتریان به گونه‌ای که موجب راحتی استفاده و تمایز شود؛ بنابراین محرک آن، چگونگی تقاضای مشتریان و به طور مشخص مجموعه ویژگی‌های(11) مطلوب یک محصول از دیدگاه مشتریان است. این ویژگی‌ها را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد؛ یکی ویژگی‌هایی که بر عملکرد محصول تاثیر می‌گذارند و دیگری ویژگی‌هایی که به مشتری این امکان را می‌دهند تا ظاهر محصول را شخصی‌سازی کنند. ماژول‌هایی که در MIU تعریف می‌شوند الزاما همان ماژول‌هایی نیستند که بر اساس قاعده کلی “وابستگی متقابل اجزای یک ماژول به هم و استقلال ماژول‌ها” در MID تعریف شده‌اند.

ایده‌ی ماژولاریتی در استفاده در صنعت خودرو این گونه است که مشتریان بتوانند با ترکیب اجزای مختلف در یک محصول، نیازها و سلایق خود را ارضا کنند. در این مورد، این اجزاء «ماژول» و همچنین گاهی «آپشن» نامیده می‌شوند.


ماژولاریتی در تولید (MIP)

ماژولاریتی در تولید از آنجا نشات می‌گیرد که امکان سرهم کردن تعداد زیادی از اجزاء، خارج از خط تولید و تولید مستقل ماژول‌ها را فراهم می‌کند تا سپس این ماژول‌ها را در خط تولید و با اعمال چندین سری کار ساده به هم متصل کرد. این کار سبب می‌شود پیچیدگی خط تولید و شیفت‌های کاری کمتر و طول خط تولید کوتاه شود. استفاده از ماژولاریتی در تولید به بیش از یک قرن پیش برمی‌گردد و دلیل اقبال سازندگان بدان این است که تولید محصولات پیچیده را با تقسیم فرایندهای تولید به چندین ماژول یا “سلول” ساده‌تر می‌کند.


فرایند سازمانی ایجاد MID، MIU و MIP

هدف ماژولاریتی در هر کدام از سه حوزه مربوطه به شرح زیر است:

  • ماژولاریتی در طراحی: کاهش پیچیدگی طراحی، کاهش زمان توسعه از طریق توسعه موازی ماژول‌ها و به کارگیری سریع تکنولوژی‌های جدید از طریق ارتقای مجزای ماژول‌ها
  • ماژولاریتی در استفاده: تنوع بالای محصولات با دادن امکان ترکیب آپشن‌های مختلف به مشتریان تا محصولی مطابق با ذائقه‌شان بسازند.
  • ماژولاریتی در تولید: تولید انعطاف پذیر با خارج کردن وظایف سخت از خط تولید اصلی تا بتوان به تنوع بالایی از محصولات، بدون افزایش هزینه‌های تولید دست یافت.

تکنیک‌های مختلفی برای هماهنگ سازی ماژولاریتی در حوزه‌های مختلف وجود دارد. طراحی برای تولید(12) و مهندسی همزمان(13) برای هماهنگ سازی طراحی محصول و فرایند به کار می‌روند؛ در حالی که نتیجه به کارگیری طراحی برای تعمیرپذیری(14) راحتی استفاده و تعمیر محصول است.

ایجاد ماژولاریتی در طراحی: در طراحی ماژولار، استفاده از ماتریس ساختار طراحی (DSM)(15) و ماتریس ساختار وظایف (TSM)(16) به شناسایی و نمایش وابستگی متقابل پارامترها و وظایف طراحی، و همچنین استقلال نسبی ماژول‌ها منجر می‌شود. یک ماتریس ساختار وظایف معمولا سه مرحله از فرایند طراحی را به تصویر می‌کشد؛ (1) مرحله قوانین طراحی، (2) مرحله فعالیت‌های مستقل موازی و (3) مرحله یکپارچه سازی و آزمون سیستم‌ها. اولین مرحله‌ (مشخص کردن قوانین طراحی)، معماری محصول را تعیین می‌کند و تضمین می‌کند که نیازی به طراحی نسل بعدی خانواده محصول از پایه نباشد. مرحله دوم (فعالیت‌های مستقل موازی) به طرز قابل توجهی زمان توسعه محصول را کوتاه می‌کند. مرحله سوم (یکپارچه سازی و آزمون سیستم‌ها) طراحی را ارزیابی می‌کند.

ایجاد ماژولاریتی در استفاده: برای طراحی محصول با تجربه خرید آسان، ابتدا باید فضای ذهنی و فرایند تفکر مصرف کننده آن گونه که او نیازها و نحوه پاسخ به آن‌ها را درنظر می‌گیرد، بررسی شود. به طور مشخص، باید فهمید که مصرف‌کننده چگونه نیازهایش را به چندین نیاز مشخص تجزیه می‌کند و سپس ماژول‌هایی (آپشن‌هایی) آماده کرد که مطابق با این نیازهای مشخص باشند.

ایجاد ماژولاریتی در تولید: استفاده از یک ماتریس ساختار وظایف برای تولید، بهترین ترتیب سرهم کردن اجزا را مشخص می‌کند و برابر بودن مدت زمان کاری هر ایستگاه کاری را تضمین می‌کند. از آنجا که وظایف انجام شده در هر ایستگاه کاری به صورت “طبیعی” از دیگر وظایف جداست، آن‌ها را می‌توان به عنوان ماژول در نظر گرفت.

موضوعی که باید به خاطر داشت این است که الزاما مرزهای شناسایی شده برای ماژول‌ها در سه حوزه‌ی مختلف یکسان نیستند. MID معماری محصول را مدنظر دارد؛ بنابراین یک ماژول واحدی مستقل است که عملکرد (یا مجموعه عملکردهای) معین و اینترفیس‌های مجزا دارد. یک ماژول طراحی ممکن است یک قطعه‌ی کوچک و یا یک مجموعه از اجزای بزرگ باشد. در MIU، ماژول جزئی فیزیکی است که مصرف کننده می‌تواند آن را به راحتی به عنوان یک ویژگی‌ با قابلیت افزودن به محصول شناسایی کند. در MIP، ماژول تعدادی فعل است که می‌توان به صورت مستقل جهت تولید یک محصول انجام داد.

خلق و هماهنگ سازی یک محصول ماژولار

فرایند ماژولار سازی به طور واضح در یک لحظه از زمان رخ نمی‌دهد؛ بلکه به صورت تدریجی و با پیشرفت طراحی و سر بر آوردن وابستگی‌های متقابل پیش بینی نشده رخ می‌دهد.

مسیرهای مختلفی وجود دارند که به ماژولاریتی منجر می‌شوند. یک مسیر در طی زمان از دل رفتارهای جمعی ولی نه لزوما هماهنگ تعدادی شرکت در یک صنعت به وجود می‌آید. مسیر دیگر – که حساب شده و تعمدی است – از دل اتحاد برای تدوین استانداردها به وجود می‌آید و اینترفیس‌های ماژول‌های مختلف در معماری محصول را مشخص می‌کند. تصمیمات مرتبط به ماژولاریتی همچنین ممکن است در سطح یک شرکت گرفته شوند.

می‌توان ادعا کرد که ماژولار سازی محصولات در صنعت خودرو برای مدت زیادی وجود داشته است؛ زیرا تمام خودروسازان، قوای محرکه خودروهای خود را به صورت واحدهای جدا از خودرو تولید می‌کرده‌اند. فعالیت‌های در راستای ماژولاریتی در تولید پیش از تلاش برای ماژولاریتی در طراحی رخ داده است. هم اکنون بر سر نحوه‌ی شکست خودرو به ماژول‌ها و استاندارد سازی اینترفیس ماژول‌ها در میان فعالان صنعت توافقی وجود ندارد.


ماژولاریتی به عنوان یک مسئله بهینه‌سازی

یکی از مسائل اصلی در خلق محصول ماژولار، تعریف مرز ماژول‌هاست. تعریف مرز ماژول‌ها را می‌توان به چشم یک مسئله طراحی دید. در بخش‌های قبلی فرایند حل مسئله طراحی ماژولار از دید سازمانی بررسی شد. در ادامه این مسئله از دید بهینه سازی بررسی می‌شود و ابتدا فرض می‌شود که واحدی وجود دارد که بر تمام طراحی و اینترفیس‌هایش کنترل دارد.

اهداف(17) این مسئله‌ی بهینه‌سازی استاتیک به این شرح است: 1) درجه ماژولارسازی 2) مرز ماژول‌ها. به عبارت دیگر درجه ماژولارسازی و مرزهای آن تصمیمات متغیر این مسئله هستند. تابع هدف(18) را می‌توان به سه روش، بسته به نوع ماژولاریتی تعریف کرد.

ابتدا به درجه ماژولارسازی پرداخته می‌شود.

  • ماژولاریتی در طراحی: تعداد ماژول‌ها به گونه‌ای معین می‌شوند که موجب تسهیل مدیریت فرایند طراحی شوند؛ یعنی ساختار غیر وابسته در عین عملکرد یکپارچه.
  • ماژولاریتی در استفاده: تعداد ماژول‌ها به گونه‌ای معین می‌شوند که استفاده، نگهداری و شخصی‌سازی محصول برای مصرف‌کننده را به نحو حداکثری تسهیل کنند.
  • ماژولاریتی در تولید: هدف این مسئله طراحی در هنگام توجه به مسئله تولید، تسهیل سرهم کردن ماژول‌های مختلف، کاهش پیچیدگی خط تولید و انعطاف پذیری است. در مورد انعطاف پذیری، از آنجا که انعطاف پذیری ارتباط نزدیکی با تنوع محصول دارد، مقداری همپوشانی میان اهداف مسئله با توجه به MIP و MIU وجود دارد.


شکل 1 تعداد بهینه ماژول‌ها ممکن است بر حسب اهمیت نسبی طراحی، استفاده و تولید متفاوت باشد




[1] Complex

[2] Modularity-in-design

[3] Modularity-in-use

[4] Modularity -in-production

[5] Functions

[6] Component

[7] Integral

[8] De-coupled

[9] Coupled

[10] Trade-off

[11] Attributes

[12] Design for Manufacturing (DFM)

[13] Concurrent Engineering

[14] Design for Serviceability

[15] Design Structure Matrix

[16] Task Structure Matrix

[17] Objectives

[18] Objective Function

جایگاه طراحی صنعتی در پیشرفت كشور

طراحي صنعتی يكي از حوزه‌هاي ميان رشته‌ای است كه متناسب با پيشرفت‌هاي توليد انبوه شكل گرفته و پس از مدتي يكي از گره گشاترين تخصص‌هاي اين سده گرديده است. طراحي صنعتي تركيبي از هنر، مهندسي، اقتصاد و روانشناسي را در هم مي پيچد و به صورت يك نتيجه يكپارچه، شكل مي دهد. اين همه جانبه نگري در كنار ارزش افزوده‌اي كه طراحي صنعتي براي مواد خام و محصولات ايجاد مي‌كند باعث شده توجه ویژه اي نسبت به توانمندي‌هاي متخصصان اين حوزه در كشورهاي توسعه يافته پديد آید، توجهي كه در نهايت منجر به صادرات گسترده محصولاتي با ارزش به ديگر كشورها و ارزآوری قابل توجهي براي سرمايه گذاران مي شود.

درحاليكه  وظيفه طراحان  صنعتي در ابتداي امر به حوزه طراحي محصولات  محدود مي‌گرديد، رشد صنایع مختلف و افزایش فضای رقابتی منجر به این گردید که دایره فعالیت طراحان صنعتی گسترده‌تر شود که شامل، خودرو، جواهرات، خدمات، مد و پوشاک، اسباب بازی و… می‌باشد.

طراحان  امروزه در لواي اين مفاهيم حوزه‌هاي مختلفي را مورد طراحي قرار مي‌دهند. با اين  وجود اين رشته از جايگاه مناسبي در صنعت ايران برخوردار نيست و نتوانسته است همپاي رقباي جهاني نقش واقعي خود را ايفا نماید. درحالی كه اين تخصص ارزش‌هاي فراواني را به كارفرمايان و كاربران انتقال مي‌دهد اما به دلايل گوناگوني مغفول مانده و نيازمند توجه بيشتر است.  در ادامه به شرح هر یک از حوزه‌های طراحی صنعتی و موانع و مشکلات آن‌ها پرداخته می‌شود که در این شماره از طراحی محصول شروع شده و در شماره‌های بعدی به سایر حوزه‌ها اشاره می‌گردد.

طراحی محصول

روزانه هزاران محصول در كشورمان توليد مي‌شود و  میزان زیادی از طريق مرزها صادر مي‌گردد که شامل انبوهي از محصولات با كاركردهاي مختلف مصرفي، پزشكي، كشاورزي، صنعتي، تفريحي، عمومي و… هستند. اين در حاليست كه اغلب اين محصولات طراحي غربي دارند و بر اساس هويت، فرهنگ و خواست كاربران  غير ايراني طراحي و تولید شده اند. حتي نمونه هاي تولیدي داخل كشور نيز در اغلب موارد گرته برداري مستقيمي از نمونه‌هاي خارجي است. اين موضوع علاوه بر آنكه كاربران را وادار به استفاده از محصولاتي مي‌کندكه براساس نيازهاي فيزيكي عملكردي مورد نظر آنها، طراحي نشده اند، فرهنگ حاكم بر اين تمدنها را به شكل گسترده‌اي رواج مي‌دهد و الگوهاي مرتب  را به شكلي ناخود آگاه به زندگي روزانه مردم وارد مي‌سازد.

در اين رابطه طراحي صنعتي به عنوان متولي اصلي طراحي محصولات در هر كشوري وظايف مشخصي را به دوش مي‌كشد كه علاوه بر برطرف‌سازي نيازهاي اوليه عملكردي، ويژگي‌هاي اثربخش ديگري را نيز به همراه دارد. مهم‌ترين دستاورد هاي اين بخش بدين شرح است:

  • بهبود عملكرد راندمان محصول به واسطه بهبود ظرفيت‌هاي عملكردي محصول بر اساس نيازهاي بومي و حذف كاركردهاي غير ضرور و ناخواسته‌اي كه مورد نياز جامعه هدف نيست.
  • افزايش استفاده پذيري با رعايت اصول آنترپومتري و ارگونوميك جامعه هدف كه در نتيجه انطباق موثر ابعاد و اندازه‌هاي محصول با ابعاد فيزيكي كاربران بومي حاصل خواهد آمد.
  • رعايت الگوهاي زيبايي شناسي و فرمي مطلوب و مورد توجه جامعه
  • توجه به مسائل و ارزش هاي فرهنگي در طراحي ظاهر و عملكرد محصولات و حذف ويژگي‌هاي ناهنجار و نامانوس با فرهنگ داخلي
  • اشاعه افكار و جهان بيني مشخص يك جامعه از طريق محصول به عنوان يك رسانه و  نماد هويتي و واجد معني.

 محصول در اين تعريف يك رسانه اجتماعي است كه پيامي فرهنگي را به كاربران خود در طول زمان انتقال مي‌دهد، پيامي كه در رفتارهاي روزمره، نگاه به پيرامون و سبك زندگي بروز مي‌یابد. مجموعه قابليت‌ها و خلاء‌هاي موجود فرصت قابل توجهي را براي سرمايه‌گذاري طراحي محصولات  خصوصا براي نيازهاي بومي ايجاد می‌کند. درحال حاضر مطالعات قابل توجهي به موضوع طراحي محصولات ملهم از فرهنگ پرداخته اند كه طريقه طراحي فرهنگ محور را در چندين سطح حسي، رفتاري و جهان‌بيني معين مي‌سازند.


فریدی زاد، امیرمسعود،1395،جایگاه طراحی صنعتی در پیشرفت کشور،دهمین کنگره پیشگامان پیشرفت،تهران

بازار جهانی خودرو برقی و ترندهای آن

1.  مطالعه بازار جهانی خودرو برقی و ترند های آن

صنعت خودرو، همانطور که پیتر دراکر به آن لقب “صنعت صنعت‌ها” را داده است، مرکب است از دانش، علم و فن که با خلاقیت و ابداع و هنر در هم آمیخته است. صنعت خودرو به لحاظ ارتباط نزدیک با زندگی روزمره مردم و حجم بالای سرمایه، اشتغال و گردش مالی زیاد، مورد علاقه و رقابت کشورها، شرکت‌ها و سرمایه‌های بزرگ است.سرمایه‌گذاری‌ها و پژوهش‌هایی که در این صنعت انجام می‌شود نه تنها صنایع وابسته به خود بلکه سایر بخش‌های اقتصادی صنعتی را به حرکت در می‌آورد. خودرو از جمله محصولاتی است که از تعداد نسبتاً زیاد مجموعه‌های میانی، قطعات و مواد اولیه تشکیل می‌شود. در نتیجه صنایع مرتبط با ساخت این اجزاء طیف بسیار گسترده‌ای (از جمله صنایع فلزی، نساجی، مواد شیمیایی و رنگ، برق و الکترونیک و…) را در بر می‌گیرد.

یک خودرو مجموعه ای از هزاران قطعه کوچک و بزرگ است که تولید هر یک از آنها نیاز به دانش فنی مهارت و سخت‌افزار لازم خود را دارد. جمع‌آوری و مونتاژ این قطعات در زمان لازم با قیمت و کمیت مناسب هنر بزرگی است که علاوه بر نیاز به دانش فنی و توان مدیریتی به یک برنامه بلند مدت و تعیین استراتژی مناسب نیاز دارد. صنعت خودرو در دنیا یک صنعت مونتاژ است که کارخانه خودروساز اکثر قطعات مورد نیاز خود را خریداری و محصول نهایی را در کارخانه مونتاژ می‌نماید. هرچه قطعات خودرو بیشتر و میزان نفر/ ساعت لازم برای مونتاژ بیشتر باشد (مانند خودروهای سنگین) ارزش افزوده بیشتری به بار می‌آورد.

1. 1.  بازار خودرو و ترند آن

به تناسب افزایش جمعیت جهان و همچنین رشد و بهبود اقتصادی در سال‌های اخیر به ویژه در کشورهای در حال توسعه و به‌روز قدرت‌های اقتصادی جدید و تلاش خودروسازان برتر جهان در ارائه خودروهای مقرون به صرفه، روند افزایشی تقاضا خودرو در سال‌های اخیر قابل مشاهده است و پیش‌بینی می‌شود این روند در دهه‌های آینده نیز ادامه داشته باشد.

شکل ۱-۱ .پیش‌بینی میزان فروش جهانی سالانه خودروهای مسافری، منبع: [1]

پیرو پاندمیک کووید-19 در شروع سال 2019 در آسیای شرقی و اروپا و پیرو آن در سراسر جهان و اعمال محدودیت‌های شهروندی و مشاغل در اقصاء نقاط جهان، میزان فروش و تولید خودرو در سال های 2019 و 2020 به ترتیب با 5/3% و 13% کاهش مواجه شد. مطالعات صنعت و بازار خودرو نشان می‌دهد که روند صعودی تقاضا و فروش خودرو مجدداً از سر گرفته خواهد شد و پیش‌بینی می‌شود این افزایش در میزان فروش به مقدار 100 میلیون خودرو در سال 2035 برسد [2].

1. 1.  تغییرات اقلیمی کره زمین و تصمیمات و اقدامات جهانی مؤثر بر صنعت خودرو

با صنعتی شدن کشورها پس از انقلاب‌های صنعتی اول تا سوم و افزایش تقاضای کشور‌های صنعتی به منابع انرژی فسیلی، روند تولید گازهای گلخانه ای و به طور خاص گاز CO2 افزایش چشم‌گیری پیدا کرد. به طوری که میزان انتشار گاز CO2 در سال 2019 نسبت به 100 سال گذشته 9 برابر شده است (‏شکل 1-2).


شکل ۱-۲.میزان انتشار سالانه گاز CO2 در جهان [3]

نتایج مطالعات دهه‌های اخیر بر روی اثر انتشار گازهای گلخانه‌ای بر روی تغییرات اقلیمی کره زمین، توجه دانشمندان و حکمرانان را به خود جلب کرده است. از نتایج این مطالعات نشان می‌دهد که دمای سطح کره زمین در یک سناریو بدبینانه می‌تواند به میزان 5/4 درجه سانتی‌گراد افزایش پیدا کند [4]. از پیامدهای افزایش دما می‌توان به ذوب شدن یخ‌های قطب شمال، افزایش سطح آب‌های آزاد و به زیر آب رفتن برخی جزیره‌ها و سواحل، آتش سوزی جنگل‌ها و مراتع، نابودی حیات وحش، قحطی آب و مواد غذایی اشاره کرد. همه این پیامدها به همراه مواردی دیگر حکمرانان را بر آن داشت تا با اتخاذ اقدامات جبرانی با این پیامدها مقابله کنند.

در این راستا در سال 2015 نمایندگان کشورهای جهان در کنفرانس پاریس گرد هم آمدند و ذیل معاهده پاریس متعهد شدند که اقدامات جبرانی در راستای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای صورت دهند. طی این معاهده 5 هدف کلان برای اقدامات جبرانی کشورهای صنعتی در نظر گرفته شد [5].

  • متوسط افزایش دمای جهانی در سطح 2 درجه سانتی گراد نگه داشته شود.
  • افزایش دمای جهانی به 5/1 درجه سانتی گراد محدود بشود.
  • حفظ و افزایش نواحی جنگلی به منظر جذب گازهای گلخانه‌ای اتمسفر
  • هم‌راستایی و سازگاری سرمایه‌گذاری ها با اهداف معاهده پاریس
  • افزایش توانمندی در تطابق با تغییرات آب و هوایی

ارزیابی‌های سالانه کمیسیون‌های سازمان ملل و مؤسسات انرژی و مالی از اقدامات جبرانی کشور ها در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و پیش‌بینی آن‌ها از میزان تحقق اهداف معاهده پاریس نشان می‌دهد که شرایط احتمالی متفاوتی پیش‌روی وضعیت اقلیمی جهان خواهد بود. بر این اساس سناریوهای متعددی که توصیف کننده آینده‌های احتمالی میزان انتشار گاز CO2 است، توسعه یافته است که در ‏شکل 1-3 نمایش داده شده است.


شکل ۱-۳.پیش‌بینی میزان انتشار گاز CO2 تا سال 2030 بر اساس سناریوهای مختلف توسط آژانس بین‌المللی انرژی

با امضاء معاهده پاریس در سال 2017، کشورها در راستای اهداف کاهش میزان انتشار گاز CO2 به صورت داوطلبانه اهدافی را برای خود در نظر گرفتند. این اهداف به مشارکت‌های تعیین شده ملت‌ها (1) نامیده می‌شود. با تجمیع این اهداف و بررسی اقدامات کشورها، سناریو سیاست‌های اعلام شده (2) معرفی گردید.

با مطالعه و بررسی این سناریو پیش بینی می‌شود که نه تنها تا سال 2070 خالص میزان انتشار گاز CO2 به صفر نمی‌رسد، بلکه فقط شدت رشد انتشار سالانه گاز CO2 کاسته می‌شود و این شاخص به روند رو به رشد خود ادامه خواهد داد (‏شکل 1-3).

مطالعات بر روی میزان کاهش انتشار گاز CO2 به منظور تحقق اهداف معاهده پاریس منجر به معرفی سناریو توسعه پایدار (3) گردید؛ طی این سناریو خالص میزان انتشار گاز CO2 در سال 2070 میبایست به صفر متمایل گردد [6]. سناریو توسعه پایدار شامل اقدامات سخت گیرانه ای می شود که کشور های با بیشترین میزان انتشار گاز CO2 را متعهد به انجام اقداماتی کند که تا هدف محدود کردن متوسط افزایش دمای سطح کره زمین به 2 درجه سانتی گراد محقق شود. ارزیابی ها از میزان حرکت کشور ها در راستای اقدامات سناریو توسعه پایدار در سال 2020 و 2021 میلادی نشان می‌دهد که این حرکت بسیار کند و ناقص بوده و در این زمان محدود نیازمند تغییرات بزرگ و وسیعی در هدف گذاری، سیاست گذاری و اقدامات کشور ها می باشد.

کشور ایران نیز با پیوستن به معاهده پاریس به صورت داوطلبانه در راستای همکاری در بهبود اقلیم کره زمین به اهداف کاهش انتشار گاز CO2 متعهد شده است [7].

  • کاهش 4% میزان انتشار گاز های گلخانه ای تا سال 2030 به طور قطعی
  • کاهش 8% میزان انتشار گاز های گلخانه ای تا سال 2030 به صورت مشروط

1. 1. 1.  سهم صنعت حمل و نقل در انتشار گاز CO2

صنعت حمل و نقل جهان شامل بخش های حمل و نقل هوایی، دریایی، جاده ای و ریلی به دلیل مصرف بالای سوخت های فسیلی سهم مهمی در انتشار گازهای گلخانه ای بویژه گاز CO2 دارد. آمارهای جهانی از بخش‌های مختلف اقتصادی نشان می‌دهد بعد از بخش تولید انرژی (برق و حرارتی)، بخش حمل و نقل بیشترین سهم انتشار سالانه گاز CO2 در جهان را دارا است. ‏شکل 1-4 نشان می دهد در سال 2016 از 35 میلیارد تن گاز CO2 منتشر شده در جو زمین سهم بخش های تولید انرژی و حمل و نقل به ترتیب حدود 15 و 8 میلیارد تن بوده است که معادل 43% و 23% کل انتشار گاز CO2 است.


شکل ۱-۴.میزان انتشار سالانه گاز CO2 در جهان بر حسب بخش‌های مختلف [8]

سهم 23 درصدی صنعت حمل و نقل در انتشار گاز CO2 نشان از اهمیت بهینه سازی و یا تغییر پارادایم مصرف سوخت در صنعت حمل و نقل می باشد. نکته ای که لازم به ذکر است سهم 73 درصدی حمل و نقل جاده ای از انتشار گاز CO2 در بخش حمل و نقل است. به همین دلیل در کشور های توسعه یافته و کشور های در حال توسعه از ابزار قوانین و استاندارد های سخت گیرانه به منظور تحقق اهداف کاهش انتشار گاز های گلخانه ای با منشاء حمل و نقل بهره می‌برند. همچنین با توسعه تکنولوژی های وسایل نقلیه برقی و کاهش قیمت آن ها، بستر مناسب برای حمایت دولت ها از تغییر پارادایم مصرف سوخت از سوخت فسیلی به برقی در بخش حمل و نقل فراهم گردیده است. ‏شکل 1-5 نشان دهنده اهداف کشور های اروپایی و آسیای شرقی در حمایت از توسعه بازار خودرو های برقی و ممنوعیت فروش خودرو های احتراق داخلی در بخش حمل و نقل می باشد. همان طور که در شکل مشاهده می شود کشور های نامبرده در تلاش هستند که تا سال 2040 میلادی 100% فروش محصولات جدید از نوع خودرو های بدون آلایندگی باشد؛ و متعهد شده اند تا سال 2050 میلادی خالص انتشار آلایندگی را به صفر برسانند. به عبارتی تنها خودرو های برقی در ناوگان حمل و نقل جاده ای سهم داشته باشند و خودرو های احتراقی از جاده ها حذف شوند.


شکل ۱-۵.اهداف کشور ها در برقی سازی خودرو ها یا ممنوعیت خودرو های احتراق داخلی در راستای کاهش انتشار گاز CO2 بخش حمل و نقل[2]

1. 1.  مطالعه بازار خودرو برقی در جهان

سال 2020 میلادی علی رقم شیوع بیماری کرونا برای دومین سال پیاپی در سراسر جهان و افول میزان تولید و فروش جهانی خودرو، بواسطه سرمایه گذاری های انجام شده بر روی توسعه صنعت خودرو برقی، توسعه بازار این نوع خودرو جهش قابل مشاهده ای داشت. به طوری که در سال 2020 میلادی رجیستری خودرو های برقی به میزان 41% رشد داده است. و سهم فروش خودرو برقی در بازار خودرو جهان به میزان 6/4% افزایش پیدا کرد. این افزایش سهم فروش با ارائه بیش از 360 مدل خودرو برقی از سوی خودرو سازان پیشگام در جهان رقم خورده است. در میان بازار های بزرگ خودرو های برقی در جهان دو بازار چین و اتحادیه اروپا با بیشترین میزان فروش رقابتی تنگاتنگ را به پیش می برند. در سال 2020 اتحادیه اروپا با فروش بیش از 1,300,000 خودرو برقی توانست برای اولین بار رکورد فروش حدود 1,200,000 خودرو برقی در بازار چین را بشکند و با 2 برابر کردن میزان فروش سریع ترین رشد را نسبت به سال قبل رقم بزند. ‏شکل 1-6 میزان فروش سالانه خودرو برقی در بازار های بزرگ در بازه سال های 2015 تا 2020 میلادی را نمایش می دهد. همان طور که مشاهده می شود کشور های چین، آمریکا و اتحادیه اروپا بزرگ ترین بازار های خودرو های برقی را دارا می باشند. در سال  2020 میلادی سهم خودرو های برقی از میزان فروش خودرو در سه بازار بزرگ اتحادیه اروپا، چین و آمریکا به ترتیب به 10%، 6% و 2% رسیده است. در اتحادیه اروپا کشور های پیشگام در توسعه بازار خودرو های برقی نروژ، سوئد، هلند، آلمان، فرانسه و انگلستان می باشد.


شکل ۱-۶.میزان افزایش رجیستری خودرو های برقی در بازار های بزرگ در سال 2020 میلادی[2]

از سال 2015 میلادی توسعه بازار خودرو برقی در چین و اتحادیه اروپا آغاز جهشی در توسعه جهانی این بازار رقم زد (‏شکل 1-7). طی سال های اخیر میلیون ها خودرو برقی از نوع تمام برقی و هیبرید شارژی به بازار ارائه گردید. روند افزایش میزان خودرو های برقی طی سال های اخیر ادامه داشته است و با توجه به سرمایه گذاری های انجام شده بر روی توسعه صنعت و بازار خودرو برقی پیش بینی می شود روند افزایشی در سال های پیش رو ادامه داشته باشد. در سال 2020 بیش از 10 میلیون خودرو برقی قابل شارژ در حال تردد در جاده های جهان تخمین زده شده است. این میزان معادل 8/0% کل خودرو های موجود در جهان می باشد که نشان از قدم های آغازین توسعه بازار های خودرو برقی در جهان است. پیش بینی می شود با کاهش قیمت خودرو برقی بواسطه تولید انبوه و کاهش قیمت پک باتری و حمایت های حاکمیتی در سراسر جهان سرعت جایگزینی خودرو های احتراق داخلی با خودرو های برقی جدید افزایش قابل توجهی داشته باشد.

شکل ۱-۷ .تعداد خودرو های برقی قابل شارژ در جهان بر اساس بازار های بزرگ[2]

قیمت خرید خودرو برقی در سال 2020 میلادی در حال نزدیک شدن به قیمت خودرو های احتراق داخلی است، اما همچنان از نظر مشتری با یکدیگر فاصله معنا داری دارند. اما بواسطه ساختار ساده قوای محرکه برقی نسبت به قوای محرکه احتراق داخلی، هزینه های بهره برداری و تعمیرات کمتری خواهند داشت. مطالعات متعددی درباره مقایسه هزینه های خرید و بهره برداری و تعمیرات خودرو های برقی با خودرو های احتراق داخلی انجام شده است. در ‏جدول 1-1 این مقایسه با در نظر گرفتن 6 معیار انجام شده است.

جدول ۱-۱.جدول مقایسه هزینه های خودرو برقی با خودرو های احتراق داخلی [9]

ردیفمعیارCriteriaخودرو برقیخودرو احتراق داخلی
1هزینه نگهداری (در طول عمر)Lie-time Maintenance Cost4,600 دلار9,200 دلار
2هزینه سوخت (در طول عمر)
کراس اوور/SUV
شاسی بلند (Pickup)
Life-time Fuel Cost
کراس اوور/SUV
شاسی بلند (Pickup)
7,000 دلار
8,700 دلار
11,100 دلار
15,500 دلار
19,900 دلار
25,600 دلار
3هزینه های 7 سال اول
(با در نظر گرفتن قیمت خرید)
Capital Cost and O&M Cost in 7 yearsکمتر از هزینه های مدل پر فروش و بهترین مدل خودرو احتراقی در کلاس مشابه-
4هزینه های بهره برداری (در طول عمر) Life-time O&M10,000 – 6,000 دلار ارزان تر-
5هزینه های خودرو دست دوم با 5 تا 7 سال عمرUsed EVsصرفه جویی اقتصادی خودرو برقی 5 الی 7 ساله 2 تا 3 برابر بیشتر است.-
6ارزش فروش خودرو پس از 7 سالResale Value0.48 – 0.430.48 – 0.45

1. 1. 1.  باتری خودروهای برقی

باتری در خودرو های برقی وظیفه تأمین منبع انرژی پیشران خودرو را دارد. بسته به نوع خودرو برقی تعداد سل های باتری و چگالی انرژی آن ها متفاوت خواهد بود. باتری های لیتیوم-یون به خاطر داشتن مزیت طول عمر و چگالی انرژی بالاتر نسبت به تکنولوژی های باتری رایج در بازار بیشتر مورد استفاده در خودرو های برقی قرار می گیرند. باتری های لیتیوم-یون مورد استفاده در خودرو های برقی از نوع سل (استوانه ای) و یا صفحه ای هستند. پک باتری مجموعه ای از چندین سل و یا صفحه باتری است که در کنار هم با در نظر گرفتن الزامات مکانیکی، حرارتی و الکتریکی چیده شده اند. پک باتری از چند ده تا چند صد کیلووات-ساعت انرژی برق تأمین می کنند. شرکت های متعددی در جهان بر روی توسعه تکنولوژی باتری های لیتیوم-یونی و پک باتری سرمایه گذاری کرده اند. شرکت تسلا در آمریکا به عنوان شرکت پیشگام در حوزه خودرو برقی و بویژه پک باتری از سال 2003 بر روی توسعه تکنولوژی پک باتری برای خودرو های برقی سرمایه گذاری کرده است. این شرکت با همکاری شرکت پاناسونیک توانسته است قیمت پک باتری را از $/kWh 1,200 در سال 2010 میلادی به رقم $/kWh 180 در سال 2021 میلادی (به میزان 85%) کاهش دهد. مطالعات بر روی روند سرمایه گذاری بر روی توسعه تکنولوژی و تولید پک باتری نشان می دهند که قیمت پک باتری تا سال 2030 میلادی به
$/kWh 100 نزدیک خواهد شد (‏شکل 2-1). و پیش بینی می شود این رقم تا  $/kWh 80 نیز برسد. پیامد این اتفاق کاهش شدید قیمت خودرو های برقی و رقابتی شدن آن خواهد بود.

شکل ۱-۸.پیش‌بینی ترند قیمت ($/kWh) پک باتری خودرو های برقی تا سال 2030

همزمان با شرکت پاناسونیک، دیگر شرکت های بزرگ تولید کننده باتری نیز بر روی توسعه تکنولوژی و تولید انبوه سل های باتری لیتیوم-یونی سرمایه گذاری کرده اند (‏شکل 2-2). این شرکت ها با احداث کارخانه جات تولید باتری -معروف به گیگا فکتوری- تأمین باتری خودروساز های برقی را بر عهده گرفته اند. مجموع ظرفیت تولید شرکت های تولید کننده باتری های لیتیوم-یون در سال 2020 بالغ بر 475 گیگاوات-ساعت برآورد شده است که هفت شرکت بزرگ این صنعت بالغ بر 76% باتری های لیتیوم-یون تولیدی را به خودروسازان ارائه می دهند. پیش بینی توسعه بازار های جهانی و افزایش فروش خودرو های برقی به میزان حدوداً 30 میلیون دستگاه در سال 2030 میلادی، عامل پیشران تقاضای برای پک باتری لیتیوم-یون خواهد بود. با توجه به اعلام شرکت های بزرگ تولید کننده باتری مبنی بر سرمایه گذاری بر روی افزایش ظرفیت تولید باتری لیتیوم-یون کلاس خودرویی، پیش بینی می شود تا سال 2030 ظرفیت تولید باتری به بیش از GWh 2,800 خواهد رسید که با فرض ظرفیت متوسط پک باتری خودرو های برقی به میزان kWh 75، این میزان تولید باتری در سال 2030 میلادی پاسخگوی تقاضای بیش از 37 میلیون خودرو تمام برقی سازندگان خودرو در جهان خواهد بود [10].

شکل ۱-۹.سهم 7 شرکت بزرگ تولید کننده باتری‌های لیتیوم-یون کلاس خودرویی در جهان در سال 2020

خودروسازان بزرگ نیز با سرمایه گذاری مشترک با تولید کنندگان باتری در سرعت بخشیدن به توسعه صنعت باتری مشارکت می کنند (‏جدول 2-2). همچنین استارتاپ ها با سرمایه گذاری خودروساز های بزرگ در حال توسعه ایده های نوین بهبود و تغییر تکنولوژی باتری کلاس خودرویی هستند. ایده هایی که چگالی انرژی و ظرفیت باتری و طول عمر آن را بسیار بالاتر می برد و بر روی پیمایش و قیمت خودرو اثر مثبت می گذارد.

جدول ۱-۲.جدول تأمین‌کننده‌های باتری برای خودرو سازهای بزرگ جهان [10]

نوآوری در حوزه باتری لیتیوم-یون به سرعت در بخش های مختلف در حال وقوع است. به طوری که پیش بینی می شود تا 5 سال آینده تحولات تکنولوژیکی بزرگی در قسمت های مختلف باتری رقم بخورد. به عنوان مثال توسعه تکنولوژی الکترولیت باتری های لیتیوم-یون حالت جامد و تکنولوژی باتری لیتیوم-سولفور می تواند چگالی انرژی و ظرفیت باتری را تا چهار برابر بیشتر کند (‏شکل 2-3). شرکت های خودروساز بزرگ مانند تویوتا، فولکس واگن، بی ام دابلیو، نیسان، هیوندای، رنو و میتسوبیشی بر روی توسعه این تکنولوژی تولید آن رقابت می کنند [11].

شکل ۱۰-۱.ترند تحولات تکنولوژی باتری لیتیوم-یون کلاس خودرویی در بازه سال‌های 2019 الی 2025 میلادی

1. 1.  چشم انداز خودرو برقی در صنعت خودرو جهان

همان طور که پیش از این نیز ذکر گردید پیش بینی می شود تقاضای خرید و به تبع آن میزان فروش خودرو های جدید در جهان تا سال 2040 میلادی روند افزایشی داشته باشد. به علاوه سرمایه گذاری در تکنولوژی های جدید قوای محرکه خودرویی در حال ایجاد تغییر در سبد محصولات خودرو سازان است. بدین معنی که با روند کاهشی قابل مشاهده قیمت خودرو های برقی و رقابتی شدن قیمت آن ها در بازار خودرو پیش بینی می شود که با استقبال مصرف کنندگان از خودرو های برقی میزان فروش این خودرو طی سال های آتی بیشتر خواهد شد (‏شکل 1-8). با توجه به ویژگی های برتر خودرو های تمام برقی نسبت به دیگر انواع خودرو های برقی از جمله هزینه نگهداری و تعمیرات کمتر، هزینه بهره برداری کمتر، پیچیدگی فنی کمتر، عدم انتشار گاز CO2 و به زودی قیمت ارزان تر، این نوع از خودرو های برقی در آینده نزدیک سهم قابل توجهی از بازار فروش خودرو را خواهند داشت. به طوری که پیش بینی می شود تا سال 2040 میلادی سهم فروش خودرو های تمام برقی به 70% از کل فروش برسد؛ و در عوض سهم خودرو های احتراق داخلی از فروش محصولات جدید از 96% در سال 2018 به کمتر از 15% در سال 2040 میلادی برسد.


شکل ۱-۱۱.پیش‌بینی میزان فروش جهانی خودرو بر اساس انواع قوای محرکه [1]

به بیانی دیگر تردد 10 میلیونی انواع خودرو های برقی در جهان در سال 2020 میلادی به 600 میلیون خودرو های تمام برقی در سال 2040 منجر خواهد شد؛ که سهم 40% درصدی از کل خودرو های جهان را شامل می شود. طی این بازه زمانی، تکنولوژی های خودرو های هیبریدی شارژی بواسطه رایج شدن خودرو های تمام برقی و توسعه زیر ساخت های تأمین انرژی برق از بازار خودرو خارج خواهند شد.

1.  قوانین و حمایت های حاکمیتی از خودرو برقی

در سال های اخیر انتخاب گزینه خودرو برقی به عنوان یک راه حل چند جانبه برای رفع مشکلات زیست محیطی، اقتصادی و امنیتی برای کشور های جهان مطرح شده است. مطالعات نشان می دهد که با توجه به شدت مصرف سوخت‌های فسیلی در سال های اخیر، ذخایر کشف شده این نوع سوخت تنها پاسخگوی حداکثر 5 دهه پیش رو خواهد بود. این محدودیت در تأمین سوخت فسیلی در جهان در سال های آینده می تواند منجر به فشار اقتصادی و به تبع آن فشار امنیتی به دولت ها بشود. بنابر این تمرکز بر روی منابع انرژی جایگزین برای دولت ها الزامی می باشد. از سوی دیگر مصرف سوخت های فسیلی موجب آلودگی شدید هوای کلان شهر ها و به صورت وسیع تر منجر به تغییرات اقلیمی در کره زمین شده است. به منظور جلوگیری از این پیامد ها و یا کاهش شدت آن ها استفاده از تکنولوژی هایی که انتشار آلايندگي آن ها نزدیک به صفر است الزامی است. در سال های اخیر با توسعه تکنولوژی و گسترش بازار های نو ظهور خودرو های برقی، از آن به عنوان راه حل برون رفت از مشکلات ناشی از مصرف سوخت های فسیلی یاد می شود. در راستای توسعه صنعت و بازار خودرو برقی و افزایش تمایل جوامع در استفاده از خودرو های برقی، دولت ها از اجرای قوانین تسهیل کننده، استانداردهای آلایندگی و برنامه های تشویقی استفاده می کنند. دولت ها در تلاش هستند با اعمال قوانین سخت گیرانه، استفاده از خودرو های با سوخت فسیلی محدود کنند. به عنوان مثال مالیات ها و عوارض بیشتری بر روی خودرو های احتراق داخلی اعمال می کنند. به علاوه در حوزه خودرو سازی، دولت ها به منظور هدایت خودرو ساز ها به سمت تغییر سبد محصولات خود به سمت خودرو های برقی، استاندارد های آلايندگي سخت گیرانه را در کنار مشوق های مالیاتی اعمال می کنند. در حوزه بازار نیز با اعمال بسته های متنوع تشویقی خریداران را به خرید خودرو های برقی ترغیب می کنند. توسعه زیرساخت های شبکه برق نیز تسهیل کننده این تحول و حرکت به سوی جایگزینی خودرو های احتراق داخلی با خودرو های برقی خواهد بود. در ‏‏جدول 3-1 اقدامات برخی کشور ها در توسعه بازار خودرو های برقی ارائه شده است. در ‏جدول 3-2 مشوق های حاکمیتی خرید خودرو های برقی در برخی کشور ها ارائه گردیده است.

جدول ۲-۱.جدول حمایت های حاکمیتی و قوانین و اهداف برخی کشور ها [12]

کشورقانوناهدافاهداف بلند پروازانه
چیناز سال 2025
4.6 L/100km (WLTP)
4.0 L/100km (NEDC)
رسیدن به سهم 20% خودرو های ZEV از کل فروش خودرو در سال 2025- 70% خودرو های مسافری تا سال 2025 برقی شوند (که از آن 40% NEV باشند)
- 100% خودرو های مسافری تا سال 2035 برقی شوند (که از آن 50% NEV باشند و 95% آن ها تمام برقی)
چینالزام خودرو ساز ها به تخصیص اعتبار وام های خرید خودرو با هدف افزایش سهم فروش خودرو برقی
12% در سال 2020 تا 18% در سال 2023
-- فروش 100 هزار دستگاه خودرو FCEV تا سال 2025
- فروش 1 میلیون دستگاه خودرو FCEV در دوره زمانی 2030-2035
ژاپناز سال 2030
3.94 L/100km برای خودرو های سواری
تا سال 2030 رسیدن به سهم فروش
BEV و PHEV 20%-30%
HEV 30%-40% و FCEV 3%
از سال 2050 تولید، استفاده و فروش خودرو های بدون آلايندگي
کانادامصرف سوخت (CAFE):
در سال 2021، 5.55-7.44 L/100km
در سال 2026، 4.93-6.90 L/100km
تعداد خودرو های ZEV در جاده ها:
تا سال 2025، 825 هزار دستگاه
تا سال 2030، 2.7 میلیون دستگاه
تا سال 2040، 14 میلیون دستگاه
کانادامقدار انتشار CO2 (CAFE):
در سال 2021، 183-246 g CO2/mile
در سال 2026، 168-243 g CO2/mile
سهم فروش خودرو های ZEV
تا سال 2025، 10%
تا سال 2030، 30%
تا سال 2040، 100%
اتحادیه اروپااز سال 2020 برای خودروهای جدید میزان انتشار مجاز 95 g CO2/km در نظر گرفته می شود.مجموعا تا سال 2025، 13 میلیون خودرو بدون آلايندگي (ZEV) در جاده ها در حال تردد.حداقل 30 میلیون خودرو مسافری ZEV تا سال 2030 در جاده ها در حال تردد باشند
اتحادیه اروپا- در بازه سال های 2021 تا 2025 به میزان 15% میزان مجاز انتشار محدودتر می شود.
- در بازه سال های 2021 تا 2030 به میزان 37.5% محدودتر می شود
15% سهم فروش خودرو، از نوع ZEV تا سال 2025 و 35% تا سال 2030-
آمریکا-الزام خودرو سازها به افزایش تخصیص اعتبار وام های خرید خودرو برقی تا 22% کل در سال 2025کالیفرنیا: کاهش 20% شاخص کربن مخازن سوخت ناوگان حمل و نقل تا سال 2030 نسبت به سال 2010کالیفرنیا: تا سال 2035 همه خودرو های جدید از نوع ZEV باشند.
آمریکااعطای یارانه خرید در برخی ایالاتکالیفرنیا: میزان انواع خودرو ZEV در ناوگان جاده ای
تا سال 2025، 1.5 میلیون
تا سال 2030، 5 میلیون

حدول ۲-۲.جدول مشوق های خرید خودرو برقی در برخی کشور ها

ردیفکشوریارانه خریدشروط
آلمان3,760 تا 9,000 یوروقیمت خودرو کمتر از 40,000 یورو
فرانسه1,000 تا 6,000 یوروقیمت خودرو کمتر از 45,000 یورو و رعایت استاندارد های محیط زیستی
انگلستانحداکثر2,500 پوندقیمت خودرو کمتر از 35,000 پوند و رعایت استاندارد های محیط زیستی
اسپانیا4,000 تا 7,000 یوروقیمت خودرو کمتر از 45,000 یورو و رعایت استاندارد های محیط زیستی
ایتالیا2,500 تا 8,000 یوروقیمت خودرو کمتر از 61,000 یورو و اسقاط خودرو با عمر 7 سال به بالا
چین6,800 تا 18,000 یو آنقیمت خودرو کمتر از 300,000 یو آن
آمریکا (نیوجرسی)2,000 تا 5,000 دلارقیمت خودرو کمتر از 55,000 دلار
کانادا500 تا 5,000دلارعلاوه بر دولت فدرال، در ایالت کبک 8,000 دلار برای خودرو واجد شرایط
با قیمت حداکثر 60,000 دلار پرداخت می شود.

بررسی روند جهانی مخارج دولت ها در توسعه بازار خودرو برقی و افزایش تمایل خریداران نشان می دهد که در بازه زمانی سال های 2015 الی 2020 میلادی دولت ها نزدیک به 70 میلیارد دلار برای ترغیب خریداران به خرید خودرو های برقی خرج کرده اند (‏‏شکل 3-1). این هزینه کرد شامل دو بخش ارائه یارانه های مستقیم خرید خودرو و صرف نظر کردن از بخشی از مالیات ها و دیگر منابع درآمدی دولت ها می باشد. همچنین بواسطه ارائه بسته های تشویقی و اعمال قوانین و استانداردهای زیست محیطی سخت گیرانه در بازه زمانی مشابه خریداران خودرو بالغ بر 340 میلیارد دلار برای خرید خودرو های برقی هزینه کرده اند. همان طور که در ‏‏شکل 3-1 مشاهده می شود در بازه زمانی سال های 2015 الی 2020 میلادی میزان سهم مجموع یارانه های مستقیم دولت ها برای خرید خودرو های برقی از %22 به 10% کل مخارج دولت ها کاسته شده است. این موضوع نشان از افزایش انگیزه های خریداران خودرو به خرید خودروهای برقی می باشد.


شکل ۲-۱.نمودار مخارج دولت ها و مصرف کنندگان خودرو های برقی در بازه سال های 2015 الی 2020 میلادی [2]

1.  نقش آفرینی خودرو ساز های بزرگ جهان در توسعه بازار خودرو برقی

خودرو ساز های بزرگ جهان به منظور حضور پیشگام در توسعه و ارائه خودرو های برقی و جذب سهم بیشتری از بازار فروش این محصول برنامه های مختلفی ارائه کرده اند. این برنامه معطوف به ارائه مدل های جدید خودرو برقی، افزایش سهم خودرو های برقی از سبد فروش محصولات، افزایش تیراژ خودرو های برقی می باشد. در ‏‏جدول 4-1 برنامه های اعلان شده تولید خودرو برقی از سوی 7 شرکت از شرکت های بزرگ خودرو ساز جهان ارائه شده است.

جدول ۳-۱.جدول برنامه های اعلان شده خودرو ساز های بزرگ در حوزه خودرو های برقی [2]

ردیفنام خودرو سازهدف
1ولواز سال 2030 میلادی در بازار اروپا فقط خودرو های برقی برای فروش عرضه می شوند.
2فورداز سال 2030 میلادی در بازار اروپا فقط خودرو های برقی برای فروش عرضه می شوند.
3جنرال موتورزاز سال 2035 فقط خودرو های برقی برای فروش عرضه می شوند.
4فولکس واگنتا سال 2030 در بازار اروپا 70% محصولات و در هر کدام از بازار های چین و آمریکا 50% محصولات از نوع خودرو برقی ارائه خواهند شد.
5تویوتاتا ابتدای دهه 2020 بیش از 10 مدل جدید خودرو برقی معرفی شود.
در سال 2030 میلادی به رکورد فروش یک میلیون خودرو تمام برقی و پیل سوختی برسد.
6مرسدس-بنزدر سال 2020 فروش 1/0 میلیون خودرو برقی
تا سال 2025 میلادی سهم فروش خودرو های برقی از سبد محصولات به 25% برسد.
7بی ام دابلیوتا سال 2025 میلادی سهم فروش خودرو های برقی از سبد محصولات به 15%- 25% برسد.
تا سال 2025 تعداد 25 مدل جدید خودرو برقی به بازار عرضه کند.

با بررسی اهداف اعلامی از سوی خودرو ساز های بزرگ دنیا در حوزه محصولات برقی (‏‏شکل 4-1)، برآورد می شود تا سال 2030 میلادی سهم قابل توجهی از فروش خودرو ساز ها در بازار های بزرگ چین، آمریکا و اتحادیه اروپا، از نوع خودرو های برقی خواهد بود. به علاوه این که خودرو ساز ها در تلاش هستند با ارائه مدل های جدید و متنوع خودرو برقی پاسخگوی سلیقه ها و تقاضاهای متنوع مشتریان خود باشند. در سال 2020 میلادی در جهان نزدیک به 360 مدل خودرو برقی توسط خودرو سازان به بازار های بزرگ خودرو برقی ارائه شد. از این مقدار، 200 مدل خودرو برقی به بازار چین، 110 مدل به بازار اتحادیه اروپا و 50 مدل به بازار آمریکا ارائه گردیده است (‏‏شکل 4-2).

 شکل ۳-۱.برنامه های اعلانی تولید و فروش خودرو های برقی 18 خودرو ساز بزرگ در جهان

این تعداد مدل های در بخش بندی های خودرو های کوچک، خودرو های متوسط، کراس اوور، خودر های بزرگ و SUV به بازار ارائه شده است.

شکل ۳-۲.انواع کلاس‌های خودرو های برقی (دو مدل تمام برقی و هیبرید شارژی) ارائه شده به بازارهای چین، اتحادیه اروپا و آمریکا در سال 2020 میلادی (نمودار سمت راست)؛ نمودار تعداد مدل‌های خودرو برقی ارائه شده در بازه سال‌های 2015 الی 2020 میلادی و نمودار متوسط پیمایش خودرو های برقی (نمودار سمت چپ) [2]

از میان انواع کلاس خودرو برقی ارائه شده در سال 2020 سهم دو کلاس SUV و خودرو های متوسط بیشترین مقدار را داشته است. در این سال نزدیک به 160 مدل خودرو SUV به بازار های بزرگ خودرو برقی معرفی شده است که سهم 45% درصدی را به خود اختصاص داده است. در توضیح دلیل معرفی این تعداد مدل از کلاس SUV خودرو های برقی را می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • در کشور چین و کشور های اروپایی بازار خودرو های SUV بیشترین رشد را در سال های اخیر داشته است و همچنین در آمریکا بزرگترین سهم بازار خودرو متعلق به خودرو های SUV است.
  • خودرو های SUV، قیمت بالاتری دارند و حاشیه سود بیشتری برای خودرو ساز ایجاد می کنند. و اینکه در این خودرو های سهم قوای محرکه برقی از قیمت خودرو کمتر از خودرو های برقی کوچک است.
  • خودرو های SUV سنگین تر و دارای مصرف سوخت بیشتری هستند لذا برقی کردن آن ها میزان آلايندگي بیشتری را به ارمغان می آورد.
  • در اروپا خودرو های برقی SUV نسبت به دیگر مدل های خودرو برقی واجد دریافت بیشترین مشوق های (برنامه های تشویقی بر گرفته از استاندارد های انتشار گاز CO2)، هستند.

شاخص پیمایش از مهم ترین فاکتور های اثر گذار در نظر خریداران است. به طوری در مقایسه با میزان پیمایش خودرو های احتراق داخلی، یک گلوگاه برای توسعه بازار خودرو های تمام برقی به حساب می آید. در مورد شاخص پیمایش خودرو های برقی، طی سال های 2015 تا 2020 میلادی این شاخص روند رو به رشدی را طی کرده است. در سال 2020 میلادی مقدار متوسط پیمایش خودرو های تمام برقی با یک بار شارژ کامل به 300 کیلومتر نزدیک شده است [2].


 4.  منابع و مراجع


[1]       Bloomberg NEF, “Electric Vehicle Outlook 2021,” 2021. [Online]. Available: https://about.bnef.com/electric-vehicle-outlook/.

[2]       “Global EV Outlook 2021 Accelerating ambitions despite the pandemic,” 2021.

[3]       P. Friedlingstein et al., “Global carbon budget 2020,” Earth Syst. Sci. Data, vol. 12, no. 4, pp. 3269–3340, 2020.

[4]       R. K. Pachauri and L. A. Meyer, “Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, ed,” RK Pachauri LA Meyer (Geneva, Switz. IPCC, 2014), pp. 1–151.

[5]       “Paris Agreement.” 2015, [Online]. Available: https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement/the-paris-agreement.

[6]       R. A. Roehrl, “Sustainable Development Scenarios for Rio+20 A Component of the Sustainable Development in the 21st Century (SD21) project.,” New York, 2013.

[7]       “Intended Nationally Determined Contribution(INDC) of Islamic Republic of Iran,” 2016. https://www4.unfccc.int/sites/submissions/indc/Submission Pages/submissions.aspx.

[8]       H. Ritchie and M. Roser, “Emissions By Sector,” OurWorldInData.org, 2020.

[9]       C. Harto, “Electric Vehicle Ownership Costs: Today’s ElectricVehicle Offer Big Savings For Consumers,” 2020.

[10]     D. Harrison, “Electric Vehicle Battery Supply Chain Analysis How Battery Demand and Production Are Reshaping the Automotive Industry,” Automotive from Ultima Media, Jun. 2021.

[11]     S. Agarwal, “Status of the Rechargeable Li-Ion Battery Industry 2021 report, Market and Technology Report,” 2021. [Online]. Available: https://www.i-micronews.com/products/status-of-the-rechargeable-li-ion-battery-industry-2021/?utm_source=PR&utm_medium=email&utm_campaign=PR_STATUS_OF_THE_RECHARGEABLE_BATTERY_INDUSTRY_YOLE_July2021.

[12]     International Energy Agency, “Global EV Policy Explorer,” 2021.

اهمیت طراحی، هوشمندسازی و توسعه پلتفرم برق و الکترونیک

رهبر معظم انقلاب اسلامي می­فرمایند: كشور در حال پيشرفت است و هيچ بن بست و مشكل برطرف نشدني در حركت رو به جلو ملت ايران وجود ندارد.

یکی از فعالیت­هایی که در تولید باعث کاهش فشارهای تحریم­های ظالمانه آمریکا برای صنعت کشور می­گردد تعمیق تولید ساخت داخل است. نهضت ساخت داخل به عنوان یکی از محوری­ترین سیاست­های کلان وزارت صنعت، معدن و تجارت  و سرفصل استراتژی توسعه صنعتی است. تحریم­های ظالمانه اگرچه عامل وارد آمدن فشارهای اقتصادی بر تولید کنندگان داخلی بوده، در عین حال سبب ایجاد فرصت­هایی در صنعت کشور شده که همان تعمیق تولید ساخت داخل است.

طبق برآورد صورت گرفته 15 درصد بهای تمام شده خودروها مربوط به برق و الکترونیک است که این میزان تا سال 2040 به 40 درصد خواهد رسید. همچنین باید در نظر داشت که هیچ شرکت خودروسازی در دنیا دانش، تکنولوژی و مالکیت معنوی شبکه برق و الکترونیک خودروهای خود را در اختیار دیگران قرار نمی‌دهد و حتی اگر چنین اتفاقی رخ دهد، خودروسازان خارجی پلتفرم­های قدیمی خود را برای توسعه محصولات به خودروسازان داخلی خواهند داد. این مسائل موجب تعریف پروژه­ای در سطح کلان در راستای توسعه سيستم­های ایمنی و رفاهی محصولات آتی خودرو منطبق با نيازمندی­های استانداردی و رقابتی برنامه طراحی و توسعه پلتفرم برق و الکترونيک شده است.

تیم برق و الکترونیک شرکت جتکو از ابتدای تاسیس شرکت با هدف رفع این خلاءها و به­عنوان بازوی طراحی گروه صنعتی ایران­خودرو برای انجام این پروژه به منظور استفاده از آن در تمامی خودروهای فعلی و دست کم پنج سال آینده ایران‌خودرو بر بستری برای افزایش ایمنی و کیفیت در خودروهای فعلی و آینده عهده­دار این مسئولیت شد.

این تیم در چهار گروه تخصصی با همکاری شبکه‌ای از نخبگان و شرکت‌های دانش‌بنیان، در حال طراحی، هوشمندسازی و توسعه پلتفرم برق و الکترونیک برای محصولات ایران‌خودرو می­باشد.

از اهم اهداف انجام پروژه کلان می­توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • بومی­سازی دانش طراحی، ایمنی، توسعه و صحه گذاری در سطوح زيرسیستم، سیستم و خودرو با رويکرد تولید انبوه،
  • دستيابی به پلتفرم برق و الکترونيک یکپارچه و بهينه برای محصولات جاری و آینده ایران خودرو،
  • ایجاد زیرساخت برای پياده­سازی ویژگی­های جدید برق و الکترونيک در محصولات جدید،
  • دستيابی به مالکيت معنوی پلتفرم برق و الکترونيک توسط ایران خودرو از طریق مالکيت بر نرم افزار و کنترل ساختار شبکه،
  • ايجاد مالکیت معنوی زيرسیستم و سیستم­های طراحی شده برای شرکت ايران­خودرو،
  • افزایش سطح دانش و تجربه گروه صنعتی ایران خودرو در حوزه طراحی و صحه گذاری سيستم­های برقی و الکترونيکی خودرو،
  • مديريت و رسوب دانش (خلق شده/کسب شده) برای شرکت ايران خودرو،
  • تامين زیرساخت سخت­افزاری و تدوین فرایند­های تست و صحه­گذاری پلتفرم برق و الکترونيک،
  • توسعه بازار و امکان صادرات محصول و نیز سهولت تشکیل شبکه همکاران در طراحی و تامین شاخص‌های الکترونیک،
  • امکان اجرای هرگونه توسعه و ارتقا در حداقل زمان و هزینه،
  • ایجاد زیرساخت و دانش طراحی و تسهیل پوشش ویژگی‌های رفاهی و هوشمند در خودروهای شرکت ايران خودرو
  • توسعه و ايجاد مالکیت معنوی پلتفرم برق و الکترونیک خودرو برای شرکت ايران خودرو،
  • ارتقای کيفی و توسعه زنجيره تأمين

پلتفرم برق و الکترونیک ایران‌خودرو با اتکا به استانداردهای روز جهانی نظیر Automotive-Spice ، AUTOSAR وISO26262 ، در شرکت جتکو در حال توسعه و نمونه‌سازی است. با حمایت ویژه و تاکید مدیرعامل ایران‌خودرو و تلاش و کوشش همکاران در شرایط سخت فعلی، پلت‌فرم برق و الکترونیک محصول دنا پلاس توربو طراحی و در آینده نزدیک نمونه تولیدی آن رونمایی خواهد شد. همچنین با توسعه این پلتفرم در آینده­ی نزدیک شاهد پلتفرم برق و الکترونیک محصول K125 خواهیم بود.

انتشار نخستین شماره فصلنامه‌ی داخلی جتکو

شماره اول فصلنامه داخلی جتکو، ویژه بهار 1401 منتشر شد. در شماره اول این نشریه، گفتگویی با داود خسروی مدیرعامل شرکت جتکو در تشریح 15 پروژه در دست اجرا در شرکت منتشر شده است. همچنین 8 مقاله تخصصی از 8 گروه تخصصی شرکت با عناوین “اهمیت طراحی، هوشمندسازی و توسعه پلتفرم برق و الکترونیک”، “مطالعه بازار جهانی خودروی برقی و ترندهای آن”، “جایگاه طراحی صنعتی در پیشرفت کشور”، “با انواع گیربکس اتوماتیک آشنا شوید”، “ماژول و ماژولاریتی در صنعت خودرو”، “تکنولوژی مواد چگونه به صنعت خودرو کمک می کند؟”، “دستگاه پرتابل هوشمند پایش وضعیت گیربکس” و “دینامیک در صنعت خودرو” در این شماره منتشر شده است. خبرهای داخلی شرکت جتکو و خبرهایی از نوآوری های جهان خودرو از دیگر بخشهای این نشریه است.

در سرمقاله شماره اول فصلنامه جتکو با عنوان “نشریه جتکو؛ قالب رسانه ای دیگری برای افزایش تعامل” آمده است:

شرکت جامع تحقیق و توسعه فناوری های خودرو (جتکو) در شهریور ۱۳۹۷ با جذب نخبگانی از دانشگاه‌ها و موسسات علمی برتر کشور و با هدف ایجاد یک مرکز تحقیقاتی و پژوهشی جهت توسعه و رفع گلوگاه های صنعت خودرو کشور فعالیت خود را آغاز کرد. توسعه فناوری‌های مرتبط با خودرو از فرآیند تا محصول با محوریت تولید و بومی‌سازی دانش و ایجاد شبکه ارتباطی پویا میان فضای صنعت و مجموعه‌های دانشی کشور، این مجموعه را از سایر شرکت‌های هم رده متمایز می‌سازد. این مجموعه در فضایی به مساحت ۸۰۰۰ متر مربع شامل ۳ سوله کارگاهی و ۲ ساختمان اداری ایجاد گردیده است. سهام این شرکت متعلق به گروه صنعتی ایران خودرو است و از آبان ماه ۱۳۹۸ به عنوان یک شرکت دانش بنیان شناخته شده است. شرکت دانش بنیان جتکو بر آن است تا با اتکا بر دانش نخبگان علمی و صنعتی کشور و با بهره گیری از فناوری، پژوهش و توسعه همکاری های ملی و بین المللی در زنجیره ارزش صنعت خودرو و ایجاد فضایی سرشار از خلاقیت و نوآوری با امکانات برجسته تحقیق و توسعه ای، آینده صنعت خودرو ایران و خاورمیانه را شکل دهد. به همین منظور پروژه های متعددی را در حوزه های مختلف، در قالب 8 گروه تخصصی برای ارتقای صنعت خودرو در کشور تعریف کرده که بخشی از آنها به سرانجام رسیده و بخشی دیگر در دست اجراست. فعالیتهای شرکت جتکو، علاوه بر رسانه های عمومی، از طریق تارنما و همچنین لینکدین و اینستاگرام شرکت اطلاع رسانی می شود تا از این طریق، هم، راه ارتباطی مطمئن و موثری برای اطلاع رسانی به فعالان و صاحبنظران و علاقه مندان صنعت خودرو داشته باشیم و هم مجالی برای دریافت نظرات و پیشنهادات و انتقادات عموم صاحبنظران و فعالان این عرصه فراهم کنیم. در صفحات شرکت جتکو در شبکه های اجتماعی، هیچ پرسش، پیام یا دیدگاهی بدون پاسخ گذاشته نمی شود تا این تعامل دوسویه همواره جریان داشته باشد. اما نشریه اختصاصی شرکت جتکو که قرار است در قالب فصلنامه منتشر شود، قالب رسانه ای متفاوتی است تا تمام آنچه مرتبط با جتکو است، هر سه ماه یکبار در قالب یک نشریه متمرکز، عرضه شود. در این نشریه، فعالیتها و دستاوردهای شرکت را در قالب مصاحبه و گزارش مرور می کنیم، مقالات تخصصی مرتبط با فعالیتهای تمامی گروههای تخصصی جتکو را ارائه می دهیم و البته برخی رویدادهای داخلی شرکت را که ممکن است برای همکاران اهمیت داشته باشد، ثبت می کنیم. امید است این محمل رسانه ای جدید جتکو، گام نخست تبدیل شدن این نشریه به محلی برای انتشار مقالات پژوهشی مرتبط با صنعت خودرو به منظور ارائه دستاوردها، ملزومات و در نهایت چشم اندازی مثبت برای صنعت خودرو در ایران با هدف رفع گلوگاههای مهم این صنعت باشد.

شما می‌توانید فایل نشریه شماره یک جتکو را دانلود کنید و یا مقالات آن را به طور جداگانه در لینک “نشریه” در سایت جتکو بخوانید.