Podpora pre medziodborové štúdium Industry 4.0 a 5.0

Basic informations

Thematic area: komisia č. 3 pre obsahovú integráciu a diverzifikáciu vysokoškolského štúdia

Project name (Slovak): Podpora pre medziodborové štúdium Industry 4.0 a 5.0

Project name (English): Support for Industry 4.0 and 5.0 interdisciplinary studies

Start of project: 2024

End of project: 2026

Condition of project: Financovaný/riešený

Project number: 021STU-4/2024

Project leader: doc. Ing. Peter Drahoš, PhD.

University: Slovenská technická univerzita v Bratislave

Department: Fakulta elektrotechniky a informatiky

Project annotation in Slovak language

           Projekt je primárne zameraný na podporu novo vznikajúcich medziodborových študijných programov orientovaných na digitálne technológie hlavne  pre Industry 4.0 a 5.0. Nové študijné programy v 1. a 2. stupni vznikajú  na rozhraní akreditovaných  študijných odborov kybernetiky a informatiky v spolupráci viacerých ústavov na fakulte. Nový ŠP aj projekt takto  logicky, svojim obsahom nadväzujú na charakter konceptu Industry 4.0, ktorý je označovaný za konvergenciu automatizácie a IKT alebo tiež za zbližovanie operačných (OT) a informačných technológií (IT).  Projekt je motivovaný a reflektuje na  spoločenskú objednávku a  potreby  digitalizácie v priemysle, na enormný záujem študentov o aplikované informačné technológie a zároveň disponuje odborným pedagogickým potenciálom s príslušnými odbornými kompetenciami a technologickou podporou na riešiteľskom pracovisku Ústavu automobilovej mechatroniky FEI  STU. Mechatronické  systémy vnímame ako kyberneticko - fyzikálne systémy. Zaradenie mechatroniky do odboru kybernetika je pre nás výzvou ešte viac posilniť vzdelávanie v digitálnych technológiách.  Cieľom je  vychovávať novú generáciu odborníkov -  inžinierov, ktorí budú schopní nielen ovládať a   implementovať   nové digitálne technológie, ale budú schopní vyvíjať nové produkty,  priemyselné komponenty  a služby, ktoré Industry 4.0 potrebuje.

            Pre dosiahnutie zámeru projektu podporiť nový ŠP sú čiastkové ciele a výstupy rozdelené do  dvoch základných  oblastí A. tvorby edukačnej bázy formou elektronických učebných materiálov a  B.  budovania experimentálnej bázy prostredníctvom Edukačno-vývojových platforiem (EVP) pre Industry 4.0, teda materiálnych podmienok a metodiky pre praktickú výučbu v laboratóriách. V zmysle paradigmy Industry 5.0  (human-centric) bude orientácia na človeka  realizovaná dvomi  formami:  1. pilotným  projektom s názvom Talent-centric pre podporu talentov a zvýšenia kvality vzdelávania 2.  zavedením technológií pre rozšírenú (AR) a zmiešanú realitu (MR) do výučby. Virtuálna a zmiešaná realita bude v projekte plniť dvojitú rolu: experimentálne funkčnú (operátorskú) a súčasne vzdelávaciu.

            Projekt rešpektuje architektúru referenčného modelu priemyslu 4.0 (RAMI 4.0) a podstatu  digitalizácie  a konceptu Industry 4.0, ktorou je „neobmedzená“ konektivita zariadení a  výmena dát cez  OPC UA ako medzinárodne uznaného štandardu pre interoperabilitu v I 4.0. V tomto duchu sa projekt sa zaoberá vytvorením ekonomicky dostupných variantov Edukačno - vývojových platforiem (EVP) pre experimentovanie a praktické vzdelávanie v oblasti smart komponentov pre I 4.0  s dôrazom na interoperabilitu a virtualizáciu. Ďalšie  EVP využívajú počítačom generovanú realitu, cloud - edge technológie a ich služby vrátane umelej inteligencie (napr. pre ovládanie zariadení hlasom). Nový technologický vývoj smeruje ku OPC UA over TSN, pre ktorý bude v projekte vytvorená sieť TSN s garantovaným reálnym časom ako ďalšie EVP. 

          Pracovisko navrhovateľa projektu disponuje  kompetentnými riešiteľmi, za ktorými stoja skúsenosti z viacerých úspešne riešených projektov, napríklad KEGA: "Konvergencia automatizácie a pokročilých  IKT" (v  2019 bol excelentne hodnotený),  „Digitálne technológie pre Industry 4.0 testbed“ (končí v 2023) a ďalšie. Riešiteľské pracovisko rozvíja medzinárodnú spoluprácu s tromi inštitúciami:  1.   pracoviskom „Testbed pro Průmysl 4.0“ ČIIRK, ČVUT Praha, 2. s katedrou Digitálneho inžinierstva Ruhr-University Bochum a 3. s firmou Microsoft (aktuálne na tému OPC UA for Cloud Initiative).

         Projekt reaguje na naliehavú spoločenskú potrebu väčšieho počtu technicky vzdelaných odborníkov najmä pre automobilový priemysel a jeho subdodávateľov na Slovensku s kompetenciami pre I4.0. V tomto duchu budú získané skúsenosti a vyvinuté edukačné materiály a digitálne technológie publikované a zdielané s odbornou komunitou a podporené odbornými seminármi a kurzami pre priemyselnú prax.

Project annotation in English language

The primary aim of the project is to support new emerging interdisciplinary study programmes oriented towards digital technologies, specifically for Industry 4.0 and 5.0. The new study programmes for the 1st and 2nd degree are built on the interface of the accredited fields of study (Cybernetics and Informatics) in cooperation of several institutes of the faculty. Thus logically, the content of both the new study programmes and the project follow the nature of the Industry 4.0 concept, which is referred to as convergence of automation and ICT or also as convergence of operational (OT) and information technologies (IT).

The project is motivated by and reflects the social order and the needs for digitization in industries as well as the enormous interest of students in applied information technologies; at the same time, the project has a professional teaching potential with relevant professional competencies and technological support at the research workplace at the Institute of Automotive Mechatronics, FEI STU in Bratislava. Mechatronic systems are perceived as cyber-physical systems. The inclusion of mechatronics in the broader field of cybernetics is a challenge to further strengthen education in digital technologies.  The aim is to educate a new generation of expert engineers who will be able not only to control and implement new digital technologies, but also to develop new products, industrial components and services needed by Industry 4.0.

To achieve the project aim to support the new study programme, the project sub-objectives and outcomes are divided into two main areas: A.  creation of an educational base in the form of electronic learning materials, and B. building an experimental base for Industry 4.0 through Educational Development Platforms (EDP), i.e. material conditions and methodologies for hands-on learning in laboratories. In the sense of the Industry 5.0 (human-centric) paradigm, the human-centric orientation will be implemented in two forms: 1. a pilot project called Talent-centric to promote talents and enhance quality of education 2. introduction of technologies for augmented (AR) and mixed realities (MR) in teaching. Virtual and mixed reality will play a dual role in the project: experimental-functional (operational) and educational at the same time.

The project respects architecture of the Industry 4.0 reference model (RAMI 4.0), and the essence of digitization and the Industry 4.0 concept, which is the "unrestricted" connectivity of devices and data exchange via OPC UA as an internationally recognized standard for interoperability in I 4.0. In this spirit, the project is deals with the creation of economically affordable variants of Educational Development Platforms (EDP) for experimentation and hands-on learning in smart components for I 4.0, with emphasis on interoperability and virtualization. Other EDPs use computer-generated reality, cloud-edge technologies and their services including artificial intelligence (e.g. for voice control of devices). New technological developments are moving towards OPC UA over TSN for which the project will create a TSN network with guaranteed real-time as a next EDP.

The project proponent's workplace has competent researchers with experience from several successfully solved projects, such as KEGA projects: "Convergence of Automation and Advanced ICT" (excellent evaluation in 2019), "Digital Technologies for Industry 4.0 Testbed" (ending in 2023) and others. The research workplace develops international cooperation with three institutions: 1. "Testbed for Industry 4.0" ČIIRK, CTU Prague, 2. Department of Digital Engineering Ruhr-University Bochum and 3. Microsoft (currently on the topic of OPC UA for Cloud Initiative).

The project responds to the urgent societal need for more technically educated professionals with Industry 4.0 competences, especially for the automotive and its subcontractors in Slovakia.  In this spirit, the experience gained, and the developed educational materials and digital technologies will be published and shared with the professional community and supported by professional seminars and courses for industrial practice.

Financial grant of MŠVVandŠ SR within KEGA

	Financial grant of MŠVVandŠ SR within KEGA	Capital expenditures in €
Drawn in year 2024	16 390,00	0,00