Stépán Gábor: nagyon jók a magyar mérnökök

- A nevéhez fűződik az úgynevezett késleltetett kerékköpeny-modell kidolgozása. Mi ez tulajdonképpen?
- A kérdésre messziről kezdem a választ. Itt, a BME Gépészmérnöki Kar Műszaki Mechanikai Tanszékén elsősorban dinamikai alapkutatásokkal foglalkozunk. A kerékköpeny-dinamika már több mint húsz éve foglalkoztat. Persze nem csak engem. Rengeteg energiát ölt bele a tudományos kutatás az utóbbi száz évben, hogy a kerekek mechanikáját minél jobban leírja, mivel ez nyilvánvaló hatással van a járművek hatékonyságára. Az első világháború után nőtt meg a járművek sebessége annyira, hogy már nem volt elegendő a mozgás kinematikai leírása, a newtoni törvényeket kellett használni. Ki kellett számolni együtt az erőhatásokat és a kerekek mozgását. Ekkor kezdtek el foglalkozni a „shimmy”-nek nevezett kerékszitálás (magyarul simi) jelenségével. Rájöttek, hogy azért nem tudnak gyorsabban haladni, mert rezgések keletkeznek. Általános hiedelem, hogy a sebesség növeléséhez csupán még erősebb motorokra van szükség. Az igazi bravúr azonban nem ez, hanem hogy a földön tartsuk a járművet. Minden jármű sebességének végső korlátja nem a motor teljesítménye, hanem hogy nem tudják stabilan pályán tartani, a jármű berezeg és „elszáll”. Ezeket a rezgéseket nagyon nehezen tudják előre jelezni. Az Airbus szervez február végén egy workshopot Bristolban, ahol a repülőgépek futóműveiben fellépő rezgésekről lesz szó. Ilyen komoly cégeknél sem tudják előre teljes biztonsággal megtervezni, mi fog történni akkor, amikor a kerék földet ér. Nem tudják garantálni, hogy az elkészült repülőgépnél ne lépne fel esetleg a simi jelensége. Annak ellenére, hogy ez egy százéves probléma, még nincs megnyugtató megoldása. Ebben a folyamatban a hatvanas évek hozott egy nagy fordulatot, amikor az akkor nagyon fiatal holland Hans B. Pacejka professzor a korábbiaknál egy sokkal pontosabb modellt dolgozott ki. Munkáját Pacejka „mágikus formulájának” hívják ma is sok helyen. A végső képlet számos paramétert tartalmaz, az ipar nagyon fölkapta, olyannyira, hogy most nehezen tudnak tőle szabadulni. Pacejka elismert lett az iparban, eredményei teljesen beépültek a gyártott járművekbe. A gond ezzel a képlettel az, hogy ez is csak egy határig jó. Itt vannak például bizonyos ABS-problémák. Vannak olyan esetek, amikor a sofőrök jobb megoldást adnak a szélsőséges helyzetekben, mint az ABS. Vannak kritikus pontok, például fékezés tükörjégen, fékezés erős kormányzási manőverek közben, amik azt igazolják, hogy szükség lenne egy újabb lépésre, egy újabb modellre. Ez nagyon lassan érik be.

- Mi ennek az oka?
- Több oka is van. Az egyik, hogy az ipar a hatvanas-hetvenes évektől máig hatalmas mennyiségű kísérleti munkát fektetett abba, hogy ezt a bizonyos Pacejka-féle modellt precízen fölépítse, kimérje, használhatóvá tegye, majd telepítse a tervező rendszerekbe és a fedélzeti szoftverekbe. Ez egyébként egy igen sikeres modell, az összes ABS-rendszer ma is ezt az algoritmust használja beégetett processzoraiban. Olyan mennyiségű adat gyűlt össze ezzel kapcsolatban, hogy már a tehetetlensége akadályozza, hogy egy másik modellre váltson az ipar. Idézőjelben fogalmazva, nagyon nagy problémáknak kell bekövetkeznie, hogy ez hirtelen változzon. De ha például igazolódna, hogy az új modellel jelentős üzemanyag-megtakarítást lehetne elérni, ha jelentősen csökkenthető a gördülési zaj (a teherautóknál a menetzaj felét a gördülési zaj adja, a motor csak a másik felét), akkor hamarabb célt érnénk. Az autó- és abroncsgyártók a tapadással sokat foglalkoznak, a jeges, csúszós utak is komoly fejtörést okoznak, de a már korábban említett repülőgépipar is szenved a kerék és a talaj kapcsolatának árnyoldalaitól. És még nem beszéltünk a motorkerékpárokról, a biciklikről vagy a gördeszkákról. A lejtőn gyorsulva egy ideig gyönyörűen megy a deszka, aztán kacsázni kezd és jön a hatalmas bukás. Ez is simi jellegű probléma. Teherautósofőröknek oktatják, ha behimbálja a pótkocsi a járművet, akkor nem szabad a tükörre nézni. Ha belenéz a visszapillantóba, és látja, hogy megindult a hátulja, megpróbál kompenzálni, a tapasztalatlanság hiányából csak baj lesz. A hirtelen lassítás erősítheti a rezgéseket. A motorosok előre hajtva a fejüket és hátranyújtva a lábukat lehetetlen rezgési helyzetekből tudnak visszajönni. A videózás, és a Youtube korában millió tapasztalat van a neten, amiből tanulhatunk. Az ember életében egyszer biztos megismeri ezt a hátborzongató érzést, amikor szitálni kezd a kerék. A simi már eddig is okozott például motoros visszahívási akciót. Valamit előbb-utóbb tenni kell. Ebben az irányban az előrelépést ez a bizonyos késleltetett kerékköpeny-modell jelenthet. Ez sem teljes megoldás, de egy fokkal fejlettebb és pontosabb, mint az elfogadott Pacejka-számítás. Ma már olyan végeselem (diszkretizáló digitális) programok állnak rendelkezésre, hogy meg lehet azt csinálni, hogy a gumiköpenyt százezer, vagy millió apró elemre bontva részenként modellezik. Ezeknek külön kultúrája van, cégeknél eszméletlen sokat költenek rá és vadásszák az ilyen képzettségű kutatókat, mérnököket. A gond ezzel csak az, hogy olyan méretű számításokat jelentenek, amelyek nagyon lassúak, nagyon drágák. Sokszor a modellezés majdnem olyan drága, mintha a terméket a valóságban próbálnák ki. Olyan adatmennyiséget kéne számítógéppel leellenőrizni, amit egyszerűen nem tudunk. Az egésznek pedig az a vége, hogy a tervezők és a gyártók azt mondják, ennyi volt, most már be kell fejezni a fejlesztést, építsük meg, próbáljuk ki és bízzunk abban, hogy nem jelentkezik például a simi. De sajnos néha jön, kis valószínűséggel, de jöhet. A nagyon bonyolult, óriási méretű számítási modelleknél nem tudjuk ellenőrizni, hogy jól mértünk-e. Nem tudunk olyan pontosan mérni, mint amilyen pontosan számolunk. A méréseket így nem lehet a tervezéshez felhasználni. A Pacejka modell egyik előnye az volt, hogy az egyszerű közelítő tervező eljárásokban jól figyelembe lehetett venni. Tudtuk, hogy csak közelítő eredményt ad, de adott egy általában megbízható becslést. A késleltetett kerékköpeny eggyel bonyolultabb, mint a Pacejka modell.

- Mit szólt az elméletéhez Pacejka?
- Többször bírálta, értékelte a cikkeimet, voltam nála hónapokra Delftben. Ő is elfogadja, hogy ez egy pontosabb modell, de mindig hozzáteszi, hogy az esetek nagy többségét az övé jól és egyszerűbben írja le – ezt soha nem is vontam kétségbe.

- Mi az előnye a bonyolultabb modellnek?
- Lehet rajta pontos analitikus számításokat is csinálni. Közben fejlődött a matematika, megjelent a számítógépi algebra, megvannak a módszerek, amivel matematikailag garantált eredményeket érhetünk el. Másik előnye, hogy ezzel a modellel lehet tesztelni, hogy a nagy bonyolultságú végeselem-számítások tényleg jó eredménnyel visszaadják-e azt, amit a kerékköpeny-modell állít. Ha a processzoraink sebessége növekszik, ezt a bonyolultabb modellt is be lehet majd építeni az ABS-rendszerek szoftverébe, vagy akár a parkolási automatikákba. Itt például gyűrődik a gumi, ezért a Pacejka modell már nem elegendően pontos, illetve az algoritmus javítható, szűkebb helyekre is parkolhatnánk, gyorsabban.

- Ez a modell leválthatja Pacejkáét?
- Igen. A dinamikai szakirodalom elfogadta, de az, hogy az ipar ezt ténylegesen elkezdje használni, még odébb van. A Pacejka-féle modellnek is több évtized kellett, amíg az ipar felhasználta. Ez egy lehetőség, dolgozunk rajta, pályázunk. Ahol kell, ismernek minket, az Airbusnál és a Boeing egyik beszállítójánál is jártunk. Odafigyelnek a munkánkra és bízom benne, hogy eljön ennek a késleltetett kerékköpeny-modellnek is az ideje. Külföldön is PhD-hallgatókat állítanak rá, foglalkoznak vele. Én hiszek benne. Amit a 90-es években elképzeltem, az ma kezd beérni. De nincs rá garancia. Nem én ülök ott az iparban. A Knorr-Bremsénél mérnök kollégák mondják, ha tudnánk bizonyítani egy jelentősebb üzemanyag-megtakarítást, akkor az iparban felkapnák a fejüket. A mi egyetemi eszközeinkkel úgynevezett mikro-simit tudtunk mérni, ennek a hőhatását kimutattuk – a kísérleteket a Michelin kutatási igazgatója is érdemesnek tartotta személyesen megnézni laborunkban. A gumi használat közbeni felmelegedése mindenképpen rontja az üzemanyag felhasználásának hatásfokát. Ha ezt pontosabban tudnánk mérni, máris jobban érdekelné a kerék-, fék-, futómű- és autógyártókat a modellünk.

- Egyre több településen, felsőoktatási intézményben indítanak gépészmérnöki képzést, többnyire az új, duális rendszer mentén. Ön elégedett a hazai gépészmérnöki utánpótlás helyzetével? Mi a véleménye arról a vélekedésről, hogy az egyetemről kikerülő mérnökök használhatatlanok az ipar számára? A gyárvezetők arra panaszkodnak, hogy sok energiájukat veszi el a betanítás.
- A megrendelő az ipar, a véleményük döntő. Én erről az oldalról ezt mégis másképp látom. Ne általánosítsunk. Valóban elhangzanak ilyen megjegyzések, sokszor jogosan, de ezt mi itt a Műegyetemen nem tudjuk elfogadni. De nem is kell elfogadnunk, mert mi pont az ellenkezőjét látjuk, sorban állnak a végzős hallgatóinkért a cégek, mert tudják, hogy minőségi „terméket” kapnak. A minap zajlott itt az immár tíz éve működő angol nyelvű mesterképzésünknek egyik záróvizsgája.

- Mi ez a képzés?
- Angol nyelven ingyenesen elérhető mesterképzés, az új BSc/MSc rendszerben az első ilyen volt Magyarországon. Skandináv, brit, francia és német, illetve a korábban, a karon már létező „Integrated Engineering” szak tapasztalatai alapján még én indítottam el. A műszakiaknak az angol a közvetítő nyelve. A Műegyetemre jó diákok jelentkeznek, nálunk nem probléma a nyelvtudás. Jelentős fejlődés ment végbe a rendszerváltás óta ezen a területen. Gépészeti modellezés a szak neve. Nem találtam fel a spanyolviaszt, hisz a TU Münchenen van egy hasonló képzés, az is angol nyelvű, és az is hasonló elnevezésű. Magas ide a felvételi pontszám, nehéz bejutni, sok a jelentkező. Nem kérünk külön pénzt, állami finanszírozásért tanítunk angolul. Félévente 35 embert veszünk föl, a környező országokban is nagyon népszerű ez a kurzus, és mindig akad német, olasz diákunk is.

- Visszatérve a záróvizsgára...
- Erre a mestervizsgára vállalati vezetőket is meghívunk, ezúttal Javier Gonzales Pareja, a Bosch Magyarország vezérigazgatója volt a vendégünk. Nem merném idehívni, ha igaz lenne az állítás, hogy félkész embereket bocsátunk ki. Ellenkezőleg, felírta a hallgatók nevét, hogy majd odafigyeljenek rá az állásinterjúkon a kiválasztáskor. Innen kerülnek ki a kiváló fiatal mérnökök, akik pont a hazai ipart gazdagítják. Példaként a Boschnál maradva, számos diplomatervet készítenek ott hallgatóink olyan mérőeszközökkel, amelyeket legfeljebb Kínában vagy Angliában láttam egy-egy szuper gazdag egyetemen. Kitűnő az együttműködésünk.

- Mi lehet az, amivel a vállalatvezetők mégis elégedetlenek?
- Pozitív gondolkodású ember vagyok, aki lelkesedik és csak a haladás érdekli. De nézzük, mi lehet a probléma. Mi a Műegyetemen kivételes helyzetben vagyunk, nálunk magas a felvételi pontszám. Nagyon nehéz szakok ezek, a mieink, a Gépészmérnöki Karon is. A végén viszont biztos állás várja a diákokat. A 2008-as válság óta óriási fordulat következett be. Ide jelentkeznek sokan az országos matematika és fizika versenyek győztesei közül. Régen nem voltak ilyen kedveltek a képzéseink, ma el vagyunk kényeztetve jó diákokkal, rohamosan csökken a kibukók aránya. Jók a „gyerekek”. De kevesen vannak. Az országnak most olyan ütemben kell a jó mérnök, amit jelenleg az egyetemek nem tudnak ebben az ütemben, az elvárt minőségben kiszolgálni. A kormány jól látja, hogy a mérnökképzésnek kaput kell nyitni. Nem is ütközünk létszámkorlátba, de sajnos, a képzésnek vannak más korlátai, a kapacitásunk. És új képzőhelyek indulnak szerte az országban, mert szükség van több mérnökre. Persze, ennek is lehetnek hátulütői. Gondoljunk csak bele, hogy a kilencvenes években nagy volt az informatikus hiány. Ma már az a probléma, hogy jó informatikust nehéz találni. A diplomák száma nő, de fönnáll a veszély, hogy hígul a szakma.

- Megoldás a duális képzés?
- A duális képzés egy rétegproblémára nagyon jó megoldást jelent, de nem gyógyír mindenre. Véleményem szerint ezt sokan félreértik. Úgy képzelik, hogy az egész képzést át kellene állítani duális képzésre. Nem, csak ott, azokon a területeken és azon cégek közreműködésével, ahol égető szükség van megfelelő szakemberekre. Az egészséges arány most fog kialakulni, ennek kereteit a törvény megadja. A cégek nem végzés után, hanem a tanulmányai alatt foglalkoznak a diákokkal, így a cégek valójában nem ússzák meg, hogy kitanítsák a fiatalokat, hanem ezt a folyamatot előbbre hozzák és a felsőoktatás keretein belül teszik meg. A Műegyetemen nekünk távlati célunk van. A kooperatív képzést jobban kedveljük – ennek is adottak ma a törvényi keretei, de kötetlenebb formában. Az iparral kooperálunk, a mesterképzéseink ezek megtestesülései. A végzőseink az iparban gyakornoki állással rendelkeznek, a diplomamunkák témáit mindig is az iparból hozták. A cégek jól magukhoz tudják kötni a tanulókat. Ez nekünk is jó, mert folyamatosan látjuk, hogy melyek azok a problémák, amelyekkel az ipar küszködik.

- Kész mérnököket ad az egyetem, vagy még csiszolni kell őket?
- Nem adhatunk kész mérnököt. Amikor kikerül egy fiatal egy céghez, az idősebb kollégáknak mindig az az első reakciója, hogy „hű, de okos”, mi mindent tud! A „gyerek” friss tudással érkezik, gondoljunk csak a folyamatosan fejlődő számítástechnikára. Lehet mondani, hogy a mechanika és a dinamika konvencionális dolgok, 350 éve találta ki Newton, azóta építgetjük. Mi változhat ebben? Ha elmondhatnám, hogy az utóbbi 20-25 évben, amióta ezt én itt tanítom, mi minden változott... Áthelyeződtek a súlypontok. A végzős a tudásával megijeszti a kollégáit, ez természetes. Az idősebb kollégák viszont a nagyon fontos tapasztalattal rendelkeznek, nekik ez ad is önigazolást. A gyakorlati érzéket, a tapasztalatot, az adott műhelyekben használt szakzsargont, a helyi szabványokat és a szoftvereket nem lehet számon kérni az egyetemi képzéstől. Ha csak egy-egy cég elvárásainak megfelelően képeznénk a diákokat, akkor azok öt év múltán eldobhatóak lennének. Mi olyan mérnököket képzünk, akik 10-20-30 év múlva is képesek lesznek váltani, átállni és megfelelni a változó technológiai kihívásoknak. Van alapismeretük, amire építkezni lehet. Az alapok nélkül nem megy. Sok hasznos alapismeretet megtanítunk a mérnököknek. Ezt ne vitassák el tőlünk.

- Ön számos külföldi egyetemen megfordult kutatóként, előadóként, tanárként. Mit tanult ezekből a tapasztalatokból és mit tanulhat a hazai felsőoktatás a külföldi példákból?
- Rengeteget tanultam. Soha nem fogom elfelejteni az első külföldi szakmai élményeimet. 1988-ban kerültem ki először a családommal két évre Newcastle-ba. Öttengelyes szerszámgépeket a nyolcvanas években csak hallomásból ismertünk itthon, a technológiát 1980-ban tiltólistára tették a nyugatiak. Nem lehetett exportálni kommunista országokba sem ezt, sem kompozitokat, szénszálas technológiákat, sok mindent. Az elméletet tudtuk, de csak barkácsoltuk az öt tengelyt és a számítógépes vezérlést, hungarocellből vágtuk ki a szép szoborfelületeket. Amikor kimentem, azt láttam, hogy az ipari partnernél sorban állnak az öttengelyes szerszámgépek, amelyek ontják a csavart szárnyprofilos turbinalapátokat. Elhatároztam, hogy az ott látottakat itthon is meg kell csinálni. A vasfüggöny leomlásával lehetőség is nyílt rá. Kint találkoztam először a kísérleti modális analízissel, ami még Angliában is újdonságnak számított. Itthon 1993-ban én is megcsináltam egy ilyen tantárgyat. A kísérleti modális analízis tantárgy tananyagát, ami a rezgésanalízisnek az egyik alapja, egy David Ewins nevű professzor – aki akkor a londoni Imperial College-ben tanított – könyvéből dolgoztam ki a diákoknak. Ewins ma a brit akadémia tagja, soha nem járt hazánkban. A meghívásomra áprilisban Magyarországra jön. Hatalmas elégtétel: azt jelzi, hogy valóban jó munkát végeztünk az elmúlt húsz-huszonöt évben. Ilyenkor úgy érzem, hogy volt értelme. A gépek és a számítógépek összekapcsolását is láttam hogyan tanítják már a 80-as években: egy hallgató ült le mellém a newcastle-i egyetem számítóközpontjában, rádugott a rendszerre egy biciklipumpát és úgy vizsgálta a nyomást a képernyőn, pumpálás közben. Akkor ez még újdonság volt. Ezek az első elemei a később nálunk is elindult mechatronika oktatásnak, ami ma a legsikeresebb szakunk. Nagy volt a lemaradásunk és az ide érkező nyugatiak kezdetben lenéztek minket. A paksi erőmű földrengésre történő minősítésekor – ami az uniós csatlakozás elengedhetetlen feltétele is volt – a magyar kutatókat a külföldi cégek képviselői eleinte csak szállás- és fuvarszervezésre használták, évek alatt jutottunk el addig, hogy egyre komolyabb mérnöki munkákat bíztak ránk. Innen indultunk és lám, hol tartunk most. Ma is mondom a „gyerekeknek”, akik mennek az iparba gyakorlatra, hogy minden munkáért le kell hajolni. Nem kell megalázkodni, csak egyetlen dolog előtt, a munka lehetősége előtt. Ha az embernek munkát adnak, akkor nem szabad nagyképűsködni. Az a feladat, hogy a labor vagy az üzemcsarnok sarkában rakjál rendet? Erre nem az a válasz, hogy én egy műegyetemista vagyok. Odamész, rendet raksz. Úgy raksz rendet, hogy a főnök azt mondja utána, na igen, itt egy műegyetemista rakott rendet. Olyan minőségben kell megcsinálni, hogy látszódjon, hogy te ennél sokkal többet tudsz és a következőben fontosabb munkát kapsz. Ezen a kilencvenes években az egész magyar mérnöki társadalom keresztülment. A munkával szemben alázattal kell viselkedni. És egyre több és bonyolultabb feladatot kaptunk.

- Mennyire jók, piac- és versenyképesek manapság a magyar mérnökök?
- Nagyon jók. Sajnos, vagy most örüljünk neki? A szakmánk nemzetközi, szinte kötelező is kimenni. Hogy mérnökként valaki sikeres legyen, külföldön is kell képeznie magát egy-két évig. Sokan vannak azok, akik külföldön telepednek meg. Lehet ezt negatívan értékelni, hogy most ezeket az agyakat elveszítettük. Pedig nem. Az adott cégnél látják, hogy ez egy jó mérnök és így a figyelem Magyarországra, az őt képző intézményre terelődik, ami ilyenformán hasznot hoz a hazai gazdaságnak. Amikor majd dönteni kell arról, hogy netán vesznek-e Magyarországról valamit, netán idetelepüljenek-e, akkor ezek a tapasztalatok is döntőek lehetnek.

- A kutatás rendszerint a jövőről szól, így a mérnökkutatók is nyilvánvalóan a holnapután problémáival foglalkoznak. Mit lát e tekintetben kritikus területnek az elkövetkező évtizedek járműiparában?
- Ahogy a bevezetőben mondtam, én mechanikával foglalkozom, ebből a szemszögből tudok válaszolni. A kerékköpeny, a gördülés az egyik alapprobléma. Aztán mindenki paradigmaváltást vár az elektromos autók kapcsán. Hogy ez a váltás milyen ütemben következik be, kérdés. Az olajáraktól sok minden függ. Annyira tökéletes lett mára az a szerkezet, amit belső égésű motornak hívunk, hogy ezt leváltani, ennél jobbat csinálni nehéz. Több tízezer mérnök százévnyi fejlesztőmunkája van benne. Sokan nem tudják, hogy a hibridekben is van egy szenzációs gépészeti megoldás, a központi elosztómű mechanikus. Ezért nem féltem a mi tudományunkat. Ha valaha meg is szűnik a belső égésű motorok fejlesztése, a megmaradó mechanikai részek tisztábbak lesznek, jobban modellezhetők, tökéletesebbek. Ahogy megjelenik az agymotor, az egész kerékfelfüggesztést újra kell értelmezni, megnő a keréktömeg. Az elpattanást, az úttartást, a kormányzást és mindent újra kell gondolni. Jó látni, hogy ma ezeket a diákok is észreveszik és a hallgatói versenyeken alkalmazzák is az új megoldásokat. Egy másik fontos kutatási terület a kormányzás és a fékrendszer kombinálása. A fékkel is lehet kormányozni és a kormánnyal is fékezni. Ezzel foglalkoznak ma a Knorr-Bremse és ThyssenKrupp csapatai is idehaza. Majd jön az autók és járművek, illetve az infrastruktúra közötti kommunikáció, a forgalomszervezés, az okos városok kérdése, az önvezető autók. Mindezekben van és lesz teendője mérnökeinknek, bőven.