Digitalizace v průmyslu (FSI-VI4-A)

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);

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

• získat základní praktické dovednosti v oblasti návrhu a využití IoT senzorův průmyslovém kontextu;

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

Studenti by měli mít základní znalosti práce s počítačem, běžnými informačními technologiemi, základům, automatizace, řízení a senzoriky.

Předmět poskytuje studentům úvodní a zároveň prakticky zaměřené seznámení s koncepty, technologiemi a procesy moderního průmyslového prostředí, které se vyznačuje digitalizací, propojením výrobních systémů a informačních technologií (tzv. Průmysl 4.0). 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 výroby. Cílem je, aby absolventi byli schopni pochopit technologické i systémové souvislosti digitalizace v průmyslu, zvažovat její dopady na výrobu, návrh a provoz a aktivně participovat na transformaci výrobních podniků.

Klasifikovaný zápočet: Aktivní účast na cvičeních, zpracování zadaného projektu, praktický test, ústní prezentace.

Kontrolována je účast na cvičeních. Zameškaná výuka může být nahrazena zpracováním zadaných úloh.

• 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

• Analýza digitalizace ve výrobních podnicích ČR

• Jednoduchý IoT systém (co měřit, jak přenést data, co s nimi udělat)

• Práce s daty z IoT senzorů

• Návrh digitálního dvojčete, virtuální zprovoznění

• Analýza flexibilní výrobní buňku pro malou sérii, využití robotu/automatizace + digitalizace

• Dataset z výroby (nebo simulovaný) a analýza: identifikujte slabá místa, navrhněte metodu prediktivní údržby

• Mapování logistického a hodnotového toku v podniku

• Případová studie – co se stane, když výrobní systém není bezpečný, návrh opatření

• Plán implementace digitalizace pro malý výrobní podnik: cíle, metriky, rizika

• Jak digitalizace může snížit ekologický dopad ve výrobě

• Prezentace „Moje vize pro továrnu roku 2035“

Kagermann et al.: Recommendations for implementing the strategic initiative Industrie 4.0

Tao et al: Digital Twin in Industry: State-of-the-Art, IEEE Transactions on Industrial Informatics ( Volume: 15, Issue: 4, April 2019)