Projekti / Programi
01. januar 2009
- 31. december 2014
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.06.00 |
Tehnika |
Sistemi in kibernetika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T125 |
Tehnološke vede |
Avtomatizacija, robotika, nadzorno inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
tehnologija vodenja, avtomatika, kibernetika, regulacije, matematično modeliranje, sistemsko inženirstvo, programsko inženirstvo, proizvodna informatika, odkrivanje napak, elektronika, dinamika sistemov.
Raziskovalci (33)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
18 |
Povzetek
Sodobni tehnični sistemi, procesi in naprave so odvisni od vgrajenih sistemov vodenja, ki omogočajo ali izboljšujejo njihovo delovanje. Temeljijo na tehnologiji vodenja, ki povezuje znanja s področja teorije vodenja, sistemske teorije, elektronike, računalništva, informatike, sistemskega inženirstva in specifična znanja s področja uporabe.
Cilj programa je osvojiti nekatera nova znanja in tehnološke rešitve, s katerimi bomo izboljšali kvaliteto, učinkovitost in zanesljivost sistemov za vodenje ter povečali učinkovitost njihovega načrtovanja, izgradnje in uporabe.
Program je sestavljen iz štirih med seboj povezanih delov.
A - VODENJE ZAHTEVNIH (KOMPLEKSNIH) PROCESOV
Večina procesov je obvladljiva z relativno enostavnimi postopki vodenja. Obstaja pa vrsta procesov, ki so zaradi svoje dinamike in kompleksnosti obnašanja težko obvladljivi V okviru tega podpodročja se bomo posvetili predvsem raziskavam in uporabi metod nelinearnega vodenja, prediktivnega vodenja ter samonastavljivim in adaptivnim regulatorjem. Področje uporabe bodo vodenje kemijskih in energetskih procesov, posebno pozornost pa bomo posvetili vodenju in optimiranju delovanja bioloških čistilnih naprav.
B - DETEKCIJA IN LOKALIZACIJA NAPAK
Stalna kontrola kvalitete naprav in procesov kot tudi samih izdelkov je postala nujnost. Metodološki del raziskav na področju detekcije in lokalizacije naprav bo usmerjen v razvoj novih postopkov, ki pri sklepanju upoštevajo napake modela. Hkrati bomo več pozornosti posvetili sodobnim postopkom procesiranja signalov, ki so se izkazali za zelo pomembne v industrijski praksi. Razvite postopke bomo aplicirali na konkretnih laboratorijskih in industrijskih procesih.
C - RAČUNALNIŠKO PODPRTO VODENJE PROIZVODNJE
Integracija fizičnega, proizvodnega in poslovnega nivoja v proizvodnji še vedno predstavlja enega od ključnih problemov, zato so raziskave na tem področju zelo aktualne. Poudarek našega dela bo na nadaljnjem razvoju metodologije in postopkov za obvladovanje življenjskega cikla (integriranih) sistemov za vodenje, metodologije za podporo odločanja v procesu proizvodnje, na raziskavah problematike integracije programskih orodij za razvrščanje proizvodnje ter problematike netehniških vidikov pri uvajanju tehnologije v podjetja. Delo bo teklo v tesni povezavi s konkretnimi aplikacijami sistemov v slovenskih podjetjih.
D - RAZVOJ, OSVAJANJE IN UPORABA MODERNE IMPLEMENTACIJSKE TEHNOLOGIJE
Znanja s področja moderne implementacijske tehnologije so nujno potrebna pri izvedbi sistemov vodenja v realnem okolju. Poudarek dela v naslednjem obdobju bo na razvoju posebej prilagojenih modulov za industrijske krmilnike, učinkovitejši implementaciji naprednih algoritmov vodenja, orodju za učinkovitejše vodenje proizvodnje in avtomatskem generiraje kode za krmilnike.
Pomen za razvoj znanosti
Mednarodna relevantnost predlaganega programa se kaže v naravnanosti na reševanje zahtevnih problemov na področjih, ki so dolgoročno definirana kot prednostna v 7.OP EU (Information Society Technology, 2.5.3. Embedded Systems, New Production Technologies) in evropskih tehnoloških platformah (Manufuture, Fuel Cells, Embedded Systems). Med vidnejše doprinose k razvoju znanosti bi uvrstili naslednje: • Postopek modeliranja dinamičnih sistemov s samorazvijajočimi se modeli na podlagi Gaussovih procesov je najnovejši dosežek na področju identifikacije sistemov. Ta sprotna metoda identifikacije omogoča modeliranje dinamičnih sistemov s spremenljivimi lastnostmi iz vhodnih in izhodnih podatkov na področjih kot so biološki sistemi, sistemi v energetiki, ekonomiji idr. Napovedi tovrstnih nelinearnih modelov imajo to lastnost, da jim lahko določimo tudi zaupanje v vrednost napovedi. • Stohastične metode ocenjevanja stanj, kot filtri z delčki (ang. particle filters) so v povezavi z modeli v prostoru stanj klasična metoda za napovedovanje odpovedi v sistemih PHM. Naslovili smo eno izmed glavnih ovir pri njihovi uporabi, ki jo predstavlja povečana računska zahtevnost. Da smo v sistemih PHM lahko izkoristili vse prednosti teh filtrov smo z uporabo Rao-Blackwelloverga teorema izvedli marginalizacijo, ki nam omogoča obvladovanje linearnega dela problema z analitičnimi postopki. • Predstavili smo več izboljšav kaskadne sheme magnetnega vodenja plazme za fuzijski tokamak reaktor ITER. Zasnovali smo eksplicitni prediktivni regulator za vertikalno stabilizacijo. Pokazali smo, da je mogoče regulacijo izboljšati z uporabo prediktivnega regulatorja za vodenje toka in oblike preseka plazme ter, da ga je mogoče izvesti v realnem času. • Povsem nova metodologija za diagnostiko rotacijskih pogonov sloni na obdelavi naključnih signalov in uporabi entropijskih indeksov predstavlja izvirni prispevek k področju diagnostike v nestacionarnih razmerah. Za razliko od doslej znanih postopkov, naše rešitve ne potrebujejo dodatnih senzorjev in podrobnih apriornih informacij o pogonu. • Nov objektni model opreme in postopkovnega vodenja šaržnih procesov, z dinamično definiranimi in potencialno prekrivajočimi se razredi enot, omogoča bistveno povečanje ponovne uporabe receptov in popolno izogibanje podvajanju informacij v receptih. Izkušnje z uporabo novega modela kažejo, da se število receptov zmanjša za več kot polovico glede na trenutno uveljavljen pristop. • Predlagali smo novo metodologijo za ocenjevanje strategij obratovanja bioloških procesov za čiščenje odpadnih voda. Gre za multikriterijsko metodologijo, ki temelji na analizi matematičnega modela procesa ob upoštevanju negotovosti in različnih možnih izidov. Metodologijo smo preizkusili na modelu anaerobnega reaktorja, ki je prilagojen za doziranje različnih vrst substrata. • Razvili smo nove metode za nastavljanje parametrov PI in PID regulatorjev za integrirne procese ter za podkritično dušene procese. Nastavitvene metode temeljijo na kriteriju amplitudne optimalnosti ter so bile testirane v praksi. Prav tako smo razvili in v praski preizkusili metodo nastavljanja parametrov multivariabilnega regulatorja z razstavljanjem na izhodu, ki prav tako temelji na kriteriju amplitudne optimalnosti. • Predlagani kazalnik stanja za gorivne celice PEM je zasnovan na podlagi ocene impedance le-teh. Posamezne impedančne vrednosti so obravnavane kot odvisne kompleksne naključne spremenljivke, katere s pomočjo kopula funkcij agregiramo v kazalnik stanja. Postopek generira sproten kazalnik stanja, ki na univerzalen in nedvoumen način opisuje diagnosticirano stanje gorivnih celic PEM. • V skladu z nastajajočimi iniciativami na temo pametnih tovarn je bil razvit koncept za analizo in optimizacijo proizvodnje, ki omogoča sistematično pridobivanje uporabnega znanja na osnovi zgodovinskih podatkov.
Pomen za razvoj Slovenije
Cilji programske skupine izhajajo iz njenega poslanstva, ki je: “gojiti tehnološko usmerjene raziskave, prenašati rezultate in spoznanja v uporabo ter s tem prispevati k razvoju Slovenije”. Zato so naše raziskave pretežno aplikativno usmerjene, vsebinski poudarki pa v največji meri izhajajo iz potreb našega gospodarstva. Naše raziskave potekajo v skladu z znano MODE2 raziskovalno paradigmo*, katere značilnost so raziskave v kontekstu uporabe, kombinacija temeljnih in aplikativnih raziskav ter razvoja z močno prisotnostjo elementov načrtovanja. Večina dela je bila zato usmerjena v rezultate, ki imajo bolj tehnološki in zaradi tega morda nekoliko manj znanstveni pomen, in ki so neposredno povezani z uporabo v praksi. Učinki dela naše programske skupine so neposredni in posredni. Kot primer prvih lahko navedemo prenos reultatov pri realizaciji inteligentnega motornega pogona za ventile za podjetje Danfoss Trata, ki z inovativnim delovanjem zagotavlja daljše in stabilnejše delovanje in omogoča varčevanje z energijo v sistemih za ogrevanje. Ventil že predstavlja prodajno uspešnico podjetja DanfossTrata (do leta 2014 so jih prodali okrog 90.000), v naslednjih treh letih pa je predvidena prodaja še preko 120.000 inteligentnih ventilov v skupni vrednosti cca 13 mio EUR. Drug primer je razvoj diagnostičnega sistema za popolno avtomatsko končno kontrolo kvalitete elektromotorjev v podjetju Domel d.o.o. Z uvedbo teh sistemov na sedmih proizvodnih linijah smo popolnoma zamenjali ročno končno kontrolo in bistveno zmanjšali izmet. Po izjavah predstavnikov podjetja Domel d.o.o. uporaba teh sistemov ključno pripomore k visoki kvaliteti elektromotorjev ter je eden od bistvenih elementov za povečanje konkurenčnosti podjetja na svetovnem trgu. Podjetje je v zadnjih nekaj letih postalo najpomembnejši evropski dobavitelj elektromotorjev za sesalne enote (več kot 60% tržni delež), letno proizvede več kot 3 milijone elektromotorjev sesalnih enot in je imelo v 2013 ob letnem prometu skoraj 100 Mio € več kot 2 Mio € čistega dobička. Posredni učinki dela naše programske skupine se kažejo na primeru rezultatov delovanja Kompetenčnega centra za sodobne tehnologije vodenja, kjer je imela naša skupina vodilno vlogo v izvedenih raziskovalno-razvojnih aktivnostih. 12 podjetij, vključenih v kompetenčni center, je v obdobju 2010-2013 povečalo prodajo na trgu za 33% in doseglo skupno vrednost prodaje 473,4 mio €. Ob povečanju zaposlenih v 2012 za 2% glede na stanje pred projektom, so podjetja povečala BDV na zaposlenega za 8%, s povprečno BDV 54.027 €. Povečal se je tudi delež izvoza v prodaji za 2% in dosegel skupno vrednost izvoza 381,6 mio €. Zato menimo, da je vpliv naših raziskav na naše gospodarstvo in družbo zelo pomemben. *glej npr: Gibbons in soavtorji, »The new production of knowledge«, Sage Publications, London, 1995 ali pa »Measuring Excellence in Egineering research«, Royal Academy of Engineering, London, 2000
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
