Evidenčné číslo projektu: APVV-19-0305
Názov projektu: Integrovaný modulárny systém digitálneho dvojčaťa výrobného závodu
Name of the project: Integrated Modular System of a Factory Twin
Akronym projektu: IMSFT
Odbor výskumu: 20408 – Priemyselné inžinierstvo
Charakter výskumu: Aplikovaný výskum
Začiatok riešenia projektu: 01.07.2020
Koniec riešenia projektu: 30.06.2024
Žiadateľská organizácia: Žilinská univerzita v Žiline, Strojnícka fakulta
Spoluriešiteľská organizácia: CEIT, a. s.
Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Branislav Mičieta, PhD.

Riešiteľský kolektív: prof. Ing. Martin Krajčovič, PhD., doc. Ing. Ľuboslav Dulina, PhD., doc. Ing. Miroslav Rakyta, PhD., Ing. Beáta Furmannová, PhD., Ing. Gabriela Gabajová, PhD., Ing. Martin Gašo, PhD., Ing. Vladimíra Biňasová, PhD. DiS, Ing. Monika Bučková, PhD., Ing. Milan Martinkovič, Ing. Radovan Svitek, Ing. Ivan Antoniuk, Ing. Natália Burganová, Ing. Marián Matys, Ing. Radovan Furmann, PhD., Ing. Silvia Furtáková, PhD., Ing. Matej Kovalský, PhD., Ing. Miroslava Kramárová, PhD., Ing. Marián Matava, PhD.

Anotácia
Hlavným cieľom predkladaného projektu je vytvorenie integrovaného modulárneho systému digitálneho dvojčaťa závodu (Factory Twin). Navrhovaný systém vychádza z koncepcie budovania, prevádzkovania a optimalizácie inteligentných tovární, rozvíjanej na riešiteľskom a spolu riešiteľskom pracovisku. Navrhovaný systém bude integrovať jednotlivé moduly, ktoré budú prepájať fyzický subsystém, reprezentovaný reálnymi inteligentnými entitami (stroje, priemyselné roboty, mobilné robotické systémy, transportné a manipulačné systémy, prístroje, a pod.) a digitálny podsystém, ktorý bude reprezentovaný softvérovou platformou pre tvorbu 3D modelov reálnych systémov a softvérovou platformou pre monitorovanie, simuláciu, riadenie a optimalizáciu výrobných a logistických procesov. Prepojenie medzi fyzickým a digitálnym podsystémom bude realizované prostredníctvom senzorických, riadiacich a kontrolných systémov. Tento modulárny systém bude navrhnutý pre využitie v priemyselnom prostredí pri budovaní inteligentných výrobných závodov v zmysle požiadaviek Priemyslu 4.0. Hlavným prínosom navrhovaného systému bude zrýchlenie a skvalitnenie procesu transformácie súčasných priemyselných závodov na závody budúcnosti. Pilotné overenie bude realizované v spoločnosti VELUX A/S, Østbirk Bygningsindustri A/S. a po úspešnom testovaní bude vyvinutá platforma implementovateľná v podmienkach ostatných priemyselných podnikov.

Annotation
The main goal of the project is to design the integrated modular system of Factory Twin. The proposed system is based on the concept of building, operating and optimizing smart factories, developed and implemented in the workplace of the co-operating company. The proposed system will integrate the individual modules that will connect the physical subsystem represented by real intelligent entities (machines, industrial robots, mobile robotic systems, transport and handling systems, devices, etc.) and a digital subsystem that will be represented by the software platform for 3D real-system models and a software platform for monitoring, simulation, control and optimization of production and logistics processes. The connection in-between physical and digital subsystems will be implemented through sensorial and control systems. This modular system is designed for the use in industrial environments in order to build smart manufacturing plants with the respect to requirements of Industry 4.0. The main benefit of the proposed system is to accelerate and improve the process of transforming existing industrial plants to Next Generation Manufacturing Systems. Pilot verification of the system will be performed at VELUX A/S, Østbirk Bygningsindustri A/S., and successful testing will serve as a basis for the development of a platform that can be implemented in other industrial conditions.

1) Ciele projektu

Hlavný cieľ projektu:
Hlavným cieľom projektu je navrhnúť integrovaný modulárny systém pre podporu konceptu digitálneho dvojčaťa závodu, založený na prepojení digitálneho, fyzického a virtuálneho sveta s využitím inteligentných technológií.

Čiastkové ciele projektu:
• Výskum v oblasti nových technológií a prístupov k projektovaniu, riadeniu a optimalizácii inteligentných závodov.
• Tvorba metodiky pre projektovanie, riadenie a optimalizáciu adaptívnych výrobných a logistických systémov v koncepte digitálneho dvojčaťa závodu.
• Návrh modulu pre tvorbu digitálneho parametrického modelu výrobného a logistického systému.
• Návrh modulu pre zber, uchovávanie a spracovanie dát z výrobných a logistických procesov.
• Návrh dátového prepojenia reálneho a virtuálneho systému pre účely plánovania, riadenia a optimalizácie výrobných a logistických procesov.
• Návrh modulu pre plánovanie, riadenie a optimalizáciu výrobných a logistických procesov.
• Návrh hardvérovej a softvérovej platformy integrovaného modulárneho systému.
• Vytvorenie pilotného pracoviska digitálneho dvojčaťa závodu.
• Overenie navrhovaného integrovaného modulárneho systému v laboratórnych podmienkach a podmienkach priemyselnej praxe.

2) Harmonogram projektu

1. Etapa: Výskum v oblasti nových technológií a prístupov k projektovaniu, riadeniu a optimalizácii inteligentných závodov. (01. 07. 2020  ̶  30. 06. 2021).
1.1 Výskum v oblasti virtuálneho projektovania inteligentných závodov s podporou nástrojov digitálneho podniku.
1.2 Výskum v oblasti zberu, spracovania a využívania údajov z reálnych procesov pre účely ich riadenia a optimalizácie.
1.3 Výskum komunikačných protokolov pre štandardizáciu výmeny údajov v modulárnom systéme.

2. Etapa: Tvorba metodiky pre projektovanie, riadenie a optimalizáciu adaptívnych výrobných a logistických systémov v koncepte digitálneho dvojčaťa továrne. (01. 07. 2021  ̶  31. 12. 2021)
2.1 Návrh metodiky pre digitálne projektovanie inteligentných výrobných a logistických systémov.
2.2 Návrh metodiky pre budovanie fyzického systému spĺňajúceho požiadavky inteligentných výrobných závodov.
2.3 Návrh metodiky prepojenia fyzického a digitálneho systému do spoločnej údajovej platformy.

3. Etapa: Návrh jednotlivých modulov integrovaného modulárneho systému digitálneho dvojčaťa závodu. (01. 01. 2022  ̶  31. 12. 2022).
3.1 Návrh modulu pre zber, uchovávanie a spracovanie dát z výrobných a logistických procesov.
3.2 Návrh modulu pre tvorbu digitálneho parametrického modelu výrobného a logistického systému.
3.3 Návrh modulu pre plánovanie, riadenie a optimalizáciu výrobných a logistických procesov.

4. Etapa: Tvorba integrovaného modulárneho systému pre projektovanie, riadenie a optimalizáciu výrobných a logistických systémov. (01. 01. 2023  ̶  31. 10. 2023).
3.1 Návrh konceptu integrácie jednotlivých modulov do spoločnej komunikačnej platformy.
3.2 Integrácia jednotlivých modulov prostredníctvom štandardizovaných komunikačných protokolov.
3.3 Prepojenie softvérovej a hardvérovej platformy systému.

5. Etapa: Overenie navrhovaného integrovaného modulárneho systému. (01. 10. 2023  ̶  30. 06. 2024).
3.1 Vytvorenie pilotného pracoviska digitálneho dvojčaťa závodu.
3.2 Overenie navrhovaného integrovaného modulárneho systému v laboratórnych podmienkach a podmienkach priemyselnej praxe.

3) Publikačné výstupy

Citovanie projektu:
v SJ:
„Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-19-0305.“
v AJ:
„This work wars supported by the Slovak Research and Development Agency under the Contract no. APVV-19-0305.“