Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Předseda :
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.
Člen interní :
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.
doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D., FEng.
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D.
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D.
Člen externí :
Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA (Koyo Bearings Česká republika)

Hlavním cílem doktorského studia ve studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství je, v souladu se zákonem o vysokých školách, výchova vysoce kvalifikovaných a vzdělaných odborníků, kteří jsou schopni samostatné vědecké, výzkumné a tvůrčí činnosti v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství. Studium poskytuje absolventům patřičné znalosti a dovednosti, které umožňují vykonávat tyto činnosti v akademických i aplikačních institucích na mezinárodně požadované a standardizované úrovni. Důraz je kladen na poskytnutí potřebných teoretických znalostí a praktických zkušeností z oblasti tématu doktorského studia. Intenzivně je podporováno rovněž získání zkušeností ze zahraničních výzkumných pracovišť. Studijní program je koncipován svým zaměřením a obsahem tak, aby v maximální míře uspokojoval nároky a požadavky průmyslu a společnosti na vysoce vzdělané a kvalifikované odborníky v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství.

Doktorské studium je založeno především na vlastní výzkumné a tvůrčí činnosti studentů – doktorandů. Tyto aktivity jsou intenzivně podporovány participací studentů ve výzkumných projektech národního i mezinárodního charakteru. Výzkumné oblasti zahrnují konstrukční inženýrství (analýzu, koncepci, konstrukci a projekci strojních zařízení, dopravních prostředků, výrobních strojů a energetiky) a procesní inženýrství (analýza, návrh a projekce procesů strojírenského, dopravního, energetického a petrochemického průmyslu).

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vysoce kvalifikovaným odborníkem s hlubokými teoretickými znalostmi a praktickými dovednosti v oblasti tématu doktorského studia, které mu umožňují vykonávat tvůrčí a výzkumnou činnost jak samostatně, tak ve vědeckých týmech. Absolvent je vybaven znalostmi současného stavu poznání z oblasti konstrukčního a procesního inženýrství, které nachází uplatnění v dalších činnostech výzkumu a vývoje a umožňují absolventovi realizovat navazující výzkumné a tvůrčí aktivity. Absolvent je rovněž schopen připravit návrh výzkumného projektu a následně jej vést. Současně je vybaven dovednostmi pro aplikaci a transfer teoretických poznatků základního výzkumu do aplikační sféry. Absolvent je dále schopen se přizpůsobit a adaptovat i dalším příbuzným vědním oborům, spolupracovat na interdisciplinárních úlohách a zvyšovat svoji profesní kvalifikaci. Vysoká úroveň získaného vzdělání je podpořena zapojením studentů do národních a mezinárodních výzkumných projektů a spoluprací se zahraničními výzkumnými institucemi. Tyto zkušenosti umožňují absolventům nejen uskutečňovat vlastní vědeckou činnost, ale také profesionálně prezentovat své výsledky, diskutovat o nich a prosazovat své názory a myšlenky na mezinárodní úrovni.

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství disponuje znalostmi a dovednostmi ve třech hlavních oblastech, jejichž synergie umožňuje široké uplatnění.
1. Vysoce odborné teoretické znalosti i praktické dovednosti úzce související s tématem dizertační práce (viz níže).
2. Odborné znalosti a dovednosti nezbytné pro vykonávání vědecké práce, výzkumných a tvůrčích činností.
3. Osobnostní a interpersonální dovednosti (soft skills), které umožňují absolventovi na profesionální úrovni prosazovat své myšlenky a názory, prezentovat a obhajovat výsledky své práce a diskutovat o nich a také efektivně pracovat ve vědeckém týmu či být jeho vedoucím.
Podle tématu dizertační práce získá absolvent vysoce odborné znalosti a dovednosti strojního inženýrství v konstrukci, projekci, návrhu a provozu strojů, strojních zařízení, inženýrských procesů a pochodů či transportních a dopravních prostředcích. Tyto znalosti a schopnosti umožňují uplatnění absolventů jak ve výzkumných institucích v ČR i zahraničí, tak i v komerčních společnostech a aplikovaném výzkumu.

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vybaven vysoce odbornými a specializovanými teoretickými znalostmi a praktickými dovednostmi strojního inženýrství v oblastech konstrukce a projekce strojů a strojních zařízení, procesů a pochodů, transportu a dopravních prostředků, které mu umožňují vykonávat samostatnou i týmovou vědecko-výzkumnou a vývojovou činnost jak v akademických či výzkumných institucích, tak ve firmách a aplikačně orientovaných institucích. Charakteristickou pracovní pozicí zastávanou absolventem je výzkumník, vědecký pracovník, vývojář, výpočtář, projektant či konstruktér. Absolvent je také vybaven schopnostmi pro vykonávání vedoucí či manažerské pozice.

Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují:
ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT,
SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně),
SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně.
Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.

Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.

Doktorský studijní program Konstrukční a procesní inženýrství je zaměřen na poskytnutí nejvyššího stupně terciárního vzdělání a je pokračováním navazujícího magisterského studijního programu Strojní inženýrství a bakalářského studijního programu Strojírenství, které jsou aktuálně akreditované a uskutečňované na FSI VUT v Brně. Absolventi jiných studijních programů se zájmem o studium v doktorském studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství musí prokázat úroveň svých znalostí odpovídající výše uvedeným studijním programům.

1. Aditivně vyráběné struktury s tvarovou pamětí

   Cílem práce je pomocí technologie selektivního laserového tavení zpracovat slitinu s tvarovou pamětí do formy struktury. Předpokládá se studium procesních parametrů pro slitinu niklu a titanu až do úrovně velmi tenkých stěn a prutových struktur. Studium mechanických vlastností materiálu v závislosti na tepelném zpracování. Studium chování efektu tvarové paměti v závislosti na procesních parametrech a transformačních teplotách.

   Školitel: Koutný Daniel, doc. Ing., Ph.D.

2. Aditivní výroba nosných soustav CNC obráběcích strojů

   V současné době je používán pro nosnou soustavu CNC obráběcích strojů (lože, stojan) tradiční materiál jako je litina a ocel. Nyní se nabízí využití moderních materiálů jako je například vysokohodnotný UHPC beton. Díky tomuto materiálu je možné využívat aditivní výrobu (3D tisk), pomocí robotů. Cílem této dizertační práce je navrhnout takový způsob výroby za použití systémového přístupu. Výstupem pak bude konkrétní metodika jejich tvorby.

   Školitel: Marek Jiří, prof. Dr. Ing., Ph.D., DBA, FEng.

3. Aktivní tlumení hluku vozidel

   Téma se zabývá aktivním tlumením hluku vozidla. Mezi aktuální trendy nepatří jen snižování emisí spalovacích motorů, ale také snižování hluku vozidel. Běžný přístup úpravou různých komponent hnacího traktu může být velice nákladný a tím to může být pro některé automobilové firmy problém realizovat. Proto je zapotřebí je rozšiřovat o modernější přístupy jako je aktivní tlumení hluku využitím mechatronického přístupu a tyto metody rozvíjet. Proto by nové přístupy byly testovány jak experimentálně, tak virtuálně.

   Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

4. Analýza a vyhledávání lokálních struktur DNA

   Zadaný projekt představuje vývoj softwarové platformy pro analýzu DNA sekvencí se zaměřením na velké objemy dat, která bude zahrnovat algoritmy pro vyhledávání lokálních struktur (např. kvadruplexy) a pro analýzu proteinových motivů s vizualizačními nástroji a jejich ukládání v daném databázovém systému. Navrhovaný software bude implementován jako webová služba a bude k dispozici online pro veřejné použití. Software bude použit pro charakterizaci a vyhodnocování lokálních DNA struktur v sekvencích DNA se zaměřením na možnost analýzy celých genomů a různých lokálních DNA struktur včetně triplexů a kvadruplexů.

   Školitel: Šťastný Jiří, prof. RNDr. Ing., CSc.

5. Analýza mazaných kontaktů pomocí strojového učení

   Cílem práce je využít algoritmy strojového učení pro analýzu experimentálních dat z měření mazaných bodových kontaktů. Téma se týká vztahu tření a tloušťky mazací vrstvy pro povrchy s reálnou drsností. Vyvinuté algoritmy pomohou zjistit nové empirické závislosti automatickou analýzou velkého množství měřených dat.

   Školitel: Křupka Ivan, prof. Ing., Ph.D.

6. Analýza přesnosti pohybu velkorozměrové 3D tiskárny pomocí optických metod

   Rešerše existujících metod kontroly přesnosti pohybu velkorozměrové 3D tiskárny. Návrh systému optické kontroly pohybu tiskové hlavy a jeho realizace. Experimentální testování a analýza získaných dat. Identifikace klíčových parametrů ovlivňujících přesnost pohybu tiskové hlavy.

   Školitel: Koutný Daniel, doc. Ing., Ph.D.

7. Aplikace metamateriálů v aeroelastickém návrhu a optimalizaci

   Cílem disertační práce je výzkum možností snížení celkové konstrukční hmotnosti draku letadla. Toho lze dosáhnout snížením pevnostních nároků na konstrukci zmírněním účinků zatížení v důsledku působení poryvů nebo manévrování letadla. Metody zmírnění zatížení jsou buď pasivní nebo aktivní případně jejich vhodná kombinace. Pasivního zmírnění zatížení se běžně dosahuje aeroelastickou optimalizací skladby vrstev kompozitní konstrukce. Tím se do konstrukce křídla zavádí požadované vazby mezi ohybem a zkroucením tak, aby došlo k přerozdělení aerodynamického zatížení blíže ke kořeni křídla. To vede ke snížení zatížení konstrukce zejména ohybovým momentem. Výzkum v rámci tohoto tématu bude zaměřen na studium možností aplikace metamateriálů pro pasivní zmírňování zatížení křídla a srovnání jejich možností s kompozitními materiály pro tuto aplikaci běžně používanými. Disertační práce bude probíhat v rámci projektu BAANG podaného do výzvy Twinning (Horizon-Widera-2021-Access-03) rámcového programu Horizon Europe.

   Školitel: Jebáček Ivo, doc. Ing., Ph.D.

8. Aplikace systému Zero Liquid Discharge v potravinářském průmyslu

   Téma je spojeno s vysoce aktuální otázkou zpracování průmyslových odpadních vod. Specificky se zaměří na odpadní vodu z potravinářství, kde dochází ke kontaminaci nejrůznějšími organickými či anorganickými látkami. Tlak na ekologickou udržitelnost průmyslových procesů staví podniky před výzvu upravovat odpadní vodu tak, aby nebyla významnou zátěží pro životní prostředí, tzn. plnila platné legislativní podmínky. V této oblasti je trendem ve výzkumu koncept Zero liquid discharge (ZLD) nebo méně důsledná varianta Minimum liquid discharge (MLD) a pokud možno také zpětné využití jak samotné vody, tak druhotných surovin obsažených v odpadní vodě. Vzhledem k nákladným investicím do technologických linek je však tento koncept v praxi spíše výjimkou. Výzkumná činnost bude zahrnovat rešerši současného stavu v oblasti ZLD a MLD. Dále bude provedeno mapování významných producentů odpadních vod s cílem vytipovat jednu či více případových studií pro podrobnější analýzu v praktické části práce. Praktická část by měla zahrnovat návrh technologické linky pro zpracování odpadní vody z případové studie a ověření funkčnosti návrhu na experimentálních zařízeních včetně případných úprav zařízení. Na tuto činnost by mělo navazovat ladění parametrů procesu metodou plánovaného experimentu, a to s ohledem na minimalizaci investičních a provozních nákladů. Výstupem práce by mělo být ZLD či MLD řešení případové studie s minimální finanční zátěží pro případného investora.

   Školitel: Máša Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.

9. Aspekty stavby CNC obráběcích center vůči Průmyslu 4.0

   Velké množství dat a snímačů ve stavbě CNC obráběcích strojů, klade zvýšené nároky nejenom na jejich sběr, ale i na ostatní části konstrukce stroje. Je požadována větší spolehlivost funkce stroje a jeho bezúdržbovost. Z těchto důvodů je nutné přehodnotit dosavadní zásady stavby strojů. V práci toto bude systematicky rozebíráno. Výstupem bude metodika stavby takového stroje.

   Školitel: Marek Jiří, prof. Dr. Ing., Ph.D., DBA, FEng.

10. Automatické anotace pro Deep learnig

    Téma se zabývá automatizovanou anotací dat pro Deep learning. Současný vývoj autonomních vozidel je kombinován s umělou inteligencí a různými typy strojového učení jako je Deep learning. Tyto neuronové sítě potřebují ke svému učení velké množství dat. Používá se pro klasifikaci objektů kolem autonomních vozidel. V těchto datech je nutné označit příslušné objekty buď ve 2D nebo 3D. Při běžném přístupu ručního vytváření anotací s ohledem na množství dat v milionech a více souborech to není možné. Proto je třeba rozšířit stávající metody. Nebo vymyslet nové, aby bylo možné zpracovat tak velké množství dat a ušetřit tak čas na vývoj.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

11. Biotribologie umělých slz pro léčbu syndromu suchého oka

    Cílem výzkumu je experimentální popis vývoje očního slzného filmu s využitím unikátního simulátoru oka a optické metody fluorescenční mikroskopie. Práce bude zaměřena na objasnění účinků vyvíjených umělých slz v podobě očních kapek, které jsou aplikovány při léčbě syndromu suchého oka.

    Školitel: Vrbka Martin, prof. Ing., Ph.D.

12. Digitální dvojče snímačů pro automobilní průmysl

    Téma se zabývá rozviřováním metod pro vytváření digitálního dvojčete snímačů v automobilovém průmyslu. Pro aktuální trend autonomních vozidel, je zapotřebí dostatečně otestovat řídicí algoritmus a např. v rámci MIL testování simulovat funkci snímače jako jsou lidar, radary atd. Proto vhodným přístupem je využití digitálního dvojčete. Aby se digitální dvojče chovalo realisticky za každé situace je potřeba rozšiřovat metody vytváření digitálního dvojčete konkrétních snímačů a tím zlepšovat vývoj autonomních vozidel. Ověření nových přístupů by bylo na referenčním projektu vývoje autonomního řízení.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

13. Dynamika proudění a distribuce kapaliny v rotujícím loži na zachycení CO2.

    Experimentálně a počítačově studovat vliv přívodu kapaliny na vnitřním povrchu rotujícího prstence v rotujícím loži vyplněném porézní hmotou (různé typy drátěné sítě) na rozložení kapaliny uvnitř síta. Rotující lože je určeno k vyvození velké odstředivé síly, která přispívá k intenzivnějšímu rozstřiku kapaliny uvnitř síta a k vytvoření velkého mezifázového rozhraní mezi kapalinou a plynem, který proudí v protisměru sítem. Studie se zaměří na různé způsoby rozstřiku kapaliny (trysky s různým spektrem velikostí kapek, různou orientací, různým kuželem spreje, plochým, plným a pod) a vlivu počtu otáček a velikosti odstředivé síly na rozložení kapaliny uvnitř síta, resp. na korelaci mezi charakterem vstupní kapaliny a charakterem kapalné fáze na výstupu z rotujícího prstence. Na základě těchto korelací bude analyzována optimální distribuce kapaliny.

    Školitel: Jícha Miroslav, prof. Ing., CSc.

14. Experimentální výzkum mechanizmů poškození kluzných ložisek

    Práce je zaměřena na experimentální studium mezních stavů a poškození velkorozměrných kluzných ložisek pro větrné elektrárny. Cílem je implementovat do metodiky testování pokročilé metody (vibrodiagnostika, akustická emise) pro sledování stavu a diagnostiku vzniku a rozvoje poškození.

    Školitel: Křupka Ivan, prof. Ing., Ph.D.

15. Hodnocení uspořádání kokpitu malých letounů s ohledem na fyziologické a stresové faktory.

    V rámci historického vývoje letadel se ustálila jistá uspořádání kabiny posádky a kokpitu tak, aby odpovídala platným trendům a byla promítnuta do leteckých předpisů. Vývoj posledních desetiletí však přináší fyziologické změny (stále vyšší či mohutnější) piloty, digitalizaci kokpitu, elektrická ovládání ale také změnu provozních postupů a nárust stresového zatížení s ohledem na stále rostoucí hustotu provozu. Cílem práce by mělo být zhodnocení jednotlivých faktorů, které se promítají do činnosti pilota, jako například četnosti jednotlivých operací nebo pracovního vytížení a návrh doporučení pro uspořádání kokpitu GA a UL letadel.

    Školitel: Juračka Jaroslav, doc. Ing., Ph.D.

16. Inteligentní hardware pro autonomní vozidla

    Téma se zabývá vývojem hardwaru pro řízení autonomních vozidel. Aktuální trend autonomních vozidel přináší úskalí v podobě toho, jaký hardware použít pro nasazení řídicího algoritmu. Tyto algoritmy v sobě obsahují řadu neuronových sítí a přístupů, které jsou velice náročné na výkon hardwaru ECU. To znamená využití výkonných GPU ve spojení CPU a vše uspořádat do kompaktní ECU. Taková ECU musí mít možnost jednoduchého nasazení řídicího algoritmu a jednoduché implementace do vozidla. To znamená, aby ECU měla periferie pro kamera, lidary, radary atd. Trh nenabízí v této oblasti téměř žádné možnosti pro vývojáře řídicích algoritmů nebo má malý výkon využitelný pouze pro menší roboty. Proto je důležité vyvíjet takový hardware ECU.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

17. Inteligentní systém detekování vzdálenosti objektů pro autonomní vozidla

    Téma se bude zabývat rozšířením stávajících metod pro detekování vzdálenosti objektu pohybujících se okolo vozidla. Metoda bude založena na neuronových sítích, stereo kameře nebo lidaru a bude zaměřena na rychle určení vzdálenosti objektu v nepříznivých povětrnostních podmínkách, kde tato oblast je stále problémová pro řízení autonomního vozidla. Systém by byl postaven na produktech k tomu určených a testován v provozu.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

18. Konkurenceschopnost a parametry ekonomického chování sektoru leteckého průmyslu a dopravy v Evropě

    Letecký průmysl a letecká doprava představují globalizovaný sektor, který kromě prestiže příspívá významnou měrou ke konkurenceschopnosti ekonomik zemí a jejich společenství, včetně EU. Ekonomikou určitém sektoru se zabývá tzv. mezoekonomie, tj. ekonomie sektoru. Podobně jako se mikroekonomie zabývá ekonomickým chováním subjektů trhu (zákazník, podnik, konkurence) a makroekonomie chováním států či jejich společenství, zabývá se mezoekonomie obdobnými atributy na úrovni určitého sektoru hospodářství. Cílem doktorského studia je analyzovat politiky EU v oblasti leteckého průmyslu, dopravy, ale také v oblasti výzkumu a vývoje s cílem podporovat konkurenceschopnost EU v soutěži s USA a dalšími dominantními zeměmi světa, zejména Čínou či Ruskem. Předmětem doktorského studia je provedení výzkumu klíčových parametrů určujících konkurenceschopnost a parametry ekonomického chování subjektů v sektoru leteckého průmyslu a dopravy v EU. Analýza finančních ukazatelů, která by zhodnotila ekonomickou situaci leteckého průmyslu a dopravy v Evropě cestou zpracování podkladů EU doplněná konkrétními analýzami ekonomických parametrů chování klíčových subjektů leteckého průmyslu a dopravy v EU a vybraných zemích, by měla být jedním z výsledků výzkumu v rámci studia a výchozím podkladem pro návrh srovnávacích parametrů, které by umožnily identifikovat a posoudit vliv dílčích faktorů určujících konkurenceschopnost v tomto sektoru. Analýza kritických faktorů determinujících ekonomické chování leteckých výrobců a provozovatelů s ohledem na krizové situace, které ovlivnily ekonomiku tohoto sektoru v posledních desetiletích by měla dále přispět k identifikaci rizik i hlavních hybných faktorů strategického rozvoje sektoru a ekonomického chování subjektů v oblasti letectví. Cílem disertační práce by pak mělo být zobecnění ekonomické teorie na oblast sektoru letectví se zaměřením na letecký průmysl a dopravu a identifikovat hlavní faktory konkurenceschopnosti v sektoru letectví. Předmětem disertační práce má být rovněž srovnávací analýza přímých i nepřímých sociálních a ekonomických dopadů, indikovaných a katalytických přínosů leteckého sektoru pro ekonomiku států a ekonomických společenství ve smyslu dopadu na zaměstnanost, hrubý domácí produkt, daně a produktivitu hospodářství v EU ve srovnání s USA a dalšími hospodářskými společenstvími. Výsledkem by měl být model, který by umožnil prognozování ekonomického vývoje v sektoru leteckého průmyslu. Tento model by měl vycházet z provedení cost-benefit analýz letecké infrastruktury, politik, zákonných a regulatorních nastavení, vlivových faktorů na rozvoj a měl by být ověřen na konkrétním příkladu leteckého průmyslu a dopravy v Střední Evropě včetně formulování tezí potenciální strategie rozvoje leteckého průmyslu a dopravy v prostredí Střední Evropy v kontextu mezinárodního prostředí.

    Školitel: Janíček Ladislav, doc. Ing., Ph.D., MBA, LL.M.

19. Mechanismus vzniku a šíření hluku z kontaktu kola a kolejnice

    Cílem práce je vyhledání klíčových provozních parametrů, které ovlivňují vznik a zejména šíření kvílivého hluku v kontaktu kola a kolejnice s řízenou adhezí. Předpokládá se vývoj vhodného numerického simulačního modelu a jeho experimentální verifikace. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s pracovištěm na Southwest Jiaotong University v Číně.

    Školitel: Klapka Milan, doc. Ing., Ph.D.

20. Měření víceosé napjatosti materiálů pomocí experimentálních metod.

    Tvorba metodiky pro měření víceosé napjatosti materiálů použitelných v oblastech nosných konstrukcí. Laboratorní ověřování této metodiky a její verifikace na modelech.

    Školitel: Malášek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

21. Modelování evakuace obyvatelstva v rizikových zónách

    S rozvojem průmyslu a výstavbou velkých celků roste potenciální nebezpečí ohrožení obyvatelstva při haváriích. S tím souvisí nutnost vytvořit plány evakuace obyvatelstva v katastrofou postižených oblastech. Obecně se dají rozlišit dva případy, kdy pro evakuaci musí být k dispozici dostatečný počet přepravních prostředků k evakuaci všech obyvatel v co nejkratším čase, v méně kritickém případě je možné obyvatele odvážet postupně s menším počet prostředků. Cílem práce je modelovat operace přepravy při evakuaci a minimalizovat její dokončení při zohlednění všech omezujících podmínek ve vztahu k dané oblasti a míře rizika, např. hustoty obyvatelstva, počtů a kapacity přepravních prostředků, vzdáleností svozových míst apod.

    Školitel: Šeda Miloš, prof. RNDr. Ing., Ph.D.

22. Modelování rozhraní kolejové vozidlo-kolej

    Cílem práce je vytvořit model pro simulaci a studium tribologických procesů v kontaktu kola a kolejnice s využitím nejnovějších poznatků. Model bude experimentálně ověřen a využit ke studiu vlivu kontaminantů, materiálů aplikovaných do kontaktu a složení výsledné třecí vrstvy s ohledem na třecí vlastnosti a další projevy rozhraní.

    Školitel: Hartl Martin, prof. Ing., Ph.D.

23. Možnosti aplikace povlaků ve výzkumu a vývoji kloubních náhrad

    Cílem je komplexní tribologický popis chování kloubních náhrad s aplikovaným povlakem. Jedná se experimentální práci založenou na studiu tření a mazání s využitím biotribologických simulátorů. Předpokládá se spolupráce jak s akademickou, tak s komerční sférou, přičemž výstupem bude implantát nové generace, který bude splňovat požadavky biokompatibility a bude tak vhodný ke klinickým testům.

    Školitel: Nečas David, doc. Ing., Ph.D.

24. Návrh rychlého semiaktivního tlumiče s elektromagnetickým ventilem pro kolejová vozidla

    Současný vývoj podvozků kolejových vozidel ukazuje značný potenciál pro zlepšení vlastností pojezdu pomocí semiaktivně řízených tlumičů. V modelech byl doposud ověřen přínos rychlých magnetoreologických tlumičů, které jsou ale drahé a v konzervativní komunitě vývojářů železničních vozidel příliš progresivní. Tyto problémy by mohly být eliminovány, pokud by na trhu byly dostupné klasické semiaktivní tlumiče s možností řízení pomocí solenoidového ventilu. Změna tlumící síly v reakci na řídicí signál u dostupných tlumičů tohoto typu je ale příliš pomalá. Cílem práce je tedy vývoj a experimentální ověření semiaktivního tlumiče se solenoidovým ventilem s rychlou časovou odezvou.

    Školitel: Mazůrek Ivan, doc. Ing., CSc.

25. Návrh semiaktivního systému odpružení pro horská kola

    Cílem práce bude vyvinout systém inteligentního odpružení horských elektrokol. Současné komerčně nabízené elektricky řízené systémy odpružení na kolech nevyužívají potenciál rychlé semiaktivní regulace. Současné systémy tak pouze umožňují automatické ovládání ventilů, které se u starších modelů musely nastavovat ručně. Kvalitou jízdy ale tyto elektricky ovládané tlumiče nejsou schopny zajistit lepší jízdní vlastnosti oproti optimálně nastavenému pasivnímu nebo adaptivnímu tlumiči. Rychlé semiaktivní tlumení s magnetoreologickými tlumiči umožňuje kvalitativní posun v dosažitelném pohodlí jízdy a přítlaku kola na vozovku. V současnosti probíhá vývoj demonstrátorů jednotlivých komponent. Tyto komponenty ale bude nutné integrovat do celého funkčního systému a experimentálně ověřit funkčnost. Těžiště práce bude zejména ve zjištění omezujících vlastností reálných prvků systému (tlumiče, senzory atd.) a následnému návrhu optimálního řízení systému. Významnou částí práce budou jízdní zkoušky.

    Školitel: Mazůrek Ivan, doc. Ing., CSc.

26. NDT hodnocení kvality betonových směsí využívaných pro 3D tisk

    1) Provést kompilaci různých zkušebních metod na ztvrdlém tištěném betonu za účelem hodnocení mechanických vlastností. 2) Zjistit vliv stáří betonu a časového intervalu na mechanické vlastnosti. 3) Sledovat degradační chování materiálu s cílem odhalit lokálně distribuované mikrotrhliny vznikající v kombinaci s plastickou deformací. 4) Průměrná pevnost v ohybu a tlaku u směsí vyztužených vlákny.

    Školitel: Klapka Milan, doc. Ing., Ph.D.

27. Numerické modely seismického zařízení s pomocí tlumení ortotropních materiálů.

    Tvorba numerických modelů tlumičů pro zařízení vytvářející seismický ráz. Verifikace těchto numerických modelů s laboratorním zařízením vhodného měřítka.

    Školitel: Malášek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

28. Numerický model pro aktivní tlumení kyvných pohybů břemene.

    Vytvoření a verifikace numerického modelu 4D laboratorního stendu. Stanovení metodiky a algoritmů pro aktivní tlumení kyvných pohybů břemene.

    Školitel: Malášek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

29. Odhady dynamických veličin vozidla pomocí Deep learning

    Téma se zabývá odhadem dynamických veličin vozidla. Pro aktuální trend autonomních vozidel a elektromobilů, je zapotřebí dostatečně přesně předikovat dynamické veličiny, které jsou potřeba pro řízení vozidla. K tomu účelu je zapotřebí rozvíjet aktuální přístupy o nové. To znamená použití např. Deep learningu, který je nasazován na různé aplikace a významně pomáhá ve vývoji a výzkumu. Nový přístup by byl testován na vozidle a experimentálně a virtuálně ověřován.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

30. Optimalizace obslužnosti v síťových aplikacích

    V aplikacích, které z obslužných míst rozmístěných v rozlehlé oblasti zajišťující určité služby zákazníků, je typickou úlohou minimalizace těchto míst tak, aby každý zákazník měl alespoň jedno ze středisek v dostupné vzdálenost. Problém pokrytí, na nějž tato úloha vede, má pro množinu složitost O(2^n), kde n je počet daných míst a je nutné jej řešit heuristickými metodami pro "velké" instance problému. Úloha má však ještě složitější formulace, kdy je třeba uvážit i kapacity obslužných míst a požadavky zákazníků. V disertační práce bude cílem aplikovat obecné řešení problému v úlohách komunikace 5G mobilních sítí a ukládání dat v NoSQL databázích.

    Školitel: Šeda Miloš, prof. RNDr. Ing., Ph.D.

31. Optimalizace výkonových prvků elektromobilu pro snížení energetické náročnosti

    Téma se zabývá optimalizací výkonových prcků elektronického obvodu elektromobilu. Aktuální trend elektromobilů přináší i řadu problému. Jedním z nich je dojezdová vzdálenost a snahou je tento parametr elektromobilu zvyšovat. Proto je velice důležité se věnovat výkonové elektronice vozidla, kde dochází k významným ztrátám energie spínáním a vypínáním např. Mosfetů. Proto je zapotřebí se věnovat vývoji ať samotných elektronických prvků a zlepšovat jejich vlastnosti tak optimalizaci celého managementu řízení toku energie.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

32. Palivové trysky malých turbínových motorů

    Palivové soustavy malých turbínových motorů využívají různé způsoby přívodu paliva do spalovací komory, vyskytují se tak různé konstrukce palivových trysek, např. tlakové vířivé trysky (simplex/duplex), odpařovací trubice, rozstřikové kroužky nebo airblast trysky. Palivové trysky jsou velmi důležitou součástí celé soustavy, jejich správná funkce je nutností pro zajištění dostatečné účinnosti motoru a požadavky kladené na palivové trysky tak jsou velmi vysoké. Palivová soustava musí dodávat přesné a v daném okamžiku potřebné množství paliva do spalovací komory. Důležité je zajistit dobré rozprášení a odpaření paliva a jeho smíchání se vzduchem a to v celém rozsahu otáček (regulačním rozsahu motoru) a zejména při startu. Práce má za úkol provést klasifikaci používaných palivových trysek v turbínových motorech s maximálním tahem do 5000 N (nebo vzletovým výkonem do 600 kW) a dále se zaměřit na detailní popis odpařovacího systému a jeho používaných modifikací. Hlavním předmětem práce je vývoj a zkoušení stávající odpařovací trysky. Doktorand připraví zkušební stend pro provoz trysky, osadí jej potřebnými snímači a bude na něm zkoumat charakteristiky uvedených systémů v daném rozsahu provozních podmínek (např. mapování teplot, zjištění regulačního rozsahu), posoudit jejich vhodnost pro konkrétní účely a systém dále vyvíjet se zaměřením na jeho problematické aspekty. Součástí práce je: technická rešerše a analýza publikovaných technických řešení, jejich systematické porovnání, hodnocení výhod a nedostatků, rozsahu regulačních parametrů a energetických požadavků, popis konstrukčních řešení a jednotlivých částí, rozbor a fyzikální popis jejich funkce, návrh a příprava zkušebního stendu pro provoz trysky, analýza činnosti a orientační výpočet energetické (tepelné) bilance odpařovací trysky Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na stávající nebo podaný projekt. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích. Práce bude řešena v rámci projektu a ve spolupráci s firmou PBS Velká Bíteš. Praktická část práce bude realizována ve zkušebnách PBS a v laboratořích VUT.

    Školitel: Jedelský Jan, prof. Ing., Ph.D.

33. Pokročilá diagnostika stavu ložisek větrných elektráren

    Metodami predikce stavu a sledování vývoje naměřených veličin zejména rotačních strojů lze odhadnout zbývající provozní čas do poruchy a plánovat údržbu. Hlavní pozornost je zaměřena na vývoj nového systému monitorování a diagnostiky, zejména klíčových částí uložení rotoru s využitím dálkového přenosu dat. Dále bude probíhat úzká spolupráce při řešení dílčích úkolů vývoje nového typu ložiska pro uložení hlavního rotoru větrných elektráren. Hlavním cílem tedy bude návrh a o věření metodiky kontinuálního monitorování stavu ložisek větrných elektráren a vedlejší cíle budou zaměřeny na vývoj predikčních metod výpočtu doby do poruchy a technické možnosti dálkového přenosu dat mezi měřeným objektem a servisní organizací.

    Školitel: Klapka Milan, doc. Ing., Ph.D.

34. Pokročilé konstrukce fotobioreaktorů pro zelené technologie

    Disertační práce se bude zabývat návrhem a optimalizací fotobioreaktorů sloužících pro kultivaci mikrořas. Mikrořasy jsou v současné době považovány za významný zdroj biologicky cenných látek využitelných ve výživě, ale mohou být kultivovány také pro svou schopnost zachycení znečišťujících látek z odpadních plynů a vod nebo produkci biopaliv. Kultivace mikrořas v sobě zahrnuje řadu technických a technologických výzev, přičemž mezi nejvýznamnější lze zařadit snížení energetické náročnosti, která je jednou z hlavních překážek k většímu rozšíření produkce mikrořas. K tomu je možné se přiblížit návrhem vhodného typu bioreaktoru, který bude optimalizován pro maximalizaci produkce zvoleného druhu mikrořas. Optimalizace bude probíhat v oblastech osvětlení a jeho hospodárného využití, regulace teploty, regulace míchání média a jeho provzdušňování a návrhem optimalizovaného tvaru fotobioreaktoru. Vhodným návrhem a regulací provozních parametrů fotobioreaktoru může být zvýšena produkce mikrořas. Další energeticky náročnou částí technologického procesu produkce řas je oddělení biomasy řas z média, ve kterém jsou řasy kultivovány. Vhodným návrhem procesů vedoucích k oddělení biomasy řas z kultivačního média, jako je například sušení, filtrace a další, můžeme významně snížit celkovou spotřebu energií potřebných pro konečné získání dále využitelné hodnotné řasové biomasy, která je výsledkem technologického procesu. Mikrořasové technologie mohou významně přispět ke splnění cílů Evropské unie ve snižování skleníkových plynů a dále budou nabývat na důležitosti ve chvíli, kdy se významně sníží zásoby fosilních paliv. Nové metody kultivace a kultivační zařízení budou připraveny na tento přechod a budou schopny zabezpečit například výrobu biopaliv či polymerů. Mohou být využity také v oblasti farmacie, potravinářství, zemědělství a řadě dalších odvětví. Mezi hlavní cíle disertační práce tak bude ve vybraných oblastech zájmu patřit: • Rešeršní část zaměřená na uzavřené fotobioreaktory z hlediska hodnocení jejich technických a technologických limitů ve srovnání s ostatními technologiemi využívanými pro kultivace řas • Experimentální činnost a konstrukce uzavřených fotobioreaktorů spolu s optimalizací procesů a provozních parametrů • Výzkumná činnost v oblasti návrhů optimalizovaného osvětlení, míchání, provzdušňování a sklízení řasové biomasy z kultivačního média. • Rešeršní činnost v oblasti možné implementace mikrořasových technologií v oblasti zelených technologií

    Školitel: Máša Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.

35. Pokročilé metody detekci jízdních pruhů autonomních vozidel.

    Téma se bude zabývat rozšířením stávajících metod pro rozpoznávání jízdních pruhů na vozovce. Metoda bude založena na neuronových sítích a bude zaměřena na rychle rozpoznávání pruhů v nepříznivých povětrnostních podmínkách, kde tato oblast je stále problémová pro řízení autonomního vozidla. Systém by byl postaven na produktech k tomu určených a testován v provozu.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

36. Pokročilé metody plánování robotických trajektorií v dynamickém prostředí s překážkami

    Jedním z hlavních pilířů Průmyslu 4.0 je oblast pokročilé robotiky, jejíž nedílnou součástí je efektivní plánování bezkolizních trajektorií v neurčitém prostředí. Těžištěm práce bude návrh modulárního a inovativního řešení pro plánování robotických drah s využitím metod umělé inteligence (např. Deep reinforcement learning, Imitation learning, atd.). Součástí návrhu práce bude také pokročilá fyzikální simulace a fyzická realizace aplikovaná především na kolaborativní průmyslové roboty. Práce předpokládá účast v pracovní skupině sekce kybernetiky a robotiky ÚAI a praktické ověření navrženého řešení v robotické buňce Průmyslu 4.0.

    Školitel: Šeda Miloš, prof. RNDr. Ing., Ph.D.

37. Pokročilé metody rozpoznávání objektů pro autonomní vozidla

    Téma se bude zabývat rozšířením stávajících metod pro rozpoznávání objektu pohybujících se okolo vozidla. Metoda bude založena na neuronových sítích a bude zaměřena na rychle rozpoznávání objektu v nepříznivých povětrnostních podmínkách, kde tato oblast je stále problémová pro řízení autonomního vozidla. Systém by byl postaven na produktech k tomu určených a testován v provozu.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

38. Pokročilé metrologické koncepty pro chytré obráběcí stroje

    Chytré výrobní stroje musí zajistit jak opakovatelné a přesné chování při výrobním procesu, tak i svoji provozuschopnost. Tento cíl může být dosažen pomocí pokročilého metrologického systému, který musí zohledňovat všechny potenciální zdroje chyb a příslušná funkční kritéria přesnosti a provozuschopnosti strojů úměrně jejich významu. S přesahem do prediktivní údržby potom může přispět jak k managementu kvality, tak i ke snižování emisí skleníkových plynů. Problematiky vyžaduje multidisciplinární přístup ke konstrukci strojů a s ním spojenému managementu kvality.

    Školitel: Blecha Petr, doc. Ing., Ph.D., FEng.

39. Použití náhradních modelů v evolučních výpočtech

    Evoluční výpočty s použitím náhradních modelů (‘’surrogate models’’, či ‘’meta models”) se používají pro aproximaci kriteriálních nebo omezujících funkcí v situacích, kdy je vyhodnocení těchto funkcí prohibitivně nákladné (potřeba fyzických experimentů nebo výpočetně náročných simulací). Evoluční výpočty s použitím náhradních modelů nacházejí uplatnění nejen v řešení výpočetně náročných jedno- a vícekriteriálních problémů, ale i v oblastech dynamických, omezených a multimodálních optimalizačních problémů. Cílem výzkumu je vývoj nových technik v evoluční výpočtech s použitím náhradních modelů a zkoumání nových oblastí jejich inženýrských aplikací.

    Školitel: Šeda Miloš, prof. RNDr. Ing., Ph.D.

40. Predikce poruch vozidle pomocí Deep learning

    Téma se zabývá detekcí a predikcí poruch ať vozidla jako celku nebo jednotlivých komponent. K aktuálnímu trendu propojování vozidel, sbírání informací a vytváření chytrých měst je potřeba vhodně predikovat poruchy ať různých zařízení tak i vozidel. Proto je nutné stávající metody dále rozvíjet nasazením umělé inteligence a různých přístupů strojového učení jako Deep learning. Důležitým aspektem je přesnost predikce a s tím spojené náklady. Proto by nové přístupy byly testovány jak experimentálně, tak virtuálně.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

41. Prevence vzniku kvílivých hluků v kolejové dopravě

    Cílem práce je vývoj technických řešení vedoucích ke snížení kvílivých hluků v kontaktu kola a kolejnice s řízenou adhezí. Předmětem řešení je návrh komplexní prediktivní metody pro aplikaci produktů na temeno kolejnice a její experimentální verifikace v reálných podmínkách na vybraných tramvajových tratích v Brně. Výzkum proběhne v úzké spolupráci s DPMB, který s hlukem v zastavěných oblastech dlouhodobě bojuje.

    Školitel: Klapka Milan, doc. Ing., Ph.D.

42. Proaktivní multiparametrická on-line a off-line diagnostika elektrických pohonů strojních zařízení

    Téma dizertační práce je zaměřeno na komplexní řešení multiparametrické on-line a off-line diagnostiky elektrických pohonů strojních zařízení, směrodatné vyhodnocení získaných dat, uložení do internetu věcí a následné aktivní zpracování dat se zpětnovazebním vlivem na elektrický pohon a strojní zařízení. Předpokládá se také využití moderních přístupů inženýrství rizik. Získané výsledky budou verifikovány ve vybrané strojírenské firmě.

    Školitel: Hammer Miloš, doc. Ing., CSc.

43. Problematika zvyšování spolehlivosti lidského činitele v oblasti informační a kybernetické bezpečnosti.

    Sítě, informační systémy a elektronická komunikace mají zásadní význam pro hospodářský růst výrobních podniků. S rostoucím stupněm digitalizace podnikových procesů a se stále častějšími kybernetickými útoky stoupá i riziko spojené s nebezpečím ztráty dat nebo ztráty provozuschopnosti výrobních prostředků způsobené lidskou chybou. Vysoké riziko vyžaduje pravidelné posuzování stavu kybernetické bezpečnosti a odolnosti podniku. Téma práce je zaměřeno na rozvoj managementu rizik a postupů snižování rizik s ohledem na spolehlivost lidského činitele v oblasti informační a kybernetické bezpečnosti výrobního systému respektive celého výrobního podniku. Vyvinuté postupy musí být přitom vhodné pro komplexní zabezpečování kvality v rámci integrovaného systému managementu výrobní organizace.

    Školitel: Blecha Petr, doc. Ing., Ph.D., FEng.

44. Příprava a spalování kapalných paliv ve spalovacích komorách turbínových motorů

    Energetické nároky leteckých pohonů budou ještě dlouhou dobu vyžadovat zdroje s vysokou energetickou hustotou, tedy zejména turbínové pohony. Rostoucí nároky na ekologii, ekonomiku provozu i výkonové parametry vyžadují kontinuální vývoj těchto zařízení, lepší pochopení a pokročilé řízení procesů, které ovlivňují jejich funkci. Na pracovišti se dlouhodobě zabýváme výzkumem a vývojem trysek pro rozstřik leteckých paliv do spalovacích komor turbínových motorů. Po vyřešení návrhu samotných trysek a mechanické interakce spreje s okolním plynem je nutné se zabývat dalšími fázemi procesu, tedy odpařováním a spalováním tohoto paliva se zahrnutím moderních trendů v turbomotorech, Současnou ambicí je vytvořit pracoviště, které umožní tento výzkum a vývoj pokročilých proudových motorů. Doktorand bude řešit přípravu zkušebního zařízení, provádět na něm experimenty s využitím moderní optické diagnostiky a v kombinaci s CFD simulacemi přispěje k lepšímu pochopení relevantních procesů. Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na jeden či více stávajících nebo podaných projektů a je řešeno ve spolupráci s firmou PBS Velká Bíteš. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích.

    Školitel: Jedelský Jan, prof. Ing., Ph.D.

45. Redukce hluku závěsu kola elektromobilu

    Cílem práce je popis mechanismů, které vedou k vyzařování hluku z tlumicích prvků závěsů elektromobilů. S využitím experimentů a simulací budou stanoveny klíčové provozní podmínky a jejich vliv na vyzařování hluku z tlumičů se semiaktivním řízením. Výzkum bude probíhat ve spolupráci s pracovištěm Technické univerzity v Krakově.

    Školitel: Klapka Milan, doc. Ing., Ph.D.

46. Řízení flexibilního morfovatelného křídla

    Aktivní změna tvaru křídla za letu umožňuje přizpůsobení křídla optimálnímu tvaru z hlediska aerodynamiky a zatížení křídla. Takto můžeme zlepšit letadla z hlediska hmotnosti i požadavků na potřebný výkon pohonné jednotky. Cílem doktorské práce je vývoj řídicího systému pro letoun s flexibilním morfovatelným křídlem. Řízení flexibilního systému je náročné zejména díky přirozeně nelineárnímu chování, komplikovanému odhadu stavu flexibilního systému a nemožnosti systém přesně popsat matematickým modelem. Proto je velkou výzvou hledat model řízení, který si poradí s nelineárním chováním i s chybějícím přesným popisem stavu systému. Disertační práce bude probíhat v rámci projektu BAANG podaného do výzvy Twinning (Horizon-Widera-2021-Access-03) rámcového programu Horizon Europe.

    Školitel: Jebáček Ivo, doc. Ing., Ph.D.

47. Simulace změn velikostí částic materiálů

    Porovnávání DEM analýz a validace numerických modelů a laboratorního prototypu. Vhodné korekce uplatňování teoretických fyzikálních i empirických popisů v technické praxi odpovídajících technologií.

    Školitel: Malášek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

48. Sofistikované testování mechatronických systémů

    Téma se zabývá sofistikovaným testováním mechatronikých systémů. Každý vývoj mechatronických systémů v sobě obsahuje obrovské množství testů složených TC a TP a vše je spojeno přes V digram. To přináší velký přínos v hledání chyb, ale také stále vysokou cenu vývoje a čas vývoje. Proto se řada vývojářů v této oblasti snaží standartní přístup v podobě V digramu optimalizovat, aby se snížily náklady a čas, ale zároveň bezpečnost mechatronických systémů se zvyšovala. Proto je potřeba tyto metody a přístupy testování dále rozšiřovat a optimalizovat využitím umělé inteligence.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

49. Systematické konstruování CNC obráběcích strojů

    Existuje řada metodik a autorských přístupů pro konstruování technických objektů, zejména pak obráběcích strojů. Tyto metodiky však nezohledňují to, co je příznačné pro dnešní tržní ekonomiku, a sice rychlost. Řada těchto metodik vyžaduje dlouhý čas. Cílem dizertační práce je pomocí systémového přístupu vypracovat průmyslově aplikovatelnou metodiku.

    Školitel: Marek Jiří, prof. Dr. Ing., Ph.D., DBA, FEng.

50. Totální produktivní údržba (TPM) v nesériové a malosériové výrobě

    V současné době existuje nebo je v zájmu u řady výrobních strojírenských firem dosáhnout moderní koncepce TPM napříč svou výrobou a dalšími útvary firmy. V běžné praxi lze nalézt řadu takto úspěšně zavedených příkladů v sériové výrobě. U průmyslových firem s charakterem nesériové a malosériové výroby přichází s realizací TPM řada překážek, jejichž řešení si žádá nové, moderní a nestandardní přístupy. Právě uvedenému se bude věnovat disertační práce. Tato si klade za cíl kromě popsání běžných a rozšířených postupů také najít, pojmenovat a vyřešit proces zavádění TPM v nesériové a malosériové výrobě. Předpokládá se, že získané výsledky budou verifikovány ve vybrané strojírenské firmě.

    Školitel: Hammer Miloš, doc. Ing., CSc.

51. Transport vláknitých aerosolů v nestacionárním proudění a interakce se stěnou

    Schopnost modelovat proudění vláken v nestacionárním proudění je potřebná v mnohých inženýrských aplikacích. Jednou z nich mohou být inhalovaná vlákna, ať už toxická nebo sloužící jako nosiče léčiv. V rámci tématu bude provedena experimentální vizualizace proudění vláken v kanále s bifurkací (rozdvojením) o rozměrech lidské trachey a hlavních bronchů. Bude studována také interakce se stěnou – zejména adhezní síly a budou sestaveny rovnice pro predikci chování vlákna při proudění a kontaktu se stěnou.

    Školitel: Lízal František, doc. Ing., Ph.D.

52. Tribologie implantátů pro lokální náhradu kloubní chrupavky

    Smyslem výzkumu je tribologický popis chování implantátů pro lokální náhrady defektů kloubní chrupavky. Jedná se o experimentální práci založenou na využití kombinace biotribologických simulátorů a optických metod. Předpokládá se testování vhodných biokompatibilních materiálů včetně slitin titanu vyrobených aditivní technologií Selective Laser Melting.

    Školitel: Vrbka Martin, prof. Ing., Ph.D.

53. Tribologie polymerních materiálů pro výrobu podešví

    Výzkum bude zaměřen na analýzu protiskluzových vlastností materiálů využívaných pro výrobu podešví bot. Jedná se o experimentální práci zaměřenou na popis vývoje součinitele tření a chování mazacího filmu v kontaktu podešve při skluzu. Předpokládá se využití kombinace optických tribometrů a zařízení pro měření součinitele tření v kontaktu celé boty s podlahou či ledovou plochou.

    Školitel: Vrbka Martin, prof. Ing., Ph.D.

54. Tribologie rozhraní kolejové vozidlo-kolej

    Cílem je objasnit chování látek ovlivňujících tření v kontaktu kola a kolejnice v závislosti na složení třecí vrstvy, která přirozeně vzniká na povrchu kontaktních těles. Jedná se o experimentální práci zkoumající interakci přírodních kontaminantů a dalších látek cíleně aplikovaných do kontaktu kola a kolejnice.

    Školitel: Hartl Martin, prof. Ing., Ph.D.

55. Virtuální prostředí pro testování autonomie.

    Téma se zabývá vývojem virtuálního prostředí pro testování autonomních vozidel nebo jejich snímačů. Trend autonomních vozidel přináší řadu úskalí, a to v podobě bezpečnosti. To je výzvou pro vývojáře, kdy jim pomáhá standart ISO/PAS 21448 SOTIF, aby bezpečnost takovýchto autonomních vozidel nebo jejich asistenčních systému ADAS byla zvýšena. S tím souvisí testování autonomních vozidel ve virtuálním prostředí. Proto je potřeba aktuální metody a přístupy rozšiřovat. A vyvíjet takové virtuální prostředí zahrnující různé scénáře pro testování ať celého autonomního systému nebo jednotlivých snímačů jako jsou kamery, lidary, radary atd.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

56. Virtuální svět okolo autonomních vozidel

    Téma se zabývá vytvářením virtuálního světa okolo autonomních vozidel. Pro aktuální trend autonomních vozidel, je zapotřebí dostatečně přesně predikovat trajektorie objektů okolo autonomně řízeného vozidla. Dále je nutné sledovat další aspekty pro řízení jako jsou křižovatky, značky, jízdní pruhy atd. Z těchto informací je potřeba vytvářet dostatečně přesný virtuální svět okolo vozidla. To znamená kombinací výpočtových modelů vozidel, objektů a dalších informací rozšiřovat metody pro ucelené a přesnější vnímání okolí.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

57. Vliv nestacionárního elektrického pole na chování iontových kapalin

    Cílem je objasnit mechanismus utváření mazacího filmu ve vysoce zatížených kontaktech mazaných iontovými kapalinami za působení nestacionárního elektrického pole. Jedná se o experimentální práci založenou na využití kolorimetrické interferometrie, jejíž součástí je vývoj experimentálního simulátoru pro měření tření, tloušťky a teploty maziva.

    Školitel: Svoboda Petr, doc. Ing., Ph.D.

58. Výpočtové modelování dynamiky rotoru turbodmychadla s uložením na kuličkových ložiscích

    Cílem práce je simulovat chování hybridních turbodmychadel s rotorem uloženým na valivých kuličkových ložiscích. Výzkumné činnosti zahrnují vývoj efektivních výpočtových modelů hybridních ložisek, analýzu energetických toků rotorem důsledku přestupu tepla na oběžných kolech a vznik a šíření vibrací a hluku. Předpokládá se využití softwarů pro multibody dynamiku (ADAMS), metody konečných prvků (ANSYS Mechanical) v rámci komerčních softwarů s následným ověřením pomocí cíleného technického experimentu. Ověřený výpočtový model bude následně aplikován na reálné turbodmychadlo a ověřen pomocí technických experimentů na specializovaném experimentálním stavu. V průběhu studia se předpokládá úzká spolupráce s průmyslovým partnerem a reálné uplatnění výsledků práce. Součástí studia jsou dlouhodobá stáž na světově významném výzkumném pracovišti v zahraničí, pravidelná účast na mezinárodních konferencích v oboru a publikace v časopisech.

    Školitel: Novotný Pavel, prof. Ing., Ph.D.

59. Využití metod strojového učení pro posouzení a predikci stavu obráběcího stroje v kontextu Průmyslu 4.0

    Jedním z průvodních jevů, které je možné spojovat s fenoménem tzv. Průmyslu 4.0, je cílené zvyšování senzorického vybavení obráběcích strojů, což má za následek čím dál obtížnější kontextualizaci sbíraných dat. Snaha, kterou představuje získání přesnější informace o stavu stroje, se často nesetkává s úspěchem. Cílem této dizertační práce je vytvoření samoudržitelného systému pro dostatečně přesnou indikaci a predikci stavu obráběcího stroje, jehož jádrem budou metody strojového učení.

    Školitel: Marek Jiří, prof. Dr. Ing., Ph.D., DBA, FEng.

60. Využití tribologických metod pro predikci opotřebení dentálních materiálů při čištění zubů

    Výzkum je zaměřen na analýzy opotřebení zubních tkání a výplňových materiálů v důsledku čištění zubů pomocí zubního kartáčku a profesionální depurace v rámci stomatologického a dentálně-hygienického ošetření. Jedná se o experimentální práci, ve které budou diskutovány zejména vlivy jako je tvar zakončení a tvrdost vláken kartáčku, abrazivita zubní pasty a účinek depuračních technik.

    Školitel: Vrbka Martin, prof. Ing., Ph.D.

61. Vývoj balonového hořáku

    Předmětem studia je atmosferický plynový vícetryskový hořák užívaný pro balonové létání. Tyto hořáky se vyvíjí pomalými krůčky desítky let a stará a osvědčená koncepce dnes nesplňuje požadavky na komfortní let. Problémové okruhy jsou zejména: omezit kondenzát vody ze vzduchu na trubicích výměníku paliva, černé dohořívání plamene, špatný přístup vzduchu, Snížení sálavého tepla, požadavky na geometrii plamene s ohledem na aplikaci, Snížení hluku Jde o řadu protichůdných požadavků, které vyžadují systematický přístup a dostatečné pochopení problému. V rámci práce bude proveden teoretický rozbor a vytvořen matematicko-fyzikální model procesů včetně experimentálního ověření (popis, identifikace systému) a modelován nejdříve jeden segment hořáku), později případně celý hořák. Při vývoji budou využity experimentální a hlavně simulační metody. Doktorand má za úkol - popsat fenomenologicky relevantní jevy, kvantifikovat relevantní veličiny (měřením, výpočtem) - navrhnout perspektivní řešení s ohledem na efektivitu a technická, ekonomická, legislativní a jiná omezení. Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na jeden či více stávajících nebo podaných projektů a je řešeno ve spolupráci s firmou BALÓNY KUBÍCEK spol. s r.o.. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích.

    Školitel: Jedelský Jan, prof. Ing., Ph.D.

62. Vývoj magnetoreologického systému tlumení rázových dějů pro armádní aplikace

    Cílem práce je návrh systému pro tlumení rychlých rázových dějů. Předpokládá se vývoj magnetoreologického tlumicího prvku a návrh jeho semi-aktivního řízení. Výzkum bude probíhat v rámci projektu Evropské obranné agentury.

    Školitel: Klapka Milan, doc. Ing., Ph.D.

63. Vývoj magnetoreologických tlumičů pro semi-aktivní řízení

    Cílem tématu je výzkum a vývoj rychlého magnetoreologického tlumiče včetně algoritmů pro semi-aktivní řízení vedoucí k redukci vibrací a rázů. Vývoj lze směřovat do několika oblastí jako například: (i) tlumiče pro elektro enduro kolo; (ii) tlumiče do odpružení sedačky nákladních a zemědělských strojů; (iii) tlumiče pro zamezení extrémních rázů; (iv) tlumiče do podvozku letadla; (v) tlumiče pro motocykly. Téma je otevřeno pro tři studenty.

    Školitel: Mazůrek Ivan, doc. Ing., CSc.

64. Vývoj nástrojů pro diagnostiku opotřebení kontaktu kola a kolejnice

    Během jízdy kolejového vozidla traťovým obloukem dochází ke zvýšenému tření a opotřebení mezi okolkem kola a pojížděnou hranou kolejnice. Cílem práce je vyvinout experimentální metodu a zařízení pro provozní sledování a diagnostiku míry tření a opotřebení v tomto kontaktu. Využity budou nástroje vibrační a akustické diagnostiky.

    Školitel: Hartl Martin, prof. Ing., Ph.D.

65. Vývoj pokročilých sprejových řešení pro zachycování CO2

    Aplikace pro odlučování a čištění plynů, které jsou založené na kapalných sorbentech závisí na účinnosti přenosu hmoty na rozhraní plyn-kapalina. Rozstřik kapalin je častou metodou zvyšování kontaktního rozhraní v procesech, kde dochází k mechanické, tepelné nebo chemické interakci kapaliny s okolním plynem. Bylo navrženo několik typů rozprašovačů (tlakové vířivé a dvou-médiové trysky, multi-otvorovové trysky nebo soustavy s plochým filmem), které jsou instalovány v rozstřikových kolonách zejména pro zachycování CO2 absorpcí pomocí roztoků alkanolaminů nebo čpavku. Maximalizace mezifázového rozhraní je univerzálním primárním požadavkem v problémech přenosu hmoty absorbcí mezi plynem a kapalinou. Atomizér pro sprejové čištění by měl produkovat rovnoměrný sprej s průměrem kapek dostatečně malým, aby co nejvíce zvětšil mezifázovou plochu, a zároveň dostatečně velkým, aby nedocházelo k nadměrnému unášení kapaliny plynem. Dostupná literatura neuvádí informace o tom, jaké metody rozstřiku těmto aspektům nejlépe vyhovují. Bude studováno několik strategií pro rovnoměrnou produkci filmu / kapek a zvýšení přenosu hmoty mezi plynnou a kapalnou fází. Hlavním cílem bude redukce polydisperzního spreje s výběrem nejkonkurenceschopnější atomizační techniky a její další vývoj s využitím modifikace reologie kapaliny (nenewtonské kapaliny, organické přísady). Mezi další možnosti patří zlepšení procesu turbulentního míchání pomocí vnějších sil (indukce ultrazvukového záření, zavíření v rozstřikové věži). Bude studována citlivost procesu zachycování CO2 na výše uvedené aspekty. Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na stávající nebo podaný projekt. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích.

    Školitel: Jedelský Jan, prof. Ing., Ph.D.

66. Vývoj strukturovaných magnetických obvodů

    Cílem tématu je výzkum a vývoj strukturovaných magnetických obvodů vyráběných metodou 3D tisku. Vývoj lze směřovat do několika oblastí jako například: (i) vývoj strukturovaných rotorů elektromotorů; (ii) vývoj pístů rychlých magnetoreologických tlumičů; (iii) vývoj rychlých elektromagnetických ventilů. Téma je otevřeno pro 2 studenty.

    Školitel: Mazůrek Ivan, doc. Ing., CSc.

67. Vývoj tuhých modifikátorů tření pro kolejovou dopravu

    Cílem práce je vyvinout nový modifikátor tření na tuhé bázi. Při experimentálním vývoji modifikátoru tření bude hodnocena adheze v kontaktu, opotřebení, míra poškození kontaktních těles a měrná vodivost kontaktu. Součástí práce bude také studium tuhých modifikátorů tření pro různé stavy kontaminace kontaktu.

    Školitel: Hartl Martin, prof. Ing., Ph.D.

68. Výzkum a vývoj magnetoreologického těsnění

    Cílem tématu je inovace magnetoreologického těsnění pro dosažení dokonalé těsnosti, zejména s ohledem na možný únik nosné kapaliny v extrémních provozních podmínkách. Jde o experimentální práci s využitím stávajícího zařízení pro testy magnetoreologického těsnění. Téma je otevřeno pro jednoho studenta.

    Školitel: Mazůrek Ivan, doc. Ing., CSc.

69. Výzkum a vývoj magnetoreologických kapalin

    Cílem tématu je výzkum a vývoj vysocestabilní magnetoreologické kapaliny s velkým magnetoreologickým efektem, zlepšenou časovou odezvou, dlouhou životností a tribologickými vlastnostmi s minimálním abrazivním působením na kontaktní dvojice. Téma je zaměřeno také na studium reologického chování nových MR kapalin zejména při vysokých smykových spádech a silném magnetickém poli. Téma je otevřeno pro tři studenty.

    Školitel: Mazůrek Ivan, doc. Ing., CSc.

70. Výzkum a vývoj umělé kloubní chrupavky na bázi hydrogelu

    Cílem je výzkum, vývoj a komplexní popis materiálu na bázi hydrogelu, který lze potenciálně využít jako náhradu kloubní chrupavky. Jedná se o experimentální práci založenou na využití kombinace biotribologických simulátorů při současném studiu mechanických a viskoelastických vlastností. Výstupem bude materiál, kterým bude možné alespoň částečně nahradit kloubní chrupavku bez nutnosti zavedení kloubní náhrady.

    Školitel: Nečas David, doc. Ing., Ph.D.

71. Výzkum texturovaných kluzných povrchů

    Práce je zaměřena na experimentální studium tření a mazání kluzných kontaktů s texturovanými povrchy. Cílem je pomocí pokročilých optických metod objasnit příspěvek jednotlivých lokálních účinků k chování tohoto termohydrodynamického kontaktu.

    Školitel: Křupka Ivan, prof. Ing., Ph.D.

72. V2X v oblasti elektromobilů

    Téma se zabývá vývojem v oblasti komunikace vozidle s čímkoliv dalším. Aktuální trend Internetu věcí, chytrých měst a V2X přináší výzvu pro vývojáře, kde mohou nastat problémy z hlediska bezpečnosti nebo jaké informace předávat a jak s nimi mají vozidla pracovat. Této problematice pomáhá zavádění 5G sítí a tím je potřeba stávající metody dále rozšiřovat, nebo vymýšlet nové přístupy a využití v oblasti autonomních vozidel a elektromobilů. To znamená například V2X v oblasti komunikace s dobíjecími stanicemi, rezervace volných dobíjecích míst atd.

    Školitel: Kučera Pavel, doc. Ing., Ph.D.

73. Zvýšení účinnosti systému poučení se ze závažných havárií v České republice

    Informace o průmyslových nehodách a haváriích slouží zejména pro minimalizaci rizik na pracovišti a ke úpravě konstrukce výrobních strojů a technologií u výrobce. Systematické využití dat získaných z vyšetřování takových událostí na úrovně státu a u výrobců výrobních strojů a technologií však chybí. Poučení se ze závažných havárií bylo pro orgány státní správy vždy velmi náročné vzhledem ke komplexnosti hodnocených událostí a složitosti výrobních strojů a zařízení. Z literární rešerše plyne, že kvalitní a komplexní práce zaměřené na zvýšení efektivity přenosu informací v rámci procesu „accident learning“ jsou spíše ojedinělé. Autor Le Coze (Le Coze, J. C. (2013). What have we learned about learning from accidents? post-disasters reflections. Safety Science, 51(1), 441-453) zmiňuje, že informace o tomto procesu jsou roztříštěné a v mnoha evropských státech chybí jednotící systém. Důležitým aspektem poučení ze závažných havárií (accident-learning) je vytvoření zpětné vazby, díky níž by se informaci o průběhu havárie dostali k podnikům, které by měly vytvořit preventivní opatření proti vzniku obdobných havárií. Jak zmiňují autoři Nivolianitou et al. (Nivolianitou, Z., Konstandinidou, M., Kiranoudis, C., Markatos, N. (2006a). Development of a database for accidents and incidents in the Greek petrochemical industry. Journal of Loss Prevention in the Process Industries 19, 630–638) šíření informací o nehodách je nezbytné k tomu, aby se zvýšila pravděpodobnost, že se tyto nehody nebudou v budoucnu opakovat. Poučení z nežádoucích událostí je zmiňováno také jako důležitý prvek prevence v dokumentech OECD a EU (např. OECD (2018). Towards an All-Hazards Approach to Emergency Preparedness and Response Lessons Learnt from Non-Nuclear Events.). Na oblast poučení z nežádoucích událostí se zaměřují taktéž odborné organizace (např. CIEHF (2020). Chartered Institute of Ergonomics & Human Factors: Learning from Adverse Events) a průmysl, což dokazuje aktuálnost a významnost této problematiky. Cílem navržené práce je v návaznosti na řešený projekt TAČR SS05010096 (SAFE-BASE: Návrh komplexního systému pro proces poučení ze závažných havárií s účastí nebezpečné chemické látky nebo směsi) systematicky analyzovat a popsat způsob přenosu informací o průmyslové nehodě nebo havárii mezi všemi stranami (průmyslový podnik, zaměstnanec, orgány státní zprávy, výrobce výrobního stroje nebo technologie, veřejnost), popsat, jakým způsobem tento proces funguje ve vybraných státech v zahraničí a nalézt způsob zlepšení stávajícího systému.

    Školitel: Kotek Luboš, Ing., Ph.D.

74. Zvyšování účinnosti polymerního ozubení

    Cílem je zjistit jak mechanické vlastnosti polymerních materiálů a jejich změny s teplotou a frekvencí zatěžování ovlivňují tloušťku mazací vrstvy, tření a únosnost ozubení. Jedná se o experimentální práci, kde výsledky budou porovnány s numerickým modelem vyvíjeným v rámci mezinárodní spolupráce. Použití polymerních materiálů na mazané ozubení je výrobně i provozně efektivní.

    Školitel: Křupka Ivan, prof. Ing., Ph.D.

75. Zvyšování výkonnostních parametrů hydrostatického ložiska

    Cílem je výrobní a výkonnostní optimalizace geometrie kapsy a buňky velkorozměrového hydrostatického ložiska pomocí CFD simulace s experimentálním ověřením. Jedná se o výzkumnou experimentální práci vedoucí ke snížení ztrátového součinitele a energetické náročnosti hydrostatických uložení.

    Školitel: Svoboda Petr, doc. Ing., Ph.D.

76. 3D tisk cementových kompozitů pro stavebnictví

    Vývoj technologie 3D tisku cementových směsí s vetší frakcí kameniva a řízeným dávkováním urychlovačů zajišťující ekonomickou a efektivní výrobu stavebních dílců. Řešení tématu předpokládá zapojení do vývoje specifických zařízení a přípravků pro míchání, dopravu a dávkování cementové směsi včetně simulace výroby, řízení procesu a vývoje materiálu.

    Školitel: Koutný Daniel, doc. Ing., Ph.D.