Centra doskonałości
Centrum zrównoważonej współpracy ludzi i maszyn w ekoinnowacyjnej produkcji
Realizacja zadania przyczyni się do wzrostu innowacyjności w wielu lubuskich przedsiębiorstwach i skokowo podniesie poziom reindustrializacji w regionie – zgodnie z celem szczegółowym I Strategii na rzecz Odpowiedzialnego Rozwoju (SOR) do roku 2020: trwały wzrost gospodarczy oparty coraz silniej o wiedzę, dane i doskonałość organizacyjną. Wyniki badań będą podstawą wsparcia dla regionalnych firm działających, m.in. w sektorach strategicznych zdefiniowanych w SOR 1- produkcji środków transportu oraz 3- specjalistycznych technologii teleinformatycznych, co pozwoli im na wykorzystanie dotychczasowej przewagi i równoległe kreowanie nowych w obszarach przynoszących wysoką wartość dodaną, przy większym i lepszym wykorzystaniu wiedzy i kapitału oraz racjonalnym/efektywnym wykorzystaniu zasobów. Badania w trzech obszarach przyczynią się do skokowego rozwoju dyscypliny inżynieria mechaniczna w regionie oraz będą swoistym „kołem zamachowym” dla rozwoju wielu innych dyscyplin naukowych UZ i dziedzin gospodarki w regionie.
Obszary badawcze:
1. Proaktywna współpraca ludzi i robotów (HRC).
2. Ekoinnowacyjna produkcja z zastosowaniem ekologicznych metod chłodzenia.
3. Ocena poziomu wdrażania technologii Przemysłu 4.0 wśród przedsiębiorstw z regionu lubuskiego z branż maszynowej i motoryzacyjnej.
OBSZAR 1
Proaktywna współpraca ludzi i robotów (HRC).
Obecnie nie istnieją uniwersalne metody reprezentacji i automatycznej konsolidacji danych, informacji wiedzy pozyskanych zarówno od robota, jak i pracownika w czasie ich interakcji w jednym systemie kognitywnym pozwalającym na skuteczne operowanie na nich oraz rozbudowę wiedzy na temat procesów z nimi związanych. Dlatego w 1 obszarze badawczym zostaną opracowane modele zrównoważonej współpracy człowieka z robotem w trzech obszarach: środowiskowym, społecznym w celu zwiększenia efektywności i bezpieczeństwa HRC oraz ustanowienia warunków dotyczących symulacji adaptacji stanowiska produkcyjnego do trudnych i nieoczekiwanych sytuacji. Pozyskane dane i informacje na podstawie nagrań audio i video oraz danych z sensorów pozwolą na zbudowanie własnej bazy dużych zbiorów danych, a w rezultacie na trenowanie i weryfikację różnych architektur sztucznych sieci neuronowych, w szczególności na zastosowanie konwolucyjnych sieci neuronowych. W rezultacie zostaną zbudowane analityczne i oparte na metodach sztucznej inteligencji modele zrównoważonej współpracy człowieka z robotem (HRC) pozwalające na proaktywną ocenę efektywności HRC w procesie produkcyjnym, sprawdzenie niezawodności pracy HRC oraz ocenę bezpieczeństwa HRC (istnieje ryzyko kolizji między robotami i operatorami, gdy pracują razem we wspólnym obszarze roboczym). Budowa systemów współpracy robot-człowiek (HRC) zorientowanych na użytkownika, z naciskiem na bezpieczeństwo użytkownika, wymaga ich połączenia z systemami cyber-fizycznymi oraz z zorientowanymi na użytkownika technologią wizualizacji i interakcji.
OBSZAR 2
Ekoinnowacyjna produkcja z zastosowaniem ekologicznych metod chłodzenia.
Badania z tego obszaru dotyczą ekologicznych metod chłodzenia w obróbce skrawaniem, które wpisują się w tzw. zieloną produkcję, ponieważ są ekonomiczne a jednocześnie minimalizują powstawanie zanieczyszczeń u źródła i zagrożeń dla zdrowia ludzkiego oraz środowiska naturalnego.
Metoda chłodzenia w warunkach zminimalizowanego smarowania jest szeroko stosowana, również w branży maszynowej i motoryzacyjnej. Jednak podczas obróbki materiałów trudnoskrawalnych (stopy tytanu, niklu) i miękkich (stopy aluminium) w dalszym ciągu stosowana jest obróbka na mokro, przy której wykorzystuje się bardzo duże ilości płynów obróbkowych. Zakupiony tensjometr optyczny przyczyni się do zwiększenia wiedzy dotyczącej aplikacji kropel zawartych w aerozolu w metodzie zminimalizowanego dostarczania do strefy skrawania i jej skuteczności w zakresie zwilżania i penetracji. Urządzenie to pozwoli na określenie tak ważnych zagadnień wykorzystywanego medium czynnego jak: zwilżalność, napięcie powierzchniowe, napięcie międzyfazowe, kąt zwilżania, absorpcję, energię swobodną powierzchni, adsorpcję i reologię międzyfazową. Ustalone zostaną parametry tworzenia aerozolu, jak natężenie przepływu płynu obróbkowego i natężenie przepływu powietrza oraz średnica i ukształtowanie dysz lub kanalików wewnątrz narzędzia, przez które podawane jest medium czynne. Prace będą prowadzone również w zakresie hybrydowego zastosowania dwóch metod chłodzenia: kriogenicznej połączonej ze zminimalizowanym smarowaniem.
OBSZAR 3
Ocena poziomu wdrażania technologii Przemysłu 4.0 wśród przedsiębiorstw z regionu lubuskiego z branż maszynowej i motoryzacyjnej.
Głównym celem 3 obszaru jest z kolei weryfikacja poziomu wdrażania technologii Przemysłu 4.0 w przedsiębiorstwach produkcyjnych, również zgodnie z założeniami obszaru reindustrializacji SOR, sektorów strategicznych 1 – produkcji środków transportu i sektor 3 – specjalistycznych technologii informatycznych.
Wiedza i doświadczenie pracowników w dyscyplinie inżynieria mechaniczna pozwalają na zaoferowanie przeprowadzenia audytów w 6 przedsiębiorstwach: branży motoryzacyjnej (3 firmy), i maszynowej (3 firmy) obejmujących wykorzystanie nowych technologii przemysłu związanych z rozwojem inteligentnego przemysłu i wykorzystania zaawansowanych materiałów.
W trakcie audytów przeprowadzona zostanie akwizycja danych dotyczących energochłonności, zużycia materiałów eksploatacyjnych oraz wywiady bezpośrednie oraz analiza procedur utrzymania ruchu wybranych urządzeń. Analiza danych pozwoli na wypracowanie rekomendacji dotyczących redukcji energochłonności i zużycia materiałów eksploatacyjnych oraz poprawy zrównoważonego rozwoju wybranych procesów w audytowanych przedsiębiorstwach. W trakcie prowadzonych audytów przeprowadzona zostanie również analiza wybranych działań pracowników w środowisku pracy przy użyciu zakupionych kamer.
Następnie zostanie opracowany kwestionariusz ankiety dot. weryfikacji poziomu wdrażania automatyzacji i robotyzacji oraz zostaną przeprowadzone badań zasadnicze wśród 200 lubuskich przedsiębiorstw produkcyjnych, przede wszystkim branż maszynowej i motoryzacyjnej. Na tej podstawie zostaną wypracowane rekomendacje dla przedsiębiorstw w zakresie propozycji wprowadzenia zmian w kierunku zrównoważonej współpracy ludzi i maszyn w ekoinnowacyjnej produkcji, np. w obszarze możliwości zastosowania inteligentnych systemów decyzyjnych, które w oparciu o dane pozyskiwane z układów wizyjnych oraz zestawu odpowiednio dobranych czujników nadzorują procesy realizowane w przedsiębiorstwie. Zastosowanie takich rozwiązań pozwoli na stworzenie nowoczesnych stanowisk pracy, w których człowiek sprawuje rolę kontrolera i nadzorcy procesu.
Unikalna aparatura:
- robot kooperacyjny z kamerą inspekcyjną na jego ramieniu oraz zestaw RaelWear HMT-1 + zestawu kamer + wireless microphones + sensory, które umożliwią gromadzenia danych, informacji i wiedzy w trakcie interakcji robota i człowieka w ramach realizacji zadanych czynności w wybranym procesie produkcyjnym, wpisując się w postęp nad badaniem proaktywnej współpracy ludzi i robotów
- tensjometr optyczny, pozwalający na bardzo precyzyjną analizę optyczną cieczy na obrabianej powierzchni stałej, zarówno materiałów trudno skrawalnych np. stopy tytanu, niklu, jak i miękkich (stopy aluminium). Wyniki otrzymanych badań mogą istotnie przyczynić się do podniesienia poziomu ekoinnowacyjnej produkcji, między innymi w przemyśle maszynowym i motoryzacyjnym.