Tento obor připravuje studenty na samostanou tvůrčí práci v konstrukční praxi a klade důraz na komplexní znalosti, integrování poznatků vědy, techniky a také umění v procesu projektování. Studenti , kteří se soustředí na problémy oblasti procesního inženýrství, jsou vedeni k samostatnosti při řešení vývoje, optimálního vedení, efektivního navrhování a projekce procesů v různých průmyslových oblastech.

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

1. Aplikace Fin Ray principu pro automatizaci výrobních procesů

   Navrhovaná vědecká práce je zaměřena na rozpracování metodologií a aplikací Fin Ray principu pro automatizaci výrobních procesů. Cíl vědecké práce spočívá v návrhu robotů využívajících Fin Ray principu, naprogramování a ověření správnosti jejich funkcí. Je nutno rozpracovat metodologii jejich využití ve výrobních systémech a navrhnout jejich zařazení do výrobního podniku. Cílem je i rozpracovat odpovídající SW a HW podporu pro úspěšnou aplikaci těchto nových přístupů do průmyslu.

   Školitel: Simeonov Simeon, doc. Ing., CSc.

2. Bionický přístup v mechatronice a robotice

   Bionika je interdisciplinární obor propojující znalosti biologie, matematiky (obecně přírodních věd) s technickým řešením daného problému (obecně inženýrský přístup). Úkolem bioniky je vyhledávat ty biologické struktury a procesy, které by mohly mít význam jako podnět pro realizaci technických a technologických zařízení, bez ohledu na to, zda je daný biologický systém již dostatečně znám a prozkoumán. Navrhovaná vědecká práce je zaměřená na rozpracování metodologií a nových bionických přístupů v oblasti robotiky a obecně i mechatroniky. Jedná se o bionický přístup v oblasti článkových robotů a manipulátorů a také v oblasti robotiky ve specifickém prostředí (podvodní roboty, létající roboty, apod.). Cíl vědecké práce spočívá v aplikaci bionického přístupu pro tento druh robotů, jejich modelování za použití speciálních SW nástrojů (Matlab, Simulink, apod.) a realizace funkčních prototypů.

   Školitel: Simeonov Simeon, doc. Ing., CSc.

3. Inteligentní MES systémy

   Navrhovaná vědecká práce je zaměřená na rozpracování metodologií a algoritmů inteligentních MES systémů řízení strojírenské výroby, využívajících simulačních metod, metod umělé inteligence, heuristických algoritmů, apod. zejména pro hodnocení rozdílů vznikajících mezi výrobními plány (rozvrhy) a skutečným průběhem výroby. Na základě inteligentních algoritmů je znovu spouštěn systém plánování a jsou zpracována doporučení pro managery. Cíl vědecké práce spočívá v následujícím: navrhnout tyto inteligentní algoritmy, naprogramovat a ověřit správnost jejich funkcí. Rozpracovat metodologii jejich využití ve výrobních systémech a navrhnout jejich zařazení do informačního systému výrobního podniku. Rozpracovat odpovídající SW podporu pro úspěšnou aplikaci těchto nových přístupů do průmyslu.

   Školitel: Simeonov Simeon, doc. Ing., CSc.

4. Inteligentní multisenzorický systém výrobních strojů pro INDUSTRY 4.0

   Čtvrtá průmyslová revoluce označována jako INDUSTRY 4.0 vyžaduje vývoj inovovaných strojů s integrovaným multisenzorickým systémem umožňujícím co největší poznání chování stroje a jeho vizualizaci ve virtuálním prostředí. Vyvíjený multisenzorický systém zahrnuje i logické jednotky shromažďující a zpracovávající data ze senzorů a vytvářející výstupní signály pro vybrané aktuátory. Součástí systému bude rovněž monitorovací rozhraní přístupné přes internetové protokoly (Internet of Things) a obsahující "smart" aplikace podporující vybrané rozhodovací procesy (Cyber Physical Systems). Výstupem práce bude zpracování platformy pro inteligentní multisenzorický systém aplikovatelné u vybraného typu výrobního stroje a splňující požadavky kladené na INDUSTRY 4.0.

   Školitel: Blecha Petr, doc. Ing., Ph.D., FEng.

5. Lidská hlediska spolehlivosti

   Téma bude zaměřeno na problematiku lidských hledisek spolehlivosti v pracovním systému (člověk, stroj, technická zařízení, pracovní prostředí), a to ve všech etapách životního cyklu. Budou rozebrány jednotlivé součásti pracovního systému a jejich interakce. Budou zkoumány faktory utvářející výkonnost lidí, dále se téma bude zaobírat analýzou bezporuchovosti lidské činnosti, identifikací možností vzniku lidské chyby a analýzou lidských selhání s cílem stanovit protiopatření. Předpokládá se rozbor a hodnocení stávajících přístupů a především vývoj přístupů a metod nových, které budou náležitě verifikovány na konkrétních příkladech ze strojírenské praxe. Doktorská práce bude důsledně vycházet z požadavků kladených na INDUSTRY 4.0 (čtvrtá průmyslová revoluce).

   Školitel: Hammer Miloš, doc. Ing., CSc.

6. Management a inženýrství údržby

   Téma se bude týkat organizace údržby ve firmě, metod plánování a rozvrhování, financování, klíčových ukazatelů výkonnosti, hodnotově řízené údržby, řízení a controllingu i benchmarkingu údržby. Zvláštní pozornost bude soustředěna na modelování a optimalizaci preventivní údržby a na údržbu zaměřenou na bezporuchovost. Budou hodnoceny a porovnávány stávající přístupy, postupy, metody a rovněž předloženy metody zcela nové, které budou náležitě verifikovány na konkrétních případech ze strojírenské praxe. Doktorská práce bude důsledně vycházet z požadavků kladených na INDUSTRY 4.0 (čtvrtá průmyslová revoluce).

   Školitel: Hammer Miloš, doc. Ing., CSc.

7. Multiparametrická diagnostika strojů

   Téma je příspěvkem k využití multiparametrické diagnostiky k posouzení stavu vybraných strojů z průmyslové praxe. Pozornost bude soustředěna především na vibrodiagnostiku, termodiagnostiku, hlukovou diagnostiku a elektrodiagnostiku, na aplikaci uvedených metod u jednotlivých zařízení nebo jejich částí a hodnocení získaných výsledků. Doktorská práce bude důsledně vycházet z požadavků kladených na INDUSTRY 4.0 (čtvrtá průmyslová revoluce).

   Školitel: Hammer Miloš, doc. Ing., CSc.

8. Návrh hydraulického vyvažování mechanických lisů

   Vyvažování u mechanických lisů slouží k vymezení vůlí a snížení rázů v klikovém mechanismu při dosednutí nástroje na materiál. Vyvažování se skládá s vyvažovacích válců, které jsou umístěny ve stojanu zařízení a spojeny s beranem. Do vyvažovacích válců je připojený obvod ovládacího média. Změnou tlaku v obvodu se reguluje síla působící proti pohybu beranu a největší je v dolní mrtvé poloze. V současné době je obvod napájen vzduchem. Z hlediska velikosti vyvažovaných hmot u velkých lisů jsou vyvažovací válce napájené vzduchem robustní konsrukce. Využitím hydraulického média lze velikost válců zmenšit, případně využitím proporcionální techniky lépe řídit průběh vyvažovací síly.

   Školitel: Kolíbal Zdeněk, prof. Ing., CSc.

9. Návrh standardizačních metodik pro EMA aktuátory

   Cílem práce je návrh standardizačních metodik pro vývoj elektromechanických aktuátorů (EMA), nasazených v leteckých aplikacích včetně návrhu modularity elektrických částí. Navržené postupy budou verifikovány na vývoji EMA s bezkartáčovým stejnosměrným motorem (EC motor) jako akčním členem. Součástí disertační práce bude také návrh HW modulární řídicí elektroniky aktuátoru, při jejímž návrhu je podmínkou zohlednit maximální modularitu funkčních celků a použití komerčně dostupných komponent za předpokladu dodržení stejné spolehlivosti a životnosti jako u obvykle používaných komponent v letectví. HW musí respektovat stanovené požadavky předepsané normou RTCA DO-160G. Navržené řešení HW bude verifikováno za účelem ověření požadované životnosti a robustnosti při zadaných extrémních provozních podmínkách.

   Školitel: Singule Vladislav, doc. Ing., CSc.

10. Řešení diagnostiky obráběcích strojů

    Cílem práce je řešit problematiku diagnostiky funkčních částí výrobních strojů jak z pohledu predikce poruch částí stroje nebo obrobku, tak z pohledu detekce jevů souvisejících s nevhodnými řeznými podmínkami, deformací stroje i obrobku a klimatickými podmínkami. Výsledkem práce bude návrh diagnostického zařízení, které bude schopné detekovat maxim z uvedených problémů, o kterých bude informovat obsluhu, v ideálním případě obráběcí stroj. Řešení bude realizováno ve spolupráci s výrobci obráběcích stojů, výzkumným centrem Intemac Solutions, s.r.o., v rámci VUT bude navázáno na NETME.

    Školitel: Singule Vladislav, doc. Ing., CSc.

11. Simulační analýzy částí mechatronických soustav

    Práce bude zaměřena na problematiku vícetělesového numerického modelování mechatornických soustav. Těžištěm práce bude systémový návrh numerických modelů respektující reálné okrajové podmínky popisující průmyslovou aplikaci těchto systémů. Součástí práce bude i verifikace výsledků simulací na zkušebních standech respektive vybraných průmyslových mechatronických soustavách.

    Školitel: Marek Jiří, prof. Dr. Ing., Ph.D., DBA

12. Systémová optimalizace provozu výrobních strojů

    Klíčovým prvkem jak INDUSTRY 4.0 tak Internet of Things je aktivní monitoring stavu systémů v real-time režimu. Efektivní zásah do provozu výrobního stroje za účelem udržení jeho požadovaných technických parametrů (např. přesnosti, provozuschopnosti, spotřeby energie) je podmíněn dostupností relevantních dat a informací, které jsou získávány pomocí měření, simulací apod. Vzhledem k velkému nárůstu objemu relevantních dat (big data) se stává úkol formulování zmíněných zásahů velmi obtížným. Výstupem práce bude vytvoření znalostní platformy podporující možnosti monitoringu stroje (zdroj dat) s využitím modelu stroje ve „virtuální realitě“ (interpret dat). Vytvořená znalostní platforma bude umožňovat optimální zásah do provozu výrobního stroje.

    Školitel: Blecha Petr, doc. Ing., Ph.D., FEng.

13. Systémový přístup kompenzace volumetrické přesnosti obráběcího stroje

    Práce je zaměřena na analýzu realizovatelnosti měření volumetrické přesnosti různých typů CNC obráběcích strojů (frézovací stroje, vyvrtávací stroje, soustružnická obráběcí centra …). Bude potřeba vyřešit problematiku využití získaných dat pro následnou korekci a/nebo kompenzaci stroje pomocí řídicího systému a akčních členů. Součástí řešení bude analýza využití různých měřících optických technologií z hlediska přesnosti a časové náročnosti měření. Navržený systémový přístup bude zahrnovat doporučená opatření a volbu vhodné korekce, popř. kompenzace a technologie měření pro různé aplikace na obráběcích strojích.

    Školitel: Blecha Petr, doc. Ing., Ph.D., FEng.

14. Technologie MOLECUBES v robotice

    Navrhovaná vědecká práce je zaměřena na rozpracování metodologií a aplikací technologie MOLECUBES v robotice pro automatizaci výrobních procesů. Cíl vědecké práce spočívá v návrhu robotů využívajících technologie MOLECUBES, naprogramování a ověření správnosti jejich funkcí. Je nutno rozpracovat metodologii jejich využití ve výrobních systémech a navrhnout jejich zařazení do výrobního podniku. Cílem je i rozpracovat odpovídající SW a HW podporu pro úspěšnou aplikaci těchto nových přístupů do průmyslu, vytvoření matematického modelu, analýza řídicích systémů pro MOLECUBES a jejich aplikace v robotice a při automatizaci výroby.

    Školitel: Simeonov Simeon, doc. Ing., CSc.

15. Trendy rozvoje charakteristik textury povrchu a jejich využití pro hodnocení kvality výrobků

    Analýza možností využití moderních metod hodnocení parametrů textury povrchu pro řízení kvality technických výrobků. Pozornost bude soustředěna především na využití plošných parametrů textury povrchu pro všestranné hodnocení kvality výrobků a technologických procesů. Doktorská práce bude důsledně vycházet z požadavků kladených na INDUSTRY 4.0 (čtvrtá průmyslová revoluce).

    Školitel: Jankových Róbert, doc. Ing., CSc.

16. Vizualizace chování výrobního stroje ve virtuální realitě pro INDUSTRY 4.0

    Čtvrtá průmyslová revoluce označována jako INDUSTRY 4.0 vyžaduje vývoj inovovaných strojů pomocí simulačních technologií umožňující včasnou predikci poznání chování stroje a jeho vizualizaci ve virtuálním prostředí (imerzním i rozšířeném). Práce bude zaměřena na propojení řídicího systému stroje nebo jeho emulátoru s virtuálním modelem stroje v prostředí virtuální reality. Toto propojení bude umožňovat vizualizaci předpokládaného chování stroje včetně výsledků vybraných typů simuklací (MKP, MBS, spotřeba energie, ...). Součástí systému bude rovněž monitorovací rozhraní přístupné přes internetové protokoly (Internet of Things) a obsahující "smart" aplikace podporující vybrané rozhodovací procesy (Cyber Physical Systems). Výstupem práce bude zpracování platformy pro vizualizační systém aplikovatelné u vybraného typu výrobního stroje a splňující požadavky kladené na INDUSTRY 4.0.

    Školitel: Blecha Petr, doc. Ing., Ph.D., FEng.

17. Zvyšování geometrické přesnosti strojů s horizontálním smykadlem

    Téma práce je zaměřeno na systémovou analýzu chování smykadla horizontálních vyvrtávaček, ke kterým bude přistupováno jako k mechatronickým soustavám. Řešená bude především problematika korekcí a kompenzací padání smykadla s využitím akčních členů nebo softwarových kompenzací. Z výše uvedených bodů bude proveden návrh opatření a sestavení systémového přístupu k volbě vhodné korekce nebo kompenzace padání smykadla na horizontálních vyvrtávačkách.

    Školitel: Marek Jiří, prof. Dr. Ing., Ph.D., DBA