Detail předmětu

Průmyslová digitalizace a AI

FSI-HME-KAk. rok: 2026/2027

Předmět poskytuje studentům úvodní a zároveň prakticky zaměřené seznámení s koncepty, technologiemi a procesy moderního průmyslového prostředí, které se vyznačuje digitalizací, propojením výrobních a informačních technologií a využitím pokročilých výrobních technologií (tzv. Průmysl 4.0). Důraz je kladen zejména na aplikace ve strojírenských technologiích – obrábění, tváření a svařování. Studenti si osvojí základní přehled o kyber-fyzikálních systémech, internetu věcí (IoT), digitalizaci výrobních a logistických procesů, digitálních dvojčatech, automatizaci a robotizaci pracovišť a roli dat a umělé inteligence v optimalizaci průmyslových procesů. Cílem je, aby absolventi byli schopni pochopit technologické i systémové souvislosti digitalizace v průmyslu, zvažovat její dopady na výrobu, údržbu a provoz a aktivně participovat na transformaci výrobních podniků.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Jan Zouhar, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav strojírenské technologie (ÚST)

Vstupní znalosti

Základní znalosti z manipulace s materiálem,  automatizace výroby. Student musí mít přehled o používaných strojích a zařízení ve strojírenských technologiích, a to především v technologiích tváření, obrábění, svařování, slévání a nekonvenčních technologiích a znát jejich uplatnění v praxi.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Účast v každém cvičení je kontrolována. Omluvena může být výuka pouze jednoho cvičení, v případě více zameškaných cvičení a nemožnosti výuku nahradit bude přiděleno vypracování náhradních protokolů a výpočetních zadání.

Průběžná kontrola výuky je zajišťována prověřováním samostatného přístupu studentů k řešeným dílčím projektůma prezentacím. Výsledné hodnocení předmětu je prováděno prověřením účasti ve výuce a zhodnocením kvality vypracování dílčích projektů s následným udělením zápočtu, který je nezbytnou podmínkou možnosti absolvování zkoušky. Zkouška, prověřující úroveň celkových znalostí, se sestává z části písemné a ústní.

Učební cíle

Po úspěšném absolvování předmětu bude student:

  • rozumět hlavním principům a motivacím digitalizace průmyslových výrobních systémů a znát klíčové komponenty konceptu Průmysl 4.0 (např. kyber-fyzikální systémy, IoT, digitální dvojčata, robotizace, automatizace, datová analýza) se zřetelem k technologiím obrábění, tváření a svařování;

  • být schopen identifikovat možnosti využití digitalizačních technologií ve výrobě a logistice, hodnotit jejich efekt na produktivitu, pružnost, kvalitu a náklady technologických procesů;

  • získat základní praktické dovednosti v oblasti návrhu a využití IoT senzorů a základní datové analýzy v průmyslovém kontextu;

  • být připraven kriticky zvažovat aspekty implementace digitalizace, zejména bezpečnosti, datové kvality, změn v pracovních postupech a v organizační struktuře výrobních podniků.

Studijní opory

1. HANKEL, M.: Industrie 4.0: The Reference Architectural Model Industrie 4.0 (RAMI 4.0). ZVEI, Frankfurt am Main, 2015
2.
Tao et al: Digital Twin in Industry: State-of-the-Art, IEEE Transactions on Industrial Informatics ( Volume: 15, Issue: 4, April 2019)
3.
Lee et al.: A Cyber-Physical Systems architecture for Industry 4.0-based manufacturing systems, Manufacturing Letters, Volume 3, January 2015,
Pages 18-23

a

E-learning

Základní literatura

Bernard,J.M.-Hugon,J.-Corvec,R.: Od logických obvodů k mikroprocesorům, , 0
Čop,V.: Automatizácia, , 0
Chvála,B.-Nedbal,J.-Dunay,G.: Automatizace, , 0

Doporučená literatura

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
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
Rumíšek, P.: Automatizace výrobních procesů II. - tváření, Brno 1990, VUT - učební texty
Urbánek, J.: Automatizace výrobních procesů - obrábění, Brno 1990 , VUT - učební texty

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-STG-K magisterský navazující

    specializace STM , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace STG , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu

Typ (způsob) výuky

 

Konzultace v kombinovaném studiu

22 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jan Zouhar, Ph.D.

Osnova

  • Úvod do digitalizace v průmyslu – definice, motivace, historický vývoj (od průmyslových revolucí po Průmysl 4.0)
  • Digitální dvojče (Digital Twin) a simulace výrobních procesů
    Klíčové technologie digitalizace – IoT (internet věcí), senzory a sběr dat, komunikační technologie, edge a cloud computing
  • Kyber-fyzikální systémy a výrobní IT/OT integrace – propojení výrobních systémů a informačních technologií
  • Automatizace, robotizace a flexibilní výroba v rámci digitalizace
    Data, analytika a umělá inteligence ve výrobě – sběr dat, předzpracování, analýza, prediktivní údržba
  • Logistika a digitalizace
    Interoperabilita, standardy a bezpečnost v digitálním průmyslu – protokoly, kyberbezpečnost, ochrana dat
  • Implementace digitalizace – strategie, fáze, KPI, měření úspěchu
  • Udržitelnost, ekologie a digitální výroba – jak digitalizace pomáhá snižovat spotřebu energie, materiálu; cirkulární výroba
  • Trendy a budoucí směry – průmysl 5.0, autonomní výrobní buňky, digitální dvojčata celé továrny, propojení s umělou inteligencí
    Případové studie z průmyslu – úspěšné implementace digitalizace v reálných výrobních podnicích

Konzultace

43 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jan Zouhar, Ph.D.

Osnova

  • Digitalizace
    Úvodní cvičení k předmětu, motivace digitalizace a AI ve výrobních technologiích, seznámení s požadavky na semestrální projekt.

  • Prezentace
    Krátké studentské prezentace na téma vybrané aplikace digitalizace / AI v obrábění, tváření nebo svařování.

  • Prezentace ÚST
    Prezentace laboratoří ÚST a vybraných průmyslových projektů v oblasti digitalizace, robotizace a inteligentních výrobních systémů.

  • VR a DT
    Ukázky využití virtuální reality a digitálních dvojčat (Digital Twin) pro návrh, simulaci a vizualizaci výrobních buněk a technologických procesů.

  • Průmyslový robot KUKA, ABB
    Praktická práce s průmyslovým robotem – základní programování, demonstrace typických úloh manipulace ve výrobním procesu.

  • Kolaborativní robot Fanuc, ABB
    Cvičení zaměřené na kolaborativní roboty (HRC): programování, bezpečnost, integrace do technologického pracoviště.

  • IoT 
    Využití platformy Raspberry Pi jako jednoduchého IoT uzlu – sběr a přenos dat z technologického zařízení, základní vizualizace.

  • Manipulace C2 – Logistika 
    Digitální podpora manipulace a logistiky v hale C2: jeřáby, zvedací zařízení, sledování materiálových toků.

  • MES/ERP Systémy a digitalizace
    Ukázka a základní práce se systémem MES – sledování výroby, zakázek a strojů, jednoduché vyhodnocení OEE.

  • Průmysl 4.0 - praktické příklady
    Praktické cvičení vedené externím odborníkem / partnerskou firmou (Holoubek) zaměřené na reálné příklady implementace digitalizace a automatizace.

  • Digitální sklad
    Demonstrace digitálně řízeného skladu – čárové a RFID kódy, evidence materiálu a polotovarů, napojení na výrobní systém.

  • Zápočet
    Zápočtové cvičení: praktický test a ústní/plošná prezentace semestrálních projektů.