Master's Thesis

Methods of processing data sets within production systems using Edge Computing

Final Thesis 1.64 MB Appendix 20.69 MB

Author of thesis: Bc. Josef Machů

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Rostislav Huzlík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Šimon Fuks

Abstract:

This thesis focuses on the optimization of data generated during the operation of an automated painting line. It presents various methods for reducing the data load. These individual methods are then compared through theoretical calculations followed by practical measurements. Based on this analysis, three combined approaches were developed to minimize the data load by integrating the individual methods.

Keywords:

Edge computing, data optimization in industrial systems

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Prezentace: - Předmět práce - Sledovaná data - Výběr softwaru - Přenos dat - Základní program - Datová náročnost - Datová optimalizace - Staticky zasílaná data - Binární zasílání - Změna způsobu zasílání - Dosažená datová úspora - Měření - Výsledné návrhy - Výsledek práce Student seznámil členy komise s výsledky své práce a odpověděl na otázky oponenta. Otázky členů komise: - Co je to Edge computing a jaké má výhody? Porovnejte s jinými systémy např. SCADA. Zodpovězeno s drobnými nedostatky. - Data jsou zaznamenávána s nějakou časovou značkou? Zodpovězeno. - Pro jaké funkce by se dala použít zpětná vazba z Edge vrstvy a Cloud vrstvy? Zodpovězeno částečně. - Máte tagování informací z hlediska kvality výstupu? Zodpovězeno. - Jak je edge vrstva hardwarově realizována? Zodpovězeno částečně. - Jaká je maximální vzorkovací frekvence u Vašeho zařízení? Je u edge možné zasílat data rychleji? Zodpovězeno s drobnými nedostatky. - Jak počítáte efektivitu? Kdy se do výpočtu efektivity započítává, že linka pracuje? Zodpovězeno s drobnými nedostatky. - V čem vidíte svůj přínos u navrženého řešení vůči komerčním zařízení? Zodpovězeno. Student odpověděl na otázky členů komise s drobnými nedostatky.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Production Machines, Systems and Robots (N-VSR-P)

Composition of Committee

Ing. Tomáš Marek, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Vetiška, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Vlček (člen)
doc. Ing., Dipl.-Ing Michal Holub, Ph.D., FEng. (předseda)
Ing. Rostislav Huzlík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Kolář, Ph.D. (místopředseda)

Supervisor’s report
Ing. Rostislav Huzlík, Ph.D.

Student se v rámci své práce zabýval metodami zpracování datových sad v rámci výrobních systémů s využitím Edge Computingu. Na základě domluvy byl zvolne jako zdroj dat PLC od Allen Bradley  Student pracoval velice samostatně podle pokynů vedoucího práce se zájmem o téma, pravidelně se účastnil konzultací a splnil všechny body zadání. Výstupme práce je návrh postupu pro optimalizaci přenášených dat. Grafická a stylistická úroveň práce je na dobré úrovni. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Šimon Fuks

Předložená diplomová práce se zabývá metodami pro zpracování datových sad ve výrobních systémech s využitím edge computingu.

Rešeršní část práce v přehledu současného poznání (kapitola 3) stručně zmiňuje možné způsoby přenosu informací z PLC a používané datové typy. Dále autor v kapitole 5 uvádí a popisuje několik platforem používaných pro edge computing, které následně vzájemně porovnává a pomocí multikriteriálního hodnocení vybírá nejvhodnější variantu pro své řešení.

Systémový rozbor je vložen mezi výše uvedené rešeršní kapitoly 3 a 5. V systémovém rozboru jsou popsány veličiny procesu a jejich datové typy, které se budou pomocí edge computingu zpracovávat a následně přenášet. Z mého pohledu se ale spíše jedná o specifikaci monitorovaných veličin než systémový rozbor problému.

V praktické části autor začíná vhodnou předúpravou dat v PLC a nalinkováním proměnných ke zpracování pomocí edge computingu. V podkapitole 7.1 je uvedeno stanovení intervalu čtení dat z PLC dle Nyquistova teorému. Tento teorém dává do souvislosti vzorkovací frekvenci s maximální frekvencí měřeného signálu, nikoliv s periodou spouštění zpracování dat v jiném zařízení. Následně jsou rozebrány jednotlivé úpravy dat a jak tyto úpravy ovlivní jejich velikost, která se poté přenáší do cloudového úložiště. Jednotlivé úpravy a možnosti odesílání s vlivem na velikost dat jsou popsány a vyčísleny velmi podrobně. Autor mezi sebou jednotlivé varianty porovnává a hledá nejlepší řešení. Slova jako optimalizace či optimální bych ale nepoužíval, protože není aplikována žádná optimalizační metoda. Nakonec jsou vybrané konfigurace otestovány a dochází k porovnání předpokládaných a skutečně naměřených objemů datového přenosu. 

Po formální stránce text obsahuje řadu nedostatků. Místy se objevují překlepy či zvláštní slovosled, přičemž některé rovnice jsou špatně očíslovány. Část tabulek má nevhodné grafické uspořádání, kdy text přetéká mezi řádky. V rešerši (s výjimkou Tabulky 1) zcela chybí odkazy na použitou literaturu. V seznamu zdrojů je navíc uvedeno Google Gemini, což nelze považovat za seriózní akademický zdroj informací. V přílohách Měření a Srovnání jsou soubory s výsledky měření zvlášť pro statická a zvlášť pro dynamická data, ale je pouze změněn název, takže soubory s měřením jsou identické a soubory se srovnáním také.

Diplomová práce v některých ohledech vykazuje nedostatky, splnila však zadané cíle a z praktického hlediska odvedl autor dobrou práci. Práci doporučuji k obhajobě s celkovým hodnocením dobře (C).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací E
Topics for thesis defence:
  1. Práce je zaměřena primárně na redukci datového toku. Zvažoval jste i provádění pokročilejší datové analytiky přímo na Edge úrovni? Jaké parametry a jakým způsobem by bylo vhodné zpracovávat již na Edge úrovni v oblasti lakovacích linek?
  2. Jaká síťová bezpečnostní opatření byste doporučil implementovat při reálném nasazení Vaší Edge brány, aby nebyla ohrožena kybernetická bezpečnost výrobní linky?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová