Disputerer på modellbasert design av offshore boreutstyr

Morten Kollerup Bak har i sin stipendiatperiode vært ansatt ved UiA og ved Aker Solutions i Kristiansand parallelt. Han er i dag senioringeniør i Aker Solutions.

Avhandlingen er et bidrag til å redusere kostnadene i produksjonen av dyrt offshore-utstyr.

Morten Kollerup Baks forskning viser hvordan en kan komme fram til simuleringsmodeller som har så stor likhet med virkelige systemer at virtuelle modeller som brukes i utviklingsarbeidet – i avhandlingen har Kollerup Bak brukt en offshore rørhåndteringskran – kan testes realistisk. Dermed går utviklingstiden ned, maskinen blir optimal i forhold til arbeidsoppgavene, og påliteligheten større.

Morten Kollerup Bak disputerer fredag 25. april 2014 for ph.d-graden i UiAs Fakultet for teknologi og realfags doktorgradsprogram, med spesialisering i mekatronikk.

Slik beskriver kandidaten selv essensen i avhandlingen:

Modellbasert Design av Offshore Boreutstyr

Dagens offshore boreutstyr er karakterisert ved høy pris, høy grad av systemkompleksitet og små produksjonsserier.

For utstyrsprodusentene krever det en høy grad av kompetanse og erfaring i å utvikle utstyr, ettersom det er svært begrensede muligheter til å bygge prototyper for testing og verifisering av nye design. Økende fokus på produksjons- og utviklingskostnader gjør jobben enda mer utfordrende.

Som en konsekvens av dette, må designingeniører hele tiden forbedre sine rutiner for valg av prinsipielle løsninger, komponenter og materialer for å oppnå best mulig avveining mellom ulike målekriterier som pålitelighet, effektivitet og kost.

Databasert tidsdomene-simulering og optimaliseringsteknikker har for lengst bevist at de er utmerkede verktøy for designingeniøren og har over de siste tiårene i økende grad blitt tatt i bruk av boreutstyrsprodusenter. Bruken av disse teknikkene fører fremdeles til en rekke utfordringer både i industrien og innen akademia.

I modellbasert design fungerer simuleringsmodeller som virtuelle prototyper, som gir informasjon om for eksempel den samlede effektiviteten, stabiliteten og nøyaktigheten til en maskin, slik at ingeniører kan teste, re-designe og optimalisere endelig design før maskinen går i produksjon. Modellbasert design gir muligheten til å redusere både utviklingstid og kostnader. I tillegg vil maskinene som produseres være mer pålitelige.

Hovedutfordringen med modellbasert design ligger i evnen til å produsere simuleringsmodeller som, innenfor rimelig nøyaktighet, er i stand til å etterligne oppførselen til et virkelig system. Denne utfordringen er særlig utpreget for hydraulisk opererte maskiner, som for eksempel offshore boreutstyr, ganske enkelt fordi leverandører av hydrauliske komponenter vanligvis ikke leverer alle nødvendig data for å utvikle simuleringsmodeller av produktene sine.

I denne avhandlingen har en utvalgt type boreutstyr, en rørhåndteringskran, blitt studert ved å benytte moderne programvarepakker for modellering og simulering av slike systemer.

Det vises hvordan man håndterer modelleringsutfordringen ved å velge et passende detaljnivå, og hvordan man kan validere og verifisere modeller ved hjelp av eksperimentelt arbeid og parameteridentifikasjonsteknikker.

Videre vises det hvordan simuleringsmodeller, sammen med optimaliseringsteknikker, kan benyttes til design av hydrauliske systemer for den betraktede kranen.

Disputasfakta:

Kandidaten: Morten Kollerup Bak er født i 1981 og oppvokst i Aalestrup i Nordjylland, Danmark. Han er sersjant i den danske hæren og har tjenestegjort ved Den Kongelige Livgarde i København fra 2001 til 2003. I 2008 fullførte han sin sivilingeniørutdannelse innen maskinteknikk ved Aalborg Universitet i Danmark.

Morten Kollerup Bak har arbeidet som maskiningeniør for Liftra og som system- og applikasjonsingeniør for Sauer-Danfoss (nå Danfoss Power Solutions) i Danmark. Fra 2009 til 2013 har han arbeidet med et doktorgradsprosjekt relatert til modellbasert design av offshore boreutstyr. Han var stipendiat ved Universitetet i Agder og ingeniør for Aker Solutions i samme periode. Han er for tiden ansatt som senioringeniør i Aker Solutions i Kristiansand.

Prøveforelesning og disputas finner sted i RomC2 040, UiA Campus Grimstad.

Professor Frank Reichert, dekan ved Fakultet for teknologi og realfag leder disputasen.

Tid for prøveforelesning: 25. april 2014 kl 10:00

Oppgitt emne for prøveforelesning: «Load Sensing Hydraulics»

Tid for disputas: 25. april 2014 kl 12:30

Tittel på avhandling: “Model Based Design of Electro-Hydraulic Motion Control Systems for Offshore Pipe Handling Equipment”

Les avhandlingen i AURA - Agder University Research Archive, som er et digitalt arkiv for vitenskapelige artikler, avhandlinger og masteroppgaver fra ansatte og studenter ved Universitetet i Agder.

Opponenter:

Førsteopponent: Professor Rudolf Scheidl, Johannes Kepler Universität Linz, Østerrike

Annenopponent: Førsteamanuensis Niels Pedersen, Technical University of Denmark

Bedømmelseskomitéen har vært ledet av professor Tor Oskar Sætre, UiA

Hovedveileder i doktorgradsarbeidet var professor Michael Rygaard Hansen, biveileder var førsteamanuensis Morten Kjeld Ebbesen - begge UiA.