Detail oboru

Konstrukční a procesní inženýrství

FSIZkratka: D-KPIAk. rok: 2011/2012Zaměření: Stroje a zařízení

Program: Stroje a zařízení

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: Akreditace do: 1.3.2016

Profil

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.

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Adaptivní řízení sil a momentů průmyslových robotů

    Téma je zaměřeno na výzkum a vývoj adaptivního dynamického silo-momentového řízení průmyslových robotů. Výstupem bude obecný systém, použitelný pro řešení více problémů či aspektů strojírenské výroby.

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

  2. Bionický přístup v robotice - článkové roboty

    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. Jedná se o bionický přístup v oblasti článkových robotů a manipulátorů. 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. 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.

  4. Diagnostika a životnost transformátorů v energetice

    Téma je zaměřeno na diagnostiku a životnost transformátorů pro energetické aplikace. Předpokládá komplexní shrnutí poznatků o diagnostice a životnosti těchto zařízení, a to s důrazem na diagnostiku izolační soustavy olej-papír. Výstupem bude získání podrobných informací o životnosti transformátorů a stanovení nových diagnostických postupů pro zjišťování stavu a predikci životnosti těchto zařízení.

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

  5. Konstrukční diagnostika obráběcích strojů

    Cílem disertační práce je: - vypracování systémového přístupu při analýze přípravy a výroby speciálních CNC obráběcích strojů, který stanoví postup přípravy a výroby budoucí konstrukce; - aplikace systémového přístupu na konkrétním příkladu z průmyslové praxe; - vytvoření algoritmů, které respektují a tím ovlivňují postup při hledání příčiny.

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

  6. Metodika vývoje a validace softwaru pro bezpečnostní části řídících systémů

    V současnosti dochází k nárustu požadavků na bezpečnost strojních zařízení, zejména pak na spolehlivost programovatelných elektronických řídících systémů souvisejících s bezpečností těchto zařízení. Při vývoji těchto bezpečnostních částí řídícího systému je potřeba věnovat náležitou pozornost jak použitému hardwaru, tak i metodice vývoje bezpečnostního softwaru. Základní požadavky jsou dány harmonizovanými normami řady ČSN EN ISO 13849 a ČSN EN ISO 62061 (IEC 61508). Disertační práce bude zaměřena na vývoj metodiky pro návrh softwaru pro bezpečnostní části řídících systémů určených pro realizaci vybraných bezpečnostních funkcí strojních zařízení.

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

  7. Monitorování environmentálních, zdravotních a bezpečnostních rizik v nebezpečném prostředí

    Disertační práce bude zaměřena na analýzu současných možností monitorování environmentálních, zdravotních a bezpečnostních rizik v nebezpečném prostředí. Její součástí bude vytvoření metodiky pro real-time monitoring vybraných nebezpečí a vývoj dálkově řízeného poloautomatického mobilního monitorovacího zařízení způsobilého k provozu ve známém nebezpečném prostředí.

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

  8. Náklady na tvorbu prototypu obráběcího stroje

    Určení nákladů na výrobu protypu ve fázi tvorby výkresové dokumentace je problematická oblast ve výrobě obráběcích strojů. Zejména pak tehdy, pokud je protyp řešen variantně a nebyl nikdy ani v podobné konfigurace v podniku vyráběn. Vyřešení této oblasti pomůže při určení optimální varianty prototypu obráběcího stroje.

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

  9. Off-line diagnostika transformátorů pro strojírenské a energetické aplikace

    Téma je zaměřeno na diagnostiku transformátorů pro strojírenské a energetické aplikace. Pozornost je zaměřena na vývoj a verifikaci nových off-line diagnostických postupů a metod pro sledování stavu a predikci životnosti transformátorů.

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

  10. Pohony lineárních os obráběcích strojů

    Volba druhu pohonu lineárních os obráběcích strojů je komplikovaná problematika. Ne vždy lze použít stejný druh pohonu na všechny typy obráběcích strojů. Volba je odvislá zejména od druhu zatížení a požadavků kladené na obráběcí stroj.

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

  11. Potenciál energetických úspor ve výrobním podniku

    Disertační práce bude zaměřena na využití současných vědeckých poznatků (v oblasti šetření přírodních zdrojů) při identifikaci energetických souvislostí ve výrobním podniku. Součástí disertační práce bude návrh metodiky firemního plánování zahrnující jak aspekt efektivního využívaní energetických zdrojů a spotřebičů, tak i rozhodovací pravidla pro management podniku.

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

  12. Potenciál energetických úspor ve výrobním procesu

    Disertační práce bude zaměřena na využití současných vědeckých poznatků (v oblasti šetření přírodních zdrojů) při identifikaci energetických souvislostí ve výrobním procesu. Součástí disertační práce bude návrh metodiky optimalizace výrobního procesu zahrnující jak aspekt efektivního využívaní energetických zdrojů a spotřebičů, tak i rozhodovací pravidla pro management podniku.

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

  13. Pravděpodobnostní metody ve spolehlivosti a diagnostice technických systémů

    Téma je zaměřeno na použítí pravděpodobnostních metod ve spolehlivosti a diagnostice technických systémů, které nachází uplatnění ve strojírenském a energetickém provozu. Předpokládá se podrobný teoretický rozbor uvedené problematiky a dále verifikace navržených pravděpodobnostních postupů k určení spolehlivosti a dále rozboru diagnostiky stavu a predikce životnosti elektrických strojů točivých, transformátorů, vypínačů, kabelů, atd. Získané výsledky budou také sloužit k řízení životnosti sledovaných technických zařízení.

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

  14. Problematika využití technologie virtuální reality při hodnocení ergonomických parametrů výrobních strojů.

    Disertační práce bude zaměřena na vytvoření metodiky pro aplikace technologií 3D-virtuální reality při ověřování ergonomických parametrů výrobních strojů, a to z pohledu jejich snadné obsluhy a údržby. Důraz bude kladen zejména na ověřování dosahových prostor a zorných polí uživatelů. Mezi dílčí cíle patří: - analýza připravenosti technologie 3D virtuální reality pro podporu reálné aplikace v oblastech ergonomie; - provedení pilotní ergonomické analýzy v imerzním prostředí 3D virtuální reality u vybraného výrobního stroje; - vytvoření metodiky aplikace technologií virtuální reality v oblastech kontroly ergonomických parametrů prototypů pomocí 3D modelů.

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

  15. Problematika využití technologie virtuální reality při procesu zabezpečování kvality produktů

    Disertační práce bude zaměřena na analýzu možností uplatnění technologií 3D-virtuální reality (3D-VR) v oblasti zabezpečování kvality produktů (zejména výrobních strojů) v jejich počátečních návrhových fázích. Její součástí bude vytvoření metodiky pro včasnou identifikaci vývojových a konstrukčních nedostatků v předvýrobních etapách vzniku výrobku. Mezi dílčí cíle patří: - analýza připravenosti technologie 3D virtuální reality pro podporu reálné aplikace v oblasti zabezpečování kvality produktu; - provedení pilotní analýzy kvality v imerzním prostředí 3D virtuální reality u vybraného výrobního stroje; - vytvoření metodiky aplikace technologií virtuální reality v předvýrobních etapách procesu zabezpečování kvality.

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

  16. Problematika zajišťování funkční bezpečnosti ve vztahu s ecodesignem strojního zařízení

    Analýza současného stavu vědy a techniky v oblasti funkční bezpečnosti a ecodesignu strojních zařízení. Vytvoření modelu identifikace potenciálních nebezpečí souvisejících s funkční bezpečností ve vztahu s ecodesignem strojního zařízení. Příprava metodiky včasné identifikace nebezpečných interakcí mezi funkční bezpečností stroje a jeho ecodesignem.

    Školitel: Bradáč František, Ing., Ph.D.

  17. Příspěvek k problematice redukce průběžných dob ve výrobních systémech

    Navrhovaná vědecká práce je zaměřená na rozpracování metodologií a nových přístupů pro redukci průběžných dob ve výrobních systémech, využívajících simulačních metod, reorganizace výroby, metody na určování výrobních dávek, plánování a rozvrhování výroby, TOC/OPT, QRM, apod. Na základě inteligentních algoritmů jsou zpracována doporučení pro výrobní manažery. Cíl vědecké práce spočívá v návrhu nových, komplexních přístupů pro zkracování průběžných dob ve výrobních systémech. Je nutno rozpracovat metodologii jejich využití ve výrobních systémech a navrhnout jejich zařazení do řídící struktury výrobního podniku. Cílem je i rozpracovat odpovídající manažerskou podporu pro úspěšnou aplikaci těchto nových přístupů do průmyslu.

    Školitel: Knoflíček Radek, doc. Ing., Dr.

  18. Simulační modelování a optimalizace semi-aktivního a aktivního tlumení

    Disertační práce bude zaměřena na analýzu, simulační modelování a optimalizaci semi-aktivního a aktivního tlumení v mechatronických aplikacích. Tyto metody tlumení představují interakcí SMART materiálu s daným vnějším prostředím, kde řízením změny vnějšího vlivu na daný materiál (magnetické a elektrické pole, teplota atd.) je dosahováno změny vlastnosti daného tlumiče. Disipovanou energii v tlumiči lze využít také pro generování elektrické energie a proto součástí práce bude i analýza semi-aktivního tlumení s možností získávání elektrické pro potřeby napájení části mechatronické soustavy. Postup řešení disertační práce bude následující: - analýza současného stavu v oblasti semi-aktivního a aktivního tlumení, - definování aktuálních požadavků na aktivní tlumení, - simulační modelování chování daných typů tlumičů, - vývoj semi-aktivního tlumiče s možností získávání elektrické energie pro další potřeby napájení mechatronické soustavy, - návrh řízené disipace energie pro generování elektrické energie, - optimalizace parametrů vyvinutého tlumiče, - verifikace simulačního modelování dané soustavy s vyvinutým tlumičem.

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

  19. Umělá inteligence v diagnostice technických systémů

    Téma je zaměřeno na využití umělé inteligence v diagnostice vybraných technických systémů, které nachází uplatnění ve strojírenském a energetickém provozu. Jedná se především o použití a aplikaci neuronových sítí, genetických algoritmů, fuzzy systémů, expertních systémů, apod.. Předpokládá se podrobný teoretický rozbor problematiky v diagnostice elektrických strojů točivých, transformátorů, vypínačů, kabelů, atd. Dále bude pozornost zaměřena na vývoj netradičních diagnostických postupů a metodik, u kterých budou implementovány výše naznačené metody umělé inteligence.

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

  20. Vliv lidského činitele na bezpečnost výrobních zařízení

    Disertační práce bude zaměřena na vypracování metodiky hodnocení vlivu lidského činitele na bezpečnost složitých výrobních zařízení a procesů, a to z pohledu jejich bezpečného provozu. Důraz bude kladen zejména na zajištění funkční bezpečnosti průmyslových zařízení a procesů. Mezi dílčí cíle patří: - identifikace nebezpečí vyplývajících z předpokládaného chování obsluhy složitých výrobních zařízení a procesů; - analýza vlivu použité technologie na ergonomii pracoviště obsluhy; - vypracování metodiky hodnocení vlivu lidského činitele na bezpečnost složitých výrobních zařízení a procesů.

    Školitel: Kotek Luboš, Ing., Ph.D.

  21. Využití technologie Motion Capture v úlohách virtuální montáže

    Cíl dizertace: Vytvoření metodiky pro aplikace technologií Motion Capture ve vybraných oblastech mechatronických soustav se zaměřením na virtuální montážní linky. Obsah a náplň: - analýza připravenosti technologie Motion Capture pro podporu reálné aplikace v oblasti snímání pohybů při montážních operacích; - výběr vhodného hardwarového zařízení pro specifikovanou montážní úlohu; - vytvoření vhodných podpůrných algoritmů pro zpracování dat; - ověření navrženého systému na pilotní úloze z oblasti montáže výrobních strojů a zařízení.

    Školitel: Knoflíček Radek, doc. Ing., Dr.

  22. Využití technologií pro získávání energie z okolního prostředí ve stavbě výrobních strojů.

    Technologie získávání energie z okolního prostředí (známé rovněž jako energy harvesting, power harvesting nebo energy scavenging) představují proces, při kterém je elektrická energie získávána přeměnou např. solární, termální, potenciální nebo kinetické energie okolních objektů a ukládána pro pozdějšívyužití. Disertační práce bude zaměřena na návrh využití různých (např. piezoelectrických, pyroelectrických, termoelektrických a elektrostatických) technologií získávání elektrické energie u různých typů výrobních strojů.

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

  23. Využití technologií pro získávání energie z okolního prostředí ve výrobních podnicích

    Technologie získávání energie z okolního prostředí (známé rovněž jako energy harvesting, power harvesting nebo energy scavenging) představují proces, při kterém je elektrická energie získávána přeměnou např. solární, termální, potenciální nebo kinetické energie okolních objektů a ukládána pro pozdějšívyužití. Disertační práce bude zaměřena na návrh využití různých (např. piezoelectrických, pyroelectrických, termoelektrických a elektrostatických) technologií získávání elektrické energie v rámci výrobního podniku.

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

  24. Vývoj ekologických mobilních zařízení

    Disertační práce bude zaměřena na metodický proces návrhu a uspořádání nové koncepce pohonů pro mobilní zařízení s ohledem na perdikci jejich stavů a chování během provozu.

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

  25. Zvýšení rozlišovací schopnosti hmotnostního spektrometru typu TOF-MALDI

    Cílem disertační práce je zvýšení rozlišení naměřených dat zařízením pro hmotnostní analýzu, typu TOF-MALDI (Time Of Flight - Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization). Zařízení měří dobu letu částic a také jejich intenzitu. Částice jsou emitovány ze zdroje a vysokým napětím urychlovány a následně proletí letovou trubicí. Pro rozlišení měřených dat je kritická paralelnost zdroje částic, iontového zrcadla a detektoru. Při použití zpožděné extrakce se pro kalibraci využívá matematického modelu, který zahrnuje dobu nárůstu urychlovacího napětí. Vzhledem k tomu, že při pohybu platformy může docházet k mírným vibracím, které vychylují zdroj částic z paralelního směru s detektorem, je pro zařízení důležitá stabilita konstrukce. Postup řešení disertační práce bude následující: - Analýza současného stavu měření hmotnostním spektrometrem - Definice požadavků pro zlepšení rozlišení - Zjištění vlivu teplotní roztažnosti na konstrukci spektrometru - Kompenzace chyb měření na základě on-line proměření geometrie desky se vzorky - Detekce odchylek od svislého směru, řešení rovnoběžnosti zdroje částic a detektoru - Navrhnout výpočetní metodu kalibrace, která by rozšířila čtyř-parametrovou verzi, tak aby byly zahrnuty i další vlivy na rozlišení měření - Využít navrženou metodu kalibrace při reálném měření a ověřit její funkčnost - Vibrodiagnostika konstrukce spektrometru, vliv vibrací na rozlišení spektrometru, návrh jejich kompenzace pro zvýšení přesnosti a rozlišení měření.

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


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

Studijní plán oboru není zatím pro tento rok vygenerován.