Modelování a simulace výrobních systémů (FSI-GMV)

Akademický rok 2021/2022
Garant: Ing. Jiří Kovář, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚVSSR všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je aby student získal dovednosti v oblasti počítačové simulace systémů, zejména výrobních. Student získá dovednosti v přípravě simulačních modelů a to jak spojitých, tak diskrétních. Dále se dozví o metodách propojení spojitého a diskrétního modelování.
Výstupy studia a kompetence:
Student získá znalosti potřebné k hlubšímu pochopení principů a metod využívaných při simulaci. Naučí se tyto znalosti aplikovat při vytváření simulačních modelů v oblasti technických, zejména pak výrobních systémů.
Studenti by měli být schopni připravit simulační model výroby, zpracovat
a ohodnotit různé alternativy.
Prerekvizity:
Student by měl ovládat:
- znalost základních principů výrobních systémů a strojů, požadavky na jejich funkčnost
- základní znalost matematiky v oblasti diferenciálních rovnic, maticových operací a statistiky
- základní práce s PC včetně různých druhů software pro zpracování dat (Excel, Matlab, apod.)
Obsah předmětu (anotace):
Předmět seznamuje studenty s moderními metodami pro simulace a modelování výrobních systémů v kontextu Průmyslu 4.0. Zaměřuje se především na technologické procesy a výrobní systémy a aplikuje principy spojité a diskrétní simulace při jejich modelování. Jsou rozebírány aplikace simulačních modelů při projektování a řízení systémů a procesů, a to v oblasti strategického plánování, operačního řízení a ergonomie.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
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:
1. Účast na cvičeních (vyjma doložené omluvitelné absence)
2. Splnění podmínek průběžné kontroly (příprava na cvičení, aktivita
během cvičení); tyto požadavky budou upřesněny vždy na začátku semestru ve cvičení.
3. Vypracování a předvedení úloh na cvičení zadaných

Zkouška:
Zkouška ověřuje získané znalosti. Zkouška je kombinovaná. V písemné části
se ověřuje schopnost studenta aplikovat získané znalosti a metody v testu a v případné ústní části se ověřuje znalost teoretických základů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičeních 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 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod do modelování a simulace systémů. Analýza a klasifikace systémů.
2. Základní pojmy z teorie systémů. Klasifikace modelů. Základní metody modelování spojitých a diskrétních systémů. Softwarové možnosti modelování systémů.
3. Matematické základy modelování a simulací.
4. Metody modelování diskrétních systémů.
5. Metody modelování diskrétních systémů.
6. Metody modelování diskrétních systémů.
7. Způsob simulace řízené událostmi, sestavení a využití kalendáře událostí
8. Modelování stochastických systémů, využití statistických metod, generování náhodných proměnných.
9. Návaznosti reálných technických soustav výrobních systémů v diskrétní simulaci.
10. Návaznosti reálných technických soustav výrobních systémů v diskrétní simulaci.
11. Vyhodnocování a vizualizace výsledků simulace.
12. Propojování reálných a simulovaných systémů, výměna dat, ověřování modelů.
13. Aktuální trendy v modelování a simulaci systémů
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Simulační jazyky, přehled základních prostředků pro popis modelů a experimentů. Základní principy implementace simulačních systémů.
2. Spojité modelování - vytváření modelu a práce s ním.
3. Spojité modelování - vytváření modelu a práce s ním.
4. Diskrétní modelování, událostně řízené modelování, příprava a vytváření modelů.
5. Diskrétní modelování, událostně řízené modelování, příprava a vytváření modelů.
6. Diskrétní modelování, událostně řízené modelování, příprava a vytváření modelů.
7. Metody propojení spojitého a diskrétního modelování.
8. Metody propojení spojitého a diskrétního modelování.
9. Formální požadavky na model jako součásti dodavatelského řetězce
10. Formální požadavky na model jako podpory pro řízení výrobních systémů
11. Samostatná práce na projektu - zadání.
12. Metody modelování výrobních systémů při podmínce použití typických senzorických dat; způsoby propojení modelu s daty v off-line a on-line režimu v kontextu Průmyslu 4.0; Použití modelu pro projektování a plánování.
13. Obhajoba vytvořeného projektu - zápočet
Literatura - základní:
1. BANKS, Jerry. Discrete-event system simulation. 5th ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, c2010. ISBN 978-013-6062-127.
2. ZÍTEK, Pavel. Simulace dynamických systémů. Praha: SNTL, 1990. ISBN 80-030-0330-X.
3. ZÍTEK, Pavel. Matematické a simulační modely. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2001. ISBN 80-010-2300-1.
4. KUBÍČEK, Milan, Miroslava DUBCOVÁ a Drahoslava JANOVSKÁ. Numerické metody a algoritmy. 2. oprav. vyd. Praha: Vydavatelství VŠCHT Praha, 2005. ISBN 978-807-0805-589.
5. RÁBOVÁ, Zdena. Modelování a simulace. 3., přeprac. vyd. Brno: VUT, 1992. ISBN 80-214-0480-9.
Literatura - doporučená:
1. ROSS, Sheldon M. Simulation. 3rd ed. San Diego: Academic Press, c2002. ISBN 01-259-8053-1.
2. PELÁNEK, Radek. Modelování a simulace komplexních systémů: jak lépe porozumět světu. Brno: Masarykova univerzita, 2011. ISBN 978-80-210-5318-2.
3. NOSKIEVIČ, Petr. Modelování a simulace mechatronických systémů pomocí programu MATLAB SIMULINK. Ostrava: VŠB - Technická univerzita Ostrava, 2013. ISBN 978-80-248-3231-9.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-VSR-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinně volitelný 2 1 L