Témata
Zdroj: VUT v Brně

Projekt Strojírenská výrobní technika a přesné strojírenství sbližuje výzkumníky

Strojírenský průmysl je nejnáročnější průmyslové odvětví. Vyznačuje se mimořádně velkou pestrostí výrobků a zahrnuje v sobě desítky oborů. Výroba strojů, zařízení a přesných komponentů jsou významným oddílem českého zpracovatelského průmyslu. A právě zde vyvstává potřeba systematického výzkumu, vývoje a inovací, protože zde vznikají složité produkty s vysokým stupněm integrace, mezioborovým přesahem a rychlým cyklem inovací na trhu.

Prof. Jiří Marek

Je profesorem na Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky FSI VUT v Brně. Zastával manažerské pozice ve výrobních společnostech Toshulin, KŠ Kuřim a TOS Kuřim. V praktické a pedagogické činnosti je zaměřen především na konstrukci obráběcích strojů a obráběcích center pro rotační i nerotační obrobky, teorii konstrukčního procesu a životního cyklu produktu a v neposlední řadě na systémovou metodologii. Jeho dlouholetou snahou je spojovat teorii s praxí do vzájemně se respektujícího celku. Je členem řady odborných organizací, členem redakční rady MM Průmyslového spektra a spoluzakladatelem MM Science Journal. Je autorem celé řady monografií, mj. i legendární knižní edice Konstrukce CNC obráběcích strojů (MM publishing).

Reklama

Identifikace a motivace projektu
Od 1. ledna 2019 probíhá řešení velmi zajímavého projektu, který vypsalo Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy a jehož cílem je navázání nové a prohloubení stávající spolupráce mezi aplikační sférou a výzkumnými organizacemi v oboru strojírenské výrobní techniky. Na základě této spolupráce byly vykonávány výzkumné aktivity, jejichž výstupy budou oboustranně výhodné. Hlavním příjemcem je Fakulta strojní ČVUT v Praze a dalšími příjemci jsou Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně a Fakulta strojní ZČU v Plzni. Ukončení projektu je 31. prosince 2022.

Obory Machine Tools a Precision Engineering, na které je předmětný projekt tematicky orientován, produkují stroje, nástroje, zařízení, výrobky a komponenty, a dnes již standardně potřebují výzkum a vývoj pro jejich inovace. Projekt se zaměřuje na produkty s nejvyšší komplexností a s nejvyššími nároky na přesnost a výkonnost. Jsou to především obráběcí stroje, tvářecí stroje, stroje pro aditivní výrobu, související automatizace a nástroje a přesné strojírenské komponenty výrobních strojů. Vyšší užitné vlastnosti strojů a technologií jsou nutnou podmínkou vyšší konkurenceschopnosti. Hlavními užitnými vlastnostmi jsou přesnost, jakost, výrobní výkon, spolehlivost, hospodárnost a ekologie.

Podniky působící v oboru strojírenské výrobní techniky a přesného strojírenství mají vždy vlastní interní výzkumnou a vývojovou základnu, často úzce provázanou se zkušebnou a technologickým aplikačním oddělením. Podniky přirozeně chtějí minimalizovat svá rizika a být ve věci výzkumu maximálně nezávislé, neboť věda a výzkum tvoří jejich hlavní know-how, přidanou hodnotu a obsahuje nejvýznamnější duševní vlastnictví a současně jejich obchodní tajemství. Na druhé straně musí firmy maximalizovat své šance ve výzkumu, vývoji i inovacích a snižovat náklady. Tyto dva motivy vedou k otevírání výzkumných spoluprací s akademickou sférou, externími výzkumnými organizacemi a externími firmami.

Výzkumná pracoviště, která se věnují tématu strojírenské výrobní techniky a přesného strojírenství, by bez intenzivní a souvislé spolupráce s průmyslem neměla žádný smysl. Ten mají jedině tehdy, pokud o ně je v průmyslu zájem a pokud většinu aktivit realizují ve spolupráci s podniky. Projekt tedy podporoval a řešil zcela zásadní úkol, a to provázání podniků v oboru a nejvýznamnějších výzkumných pracovišť v oboru strojírenské výrobní techniky a přesného strojírenství nad nejnáročnějšími a nejkomplexnějšími dlouhodobými výzkumnými tématy. Partneři projektu se rozhodli na společném schématu spolupráce, které vede k veřejnému publikování výsledků, a chtějí tak přispět k podpoře celého oboru, nejen přímo zapojených účastníků. V neposlední řadě projekt podporuje významný rozměr spolupráce akademické a aplikační sféry v důležitém sektoru průmyslu ČR.

Výzkumné záměry projektu

Velmi významná část rozvoje spolupráce v rámci partnerství výzkumných organizací s aplikační sférou se bude odehrávat v oblasti řešení jednotlivých výzkumných záměrů. Výzkumný záměr je základním rámcem, ve kterém bude probíhat výměna znalostí. Výzkumné organizace ve spolupráci s výrobními podniky (aplikační sférou) řešily následujících devět výzkumných záměrů:

• VZ1: Nové koncepce výrobních strojů a jejich automatizace (ČVUT v Praze s TAJMAC – ZPS, a. s., a KOVOSVIT MAS Machine Tools, a. s.);

• VZ2: Bezpečná a efektivní spolupráce člověka a stroje (VUT v Brně s TOSHULIN, a. s., KOVOSVIT MAS Machine Tools, a. s., a TOS KUŘIM – OS, a. s.);

• VZ3: Optimalizace stavby tvářecích strojů (ČVUT v Praze a ZČU v Plzni s Šmeral Brno, a.s.);

• VZ4: Zvyšování přenositelného výkonu do řezného procesu (ČVUT v Praze a ZČU v Plzni s TOS VARNSDORF, a. s., TAJMAC – ZPS, a. s., Škoda Machine Tool, a. s., a TOS KUŘIM – OS, a. s.);

• VZ5: Digitální dvojče stroje a technologie (ČVUT v Praze s TOS VARNSDORF, a. s., TOSHULIN, a. s., KOVOSVIT MAS Machine Tools, a. s., Škoda Machine Tool, a. s., a TOS KUŘIM – OS, a. s.);

• VZ6: Přesnost stavby výrobních strojů (ČVUT v Praze, VUT v Brně a KOVOSVIT MAS Machine Tools, a. s., Škoda Machine Tool, a. s., a TOS KUŘIM – OS, a. s.);

• VZ7: Energeticky a nákladově efektivní výrobní technologie (ČVUT v Praze s TOS VARNSDORF, a. s., TOSHULIN, a. s., KOVOSVIT MAS Machine Tools, a. s.);

• VZ8: Rozšířené funkce strojů pro uplatnění v Industry 4.0 (ČVUT v Praze s TOS VARNSDORF, a. s., TOSHULIN, a. s., KOVOSVIT MAS Machine Tools, a. s., Škoda Machine Tool, a. s., a TOS KUŘIM – OS, a. s.);

• VZ9: Teplotní chování výrobních strojů (ČVUT v Praze s TOSHULIN, a. s., KOVOSVIT MAS Machine Tools, a. s., Škoda Machine Tool, a. s., a TOS KUŘIM – OS, a. s.).

Všechny projektové výzkumné záměry VZ1 až VZ9 mají v plánu realizovat měření, ověřování, experimenty a získávání dat přímo v podnicích na reálných strojích a technologiích. Touto vazbou na techniku a technická řešení v podnicích bude také následně ověřována aplikovatelnost výzkumných výsledků a budou hledány vhodné způsoby pro navazující aplikovaný výzkum a produktový vývoj.

VUT v Brně, konkrétně pracovníci Fakulty strojního inženýrství, Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky, řešilo jako výzkumná organizace samostatně Bezpečnou a efektivní spolupráci člověka a stroje (VZ2) a spolu s ČVUT v Praze Přesnost stavby výrobních strojů. Zmiňme stručně výsledky, kterých bylo dosaženo.

Bezpečná a efektivní spolupráce člověka a stroje

Tento výzkumný záměr (VZ2) je zaměřen na podporu nových způsobů analýz interakce strojních zařízení s obsluhou a prostředím pomocí interdisciplinárního přístupu k vývoji strojů. Preventivní zajišťování bezpečnosti, spolehlivosti a kvality se ve světě orientuje zejména na nasazení pokročilých technik a technologií již v předvýrobních etapách vzniku strojního zařízení. Analyzují se konstrukční parametry, včetně ergonomických vlastností v rámci celého životního cyklu stroje, predikují možné nežádoucí stavy, identifikují vývojové chyby a posuzují s tím související rizika. Výzkumné cíle VZ2 mají potenciál přispět k řešení významných společenských témat a ke zvýšení kvality života, protože přímo naplňují cíle prioritních domén národní strategie RIS3. V následujícím textu jsou citována témata VaVaI ze strategie RIS3 České republiky, která VZ2 přímo řeší v doméně Strojírenství – mechatronika.

Pro řešení VZ2 byly využity dva základní nové nástroje:

• integrovaný vývoj strojů v prostředí virtuální reality;

• systémový přístup k zajištění celkové bezpečnosti strojních zařízení, jejich spolehlivosti a kvalitě.

Na VUT v Brně byly realizovány následující práce:

• Analýza nových aspektů celkové bezpečnosti strojních zařízení;

• Analýza základních požadavků na ochranu zdraví a bezpečnost strojů s novými digitálními technologiemi;

• Studium psychologických aspektů obsluhy CNC obráběcího stroje a možností jejich ověření ve virtuální realitě ve spolupráci s KOVOSVIT MAS Machine Tools, a. s. (DOI : 10.17973/MMSJ.2022_10_2021123);

• Studium využití klasifikace poruch ve vibrodiagnostice pro autonomní identifikaci nebezpečného stavu provozovaného stroje ve spolupráci s TOSHULIN, a. s.;

• Studium možností hodnocení ergonomie v prostředí virtuální reality se zaměřením na metodu RULA a využití headsetů a technologie Leap Motion umožňující implementaci rukou a vývoj prostředí v softwarovém enginu Unity3D umožňující implementaci detekce a vizualizace ruky a prstů;

• Studium možností validace návodů k obsluze stroje v rámci řešení diplomových prací na provozovaných strojích z produkce TAJMAC ZPS, a. s., a TOSHULIN, a. s.;

• Systémový přístup k zajišťování celkové bezpečnosti provozovaných strojů a k ochraně dat v kontextu Průmyslu 4.0 v rámci řešení dizertační práce ve spolupráci s TOSHULIN, a. s.

Tyto výsledky byly publikovány v článcích, dále v několika diplomových pracích a jsou též rozpracovávány v dizertační práci.

Ukázka stresorů při obsluze CNC obráběcího stroje (Zdroj: VUT v Brně)

Přesnost stavby výrobních strojů

Hlavním cílem tohoto výzkumného záměru (VZ6) je výzkumná spolupráce mezi akademickou sférou a podniky v oblasti vytváření nástrojů a znalostí pro hospodárné plánování přesnosti výroby, měření, montáže a seřizování samotných výrobních strojů s cílem zachovat jejich hlavní užitné vlastnosti, při nižších materiálových a výrobních nárocích. Analýze významu dílčích přesností a tolerancí mechanických dílců nosných soustav na celkovou přesnost strojů a stabilitu této přesnosti v čase se v uplynulých dekádách nikdo systematicky nevěnoval, přestože byla významná pozornost věnována analýze, popisu a kompenzacím kinematických chyb strojů.

Pro řešení VZ6 byly využity tyto základní nové nástroje:

• vliv výrobních tolerancí tvaru a rozměrů stavebních prvků řetězce nosné struktury stroje na jejich příspěvek k celkovým chybám geometrie nosné struktury;

• vliv změny geometrické konfigurace nosné struktury stroje se zohledněním poddajností mechanických částí na celkové chyby mezi nástrojem a dílcem.

Na VUT v Brně byly realizovány následující práce:

• Predikce pracovní přesnosti na základě geometrické přesnosti stroje (doi.org/10.3390/app10186233);

• Posouzení způsobilost měření na CNC obráběcích strojích, zejména pak nástrojovou sondou (doi.org/10.1016/j.measurement.2022.111153);

• Pokročilé kompenzace ve stavbě CNC obráběcích strojů (doi.org/10.3390/machines10100833).

Tyto výsledky byly publikovány v článcích, dále v několika diplomových pracích a jsou též rozpracovávány v dizertačních pracích.

Vliv volumetrické kompenzace na výsledné pracovní přesnosti – kruhovitosti. (Zdroj: VUT v Brně)

Závěrem

Projekt prokázal svoji smysluplnost a reálnou možnost spolupráce výzkumníků z vysokých škol s průmyslovou praxí.


Projekt CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_026/0008404 Strojírenská výrobní technika a přesné strojírenství je podporován z Evropských strukturálních a investičních fondů.

Vydání #12
Kód článku: 221202
Datum: 14. 12. 2022
Rubrika: PR článek / Digitalizace výrobních a firemních procesů
Firma
VUT v Brně

Vysoké učení technické v Brně se dlouhodobě objevuje v žebříčku nejlepších světových univerzit QS Top Universities, který každoročně sestavuje společnost QS Quacquarelli Symonds Limited a hodnotí v něm tisíce vysokých škol. Podstatnou část hodnotících kritérií tvoří zpětná vazba na kvalitu vzdělávací instituce od akademiků a také zaměstnavatelů jejích absolventů.
Dalším žebříčkem, jehož hodnocení se VUT účastní, je Times Higher Education.

Historie Vysokého učení technického v Brně (VUT) sahá až k 19. září 1899, kdy rakouský císař a uherský král František Josef I. podepsal dekret o založení české vysoké školy technické v Brně.

Byla první českou vysokou školou na Moravě. Univerzita začínala se čtyřmi profesory a 47 posluchači a postupně dospěla do pozice mezinárodně uznávané vzdělávací instituce, která nabízí současné špičkové vědecké a odborné znalosti na osmi fakultách a třech vysokoškolských ústavech. Studenti mohou získat kvalitní vzdělání v široké škále oborů od technických, přírodovědných, přes ekonomické až po umělecké. Významnou část aktivit VUT tvoří výzkum a vývoj, který probíhá zejména na půdě výzkumných center. Univerzitě se podařilo zejména díky grantové podpoře vybudovat pět vlastních vědeckých center a kromě toho se společně s dalšími univerzitami a vědeckými institucemi podílí i na činnosti dvou center excelentního výzkumu. 

Číst dál
Související články
Lesk a bída českých obráběcích strojů

Česká republika, resp. tehdejší Československo, mělo bohatou historii ve výrobě obráběcích strojů. Kde v období největší slávy byli ve svých inovačních počinech současní světoví lídři, když např. kovosviťácký konstruktér Ladislav Borkovec se již v roce 1977 začal zaobírat myšlenkou multifunkčního soustružnicko-frézovacího stroje? Přes dřevěný kinematický model, který si vytvořil doma v dílně, vedla dlouhá cesta až k prototypu prezentovanému  na EMO v Paříži v roce 1980. Po vyrobení 45 strojů řady MCSY, které nenazval nikdo jinak než „Boháro“, byla z ekonomických důvodů a nedostupnosti kvalitní řídicí elektroniky bohužel výroba v tehdejším Kovosvitu ukončena. Dva bývalé kovosviťáky, srdcem i duší, Jiřího Mindla a Vladislava Čítka, jsem díky jejich letitým zkušenostem celoživotního zasvěcení oboru obráběcích strojů požádal o rozpravu nad současným stavem tuzemského oboru výrobních strojů a nad tím, jaké jsou jeho případné perspektivy.

Soumrak strojírenských bohů

Až do nedávné doby, dalo by se říci před covidem, bylo jednání některých tradičních firem vyrábějících obráběcí stroje bez pokory, a někdy hraničilo až s arogancí. Jednání bez úcty nejen vůči zákazníkům (což zní přímo drze), ale také vůči partnerům dodávajícím subdodávky, vysokým školám a také spolupracujícím partnerům. Mají za sebou přeci tradici desítek let, kdo jim bude co radit, jak mají jednat a dělat. Nikdo přeci. A nyní? Padla kosa na kámen a otupila se, možná se i pokřivilo ostří.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Související články
Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
CIMT Peking, Část 2. Win Together

Podtitul veletrhu CIMT 2019 byl: 融合共赢 智造未来. Musíte uznat, že motto veletrhu je v této pro nás exotické podobě zahaleno značným tajemstvím. Dáte-li větu do automatického překladače, výsledná myšlenka zní: fúze a výhra. Jednoduchá slova, divný obsah - tento způsob nalezení významu věty opravdu není žádná výhra. Proto se o nápravu "ztráty v překladu" pokusíme v druhém vstupu z veletrhu, ve kterém se tentokrát podíváme i za technikou.

CIMT Peking, Část 1. Obecný pohled

V předvelikonočním týdnu se v Pekingu uskutečnil veletrh obráběcích strojů CIMT 2019. V asijském regionu se jedná o obdobu veletrhu EMO Hannover. A stejně jako EMO je velkou měrou národní výstava německé výrobní techniky, tak CIMT je převážně čínský. V tomto prvním vstupu se podíváme na letošní ročník trochu s odstupem, aniž bychom se zaměřili na konkrétní exponáty.

Perspektivy čínského draka

Již několik let vám pravidelně v tomto čase přinášíme reportáže ze dvou klíčových strojírenských veletrhů celého asijského kontinentu, které jsou určitým barometrem srovnání postupného vývoje čínských výrobců obráběcích strojů a komponent, ale i pohledem na zvolené marketingové strategie nadnárodních společností při jejich penetraci na zdejší čínský trh – největší a nejprogresivněji rostoucí na světě. V lichých letech se v Pekingu v dubnu koná veletrh CIMT (China International Machine Tool Show), v sudých přibližně ve shodné době pak v Šanghaji veletrh CCMT (China CNC Machine Tool Fair). Aktuální postřehy z každého dne veletrhu jsme přinášeli prostřednictvím redakčního portálu mmspekturm.com a sociální sítě facebook, s tradičním komplexnějším pohledem na veletrh a čínský komoditní trh jako takový přicházíme nyní.

EMO zrcadlem pokroku a inovací

Při příležitosti prezentace veletrhu EMO 2017 Hannover před evropskou novinářskou obcí se uskutečnilo i pražské zastavení. Zastoupení Deutsche Messe pro ČR zorganizovalo tiskovou konferenci, které se vedle generálního ředitele EMO Hannover Christopha Millera účastnil i tiskový mluvčí hannoverského veletržního komplexu Hartwig von Sass spolu s ředitelem českého svazu SST Ing. Paclíkem a předsedou Společnosti pro obráběcí stroje doktorem Smolíkem.

Role technické univerzity v udržitelné společnosti: Doc. Jiří Hlinka, VUT v Brně

Smyslem této série podcastů je představit současnou roli univerzity a hledat její skutečné postavení a poslání ve vztahu k vývoji konkurenceschopnosti tuzemské ekonomiky a společnosti jako takové. Hovoříme s rektory a děkany technických univerzit a fakult o jejich denní operativě, o realizaci dlouhodobé strategie, jejich pohledu na ukotvení vzdělávací instituce ve společnosti a dalších tématech. Tentokráte jsme o rozhovor požádali docenta Jiřího Hlinku, děkana Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně.

Na cestě ke zrození stroje: Závěrečné ohlasy

Série 10 článků konstruktéra Michala Roseckého během celého roku popisovala proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku se autor snažil čtenáře provázet tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

USA: Sázka na stabilní trh

Spojené státy americké se řadí mezi největší vývozce na světě. Pro naše firmy představuje nejúspěšnější exportní destinaci z mimoevropských trhů. Za poslední období dochází k postupnému nárůstu našeho exportu, v roce 2019 poprvé v historii přesáhl 100 mld. Na trh USA vyvážíme zboží s nejvyšší inovační hodnotou, jako jsou např. letecké motory, zdravotnická zařízení či mikroskopy. Tyto komodity by se nyní mohly rozšířit o další sektory, jako například výrobní stroje pro high-tech výrobu.

Na cestě ke zrození stroje, část 8. Logistika

Série 10 článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Deset zastavení s JK: Síťování

Série 10 rozhovorů s legendou inovační sféry Jánem Košturiakem je retrospektivou dílčích milníků, které jej na jeho osobní a profesní cestě potkaly a umožnily mu realizovat jeho sny, touhy a přání. Nahlížejme postupně do minulosti a hledejme společně okamžiky, které vytvářely Jánovu budoucnost a umožňovaly mu vidět za horizont zřetelněji než nám ostatním.

Na cestě ke zrození stroje, část 5: Zakázka

Série deseti článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit