VZDĚLÁVACÍ TÉMATA

• Exkurze do firmy Bosch Powertrain s.r.o. Jihlava (8 hodin)

Cílem exkurze do firmy Bosch je představení Průmyslu 4.0 v praxi. V první části exkurze bude představena firma Bosch a také historie zavedení Průmyslu 4.0 do praxe. V další části se účastníci detailně seznámí s jednotlivými aplikacemi Průmyslu 4.0: Autonomní dopravní systémy, vibrační diagnostika, MES systémy a oblast robotiky (detekce anomalií, detekce objektu). Aktivity: Diskuze s odborníkem z praxe, exkurze do provozu.

• Komunikační protokoly Průmyslu 4.0 (2 hodiny cvičení, 4 hodiny samostudia, 3 hodiny na plnění 2 úkolů)

Seznámení se současnými komunikačními protokoly, použitelnými pro komunikaci v distribuovaných řídících systémech a oblasti IoT. Obsah: OPC UA, MQTT a jejich srovnání s proprietárními protokoly, používání nástrojů pro správu komunikačních protokolů, základní implementace v jazyce C, studie využití zmíněných komunikačních standardů v praxi. Aktivity: Programování v CP Factory.

• Virtualizace a simulace průmyslových systémů (2 hodiny cvičení, 6 hodin samostudia, 3 hodiny na plnění 2 úkolů)

Tvorba digitálních stínů průmyslových systémů za použití komunikace OPC UA. Obsah: Práce ve virtualizačním nástroji CIROS firmy Festo. Demonstrace principu tvorby digitálního modelu, jeho animace a napojení na reálný systém, založený na řídícím PLC Simatic. Aktivity: Programování v CP Factory.

• Programování v Matlabu a jeho využitelnost v aplikacích průmyslu 4.0 (1 hodina tutoriálu, 2 hodiny samostudia, 2 hodiny na plnění 1 úkolu)

Seznámení účastníků s programováním v Matlabu. Obsah: Představení programu Matlab. Základní principy programování v Matlabu. Řešení základních programovacích úloh. Aktivity: Vypracování programovacích úloh. Úkoly pro procvičení v elearningu. Online kurzy Matlab Onramp.

• Úvod ke zpracování obrazu, využití zpracování obrazu v průmyslu 4.0, digitální reprezentace obrazových dat, základy předzpracování obrazu (1 hodina tutoriálu, 2 hodiny samostudia)

Seznámení s problematikou zpracování obrazu a jejím využití v Průmyslu 4.0. Obsah: Úvod ke zpracování obrazu. Možnosti využití zpracování obrazu v Průmyslu 4.0. Digitální reprezentace obrazových dat. Základní metody předzpracování obrazových dat. Aktivity: Vypracování úloh zpracování obrazu. Online kurz Matlab Image Processing Onramp.

• Filtrace obrazu, ostření obrazu, příznaková reprezentace obrazu, texturní analýza, morfologické operace, segmentace obrazu, základní principy rozpoznání a klasifikace obrazu (2 hodiny cvičení, 3 hodiny samostudia, 2 hodiny na plnění 2 úkolů)

Osvojení realizace jednotlivých kroků zpracování obrazu vedoucích k jeho detailní analýze a následnému použití v úlohách Průmyslu 4.0. Obsah: Filtrace obrazových dat. Ostření obrazu a detekce hran. Texturní analýza. Morfologické operace s obrazem. Segmentace obrazových dat. Základní principy rozpoznání a klasifikace obrazu. Aktivity: Vypracování úloh zpracování obrazu. Online kurz Matlab Image Processing.

• Realizace praktických úloh Průmyslu 4.0 – detekce objektů v obraze, klasifikace objektů a další (2 hodiny cvičení, 1 hodina samostudia, 2 hodiny na plnění 2 úkolů)

Osvojení řešení specifických úloh zabývajících se zpracováním obrazu a využít znalostí nabytých v předchozích tématech. Obsah: Detekce a klasifikace různých typů objektů pro účely robotické manipulace s nimi. Řešení úloh navržených studenty. Aktivity: Návrh úloh zpracování obrazu. Vypracování úloh zpracování obrazu.

• Historie a definice UI (1 hodina tutoriálu, 1 hodina samostudia, 0,5 hodiny na plnění 1 úkolu)

Seznámení se vznikem a vývojem oboru Umělá inteligence (UI), zařazení oboru do kontextu Průmyslu 4.0. Obsah: Vznik UI, milníky vývoje. Koncept inteligentního agenta. UI a Průmysl 4.0. Aktivity: Analýza článků a videí, zaškrtávací testy.

• Teoretické základy UI (1 hodina tutoriálu, 3 hodiny samostudia, 0,5 hodiny na plnění 1 úkolu)

Seznámení se základními metodami a algoritmy UI s ohledem na jejich využití v průmyslových aplikacích. Obsah: Řešení problémů prohledáváním stavového prostoru. Automatizované plánování. Strojové učení. Hluboké učení, neuronové sítě. Posilované učení. Aktivity: online testy, offline chat pro diskusi o probírané látce.  

• Strojové učení a neuronové sítě v Matlabu (1 hodina samostudia, 4 hodiny na plnění 4 úkolů)

Seznámení s možnostmi Matlabu v úlohách strojového učení a neuronových sítích. Obsah: Strojové učení v Matlabu. Neuronové sítě v Matlabu. Posilované učení v Matlabu. Aktivity: Realizace strojového učení v Matlabu.

• UI v průmyslu (1 hodina tutoriálu, 2 hodiny samostudia, 0,5 hodiny na plnění 1 úkolu)

Představení aktuálního stavu v oblasti průmyslových aplikací UI. Obsah: Prediktivní údržba. Kontrola kvality. Plánování výroby, optimalizace procesů. Kolaborativní robotika. Simulace výroby. Digitální dvojče. Aktivity: Vypracování eseje na zadané téma z probrané látky.

• Etika a bezpečnost UI (1 hodina tutoriálu, 3 hodiny samostudia, 0,5 hodiny na plnění 1 úkolu)

Seznámení účastníků s etickými a bezpečnostními výzvami, které souvisejí s využitím umělé inteligence v různých oblastech. Obsah: Rozpoznávání etických problémů a bezpečnostních rizik spojených s umělou inteligencí a minimalizace rizik. Etické otázky spojené s využitím UI. Bezpečnostní rizika spojená s UI. Regulace umělé inteligence. Aktivity: Analýza článků a videí, zaškrtávací testy.

• Konzultace k řešeným úkolům (1 hodina online konzultace)

Konzultace účastníků s vyučujícím k řešeným úkolům.

• Exkurze do firmy Škoda Auto a.s. Mladá Boleslav (8 hodin)

Představení Průmyslu 4.0 v praxi – firma Škoda Auto a.s. Obsah: úvod o firmě, zavedení Průmyslu 4.0 do firmy, aplikace Průmyslu 4.0, návštěva vybraných provozů s výkladem. Aktivity: návštěva muzea, depozita, vybraného provozu, expedičního centra dílů, výrobny baterií, diskuze s odborníky z praxe.

• Využití obrazových dat pro řízení robotů (2 hodiny cvičení, 3 hodiny samostudia, 2,5 hodiny na plnění 1 úkolu)

Seznámení se s řízením průmyslových robotů Mitsubishi za využití technologií zpracování obrazu a detekce a identifikace předmětu pomocí kamery. Obsah: Aktualizace dat robotu pomocí komunikačních protokolů TCP/IP či OPC UA. Programování robotů. Aktivity: programování robotů ve výuce. Řešení úkolů na téma programování robotů.

• Měření reálných dat a jejich využití pro optimalizaci pohybu robota (2 hodiny cvičení, 3 hodiny samostudia)

Osvojení čtení a využití reálných dat (napětí, proudů, kroutících momentů) z průmyslových robotů Mitsubishi. Obsah: Využití nástrojů CIROS a RT Toolbox pro čtení dat. Zpracování dat s využitím Matlabu. Porovnání trajektorie a možnosti pohybu robota z hlediska efektivity a spotřeby energie a volba optimální varianty. Aktivity: Programování robotů ve výuce.

• Programování robota Robotino (2 hodiny cvičení, 3 hodiny samostudia, 2,5 hodiny na plnění 1 úkolu)

Nácvik programování autonomních mobilních robotů Robotino. Obsah: Realizace jednoduchých úloh orientace robota v prostoru. Sledování zadané trajektorie. Řešení úloh ve virtuálním simulačním prostředí Robotino SIM. Řešení úloh na reálných robotech. Aktivity: Programování robotů ve výuce.