APVV-19-0305 – základné informácie o projekte

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.“

3.1) Indexované články

MIČIETA B. – STASZEWSKA J. – KOVALSKÝ M. – KRAJČOVIČ M. – BIŇASOVÁ V. – PAPÁNEK L. –ANTONIUK I. 2021. Innovative system for scheduling production using a combination of parametric simulation models. In: Sustainability [electronic].  ISSN 2071-1050 (online).  Roč. 13, č. 17 (2021), s. [1-20] [online]. Zaradené v: Current Content Connect ; SCOPUS ; Web of Science Core Collection. Článok je dostupný na webovej stránke: https://www.mdpi.com/2071-1050/13/17/9518. Recenzované. (CCC)

3.2) Ostatné články
BUBENÍK, P. – RAKYTA, M. –  BIŇASOVÁ, V. 2021. Uplatnenie princípov zelených informačných technológií v podniku = Application of the principles of green information technologies in the company. In: Technológ [print]. ISSN 1337-8996. Roč. 13, č. 3 (2021), s. 53-57 [print]. Recenzované.

FURMANNOVÁ B. – GABAJOVÁ G. –  MATYS M. 2021. Tréningové centrá v priemysle = Training centers in industry. In: Technológ [print]. ISSN 1337-8996. Roč. 13, č. 4 (2021), s. 15-19. Recenzované.

MIČIETA, B. – BIŇASOVÁ, V. – KASAJOVÁ, M. – GABAJOVÁ, G. – FURMANNOVÁ B. In: Globalization and its socio-economic consequences : 20th International Scientific Conference. ISSN 2261-2424 (online). Žilina: Žilinská univerzita v Žiline. s. [1-8]. SHS Web of Conferences, 92. ISSN 2261-2424). Recenzované. Spôsob prístupu: https://www.shs-conferences.org/articles/shsconf/abs/2021/03/shsconf_glob20_08014/shsconf_glob20_08014.html

ANTONIUK, I. – MIČIETA, B.  – KASAJOVÁ, M. – BIŇASOVÁ, V. 2021. Trends in marketing for internet sales at the company. In: Proceedings of the XXIV. International Scientific Conference Trends and Innovative Approaches in Business Processes 2021 (Trendy a inovatívne prístupy v podnikových procesoch 2021) – TIABP 2021. The area of the Herlany historical spa October 19th – 20th, 2021. Technická univerzita v Košiciach. Recenzované. Článok je dostupný na webovej stránke: https://www.tiabp2019.sk/_files/200000064-30bac30bae/Zbornik%20TIABP%202021.pdf?ph=bfa72b92de

FILIPOVÁ, I. – DULINA, Ľ. –BIGOŠOVÁ, E. – PLINTA, D. 2021. Modern Possibilities of Patient Transport Aids. In: 14th International scientific conference on sustainable, modern and safe transport (Transcom 2021). Virtual conference 26 May – 28 May 2021, Slovakia. Transportation Research Procedia, 55, 510-517. Článok je dostupný na webovej stránke: https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2352146521004117?token=8EA3FCA402D826DC8C30BF645CD8542C8F02AC672A92E8BE3E871ADF090D6C07E6BBA5AA8AC692E3E67EFEBC6DACC7E2&originRegion=eu-west-1&originCreation=20211215121107

ANTONIUK, I. – SVITEK, R. – KRAJČOVIČ, M. – FURMANNOVÁ, B. 2021. Methodology of design and optimization of internal logistics in the concept of Industry 4.0. In: 14th International scientific conference on sustainable, modern and safe transport (Transcom 2021). Virtual conference 26 May – 28 May 2021, Slovakia.  Transportation Research Procedia, 55, 503-509. Článok je dostupný na webovej stránke: https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2352146521005068?token=F0AF10C8A6DA728228393CEF044101B6AAAF451C0FFE118F1D3431913FB143D44191F846E7BD05C024ADCE3FAFE9E0B0&originRegion=eu-west-1&originCreation=20211215121743

MIČIETA B. – BIŇASOVÁ V. – FURMANNOVÁ B. – GABAJOVÁ G. – KASAJOVÁ M. – MARTINKOVIČ M. 2021.  Implementing teacher coaching to improve student learning. In: EDULEARN21: 13th annual International Conference on Education and New Learning Technologies, Barcelona, 5th – 6th of July, 2021. – ISSN 2340-1117. 1. vyd. Barcelona: IATED, 2021. ISBN 978-84-09-31267-2. – s. 633-642 [CD-ROM]. Článok je dostupný na webovej stránke: https://library.iated.org/view/MICIETA2021IMP

GABAJOVÁ G. – KRAJČOVIČ M. – FURMANNOVÁ B. – MATYS M. – BIŇASOVÁ V. – STÁREK M. Augmented reality as a powerful marketing tool. 2021
In: Proceedings of CBU in Social Sciences [electronic] : International conference on innovations in science and education (social sciences). ISSN 1805-9961 (online). 1. vyd., Prague: CBU Research Institute, 2021. s. 41-47. Spôsob prístupu: https://ojs.cbuic.cz/index.php/peb/article/view/253/488

MATYS, M. – KRAJČOVIČ, M. – GABAJOVÁ, G. – FURMANNNOVÁ, B. – BURGANOVÁ, N.:
Methodology of reating a virtual environment using the unity 3D game engine. In: Zborník TIABP
2020, Trendy a inovatívne prístupy v podnikových procesoch „2020“, roč. 23, Proceedings of the
XXIII. International Scientific Conference, The area of the Herlany historical spa October 12th – 13th,
2020 – Košice. Článok je dostupný na webovej stránke: https://tiabp2019.sk/_files/200000060-
2fbec2fbee/Zbornik-TIABP-2020_final.pdf

MIČIETA, B. – BIŇASOVÁ, V. – KASAJOVÁ M. – GABAJOVÁ, G. – FURMANNOVÁ, B. The Use of
a Six-Level Model of Business Development in Practice. The 20th International Scientific Conference
Globalization and its Socio-Economic Consequences 2020. Článok je dostupný na webovej stránke:
https://www.shsconferences.org/articles/shsconf/abs/2021/03/shsconf_glob20_08014/shsconf_glob20_08014.html

BIŇASOVÁ, V. – MIČIETA, B. – KASAJOVÁ M. – GABAJOVÁ, G. Design of a cost control system in
selected enterprises. In: InvEnt 2020: Industrial engineering – Invention for enterprise [electronic] :
proceedings. – 1. vyd. – Bielsko-Biała: Wydawnictwo Akademii Techniczno-Humnistycznej, 2020. –
ISBN 978-83-66249-48-6. – s. 28-31 [online]. – Spôsob
prístupu: https://www.priemyselneinzinierstvo.sk/wp-content/uploads/2020/10/InvEnt-2020-
Proceedings-web.pdf

BUČKOVÁ, M. – GAŠO, M. – PEKARČÍKOVÁ, M. Reverse logistic In: InvEnt 2020: Industrial
engineering – Invention for enterprise [electronic] : proceedings. – 1. vyd. – Bielsko-Biała:
Wydawnictwo Akademii Techniczno-Humnistycznej, 2020. – ISBN 978-83-66249-48-6. – s. 36-39
[online]. – Spôsob prístupu: https://www.priemyselneinzinierstvo.sk/wpcontent/uploads/2020/10/InvEnt-2020-Proceedings-web.pdf