Castrol z okazji swojego 125-lecia przygotowuje się do wprowadzenia na rynek nowej, nazywanej przełomową, receptury swojego flagowego produktu – Castrol EDGE. Zapraszamy do przeczytania rozmowy z Rachel Howard (Starszym Menedżerem ds. wdrażania technologii dla środków smarnych) i Alexem Criddle (Ekspertem ds. technologii, wniosków i wersji próbnych) na temat złożonego procesu, jakim jest zaprojektowanie, opracowanie i przetestowanie nowego oleju silnikowego.

Jak definiuje się kluczowe wymagania i cele wydajnościowe dla całkowicie nowego środka smarnego?

Rachel Howard: Najczęściej impuls do stworzenia nowej receptury Castrol EDGE pochodzi z jednego z dwóch źródeł – albo jest to formalna współpraca z producentem OEM w zakresie wspólnego projektowania produktu do pierwszego napełnienia (tj. środka smarnego, który zostanie wprowadzony do silnika w zakładzie produkcyjnym) albo nasza odpowiedź na jedną z nowych specyfikacji środków smarnych, które są publikowane przez wielu producentów OEM.

Przy nowej recepturze do pierwszego napełnienia będziemy współpracować z konstruktorami układów napędowych producentów OEM od bardzo wczesnego etapu projektowania i konstrukcji pojazdu. Producenci OEM współpracują z Castrol w celu określenia receptur olejów bazowych i dodatków, które będą chronić elementy silnika przed zużyciem i tarciem, powodującym straty energii, a jednocześnie pozwolą wydłużyć okresy między wymianami oleju. Nowy środek smarny stanowi integralny komponent, pomagając spełnić obecne i przewidywane wymogi regulacyjne i specyfikacje.

Częściej spotykamy się z sytuacją, w której opracowujemy nowy środek smarny w związku
z nową specyfikacją wydaną przez producenta OEM. Może to być odpowiedź na nowe przepisy lub wymagania organów regulacyjnych, jak np. zmieniające się wymagania dotyczące emisji lub może wynikać z prac producenta OEM na rzecz dalszej optymalizacji zużycia paliwa, zwiększenia mocy lub zmniejszenia emisji. W takich przypadkach producent OEM publikuje specyfikację, a nasi kierownicy sprzedaży współpracują z producentem, aby jak najlepiej zrozumieć konkretne wymagania jeszcze przed rozpoczęciem jakichkolwiek prac.

Jak długo zazwyczaj trwa opracowanie całkowicie nowej receptury – od wstępnego planu do uzyskania gotowego do komercjalizacji produktu do pierwszego lub serwisowego napełniania?

Alex Criddle: Czas może być bardzo zróżnicowany. Wiele zależy od tego, jak trudne jest spełnienie założeń dla danej specyfikacji. W niektórych przypadkach możemy sprostać wymaganiom specyfikacji w ciągu zaledwie kilku miesięcy – na przykład gdy mamy istniejący produkt, który wymaga jedynie niewielkiego poziomu adaptacji.

Stworzenie nowej receptury może też trwać znacznie dłużej – czasami nawet do pięciu lat od pomysłu do wprowadzenia na rynek. Niektóre produkty wymagają szczególnie ukierunkowanych działań rozwojowych i testowych. Obecnie przygotowujemy się do wprowadzenia całkowicie nowej, przełomowej receptury Castrol EDGE. Chcemy spełnić wymagania najnowszych specyfikacji trzech najbardziej wymagających producentów OEM za pomocą jednego środka smarnego, co ułatwi warsztatom serwisowym składanie zamówień. Osiągnięcie tego punktu wymagało kilku lat ukierunkowanych prac rozwojowych. W przypadku najnowszego produktu Castrol EDGE przeprowadziliśmy setki indywidualnych testów, aby udowodnić zdolność środka smarnego do zmniejszania tarcia, minimalizowania kontaktu metal-metal, zapobiegania zużyciu i korozji oraz działania w ekstremalnie wysokich i niskich temperaturach.

Równoważenie wymagań wielu indywidualnych specyfikacji producentów OEM jest szczególnie trudne, ponieważ pod pewnymi względami wymagania te mogą się różnić, a czasem nawet być ze sobą sprzeczne. Niektóre cele producentów OEM dotyczące wydajności środka smarnego – na przykład te związane z oszczędnością paliwa – są bardziej rygorystyczne niż inne, a metody testowania mogą się znacznie od siebie różnić. Aby osiągnąć określone cele, może być konieczne obniżenie parametrów lepkości, ale to z kolei może wpłynąć na cele dotyczące trwałości określone przez innych producentów OEM.

Rachel Howard: Znalezienie odpowiednich typów i ilości komponentów, które zapewniają niską lepkość wymaganą w celu ograniczenia zużycia paliwa i emisji spalin, a jednocześnie gwarantują solidną ochronę przed zużyciem i są odporne na gromadzenie się szlamu i osadów, jest prawdziwym wyzwaniem. To, co działa dobrze w przypadku jednego kryterium wydajności, może mieć czasami negatywny wpływ na inne. Uzyskanie odpowiedniej równowagi wymaga dużego doświadczenia i rygorystycznych testów.

Aby sprostać wielu nowym wymaganiom branży, pracowaliśmy ostatnio nad trzema ważnymi wariantami o długiej żywotności: 0W-20, 0W-30 i 5W-30, które łącznie spełniają wymagania 16 różnych specyfikacji producentów OEM i branżowych. Program ten był złożony i z konieczności dość długotrwały – wymagał ponad 110 testów silnika przy ponad 35 000 godzinach pracy, w połączeniu z ponad 100 cyklami testów laboratoryjnych. Osiągnięcie naszych głównych celów w zakresie tych produktów było możliwe przede wszystkim dzięki wykorzystaniu zasobów i talentów firmy Castrol w trzech krajach. Program ten stanowił wielomilionową inwestycję w przypadku każdego z tych trzech nowych produktów.

Jeśli tak trudno jest stworzyć produkt spełniający wiele specyfikacji, dlaczego warto to robić? Czy nie łatwiej jest po prostu stworzyć oddzielne receptury dla poszczególnych producentów OEM?

Alex Criddle: Skupianie się na tym, co najłatwiejsze, nigdy nie jest naszym pierwszym odruchem! Produkty Castrol EDGE projektujemy zgodnie z najwyższymi standardami jakości i najwyższymi tolerancjami operacyjnymi, a uwzględnienie wielu specyfikacji jednym produktem ma ogromny sens. Ułatwia to życie hurtownikom, dystrybutorom i klientom – zarówno warsztatom, jak i kierowcom.

W przypadku tego konkretnego nowego produktu stało się jasne, że jesteśmy w stanie stworzyć coś, co spełnia szereg najbardziej wymagających specyfikacji, jakie kiedykolwiek opracowano. Czas i wysiłek wiązały się z próbą osiągnięcia jednocześnie wielu celów. Z pewnością mogliśmy wybrać prostszą ścieżkę, ale wiemy, że przyniesie to znaczne korzyści wielu naszym klientom. Wyznaczamy sobie cele, które są bardziej rygorystyczne niż wymogi regulacyjne, a Castrol EDGE zdecydowanie przesuwa granice wydajności.

Możemy skrócić cykl opracowywania nowej receptury, ponieważ mamy duże doświadczenie i wiedzę, z których możemy czerpać, a także sprawdzone możliwości produkcyjne i stabilny łańcuch dostaw, co pozwala wprowadzić produkt na rynek w krótkim czasie. Nowe specyfikacje stają się jednak coraz trudniejsze do spełnienia, nawet dla nas. Rozwój silników spalinowych zasadniczo osiągnął szczyt – w zasadzie nie obserwujemy już skoków naprzód w projektowaniu – jednak organy regulacyjne i producenci OEM nieustannie poszukują innych sposobów na wprowadzanie stopniowych ulepszeń.

Co najważniejsze, posiadanie produktów spełniających wiele specyfikacji producentów OEM jest korzystne dla warsztatów, zwłaszcza serwisujących pojazdy wielu różnych marek, ponieważ mogą one uprościć swoje zapasy środków smarnych, mając jednocześnie pewność, że produkt spełnia bardzo wysokie standardy.

Rachel Howard: Środek smarny należy do tych nielicznych elementów postrzeganych jako krytyczne obszary, w których można nadal osiągać postępy w zakresie osiągów silnika, takie jak wydłużone okresy między wymianami oleju, większa oszczędność paliwa, trwałość i czystość. Cele są wciąż zmieniane, publikowane są nowe specyfikacje, a nowe środki smarne mają do wykonania trudniejsze zadanie niż kiedykolwiek wcześniej.

Ogłaszanie coraz to nowych specyfikacji może być przytłaczające, ponieważ oznacza nowe cele, z którymi musimy się zmierzyć. Doceniamy jednak wyzwania i jesteśmy bardzo dobrze przygotowani do tego, by osiągnąć oczekiwany postęp.

Jakie są poszczególne etapy procesu opracowywania i testowania receptury nowego produktu?

Rachel Howard: Każdy nowy projekt rozwoju oleju ma swoje własne priorytety i plan, ale podstawy są spójne. Określamy opcje receptury przy użyciu różnych testów „przesiewowych”, podczas gdy główny proces rozwoju obejmuje testy laboratoryjne, testy na stanowisku badawczym i testy silnikowe definiujące formułę.

Przeprowadzamy również oficjalne testy silników przemysłowych i OEM, które muszą zostać zarejestrowane. Nowe oleje są poddawane testom – w stosownych przypadkach w ramach najnowszej konstrukcji silnika – przez setki godzin przy wysokich wartościach ciśnienia  i temperatury. W testach silnika oceniamy również wpływ paliw o różnej jakości i w różnych warunkach pracy.

Sercem nowej specyfikacji będzie docelowa klasa lepkości, wraz z celami dotyczącymi wskaźników zużycia, osadów, oszczędności paliwa, emisji i wielu innych. Główny proces rozwoju rozpoczyna się od pełnej oceny nowych kryteriów specyfikacji. Analizujemy każdy szczegół w celu ustalenia, czy nasz istniejący zestaw produktów – od produktów końcowych po poszczególne składniki lub „komponenty”, jak zwykle je nazywamy – może spełnić wymagania.

Nie chodzi o sprawdzenie, czy możemy dopasować kwadratowy kołek do okrągłego otworu; na pytanie, czy udało nam się spełnić wymagania nowej specyfikacji, ostateczna odpowiedź będzie zawsze brzmieć „tak” lub „nie”. Kluczowe jest jednak określenie, jak daleko na tej drodze już jesteśmy. Przewaga konkurencyjna Castrol zasadniczo wynika z naszego doświadczenia i oczywiście nie chcemy wymyślać koła na nowo.

Alex Criddle: Przyglądamy się bardzo zróżnicowanej gamie istniejących podstawowych komponentów, aby sprawdzić, czy mogą zapewnić to, co jest wymagane. Obejmują one olej bazowy i wybór dodatków zaczerpniętych z naszego sprawdzonego asortymentu, które wpływają na właściwości fizyczne i zachowanie końcowego środka smarnego przez cały cykl jego życia.

Integralną częścią tej początkowej fazy programu jest przetwarzanie ogromnej ilości wcześniejszych danych testowych. Za każdym razem, gdy przeprowadzamy indywidualny test silnika, możemy wygenerować setki tysięcy punktów danych. Ta niezwykle bogata pula informacji jest nieoceniona, ponieważ pomaga nam przyspieszyć ocenę tego, jak poszczególne komponenty – połączone ze sobą na wiele różnych sposobów – będą współdziałać pod dużym ciśnieniem występującym w silniku.

Ten wysiłek związany z przetwarzaniem danych stanowi podstawę późniejszego wielowarstwowego, iteracyjnego (czyli powtarzania tej samej operacji określoną ilość razy lub do spełnienia warunku) programu testów w świecie rzeczywistym. Nasze laboratoria przeprowadzają szczegółowe testy poszczególnych komponentów, kombinacji i pełnych receptur próbnych, zanim poddamy produkt wymagającym testom silnika. Ważny jest także czynnik ludzki. Korzystamy z pomocy kontrolerów do ewaluacji widocznego poziomu szlamu i zanieczyszczeń osadami w oleju i na częściach silnika. Osoby te dokonują starannie skalibrowanych i wysoce wykwalifikowanych ocen wizualnych poziomów zanieczyszczenia olejów silnikowych po ustalonych cyklach testowych, które potem są przekazywane z powrotem do programu rozwoju.

Przez cały czas przeprowadzamy przeglądy postępów, czyli testy funkcjonalne, które określają postęp w stosunku do wcześniej określonych celów, dzięki czemu możemy zdefiniować kolejne kroki. A tam, gdzie potrzebne są nowe komponenty, przeglądy postępów mogą zdecydować o potrzebie zaktualizowanej analizy kosztów i korzyści, a także weryfikacji zgodności z przepisami.

Testowanie może być czasochłonne, ale jest łatwiejsze, ponieważ jest zakorzenione  w naszej kulturze, która każe nam zawsze wyciągać wnioski z naszych odkryć i archiwizować je, aby można było łatwo uzyskać do nich dostęp w przyszłości.

Rachel Howard: Castrol EDGE to nasza najbardziej zaawansowana linia olejów silnikowych, spełniająca najbardziej wymagające specyfikacje. Łatwo jest spojrzeć na te produkty po prostu jako na połączenie różnych składników, ale co ważniejsze, stanowią one również syntezę ogromnego kapitału intelektualnego i wkładu technicznego, gromadzonych przez wiele dziesięcioleci.

Formalną częścią procedury jest zarejestrowanie cyklu testowego w autoryzowanym niezależnym laboratorium w celu walidacji. Umożliwia to producentowi OEM wykonanie ostatniego kroku, jakim jest przyznanie własnego zatwierdzenia.

Ukrytą częścią naszego procesu projektowania i testowania produktów jest współpraca  z podmiotami zewnętrznymi. Wieloletnie doświadczenie we współpracy z wiodącymi producentami OEM jest nieocenione przy projektowaniu i testowaniu nowych specyfikacji. Na tej samej zasadzie dostarczamy dostosowane do potrzeb środki smarne zespołom sportów motorowych, które opracowują silniki z wykorzystaniem pionierskich technologii i pracują w najtrudniejszych warunkach. „Wyciskają” oni z naszych produktów więcej niż jest to możliwe w przypadku konwencjonalnego programu rozwoju samochodów, a spostrzeżenia, które uzyskujemy, są niezwykle cenne.

Mamy dumną historię opracowywania środków smarnych we współpracy z najlepszymi zespołami sportów motorowych, a nasze obecne partnerstwa obejmują BWT Alpine F1® Team, M-Sport Ford World Rally Team, Audi Sport GT3 Nürburgring Team, JAS Honda World Touring Car Cup Team, Skoda World Rally Team i RFK NASCAR Team.

Zakładam, że za kulisami odbywają się również prace na dużą skalę celem zapewnienia, że będziecie w stanie faktycznie sprzedać dany produkt?

Alex Criddle: Tak, oczywiście. Tłem tego wszystkiego jest ocena naszych możliwości operacyjnych i gotowości do wprowadzenia produktu na rynek. Musimy wziąć pod uwagę dostęp do surowych komponentów w przewidywanych ilościach, nasz zakład produkcyjny i zdolności magazynowe oraz wszelkie istniejące wymagania dotyczące naszych procesów zaopatrzenia i partnerów w łańcuchu dostaw.

Oprócz tego musimy udowodnić kroki podjęte w celu wypełnienia obowiązków regulacyjnych, opracować zgodne etykiety dla produktu, a następnie wprowadzić go na rynek. Niektóre z tych kroków mogą wykraczać poza konwencjonalny proces „testowania i rozwoju”, ale są one niezbędne do wprowadzenia produktu i przynoszą korzyści klientom.

W jaki sposób przejście na niższe lepkości wpłynęło na procesy rozwoju i testowania?

Rachel Howard: Producenci pojazdów tworzą mniejsze, ale mocniejsze silniki. Turbodoładowanie utrzymuje moc, ale zwiększa ciśnienie wewnątrz silnika. W rezultacie wydajność środków smarnych jest poddawana próbie trudniejszej niż kiedykolwiek wcześniej.

Oszczędność paliwa i lepsza moc zależą od projektu receptury, w której niska lepkość jest jednym z głównych czynników, co spowodowało nieustanne dążenie do coraz rzadszych środków smarnych. Nasze własne wysiłki rozwojowe często koncentrują się na osiągnięciu nowych celów w zakresie wydajności przy niższych lepkościach. Wyciągamy również wnioski z naszej współpracy z zespołami sportów motorowych, w których opracowywanie dostosowanych do potrzeb olejów silnikowych o najniższej lepkości stało się kluczowe z punktu widzenia osiągnięcia ich celów w zakresie wydajności i trwałości.

Zawsze testujemy najbardziej wymagające zastosowania o niskiej lepkości. Dzięki temu wiemy, że każda specyfikacja niewymagająca tak rzadkiego środka smarnego może być spełniona przy użyciu wielu tych samych podstawowych komponentów. Dostarczanie produktów EDGE o lepkości 0W-16 i 0W-20 jest z natury bardzo wymagające i często stanowi dla nas punkt wyjścia do spełnienia nowej specyfikacji.

Jaką część procesu rozwoju i testowania produktu można obecnie osiągnąć poprzez symulację zamiast testów w świecie rzeczywistym? Jak zmieniło się to w ostatnich latach?

Rachel Howard: Chociaż poczyniliśmy ogromne postępy w zakresie ogólnej wydajności środków smarnych Castrol EDGE, sam proces testowania nie uległ radykalnemu przesunięciu w kierunku symulacji. Nadal 100% procesu walidacji musi być oparte na silniku – potrzeba tego fizycznego punktu odniesienia, aby uzyskać absolutną pewność co do wyników. Symulacja nie jest w stanie powiedzieć nam wszystkiego o wzajemnym oddziaływaniu niezwykle złożonych składników, a producenci OEM zawsze wymagają rzeczywistych testów fizycznych przed podpisaniem umowy.

Ważne jest jednak, aby nie lekceważyć znaczenia komputeryzacji w rozwoju środków smarnych – szczególnie w ciągu ostatnich kilku dekad. Nie ma to na celu ułatwienia symulacji, a raczej ułatwienie zarządzania niezwykłymi ilościami punktów danych z poprzednich procesów testowych. Dane te pomagają nam identyfikować trendy i korzyści, które są podstawą każdego nowego programu. Tę analizę statystyczną danych historycznych można również wykorzystać do modelowania wydajności nowych eksperymentalnych olejów dla niektórych określonych parametrów wydajności. Czasami może to być dokładniejsze niż test silnika czy laboratoryjny. Coraz częściej korzystamy z modelowania w celu określenia wydajności naszych nowo opracowanych olejów.

Oznacza to, że nasi technolodzy nie pasują do konwencjonalnego stereotypu ludzi w fartuchach laboratoryjnych mieszających receptury w probówkach. Wielu z nich musi teraz przede wszystkim być niezwykle biegłymi w obsłudze danych.

Nasze prace badawczo-rozwojowe prowadzimy głównie w trzech lokalizacjach: Pangbourne w Berkshire w Wielkiej Brytanii, Wayne w New Jersey w USA i Szanghaju w Chinach. Nieuchronnie istnieje pewna koncentracja geograficzna i specjalizacja techniczna w przypadku tych ośrodków – obsługujących klientów w Europie, obu Amerykach i Azji – ale każdy z nich ma również do odegrania rolę w tworzeniu EDGE i zapewnieniu, że produkt ten pozostanie w czołówce wydajności.

Co wyróżnia nowy produkt Castrol EDGE?

Alex Criddle: Kuszące jest myślenie o nim jako o złożonej mieszance składników, ale tak naprawdę ten produkt reprezentuje wszystko, co wiemy o przesuwaniu granic wydajności i jest kulminacją doświadczenia technicznego oraz relacji i partnerstw, które zbudowaliśmy. Kulminacją tego wszystkiego są środki smarne o najwyższej integralności, spełniające najbardziej wymagające specyfikacje przy najniższych lepkościach i zapewniające większą moc.

W tym roku Castrol obchodzi 125-lecie istnienia, więc można śmiało powiedzieć, że mamy duże doświadczenie, z którego możemy czerpać! Jesteśmy pewni, że stosujemy jedne z najbardziej rygorystycznych testów i technik rozwoju w branży, pracujemy z optymalnymi składnikami od wysoce zaangażowanych dostawców i wykorzystujemy bardzo duże doświadczenie w technologii środków smarnych. Czuję wielką dumę, że mogę być częścią niezwykle oddanego zespołu ludzi, którzy utrzymują Castrol EDGE w czołówce szybko ewoluującej branży.