PREMIER FARNELL UK
Reklama

ZIMS sa zaoberá trendmi budúcnosti

19.12.2013 | Branislav Bložon
Priemerné hodnotenie: 4.5 | Vaše hodnotenie:
ZIMS sa zaoberá trendmi budúcnosti

Pred štyrmi rokmi vznikol Stredoeurópsky technologický inštitút CEIT a.s. Za jeho zrodom stoja poprední predstavitelia Žilinskej univerzity, ktorých pozornosti neušlo, že mnohé schopné študentské a doktorandské práce zapadli na pôde univerzity prachom po odchode ich riešiteľov. Založením inštitútu sa zachovala kontinuita a vzniklo miesto, kde sa môže v rozvíjaní prác pokračovať. Jedno z oddelení CEIT-u je aj spoločné pracovisko so Žilinskou univerzitou ZIMS (Žilinský inteligentný výrobný systém). Jeho ústrednou úlohou je výskum, vývoj a experimentovanie v oblasti nových trendov inteligentných výrobných systémov. Zaoberá sa otázkami typu ako by mala byť postavená fabrika budúcnosti, aké postupy montáže prinesie pokrok, do akej miery bude zasahovať človek do konfigurácie zariadení, či v akom rozsahu bude aplikovaná umelá inteligencia. Vedúcim pracoviska ZIMS je Ing. Ján Rofár, PhD., úspešný doktorand Katedry riadiacich a informačných systémov na Elektrotechnickej fakulte Žilinskej univerzity, kde sa špecializoval na bezpečnú komunikáciu v priemysle. V poslednom 3. ročníku doktorandského štúdia sa v rámci riešenia jedného projektu ocitol na Ústave konkurencieschopnosti a inovácií. Po jeho skončení dostal ponuku byť súčasťou novo založeného inštitútu CEIT. Tvrdí, že je spokojný, pretože robí, čo ho baví. Porozprávali sme sa s ním o CEIT-e ale najmä o pracovisku ZIMS. 

Čo je to inteligentný výrobný systém?

Je to výrobný systém, ktorý sa dokáže prispôsobiť vonkajším a vnútorným zmenám, je schopný rýchlej rekonfigurácie, dokáže pohotovo a správne reagovať na zmeny. Pri súčasnej koncepcii zohráva stále dôležitú úlohu človek, ktorému inteligentný systém po vyhodnotení zmien ponúka možnosti na vykonanie príslušných operácií. Systém sám o sebe teda rozhodnutia nevykonáva. V praxi ide väčšinou
o optimalizáciu výrobných procesov.

Čím sa zaoberá ZIMS?

Podstatou ZIMS je výskum, vývoj a experimentovanie v oblasti inteligentných výrobných systémov. Snažíme sa o prepojenie projekčnej a implementačnej časti inteligentných výrobných systémov. Aplikujeme vlastne formu PLM (Product Lifecycle Management) systémov a navrhujeme produkty od samého začiatku ich dizajnu, cez technológie použité na výrobu, navrhovanie výrobných a logistických procesov až po virtuálne uvedenie do prevádzky a samotnú implementáciu automatizovaných zariadení ako je napr. priemyselná robotika, priemyselná automatizácia a logistické AGVsystémy. Laboratórium ZIMS je hlavne zamerané na dlhodobý výskum a nie na priame komerčné projekty, na ktoré sa špecializujú ďalšie divízie skupiny CEIT group. Samozrejme, vieme poskytnúť naše služby aj pre priame požiadavky z komerčnejsféry, nie je to však priorita. 

CEIT resp. ZIMS je teda schopný vytvoriť produkt na objednávku spolu so všetkými procesmi, ktoré s výrobou produktu súvisia?
Takúto komplexnú požiadavku sme ešte nedostali, ale keby sme zapojili všetky sily a kapacity, ktoré máme k dispozícii, sme toho schopní. Máme dlhú tradíciu v oblasti výrobných procesov. CEIT vznikol aj vďaka veľkej iniciatíve Prof. Gregora, ktorý sa venuje práve výrobným systémom.

Pozoruhodným pracoviskom laboratória ZIMS je tzv. 3D jaskyňa. K čomu slúži?

Ide o sofistikovaný priestor, ktorý prepája virtuálnu realitu s človekom. Používa sa na projektovanie produktov, technológií a procesov a zároveň sa využíva ako nástroj pre vizualizáciu a riadenie inteligentných výrobných systémov. Technológia 3D jaskyne sa vyvíja približne 15 rokov. My to nazývame ako sekcia imerzívnych technológií, čiže takých, ktoré vťahujú človeka do virtuálnej reality
a umožňujú mu s ňou priamu interakciu v podobe ovládacích prvkov, či snímacích (trackovacích) zariadení ako istá forma HMI rozhraní. Vieme tu simulovať priestory skutočnej fabriky alebo ju využiť priamo na projektovanie produktov. V 3D jaskyni je možné vo virtuálnej realite naprojektovaný alebo naskenovaný skutočný výrobok resp. produkt upraviť, prípadne analyzovať, či manipulovať s ním. K dispozícii je stereoskopia a použitím 3D okuliarov sa docieľuje aj priestorový efekt. Momentálne sa nachádzame v prvej fáze budovanie našej 3D jaskyne. V druhej fáze s plánom realizácie do konca roka 2014 chceme dosiahnuť plynulú projekciu na bočných stenách a podlahe a inštaláciu snímacích zariadení.

Dôležitým prvkom vývoja ZIMS-u je softvér. Na čo všetko sa dá použiť?

Vyvíjame a vytvárame rozsiahly softvér, ktorý slúži na vizualizáciu, monitorovanie a holonické riadenie výroby. Súčasťou tohto balíka je 3D vizualizačný softvér, ktorého využitie by sme radi videli v priemyselnej výrobe v obdobe SCADA systémov. Operátor sa bude pohybovať po prevádzke a prostredníctvom tohto systému bude vidieť činnosť jednotlivých zariadení. V budúcnosti by takáto pokroková technológia mohla nájsť svoje uplatnenie napríklad v riadiacich centrálach a dispečingoch závodov a fabrík.

Softvér využívame tiež na projektovanie produktov. S tým úzko súvisí digitalizácia objektov, ktorú tu vykonávame. Pre ilustráciu, digitalizácia priemerne veľkého konštrukčného dielu trvá približne 3 hodiny. Vytvorí sa tým digitálna reprezentácia predmetu, na ktorom môžu následne projektanti vykonávať príslušné zmeny aj za pomoci 3D jaskyne. V prípade potreby sú schopní zmeny na diele vytlačiť aj na 3D tlačiarňach, ktorými disponujeme. V súčasnosti vieme vytlačiť naozaj zložité tvary. Vzorovým príkladom môže slúžiť zmenšený model AGV vozíka, ktorý sme si vytlačili z jedného kusu. Divízia CEIT-u v Košiciach so zameraním na biomedicínske inžinierstvo disponuje tlačiarňou, ktorá vyhotoví objekt z kovu. Jednou z jej posledných aplikácií bolo vytlačenie úlomku ľudskej sánky z titánu.

Softvér našiel svoje uplatnenie takisto na pracovisku projektovania výrobných a logistických procesov. Projektanti majú k dispozícii skener, ktorý okrem iného využili v bratislavskom závode Volkswagenu, kde ním naskenovali prevádzku. Nemecká automobilka plánovala uskutočniť zmeny vo výrobe a tým aj v priestorovom usporiadaní. Tie sa dajú výhodne vykonať a nasimulovať vo vizualizačnom prostredí. Skenerom sa dá vo všeobecnosti dopracovať k reálnemu skutkovému stavu priestorového rozloženia v priestoroch závodu.

Softvér z našej dielne používame tiež v prototype zariadenia pre rozšírenú realitu. Základnou myšlienkou tohto zariadenia je monitorovanie výroby práve v momente, keď sa človek nachádza v prevádzke. Využiť ho môže napr. kontrolór, ktorý si potrebuje overiť diely
a zariadenia. O každom diele a zariadení by mal softvér obsahovať dostatočné informácie. V spojení s okuliarmi je možné získať v rozšírenej realite aj 3D zobrazenie. Súčasné 3D okuliare však nie sú natoľko technicky vyspelé, aby ich používanie bolo v tomto prípade bezproblémové. Ich najväčším neduhom je ťažkopádna ovládateľnosť. Posun vpred možno bude znamenať príchod Google Glass okuliarov.

Možno tento softvér považovať za tzv. digitálnu fabriku?

Digitálna fabrika je vyslovene o projektovaní. Náš softvér posúva digitálnu fabriku aj do reálnej výroby. Navyše je citeľne lacnejší.

S entuziazmom sa tu venujete holonickému riadeniu. Aké to je riadenie?

Holonické riadenie je dá sa povedať špeciálna forma agentového riadenia. Výrobné zariadenia majú svoju virtuálnu reprezentáciu tzv. agenta. Pomocou agenta dokážeme ľahko rekonfigurovať daný systém, zmeniť jeho funkcionalitu, dokážeme vytvoriť redundanciu použiteľnú v prípade poruchy. Čiže celá reálna fabrika môže mať reprezentáciu vo virtuálnom priestore, kde vieme všetko monitorovať, zbierať dáta a analyzovať a zároveň to prepojiť s optimalizačnými algoritmami pomocou umelej inteligencie. Tie vedia prepočítavať výrobné a logistické toky alebo zmeniť typ výroby. Je to vlastne koncept prepojenia riadiaceho softvéru a pokrokových automatizačných a robotických technológií.

Významným vývojovým počinom je nástroj na implementáciu výrobných alebo logistických procesov. Našiel svoje uplatnenie
v praxi?

Ide o užitočný nástroj v podobe simulačnej hry, ktorá ľuďom názorne predvedie, že zmeny v zabehaných postupoch a činnostiach si je možné jednoducho osvojiť. V praxi sa už osvedčila. Potvrdzuje to nedávny prípad spoločnosti, ktorú dodávatelia zásobovali na princípe Just in Time, čiže kamióny prichádzali do spoločnosti od každého dodávateľa. Spoločnosť si zaumienila prejsť na Milk Run princíp zásobovania, keď jeden kamión obieha všetkých dodávateľov a jednotlivé tovary sa do neho naskladňujú na základe presne stanovenej postupnosti a definovaných postupov. Naložený kamión následne prichádza do spoločnosti. Takúto zmenu mali dodávatelia problém akceptovať, pretože sa nazdávali, že sa to nepodarí zrealizovať.A vďaka spomínanej hre pochopili, že prejsť na iný charakter zásobovania nebude až taký problém. Momentálne je o hru pomerne veľký záujem. Záujemcovia sú dokonca z Brazílie a Číny. 

Najväčšia časť laboratória ZIMS patrí priemyselnej automatizácie. Čomu všetkému sa tu venujete?

Snažíme sa vyvíjať nové riešenia v oblasti priemyselnej automatizácie, informatiky a robotiky. Náš vlastný softvér by sa mohol zaradiť niekde na rozhranie SCADA a MES systému, čiže ide o softvérovú riadiacu platformu, pričom koncept riadenia je postavený na holonickom princípe. Pre každé zariadenie tvoriace subsystém sa snažíme vytvoriť príslušného agenta, s ktorým potom vieme pomocou nášho softvéru manipulovať a meniť jeho funkcionalitu. Dnes to je takisto možné, ale len po zásahu kompetentného programátora, ktorý musí zmeniť trasy, preprogramovať robota a riadiaci systém.

Snahou je vytvoriť taký koncept, aby tieto činnosti zvládol inžinier vo výrobe a mohol si napr. modifikovať sled jednotlivých operácií. Z toho vyplýva, že funkcionalitu každého jedného zariadenia, ktorým disponujeme, sa snažíme koncepčne rozložiť na nejaké základné výkonné funkcie a tie následne riadiť pomocou príslušného agenta. Princíp holonického riadenia je v tom že aj celkový systém môže mať svojho agenta, ktorý spravuje agendu celého systému. Spôsob programovania resp. konfigurácie hardvérových zariadení ako sú napr. PLC automaty ovplyvniť nevieme. Dokážeme však PLC naprogramovať tak, aby dokázalo komunikovať s naším softvérom, kde v grafickej podobe zadávame PLC-ku požadovanú funkcionalitu.

Na čom budete pracovať v najbližšom období?

Zakrátko spúšťame projekt virtuálneho uvedenia do prevádzky, kde jedno z riešení bude, že pomocou platformy Technomatics od firmy Siemens, a jednotlivých projekčných nástrojov ako Proces simulate, Proces designer a podobne, vytvoríme našu mini fabriku. Reálne riadiace systémy v nej potom vieme s virtuálnym priestorom prepojiť prostredníctvom OPC servera, či iných komunikačných protokolov
a overiť ich funkcie. Platforma Technomatics je štandardný PLM komerčný produkt, s ktorým máme bohaté skúsenosti. Práve na týchto nástrojoch si vieme overiť synergiu medzi projekčnými a riadiacimi nástrojmi a následne experimentovať s ich použitím. Snahou je prepojiť PLM systémy s reálnou automatizáciou.

Automobilka Mercedes pomocou virtuálneho uvedenia do prevádzky už postavila kompletne novú halu. Pred spustením samotnej prevádzky sa spoľahlivosť algoritmov riadiacich systémov kompletne overí v tomto virtuálnom priestore. Prináša to veľkú úsporu času, pretože programátor môže vo virtuálnom prostredí odzrkadľujúcom realitu programovať riadiace systémy bez toho, aby to musel robiť na reálnych zariadeniach. V súčasnosti sa v priemyselnej praxi overuje činnosť riadiacich systémov takmer vždy až v reálnej aplikácii.

Ďakujem za rozhovor.



Diskusia k článku

Žiadny príspevok v diskusii. Pridajte svoj názor »

Ing. Anton Gérer

Jadro láka súkromných investorov

Už viac ako 60 rokov sa dá elektrická energia vyrábať v jadrových reaktoroch....

Ing. Anton Gérer
Prabhu Soundarrajan

Internet vecí – z domu do priemyslu

Priemyselný internet vecí (IIoT) bol v roku 2015 veľmi obľúbenou témou. Vznikli...

Prabhu Soundarrajan
prof. Ing. František  Janíček, PhD.

Energetika je chrbticou celého hospodárstva

V decembri 2015 sa v Paríži stretli vrcholní predstavitelia krajín sveta a...

prof. Ing. František Janíček, PhD.

Technical Computing Camp 2016, Brno, ČR

08.9.2016, 08:30 - 09.9.2016
Hotel Fontána, Brněnská přehrada, Brno, ČR

Medzinárodný strojársky veľtrh 2016, Brno, ČR

03.10.2016, - 07.10.2016
Brno - Výstavisko, ČR

Workshop CTDSG’16, Praha, ČR

11.10.2016 - 13.10.2016
Praha, Česká republika

ELO SYS 2016, Trenčín

11.10.2016 - 13.10.2016
areál Expo Center Trenčín
REinEU 2016
Reklama

Kalendár podujatí

Predchádzajúci mesiac Júl 2016 Nasledujúci mesiac
Po Ut St Št Pi So Ne
  1 2 3
4 5 6 7
Podujatia na deň 7.7.2016
IOT EXPO BRATISLAVA 2016 - Internet of Things

07.7.2016, 8:30 - 08.7.2016, 12:30

8
Podujatia na deň 8.7.2016
IOT EXPO BRATISLAVA 2016 - Internet of Things

07.7.2016, 8:30 - 08.7.2016, 12:30

9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31
RSS | iCal
logo
Priemerný plat mužov a žien v odvetví Strojársky priemysel
1 086 EUR
989 EUR