Mechanizace a automatizace (FSI-EMM)

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.

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.

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.

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.

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.

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.