Detail předmětu

Mechanizace a automatizace

FSI-EMMAk. rok: 2026/2027

Předmět poskytuje komplexní a integrovaný pohled na moderní výrobní systémy v kontextu digitální transformace a Průmyslu 4.0. Studenti se seznámí s principy Informačních systémů podniku (ERP I a ERP II), které slouží ke strategickému plánování výroby, řízení dodavatelského řetězce (SCM) a zákaznických vztahů (CRM). Nedílnou součástí je filozofie Štíhlé výroby (Lean Manufacturing), jejíž metody jako 5S, Kaizen a Kanban vedou k systematické eliminaci plýtvání. Absolventi se naučí vyhodnocovat data z výroby, pracovat s manažerskými ukazateli KPI a základy Business Intelligence (BI). V technické části je kladen důraz na základy automatizačních technologií: Programovatelné logické automaty (PLC I), jejich architektura a programování; Průmyslová robotika (ROBOT I a II), včetně kinematiky, programování, bezpečnosti a kolaborativních robotů (Cobots). Předmět dále pokrývá komplexní automatizaci strojů, integraci průmyslových sítí a vizualizaci (HMI) a systémy automatizované logistiky, jako jsou automatické sklady (AS/RS) a manipulace jeřáby. Závěr je věnován aktuálním trendům, zejména využití umělé inteligence (AI/ML) pro prediktivní údržbu a adaptivní řízení, a praktické ukázce automatizace a mechanizace v průmyslové praxi. Předmět tak propojuje manažerské, datové a technické dovednosti nezbytné pro moderního inženýra.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Miroslav Jopek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav strojírenské technologie (ÚST)

Vstupní znalosti

Vstupní znalosti pro předmět Mechanizace a automatizace by měly zahrnovat Základy strojírenství (čtení technických výkresů, znalost výrobních procesů), Základy elektrotechniky (elektrické obvody, principy činnosti senzorů a akčních členů) a Informatiku. V oblasti informatiky je klíčová algoritmizace a základní programovací dovednosti (cykly, podmínky, proměnné), orientace v počítačových sítích a pokročilá uživatelská znalost softwaru. Nově je vyžadováno i povědomí o znalosti promtů a efektivní komunikaci s nástroji umělé inteligence pro rychlou rešerši a pomoc při řešení problémů. Dále je nutné základní povědomí o podnikové ekonomice a logistice pro pochopení kontextu řízení výroby.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení předmětu je navrženo tak, aby ověřilo jak praktické dovednosti, tak i teoretické znalosti získané během semestru, a je podmíněno splněním tří požadavků. Pravidelná a aktivní účast na cvičeních je povinná, přičemž získání zápočtu na základě splnění docházky je předpokladem pro připuštění k závěrečné zkoušce. Druhou podmínkou pro klasifikaci je vypracování, odevzdání a úspěšná obhajoba semestrálního projektu, který slouží k praktické aplikaci znalostí, zahrnuje funkční model/demonstraci a technickou zprávu. Na závěr probíhá závěrečná zkouška (písemná a/nebo ústní), která prověřuje komplexní teoretické znalosti ze všech tematických okruhů přednášek. Celková klasifikace předmětu je stanovena na základě výsledků závěrečné zkoušky, s přihlédnutím k hodnocení semestrálního projektu.

Učební cíle

Studenti po absolvování předmětu rozumí informačním systémům (ERP I/II), principům Lean Manufacturing a metodám eliminace plýtvání (MUDA, Kanban). Získají znalosti architektury PLC a programování, kinematiky a programování robotů (včetně Cobots) a integrace průmyslových sítí. Budou schopni analyzovat data, vyhodnocovat KPI/OEE, a využívat Business Intelligence a nástroje umělé inteligence (AI/ML) pro optimalizaci procesů. Dále poznají systémy automatizovaných skladů (AS/RS) a manipulace jeřáby. Cílem je naučit studenty integrovat manažerské, datové a technické systémy a kriticky analyzovat praktické ukázky automatizace.

Studijní opory

http://ust.fme.vutbr.cz/tvareni/studium/index.php?stranka=opory

a

E-learning

Základní literatura

BLACK, J.: The Design of the Factory with a future, Mecgraw-Hill, ISBN 978-007005506 (EN)
CHVÁLA, Břetislav a Josef, NEDBAL. Automatizace. 1.vyd.Praha: SNTL, 1987, 603 s. 04-218-87 (CS)
URBÁNEK, Jiří. Automatizace výrobních procesů: obrábění. Brno: Ediční středisko VUT, 1990. Učební texty vysokých škol (Vysoké učení technické v Brně). ISBN 80-214-0161-3. (CS)

Doporučená literatura

Hlavenka,B.: Manipulace s materiálem (systémy a prostředky manipulace s materiálem), Brno,1983, VUT - učební texty
Kamelander,I.: Mechanizace a automatizace výrobních strojů, Brno 1987, VUT, učební texty
Novák - Marcinčin, Josef. Application of virtual manufacturing in area of robotic workplaces design and operation. Univerzity of Zenica. Faculty of Mechanical Engineering. 2006. ISBN 9958617307 (EN)
Palko, Anton a Juraj Smrček. Robotika: koncové efektory pre priemyselné a servisné roboty: navrhovanie - konštrukcia a riešenie. 1.vyd. Košice. 2004. 272 s. ISBN 80-8073-218-3 (SK)
Rumíšek, P.: Technologické projekty, Brno, 1991, VUT - učební texty

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-STR-P bakalářský

    specializace STG , 3 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Miroslav Jopek, Ph.D.

Osnova

  1. ERP I: Základy a plánování výroby- Definice ERP a jeho role v řízení podnikových zdrojů a plánování výroby.
  2. ERP II: Rozšíření na SCM a CRM- Koncept ERP II jako integrace dodavatelského řetězce a zákaznických vztahů s výrobou.
  3. Lean I: Filozofie a plýtvání - Seznámení se Štíhlou výrobou a systematickou eliminací sedmi druhů plýtvání.
  4. Lean II: Nástroje, 5S, Kaizen a Kanban- Implementační nástroje Lean, včetně standardizace pracoviště, neustálého zlepšování a tahových systémů.
  5. Vyhodnocování dat: Manažerské KPI a BI- Analýza dat z výroby, stanovení KPI (např. OEE) a základy Business Intelligence pro rozhodování.
  6. PLC I: Architektura a programování- Principy a architektura PLC a základní programovací jazyky dle normy IEC 61131-3.
  7. ROBOT I: Typy, kinematika a aplikace- Klasifikace a kinematika průmyslových robotů a přehled jejich výrobních aplikací.
  8. Robot II: Programování, bezpečnost a Cobots- Metody programování robotů, bezpečnostní zóny a přechod ke kolaborativní robotice.
  9. Automatizace strojů: Integrace sběrnic a HMI- Komplexní automatizace linek, průmyslové sítě a vizualizační panely HMI.
  10. Automatické sklady: AS/RS a logistika- Fungování automatizovaných skladovacích systémů (AS/RS) a řízení interní logistiky.
  11. Manipulace jeřáby: Klasifikace a bezpečnost- Principy a klasifikace jeřábů včetně klíčových bezpečnostních a normativních požadavků.
  12. Využití umělé inteligence- Integrace AI/ML v průmyslu pro prediktivní údržbu, optimalizaci procesů a adaptivní řízení.
  13. Praktická ukázka automatizace a mechanizace v průmyslové praxi.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Miroslav Jopek, Ph.D.

Osnova

  1. Úvodní konzultace k metodickému postupu vypracování projektu.
  2. Cíl semestrálního projektu, jeho obecný obsah hlavních částí a členění výstupů.
  3. Zadání schválených témat mechanizace a automatizace.
  4. Význam, obsah a formy rešerše, vyhledávání, citace dle ISO 690, zpracování literárních podkladů, analýza dat pro AI/ML a návrh algoritmu umělé inteligence.
  5. Výběr a volba materiálů, konzultace k zadáním.
  6. Vypracování technologického postupu pro vybranou technologii na základě zásad technologičnosti konstrukce.
  7. Harmonogram projektu a časové řízení prací.
  8. Implementace AI/ML algoritmu a volba řídicí platformy (např. Arduino, Rasberry), programování a testování.
  9. Vypracování výkresové dokumentace, řídícího programu, grafické zpracování obrázků, tabulek a příloh.
  10. Individuální kontrola dílčích výsledků řešení, kontrola výkresové dokumentace.
  11. Průběžné konzultace.
  12. Hodnocení semestrálních prací vč. praktické ukázky.
  13. Udělení zápočtu.