A mudança no papel das unidades de potência em equipamentos fora de estrada

Instalações técnicas da Isuzu Motors America em Wixom, Michigan

O desempenho de refrigeração, a integração do pós-tratamento, a fiação, as linhas de ureia, o comportamento da vibração e as restrições de embalagem são frequentemente os pontos em que os programas ficam mais lentos, principalmente para máquinas especializadas ou de baixo volume.

Este é o contexto em que a Isuzu Motors America desenvolveu seu programa de unidades de potência.

Em vez de apenas fornecer motores, a empresa projeta e valida unidades de potência e sistemas de acessórios modulares em suas instalações técnicas em Wixom, Michigan.

O objetivo não é substituir a engenharia do fabricante original (OEM), mas absorver parte do trabalho de integração e validação que frequentemente atrasa o lançamento de produtos e aumenta o risco subsequente.

Cody Garcelon, Diretor Executivo de Engenharia, Serviços e Pós-Venda da Isuzu Motors America, vê essa abordagem como uma resposta prática à forma como os equipamentos são realmente desenvolvidos.

“Para mim, toda a conversa gira em torno do valor agregado que oferecemos ao pré-validar unidades de potência, kits de acessórios e tudo, desde chicotes elétricos e painéis de controle até sistemas básicos como pacotes de refrigeração, filtros de ar e suportes de motor”, diz ele.

A integração como fator limitante

Para muitos fabricantes de equipamentos, a integração é a etapa que mais consome recursos no desenvolvimento de máquinas.

Mesmo quando uma plataforma de motor é bem compreendida, os sistemas circundantes devem ser projetados, adquiridos, integrados e validados dentro das limitações da máquina hospedeira.

Para organizações menores que não possuem grandes instalações de teste internas, esse trabalho geralmente depende de prototipagem e testes de campo.

Unidade de geração de energia 4J pré-validada da Isuzu

Garcelon afirma que a abordagem da Isuzu é estruturada de forma a reduzir esse trabalho adicional e/ou repetitivo.

“Temos muitos componentes soltos e um motor que não são entregues diretamente integrados”, diz ele, acrescentando que evitar layouts predefinidos significa que a Isuzu pode configurar sistemas para diversas aplicações antes que eles cheguem ao cliente.

A consequência prática dos kits de acessórios pré-projetados é que os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) não precisam projetar subsistemas comuns do zero. Como diz Garcelon, "Por exemplo, os OEMs não precisam projetar chicotes elétricos, suportes de filtro de ar, suportes de filtro de óleo e combustível e/ou tubos de escape."

Embora esses componentes raramente sejam destaques principais, é frequentemente neles que ocorrem mudanças de última hora, com impacto negativo nos cronogramas.

Garcelon afirma que essa abordagem pode beneficiar as maiores montadoras globais, mas é especialmente vantajosa para fabricantes que operam em volumes menores.

“A maioria das pessoas pensa em um fabricante de equipamentos originais (OEM) como uma Caterpillar ou uma John Deere”, diz ele. “Hoje em dia, estamos falando de clientes que compram de 100 a 500 motores por ano.” Muitas dessas empresas constroem máquinas tecnicamente complexas, mas não têm a escala necessária para justificar uma infraestrutura dedicada de integração e validação.

Validação baseada no desempenho medido

Um elemento central do programa é a validação controlada dos equipamentos em toda a gama de funcionamento do motor, desde a marcha lenta até à carga máxima, e Garcelon faz uma distinção clara entre ter confiança na teoria e ter dados reais medidos.

“Não há teoria, não há extrapolação”, diz ele. “Estamos coletando dados do mundo real com todos os sistemas principais instalados.”

Como exemplo, Garcelon afirma: "Se você tem uma bomba hidráulica em uma máquina que requer apenas 50 cavalos de potência e o motor tem capacidade para 70, você não pode operar o motor e os sistemas associados em plena carga."

Consequentemente, os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) podem ter dados limitados sobre margens térmicas ou comportamento do pós-tratamento na potência nominal.

Cody Garcelon, Diretor Executivo de Engenharia, Serviços e Pós-Venda da Isuzu Motors America

“Em nossas instalações em Wixom”, diz ele, “podemos testar uma unidade de potência completa em potência máxima ou em qualquer ponto da faixa de potência e velocidade do motor.”

Todo esse trabalho de validação para todos os sistemas de unidades de potência pode ser substancial. Garcelon afirma que um tempo de teste mais longo pode ser necessário para alguns conjuntos equipados com SCR (redução catalítica seletiva).

Para fabricantes de equipamentos originais (OEMs) que produzem dezenas (ou mesmo centenas) em vez de milhares de unidades, replicar esse nível de testes controlados internamente raramente é viável.

Sistemas modulares em vez de pacotes fixos

A estratégia de unidades de potência da Isuzu Motors America não se limita a conjuntos completos. O programa é estruturado em torno de sistemas modulares e validados que podem ser adotados individualmente. Pacotes de refrigeração, sistemas de admissão, configurações de escapamento, chicotes elétricos e suportes são oferecidos como kits independentes.

“Assim que lançarmos a unidade de alimentação para vendas comerciais, você poderá acessar o site e ver todos os kits”, diz Garcelon. “Você poderá analisar cada kit individualmente e verificar sua compatibilidade, lista de materiais e imagens.”

Para os fabricantes de equipamentos originais (OEMs), o valor reside tanto nas informações de compatibilidade quanto no próprio hardware. Equipes de engenharia sob pressão para cumprir prazos podem adotar sistemas comprovados em vez de estender os ciclos de projeto em estágios avançados do desenvolvimento.

Garcelon afirma que essa potencial dor de cabeça pode muitas vezes ser reduzida de "dias e semanas de projeto e validação" para "algumas horas".

Ele reconhece, no entanto, que nem todos os riscos podem ser eliminados antes da instalação. "É impossível validar a vibração, por exemplo, sem que tudo esteja no sistema, incluindo o lado da máquina", afirma.

No entanto, a pré-validação reduz a incerteza, deixando menos variáveis para resolver depois que o mecanismo for instalado na máquina host.

Capacidade de resposta em volumes menores

Outro diferencial é a capacidade de resposta. Garcelon afirma que a abordagem da Isuzu Motors America difere da de fornecedores focados principalmente em clientes de grande volume.

A rede de distribuidores da organização geralmente atende a inúmeros clientes com volumes anuais relativamente pequenos, o que altera a economia do suporte de engenharia.

Unidade de geração de energia 6H pré-validada da Isuzu

Como exemplo, Garcelon descreve uma revisão de instalação onde um pequeno conflito de embalagem foi identificado tardiamente no processo.

Em vez de iniciar um longo ciclo de redesenho, a equipe de engenharia construiu um componente revisado no mesmo dia.

“Enviamos o novo componente no dia seguinte, e prazos de entrega de uma semana ou menos são a norma, não a exceção”, disse ele.

Para fabricantes de equipamentos originais (OEMs) com capacidade limitada de prototipagem, essa habilidade de resolver pequenos problemas rapidamente pode evitar que falhas de integração menos graves se transformem em atrasos no lançamento.

O que significa 'pré-validado' na prática

Para os usuários finais, os detalhes técnicos por trás da validação são praticamente invisíveis. Garcelon explica de forma simples:

“Do ponto de vista do usuário final, a pré-validação significa que a Isuzu garante o trabalho que realizamos, pois fazemos tudo para atender a critérios rigorosos – para garantir que os produtos atendam aos padrões de emissões e durabilidade.”

Para operadores de frotas e empresas de locação, isso se traduz na confiança de que o pacote foi testado para atender aos critérios de toda a gama de condições operacionais.

“Eles sabem que estão recebendo algo que foi validado no mundo real”, diz ele.

Isso está em consonância com tendências mais amplas nos setores de construção e locação, onde o custo total de propriedade e o tempo de atividade superam cada vez mais as considerações de preço de compra inicial.

Aplicações de velocidade variável aumentam a complexidade.

Embora os geradores continuem sendo um segmento importante, Garcelon observa que o crescimento e a complexidade técnica estão cada vez mais concentrados em aplicações de velocidade variável, como bombas e unidades hidráulicas.

“Os grupos geradores são máquinas relativamente simples”, diz ele. “Velocidade fixa, 1.800 rpm, e geralmente funcionam por longos períodos de tempo.”

Os equipamentos de velocidade variável operam em faixas de velocidade e carga mais amplas, exigindo maior capacidade de refrigeração, pós-tratamento e controle de vibração.

Segundo Garcelon, o crescimento recente da Divisão de Transmissão da Isuzu Motors America tem se concentrado principalmente no segmento de transmissão de velocidade variável.

Embora os requisitos de validação permaneçam consistentes e os aspectos básicos sejam abordados nos testes, normalmente é necessário tempo adicional para os testes de vibração na máquina real.

A gama de unidades de potência da Isuzu Motors America, prontas para serem utilizadas como grupos geradores.

Além da engenharia, a abordagem adotada pela Divisão de PowerTrain também apoia a consolidação de fornecedores e a padronização de peças.

Garcelon afirma que usar componentes comuns de unidades de potência e kits de acessórios em várias aplicações é benéfico, com modificações direcionadas em vez de projetos exclusivos.

“Consolidar fornecedores é uma grande vantagem para distribuidores que compram em pequenos volumes”, afirma.

Em um ambiente onde a volatilidade da cadeia de suprimentos continua sendo uma preocupação, reduzir a variação das peças também pode melhorar a disponibilidade e simplificar o suporte técnico.

Uma redistribuição do esforço de engenharia

O programa de unidades de potência da Isuzu Motors America reflete uma redistribuição de responsabilidades, e não uma mudança fundamental na tecnologia de motores.

Ao antecipar mais tarefas de integração e validação nas etapas iniciais do processo, a empresa visa encurtar os ciclos de desenvolvimento dos fabricantes de equipamentos originais (OEMs) e reduzir os riscos nas fases finais, principalmente para equipamentos especializados e de baixo volume.

Para os fabricantes de equipamentos originais (OEMs), o valor do trabalho de validação realizado nas instalações de Wixom reside principalmente na economia de tempo e na redução da incerteza.

Para os usuários finais, o valor reside em saber que um sistema completo foi testado em condições controladas e recebe suporte de acordo com um padrão consistente.

Para Garcelon, o objetivo é simples: "Aceleramos o tempo de lançamento no mercado para nossos clientes OEM, ao mesmo tempo que entregamos produtos consistentes e de alta qualidade."

Num setor em que a complexidade técnica continua a aumentar enquanto os recursos de engenharia permanecem limitados, esse tipo de aceleração – baseada em desempenho mensurável em vez de teoria e suposição – pode revelar-se cada vez mais relevante.

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Este artigo foi produzido pelo KHL Content Studio, em colaboração com especialistas da Isuzu Motors America.

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Todas as imagens são cortesia da Isuzu Motors America.

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