KEGA 040STU-4/2016

Aplikácia konceptu Industry 4.0 v rámci modernizácie predmetu Technické prostriedky automatizovaného riadenia

Kľúčové slová: automatizácia, inovatívosť, modernizácia, učebná pomôcka, učebné zdroje

Ďalšie kľúčové slová: Industry 4.0, Technické prostriedky automatizovaného riadenia


Anotácia

Projekt je zameraný na implementáciu a využitie konceptu Industry 4.0 s cieľom modernizácie predmetu Technické prostriedky automatizovaného riadenia. V rámci projektu bude vyvinutý univerzálny, robustný systém využívajúci najnovšie trendy v automatizácii a informačných technológiách. Projekt umožní pomocou technologického konceptu CPS (Cyber-Physical Systems) zlepšiť výučbu nielen predmetu Technické prostriedky automatizovaného riadenia, ale aj iných predmetov. Vyvinutý systém bude možné využiť aj pri výučbe ďalších predmetov vďaka vytvorenej databáze, ktorú bude možné dopĺňať o rôzne relevantné výučbové materiály. Systém bude slúžiť študentom ako aj učiteľom počas samotnej výučby, ale aj počas domáceho samoštúdia. Systém bude navrhnutý tak, aby počas výučby čo najviac pomáhal vyučujúcemu a zároveň naučil študentov samostatnosti a analytickému mysleniu. Ďalším cieľom projektu je oboznámiť a naučiť študentov a vyučujúcich využívať moderné technológie pomocou ich integrácie do výučbového procesu.

Charakter výskumu a vývoja projektu

Výskumná časť projektu bude zameraná na skúmanie optimálnych možností využitia RFID, QR code a NFC pre jednoznačnú identifikáciu komponentov a zariadení používaných počas výučby TPAR. Budú skúmané aj iné možnosti identifikácie, pri ktorých však bude tiež hlavnú úlohu zohrávať použitie pre študentov atraktívnych technológií ako tablet a smartfón.
Ďalej budú skúmané možnosti využitia konceptu Industry 4.0 na skvalitnenie výučby TPAR ako napríklad nasadenie technológie Cyber-Physical systems do procesu výučby ako nástroja poskytujúceho študentom a učiteľom dokonalejší pohľad na používané zariadenia a komponenty (napr. využitím tzv. rozšírenej reality).
Vývojová časť projektu bude zameraná na vývoj systému, ktorý bude zahŕňať hardvérové a softvérové komponenty, ktoré dokopy budú slúžiť ako učebná pomôcka pri výučbe. Vyvinutý systém bude v sebe zahŕňať inovatívne technológie, ktoré zefektívnia proces výučby a z pohľadu študentov spravia výučbu atraktívnejšou.

Ciele projektu

1) Inovácia výučbového procesu využitím konceptu Industry 4.0
2) Zavedenie inovatívnych technológií do výučby
3) Použitím vyvinutého systému znížiť vyťaženosť vyučujúceho počas cvičení
4) Uľahčiť suplujúcim vyučujúcim adaptáciu k procesu výučby daného predmetu
5) Poskytnúť študentom inovatívnu učebnú pomôcku, ktorá v nich vyvolá väčší záujem o štúdium a uľahčí nadobudnutie nových vedomostí
6) Vyvinúť univerzálny a robustný systém pozostávajúci z hardvérových a softvérových komponentov, ktorý bude slúžiť ako učebná pomôcka
7) Vyvinutý systém navrhnúť tak, aby ho bolo možné (s prispôsobením obsahu) použiť aj počas výučby iných predmetov
8) Publikácia čiastočných a celkových výsledkov na domácich a zahraničných konferenciách a časopisoch


Životný cyklus projektu



  • 2016

    vykonaná analýza problémovej oblasti

    • sumarizácia poznatkov o súčasnom stave oblasti, do ktorej je projekt orientovaný
    • identifikované základné toky informácií
    • identifikované slabé miesta súčasného stavu

    vypracovaný katalóg používateľských požiadaviek na systém

    • špecifikované požadované funkcionality systému

    vypracovaný návrh hardvérovej a softvérovej architektúry systému

    • špecifikované požiadavky na hardvér pre jednotlivé vrstvy systému
    • špecifikované požiadavky na softvér pre jednotlivé moduly systému

  • 2017

    zverejnené webové sídlo projektu

    • základné informácie o projekte
    • životný cyklus projektu
    • galéria technických prostriedkov a laboratórií na využitie ktorých je projekt zameraný
    • projektový tím
    • výber z publikačných výstupov projektu

    vykonaná kompletizácia a zhotovenie relevantných výučbových materiálov

    • unifikácia formátov špecifikácie jednotlivých komponentov obsiahnutých v edukačnom systéme
    • digitalizácia získaných materiálov a technickej dokumentácie v tlačenej forme
    • príprava podkladov na identifikáciu objektov výučby pomocou QR kódov
    • návrh využitia moderných CPS technológií v edukačnom systéme

    vykonaná čiastočná implementácia navrhnutých HW a SW riešení

    • návrh a čiastočná implementácia funkčného modelu systému pomocou prvkov v notácii UML na základe katalógu používateľských požiadaviek
    • návrh a čiastočná implementácia dátového modelu systému

  • 2018

    realizovaná finálna implementácia systému

    • kompletná implementácia dátového modelu systému na platforme mysql
    • kompletná implementácia funkčného modelu systému vo forme webovej aplikácie implementovanej do webového sídla projektu založenom na platforme wordpress s využitím prostriedkov php, sql, javascript, jquery, css, html

    vykonané testovanie implementovaných HW a SW riešení

    • definícia testovacích scenárov
    • realizácia testovacích scenárov

    tvorba dokumentácie k zhotovenému systému

    • vypracovanie používateľského manuálu k učiteľskému a študentskému modulu výučbového systému

Galéria

Projektový tím
Štruktúra riešiteľského kolektívu z odboru aplikovaná informatika a automatizácia, s jeho skúsennosťami a doterajšími výsledkami vedecko-výskumnej a publikačnej činnosti vytvára predpoklady pre zvládnutie riešenia nastolených problémov a splnenie vytýčených cieľov.

Vedúca projektu

Ing. Bohuslava Juhásová, PhD.
vysokoškolská učiteľka MTF STU v Trnave

Zástupca vedúcej projektu

doc. Ing. Michal Kopček, PhD.
vysokoškolský učiteľ MTF STU v Trnave

Riešiteľ

doc. Ing. Peter Schreiber, CSc.
vysokoškolský učiteľ MTF STU v Trnave

Riešiteľ

Ing. Martin Juhás, PhD.
vysokoškolský učiteľ MTF STU v Trnave

Riešiteľ

Ing. Igor Halenár, PhD.
vysokoškolský učiteľ MTF STU v Trnave

Riešiteľ

Gennadii Samsonov
výskumný pracovník MTF STU v Trnave

Riešiteľka

Ing. Andrea Peterková, PhD.
vysokoškolská učiteľka MTF STU v Trnave

Riešiteľ

Ing. Martin Németh, PhD.
vysokoškolský učiteľ MTF STU v Trnave

Riešiteľ

Ing. Eduard Nemlaha, PhD.
vysokoškolský učiteľ MTF STU v Trnave

Riešiteľ

Ing. Martin Neštický, PhD.
vysokoškolský učiteľ MTF STU v Trnave

Riešiteľ

Ing. Tibor Horák
doktorand MTF STU v Trnave

Riešiteľ [2017]

Ing. Marcel Nikmon
doktorand MTF STU v Trnave

Vedúci projektu [2016]

Ing. Tomáš Škulavík, PhD.
výskumný pracovník MTF STU v Trnave

Riešiteľ [2016]

Ing. Andrej Eliáš, PhD.
výskumný pracovník MTF STU v Trnave

Riešiteľka [2016]

Ing. Barbora Zahradníková
doktorandka MTF STU v Trnave

Riešiteľka [2016]

Ing. Alena Kopčeková
doktorandka MTF STU v Trnave
Ústav aplikovanej informatiky, automatizácie a mechatroniky
Ústav aplikovanej informatiky, automatizácie a mechatroniky prevádzkuje výskumné pracovisko Automatizácie a Informatizácie Výrobných Procesov a Systémov (AIVPS) ako flexibilný systém automatizovaného riadenia technologických a výrobných systémov. Zámerom pracoviska je etablovanie silného regionálneho centra excelentnosti zameraného predovšetkým na automobilový a strojársky priemysel, ktorý je v našom regióne silne zastúpený (VW Slovakia, PSA Peugeot-Citroen, ZF Sachs, Boge Rubber and Plastics a podobne). Vybudované výskumné pracovisko bude výrazne posilňovať transfer inovácií do priemyselných subjektov.

Výskumná charakteristika

Výskum na Ústave aplikovanej informatiky, automatizácie a mechatroniky (UIAM) Slovenskej Technickej Univerzity je orientovaný do oblasti informatizácie a automatizácie riadiacich procesov na všetkých úrovniach riadenia priemyselnej výroby a reflektuje moderné trendy riadenia procesov podľa pyramídového modelu. Základná stratégia riadenia výskumu UIAM vychádza striktne z požiadaviek európskej legislatívy na harmonizáciu procesov pre vývoj a prevádzkovanie hierarchických systémov riadenia, ako aj na požiadavky vertikálnej integrácie informačných systémov riadenia. Orientácia výskumu UIAM je daná snahou o naplnenie globálnych cieľov rozvoja ľudskej civilizácie:
1) prostriedkami automatizácie v maximálnej miere prispievať k znižovaniu spotreby energie, čo má priamy dosah na vývoj ekológie,
2) dôsledným rozpracovaním všeobecných požiadaviek formulovaných v medzinárodných štandardoch realizovať vývoj bezpečnostne kritických riadiacich systémov, čo má vplyv na zvyšovanie bezpečnosti a ochrany zdravia,
3) využitím modelovania a testovania zložitých softvérových produktov zvyšovať efektívnosť vývoja, prevádzkovania a udržiavania hierarchických systémov riadenia procesov.

Na základe týchto princípov je výskum UIAM orientovaný do nasledujúcich oblastí:
1) analýza, modelovanie, simulácia a optimalizácia výrobných systémov a procesov,
2) Big Data a získavanie znalostí pre riadenie procesov,
3) vývoj integrovaných systémov riadenia priemyselných procesov,
4) implementácia inteligentných metód riadenia a metód analýzy a spracovania údajov,
5) výskum a vývoj v oblasti modelovania, simulácie a analýzy technologických procesov a mechanických a mechatronických systémov,
6) riadenie robotických systémov,
7) riadiace systémy pre bezpečnostno-kritické procesy v priemysle,
8) aplikácie automatizácie (v automobilovom priemysle, v energetike, v strojárstve, zdravotníctve a pod.).

Kontakt

  • +421 906 068 409
  • MTF STU, Pavilón T02, J. Bottu 25, 917 24 Trnava
scan QR code


16

Riešiteľov

24000

Výskumných hodín

19

Záverečných prác

16

Výstupov

Výber z publikačných výstupov

Fuzzy control of indirect heat exchanger implemented in Simulink

2016 IEEE 20th Jubilee International Conference on Intelligent Engineering Systems (INES)

The article deals with designing a fuzzy controller for indirect heat exchanger in virtual environment. The fuzzy logic is used for controlling input flow of liquid with constant temperature to achieve the desired output temperature of the liquid. The goal of the paper is to explore the possibilities to implement and realize the potential of fuzzy control in areas belonging to the domain of classical regulation. The controlled system as well as the fuzzy controller was modeled in Matlab Simulink and multiple simulations were performed to detect the system behavior under various conditions. The recorded and analyzed simulation results will be used for implementation of the industrial controller utilising fuzzy logic.

Neštický M. - Škulavík T.

Neštický M. - Škulavík T.

Design of communication scheme in modern factory in accordance with the standard of Industry 4.0

Research Papers, The Journal of Slovak University of Technology

The article in first describes the current state of the problem in area of communication in modern factories. Next in the article is given a summary of requirements that must be implemented for the possibility of establishing a compatible and safe communication system. Final part of the article is given a proposal of communication model suitable for the implementation.

Halenár I. - Juhásová B. - Juhás M.

Halenár I. - Juhásová B. - Juhás M.

Embedded PLC webserver and posibilities of its utilisation

Research Papers, The Journal of Slovak University of Technology

The concept Industry 4.0 is a top theme of today. Even if it represents so-called 4th industrial revolution its main ideas could be used also to support the education of subjects from IT and automation. Furthermore, the basic IT and web technologies inherited by this concept are very well known to the students. This paper introduces embedded webserver of PLC and the options of its optimal utilization. The web server is essentially a simple and widely well-known technology, therefore it was chosen as an example.

Kopček M.

Kopček M.

TCP/IP protocol utilisation in process of dynamic control of robotic cell according Industry 4.0 concept

2017 IEEE 15th International Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics

Communication and possibilities of flexible manufacturing systems control through a variety of communication protocols are described in this article. The main core of the article is to design robotic cells control by using the standard Ethernet (non-RT) while maintaining safety and quality of production, and the system is able to dynamically respond to changes in the production process. The core of the practical part is to design communication via the TCP/IP and socket technology, robot software design and the result of trials performed under real conditions in a heterogeneous environment of the production line with multiple types of robots and conveyor belt.

Juhásová B. - Juhás M. - Halenár I.

Juhásová B. - Juhás M. - Halenár I.

Augmented reality as an instrument for teaching industrial automation

2018 IEEE Cybernetics & Informatics (K&I)

Augmented Reality is a progressive tool in the field of education and learning systems. The subject of the article is the introduction of a learning system focused on the teaching of subjects from the field of industrial automation. However, the modularity and versatility of its design mean that the system is universally applicable to the teaching of any technical subject matter. The solution is built on an open source platform, which underlines the low cost of the system. The use of the A-Frame framework in combination with the AR.js project allows for a combination of learning information and real-world images on commonly available mobile devices in augmented reality to be offered. Additionally, the information is supplemented by real-time process information from the process level control elements of selected subsystems of the complex production line AFB Factory by Festo Didactics.

Juhás M. - Juhásová B.

Juhás M. - Juhásová B.

Augmented Reality in Education 4.0

2018 IEEE 13th International Scientific and Technical Conference on Computer Sciences and Information Technologies (CSIT2018)

The subject of the article is to summarize the emerging trends in education in relation to the requirements of Industry 4.0 and present possibilities of their use. One option is using augmented reality as part of a modular learning system. The main idea is to combine the elements of the CPS technology concept with modern IT features, with emphasis on simplicity of solution and hardware ease. The synthesis of these principles can combine in a single image on a conventional device a realistic view at the technological equipment, complemented with interactive virtual model of the equipment, the technical data and real-time process information.

Juhás M. - Juhásová B. - Halenár I.

Juhás M. - Juhásová B. - Halenár I.

Kontakt

V prípade záujmu o náš projekt nás neváhajte kontaktovať