004ŽU-4/2016 – základné informácie o projekte

Evidenčné číslo projektu: 004ŽU-4/2016
Názov projektu: Využitie technológií rozšírenej a virtuálnej reality vo výučbe predmetov zameraných na projektovanie výrobných a logistických systémov
Name of the project: Utilization of augmented and virtual reality in education of subjects focused on manufacturing and logistics systems design
Odbor výskumu: 20 408 – Priemyselné inžinierstvo
Začiatok riešenia projektu: 01. 01. 2016
Koniec riešenia projektu: 31. 12. 2018
Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Martin Krajčovič, PhD.
Riešiteľský kolektív: Ing. Furmannová Beáta, PhD., Ing. Furmann Radovan, PhD., Ing. Bučková Monika, PhD., doc. Ing. Bubeník Peter, PhD., Ing. Kasajová Marta, PhD., Ing. Gregor Tomáš

Anotácia
Technológie rozšírenej (Augmented Reality – AR) a virtuálnej reality (Virtual Reality – VR) získavajú stále väčšiu popularitu medzi širokou verejnosťou. Ich využitie však nie je obmedzené len na oblasť zábavného priemyslu. Technológie AR a VR sa začínajú presadzovať aj v priemyselnej sfére pri vizualizácii, kontrole a riadení procesov, tréningoch pracovníkov, návrhu podnikových systémov, atď. Veľký potenciál predstavujú tieto technológie aj pre oblasť vzdelávania. Umožňujú aplikovať úplne nové prístupy prezentácie vedomostí a spôsoby ich osvojovania si. Prostredie AR/VR dokáže užívateľa (študenta) vtiahnuť do prezentovaného virtuálneho sveta, vnímať ho v novej perspektíve a tým efektívnejšie absorbovať nové poznatky, vedomosti, schopnosti a zručnosti. Predkladaný projekt sa zaoberá problematikou implementácie technológií rozšírenej a virtuálnej reality do vyučovacieho procesu, ktorá by mala rozšíriť klasickú výučbu o nové, zážitkové formy vyučovania. Riešiteľský kolektív plánuje implementovať tieto technológie formou laboratórnych cvičení, predovšetkým pre predmety zamerané na na oblasť návrhu, projektovania a riadenia výrobných a logistických systémov. Pracovisko riešiteľov sa systematicky venuje výskumu technológií AR/VR a možností ich uplatnenia v priemyselnom prostredí. Súčasné vybavenie a získané skúsenosti z implementácie technológií v priemysle riešitelia využijú aj pri aplikácií technológií AR/VR v procese vysokoškolského vzdelávania.

Annotation
Technologies of augmented reality (AR) and virtual reality (VR) achieve more and more popularity among the general public. Their using is not limited only to the entertainment industry. AR / VR technologies are enforced in the industrial sector in the visualization, control and management of processes, worker training, design of enterprise systems, etc. There is a great potential for application these technologies in education. AR / VR technologies allow to apply a completely new presentation approaches and methods of knowledge acquisition. AR / VR environment can integrate user (student)into the virtual world, sense it in a new perspective and thereby effectively absorb new knowledge, skills and abilities. The project deals with the implementation of the augmented and virtual reality in the learning process, which should extend the traditional teaching to new forms of experiential learning. Research team plans to implement these technologies in the form of laboratory practice, especially focused on the subjects in the area of design and management of production and logistic systems. Department of Industrial Engineering systematically engages in the research of AR/VR technologies and possibilities of their application into the industrial environment. Existing equipment and the experiences acquired from the technologies implementation in the industry will be used in the application of AR/VR technologies in the process of higher education.

1) Ciele projektu

Hlavný cieľ projektu:
Návrh nových foriem a metód výučby založených na aplikácií technológií rozšírenej a virtuálnej reality pre skupinu predmetov odborne zameraných na projektovanie a riadenie výrobných a logistických procesov.

Čiastkové ciele projektu:

Ciele pre prvý rok riešenia projektu:
• preskúmanie súčasne dostupných zdrojov a informácií v oblasti projektovania výrobných a logistických systémov,
• analýza hardvérovej a softvérovej podpory technológií VR/AR,
• analýza súčasných oblastí aplikácie technológií VR/AR so zameraním na ich využitie v edukačných procesoch,
• mapovanie súčasných foriem výučby problematiky projektovania výrobných, montážnych a logistických systémov.

Ciele pre druhý rok riešenia projektu:
• identifikácia možností aplikácie technológií VR/AR vo výučbe predmetov so zameraním na projektovanie a riadenie výrobných a logistických systémov,
• návrh vhodných foriem implementácie technológií VR/AR do vyučovacieho procesu s cieľom posilniť zážitkové vzdelávanie v podmienkach laboratórnych cvičení,
• špecifikácia hardvérových a softvérových požiadaviek na systém výučby s využitím VR/ AR technológií,
• návrh celkovej koncepcie systému výučby s podporou technológií VR/AR,
• výber pilotného predmetu pre implementáciu a vyhodnotenie systému výučby s podporou VR/AR technológií.

Ciele pre tretí rok riešenia projektu:
• konkrétna špecifikácia parametrov systému vzdelávania s ohľadom na ciele a obsahovú náplň pilotného predmetu,
• úprava výučbového laboratória pre podmienky zážitkového vzdelávania s využitímtechnológií VR/AR,
• úprava obsahovej náplne laboratórnych cvičení pilotného predmetu,
• návrh štruktúry a obsahu učebných materiálov a manuálov pre cvičiacich,
• realizácia a vyhodnotenie navrhnutého systému výučby s podporou VR/AR technológií v pilotnom predmete.

2) Harmonogram projektu

1. Etapa
V prvej etape plánuje riešiteľský kolektív preskúmať dostupné zdroje a informácie týkajúce sa oblasti projektovania výrobných, montážnych a logistických systémov. Druhou kľúčovou oblasťou bude prieskum aktuálneho stavu poznatkov z oblasti VR/AR technológií, čo sa týka ponuky a dostupnosti hardvérových a softvérových riešení a oblastí aplikácií VR/AR technológií so zameraním sa na využitie týchto technológií predovšetkým v oblasti vzdelávania. Tieto dve kľúčové oblasti analýz budú integrované v rámci hodnotenia súčasných foriem výučby a posudzovania možností aplikácie technológií VR/AR do vyučovacieho procesu v predmetnej oblasti.

2. Etapa
V druhej etape riešenia riešiteľský kolektív na základe kritického rozboru poznatkov získaných v prvej etape identifikuje možnosti aplikácie technológií VR/AR vo výučbe predmetov so zameraním na projektovanie a riadenie výrobných a logistických systémov s dôrazom na:
• dostupnosť a vhodnosť hardvérových a softvérových prostriedkov pre podporu technológií VR/AR,
• doterajšie skúsenosti a formy vyučovania predmetov zameraných na projektovanievýrobných a logistických systémov,
• posilnenie zážitkových foriem vzdelávania.

Na základe identifikácie možností aplikácie technológií VR/AR vo výučbe bude navrhnutýkonkrétny model konfigurácie hardvérových a softvérových prostriedkov, špecifikovaný celkový koncept systému výučby s podporou technológií VR/AR. V závere druhej fázy riešitelia vyberú pilotný predmet, na ktorom sa bude navrhnutý koncept výučby implementovať a overovať.

3. Etapa
V tretej etape sa riešiteľský kolektív sústredí hlavne implementáciu navrhnutého konceptu výučby s podporou technológií VR/AR do pilotného predmetu, skúšobný beh nových foriem výučby a vyhodnotenie navrhnutého konceptu.

3) Publikačné výstupy

Publikácie za rok 2016:
BIŇASOVÁ, V., KASAJOVÁ, M. 2016. Eco‐innovation as a special type of innovation. In: InvEnt 2016: industrial engineering ‐ toward the smart industry. Žilina: University of Žilina, 2016. ISBN 978‐80‐554‐1223‐8.  s. 8‐11.
BUČKOVÁ, M., KRAJČOVIČ, M., PLINTA, D. 2016. Warehouses Of The Future. In: InvEnt 2016: industrial engineering ‐ toward the smart industry. Žilina: University of Žilina, 2016. ISBN 978‐ 80‐554‐1223‐8. s. 12‐15.
FURMANN, R., FURMANNOVÁ, B. 2016. 3D Design Of The Production Layouts. In: In: InvEnt 2016: industrial engineering ‐ toward the smart industry. Žilina: University of Žilina, 2016. ISBN 978‐ 80‐554‐1223‐8. s. 28‐31.
GREGOR, T., KRAJČOVIČ, M. 2016. Smart Connected Mobile Robotic Systems. In: InvEnt 2016: industrial engineering ‐ toward the smart industry. Žilina: University of Žilina, 2016. ISBN 978‐ 80‐554‐1223‐8. s. 52‐55.
HANČINSKÝ, V., KRAJČOVIČ, M. 2016.  Genetic Algorithm Layout Planner.  In: In: InvEnt 2016: industrial engineering ‐ toward the smart industry. Žilina: University of Žilina, 2016. ISBN 978‐ 80‐554‐1223‐8. s. 60‐63.
KRAJČOVIČ, M. , ŠTEFÁNIK, A., DULINA, Ľ. 2016. Logistics processes and systems design using computer simulation. ISSN 1335-4205.
BAJANA, J., FRANCIA, D., LIVERANI, A., Krajčovič, M. 2016. Mobile tracking system and optical tracking integration for mobile mixed reality. International Journal of Computer Applications in Technology. Volume 53, Issue 1, 2016, p. 13-22, ISSN 09528091.
KRAJČOVIČ, M., GRZNÁR. P. 2016. Projektovanie výrobných a montážnych systémov 1. Žilina, EDIS, 2016, 164 s., ISBN 978-80-554-1261-0.

Publikácie za rok 2017:
WOROBEL, R., BUBENÍK, P. 2017. Application of Ergonomic Expert System for Assesment and Reduction Risk of Work-Related Musculo-Skeletal Disorders in Real Conditions. In: Zborník InvEnt 2017, p. 144-147, ISBN 978-83-947909-0-5.
BUČKOVÁ, M., KRAJČOVIČ, M., JERMAN, B. 2017. Impact of Digital Factory Tools on Designing of Warehouses. In: Journal of Applied Engineering Science, 2017, p. 173-180, ISSN 14514117.
BUČKOVÁ, M., KRAJČOVIČ, M., EDL, M. 2017. Computer Simulation and Optimization of Transport Distances of Order Picking Processes. In: Transcom 2017, Procedia Engineering 192,  p. 69-74, ISSN 1877-7058.
GREGOR, Michal, GREGOR, T., KOVALSKÝ, M. 2017. Rozvrhovanie I.: Programovanie ohraničení. In: ProIn 2017, s. 26-30, ISSN 1339-2271.
FURMANN, R., FURMANNOVÁ, B., WIĘCEK, D. 2017. Interactive Design of Reconfigurable Logistics Systems. In: Transcom 2017, Procedia Engineering 192, 2017, p. 207-212, ISSN 1877-7058.
ČAPEK, J., BUBENÍK, P. 2047 Knowledge system of a manager. In: Zborník InvEnt 2017, Žilina: University of Žilina, 2017, p. 20-23, ISBN 978-83-947909-0-5.
MEDVECKÁ, I., BIŇASOVÁ, V., KASAJOVÁ, M. 2017. An Approach to Productivity Appraisal in the Enterprise. In: Zborník InvEnt 2017, Žilina: University of Žilina, 2017, p. 88-91, ISBN 978-83-947909-0-5.
BUBENÍKOVÁ, E., BUBENÍK, P.: Internet vecí (IoT). In: Časopis Technológ, 2017, s. 131-134, ISSN 1337-8996.

Publikácie za rok 2018:
BUČKOVÁ, M., FUSKO, M. 2018. Internet of Things. In: Zborník InvEnt 2018: Invention for Enterprise, Žilina: University of Žilina, 2018. p. 10-13, ISBN 978-80-89865-08-6.
FURMANNOVÁ, B., FURMANN, R. 2018. Education of Employees. In: Zborník InvEnt 2018: Invention for Enterprise, Žilina: University of Žilina, 2018. p. 22-25, ISBN 978-80-89865-08-6.
KASAJOVÁ, M., BIŇASOVÁ, V., WOROBEL, R., 2018. Context in Corporate Controlling. In: Zborník InvEnt 2018: Invention for Enterprise, Žilina: University of Žilina, 2018. p. 38-41, ISBN 978-80-89865-08-6.
WOROBEL, R., ČAPEK, J., KOVAČOVÁ, L., BUBENÍK, P., KRAJČOVIČ, M., 2018. Improving Business Processes Using Simulation Tools. In: MM SCIENCE JOURNAL, 2018, March, p. 2244 – 2251,  DOI : 10.17973/MMSJ.2018_03_2017103

4) Vizualizačné výstupy

Vizualizačné video pre koncept výučby s podporou technológií VR/AR.