Inteligentní výrobní systémy (FSI-GIS)

Akademický rok 2019/2020

Garant:	doc. Ing. Lubomír Vašek, CSc.
Garantující pracoviště:	ÚVSSR	všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky:	čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je seznámit studenty s moderními metodami a nástroji pro návrh výrobních systémů a jejich řízení v prostředí automatizované výroby. Hlavní důraz je kladen na nástroje a metody založené na aplikaci znalostních systémů a optimalizačních přístupů k řešení problémů v oblasti návrhu a řízení. Jsou zde probrány i základní přístupy související s umělou inteligencí.
Výstupy studia a kompetence:
Studenti získají znalosti vybraných metod pro vytváření matematických modelů jednotlivých činností ve výrobních systémech a základních metod jejich řešení. Důraz je kladen na získání znalostí a dovedností potřebných při algoritmizaci probíraných metod. Dále získají studenti základní znalosti v oblasti aplikace metod umělé inteligence do výrobních systémů, zejména pak expertních systémů a neuronových sítí.
Prerekvizity:
- základní znalosti matematických postupů při řešení soustav lineárních algebraických rovnic a nerovností - znalosti základních subsystémů výrobního systému, jejich funkcí a procesů v nich probíhajících
Obsah předmětu (anotace):
Pokrok ve výrobní a počítačové technice a zejména v jejich propojení přináší nové přístupy v oblastech návrhů výrobků a jejich realizace ve výrobních procesech a výrobních systémech. Ty jsou v současné době vyjádřeny v konceptu Průmysl 4.0, z něhož vyplývá, že tradiční nástroje pro potřebné činnosti v oblasti strojírenské výroby nadále tomuto vývoji nedostačují. Proto se zde studenti seznamují s novými přístupy a metodami: Výrobní systém jako inteligentní systém, základy umělé inteligence, expertní systémy, neuronové sítě, metody využívající znalostních bází ve výrobních systémech. Je ukázáno, jak tyto metody aplikovat a tím přinést novou kvalitu pro jednotlivé činnosti ve výrobním systému - návrh a konstrukce výrobků, technologická přípravy výroby, skupinová technologie, návrh struktury výroního systému, rozvrhování a řízení výroby, řízení kvality výroby.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Dle možností budou pro studenty organizovány přednášky odborníků z praxe a exkurze do firem zabývajících se činnostmi souvisejícími s obsahem předmětu.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu: - účast na cvičeních - samostatné zpracování zadané úlohy Zkouška: Zkouška ověřuje získané znalostia je kombinovaná. Má praktickou a teoretickou část. V praktické části se ověřuje schopnost studenta aplikovat získané znalosti a metody na praktických příkladech, v teoretické části pak znalost teoretických základů. Pokud student vyřeší méně než polovinu zadaných příkladů u zkoušky neuspěl.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních je povinná a je kontrolována. Při neúčasti omluvené ze závažných důvodů je možnost náhrady samostatným řešením zadaných úloh ze zameškané látky.
Typ (způsob) výuky:
Přednáška	13 × 2 hod.	nepovinná
Cvičení s počítačovou podporou	13 × 1 hod.	povinná
Osnova:
Přednáška	1. Výrobní systém jako inteligentní systém (IVS) - moderní přístupy k výrobním postupům, souvislost s konceptem Průmysl 4.0 2. Základy metod umělé inteligence, základní přístupy, rozdíl proti algoritmickým přístupům k řešení úloh 3. Systémy založené na znalostní bázi - způsoby reprezentace znalosti, základní metody využívané ve vyhodnovacích modulech 4. Expertní systémy, jejich využití v oblasti výrobních systémů, jejich struktura, plnění znalostní báze, vyhodnocování znalostí 5. Neuronové sítě, jejich základní principy a aplikace do oblasti výrobních systémů 6. Dekompozice výrobků a součástí na elementy - geometrické, konstrukční a výrobní. Způsoby jejich využití v modelování výrobků 7. Subsystém návrhu a konstrukce výrobků jako součást IVS 8. Subsystém technologické přípravy výroby jako součást IVS, variantní a generický způsob vytváření technologických postupů 9. Metody plánování a rozvrhování výroby v IVS 10. Metody skupinové technologie a s tím související uspořádání výrobního zařízení v IVS, clustrovací metody pro třídění součástí, kódovací systémy obrobků 11. Metody pro výběr výrobních zařízení a jejich uspořádání v jedné a více řadách 12. Metody analýzy skladovacích procesů v IVS 13. Získávání dat a jejich zpracování

Cvičení s počítačovou podporou	1. Matematické modely a základní metody jejich řešení - soustavy algebraických rovnic, diferenciální rovnice 2. Metody lineárního programování 3. Reprezentace znalostí ve formě výrobních pravidel 4. Základní postupy vyhodnocování znalostí 5. Expertní systém pro analýzu výrobního zařízení 6. Použití neuronové sítě pro analýzu přesnosti obráběcího stroje 7. Dekompozice součásti na geometrické, konstrukční a výrobní elementy 8. Optimalizace výrobních nákladů a metody hledání nejlepšího technologického postupu 9. Metody skupinové technologie 10. Metody pro výběr a uspořádání výrobních zařízení 11. Heuristická metoda rozvrhování výroby pro reálné systémy 12. Metody pro analýzu skladovacích procesů 13. Zápočet

Literatura - základní:
1. Kusiak, A.: Intelligent Manufacturing Systems
2. Chang, T., Wysk R.A., Wang, H.: Computer-Aided Manufacturing
3. Mařík V. a kol. Umělá inteligence, Akademia Praha 1-4
4. Tomek G., Vávrová V. Řízení výroby, Grada Publishing 2000

Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program	Forma	Obor	Spec.	Typ ukončení	Kredity	Povinnost	St.	Roč.	Semestr
M2I-P	prezenční studium	M-VSR Výrobní stroje, systémy a roboty	--	zá,zk	4	Povinně volitelný	2	2	L