Projekty

Komplexní systém měření a predikce ekonomických důsledků vlivů dynamických parametrů s využitím digitalizace výstupů inerciálních senzorů

SP2024/033

Cílem předloženého projektu bude návrh kompletního řešení zařízení pro měření dynamických parametrů vztažné soustavy. Hlavním stavebním prvkem zařízení bude vzájemně provázaná soustava inerciálních senzorů pro získávání dynamických dat. V navrženém systému se bude jednat zejména o měření vibrací, náklonu případně posuvů soustavy. Inerciální senzory zaznamenávají v poslední době značný nárůst využití zejména v oblasti průmyslových technologií, což souvisí s požadovanou miniaturizací a všudypřítomnou digitalizací technologických procesů v průmyslu 4.0. Projekt bude řešen v rámci tří fází výzkumu, na nichž se budou podílet jednotlivé projektové týmy, jejichž aktivity budou na sebe navazovat: 1. Fáze řešení projektu - práce na konstrukci zařízení pro měření dynamických parametrů 2. Fáze řešení projektu - výzkum možností přenosu naměřených dat 3. Fáze řešení projektu - ekonomické zhodnocení zjištěných dat dle vybraných faktorů, výzkum aplikačního potenciálu navrženého zařízení Předmět výzkumu v rámci projektu je koncipován na základě vysoké aktuálnosti daného řešení a určité existující tržní mezery v této oblasti a je plně v souladu s nosnými tématy Strategického záměru FMT VŠB-TUO v období 2021-2027, a to zejména v následujících výzkumných oblastech: Řízení moderních průmyslových systémů: • Diagnostika a senzorika průmyslových procesů • Informační systémy a modelování pro ochranu životního prostředí v průmyslu • Metody umělé inteligence v oblasti řízení výroby • Pokročilé přístupy a nástroje řízení udržitelné výkonnosti průmyslových systémů Předkládaný projekt je multidisciplinárního charakteru s výzkumem zaměřeným na témata digitalizace, ekonomiky, IT udržitelnosti při využití principů cirkulární ekonomiky, inovačního managementu a společenské zodpovědnosti firem. 1. Fáze řešení projektu - práce na konstrukci zařízení pro měření dynamických parametrů Během první fáze řešení projektu bude definována konstrukce zařízení pro měření dynamických parametrů prostřednictvím designové studie zohledňující vybrané parametry a základní nároky na užívání daného zařízení. Následně bude vytvořen konstrukční návrh prototypu měřícího zařízení pro umožnění testování jeho základních funkcí, zatím pouze v laboratorních podmínkách. V rámci této fáze řešení budou dále zkoumány možnosti napájení takového zařízení, protože se předpokládá jeho používání na místech bez možnosti připojení k externímu zdroji napájení. Kromě toho se bude řešitelský tým v rámci první etapy realizace projektu zabývat výzkumem možností využití kombinace baterie s přídavným zdrojem energie pomocí obnovitelných zdrojů, např. ve formě fotovoltaického článku. Napájecí část bude řešena zejména s ohledem na životnost zařízení do doby potřeby výměny baterie a její bezúdržbovost. 2. Fáze řešení projektu - výzkum možností přenosu naměřených dat Ve druhé fázi řešení projektu dojde k odladění případných funkčních problémů či chyb vytvořeného prototypu zařízení a následovat bude další testování měřícího zařízení vč. výpočtů pro vybrané varianty zátěžových stavů zařízení. Nedílnou součástí této fáze řešení projektu bude přenos naměřených dat do nadřazeného prvku, kde bude probíhat jejich ukládání a další zpracování. V projektu tak budou zkoumány a následně definovány optimální možnosti přenosu dat za předpokladu, že umístění zařízení neposkytne žádnou přístupnou datovou infrastrukturu. Z tohoto důvodu budou testovány možnosti využití bezdrátových technologií přenosu dat. Systém přenosu dat bude řešen zejména s ohledem na dostupnost/pokrytí signálu a energetickou náročnost. V této etapě řešení projektu dojde ke zkoumání využití dalších senzorů, jejichž data by měla ekonomický, statistický či jiný význam pro danou oblast. Jako příklad lze uvést meteorologické veličiny, jako je zejména teplota a tlak vzduchu, barometrický tlak, kvalita ovzduší, míra slunečního svitu apod. 3. Fáze řešení projektu - ekonomické zhodnocení zjištěných dat dle vybraných faktorů, výzkum aplikačního potenciálu navrženého zařízení V rámci projektu definované a následně vyvinuté zařízení bude možné prakticky využít pro aplikace ve stavebním průmyslu, strojírenské výrobě, při plánování a realizaci dopravní infrastruktury. Další možné využití je v oblasti zajištění bezpečnosti objektů či průmyslových technologií. K tomu, aby mohlo být zařízení využíváno v průmyslové praxi je potřeba přistoupit k měření efektivity jeho zapojení do technologických procesů, resp. vyhodnocení přínosů v návazných činnostech. Další částí řešeného projektu bude návazný výzkum, který se bude zabývat ekonomickým zhodnocením zjištěných dat z hlediska vlivů externího prostředí a následného posouzení důsledků těchto faktorů na cenu či provoz zkoumaných objektů (cena pozemků, ekonomické predikce životnosti budov či dalších průmyslových technologií). V tomto kontextu budou zkoumány možnosti využití principů cirkulární ekonomiky v rámci hodnotového řetězce jeho účastníků a návazných ekosystémů. Třetí, závěrečná fáze řešení projektu by měla směřovat ke stanovení výchozích podmínek pro uvedení měřícího zařízení do průmyslové praxe v kontextu výše popsaných faktorů. Z tohoto důvodu bude proveden výzkum cílového segmentu potenciálních zákazníků. Vzhledem k povaze projektu a jeho řešení zahrnující multioborové výzkumné aktivity bude tato část projektu navazovat na dosavadní oblasti výzkumu popsané v předchozím textu, zejména pak v oblasti vstupních dat a specifik využití navrženého měřícího zařízení. Řešitelské týmy studentů a akademických pracovníků a jejich zapojení do jednotlivých etap řešení projektu jsou popsány v příloze.

2024

2024

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Vilamová Šárka doc. Ing., Ph.D.