Kombinované studium

4 roky

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

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

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. Metody a metodiky pro zajištění robustnosti systémů počítačového vidění

   K řešení netriviálních úloh počítačového vidění jako je rozpoznání objektů nebo segmentace obrazu zachycujících komplexní scénu se využívají systémy strojového vidění založené na některé z metod strojového učení. Nejčastěji jsou za tímto účelem využívány hluboké konvoluční neuronové sítě. Za předpokladu, že jsou tyto systémy trénovány na dostatečně velké a dostatečně reprezentativní datové sadě, vykazují tyto systémy vysokou přesnost a preciznost. V praxi však tyto předpoklady nelze vždy dodržet, a datové sady jsou tak často například příliš malé, nevyvážené z hlediska distribuce tříd objektů, nebo nepodchycují dostatečně variabilitu řešeného problému. Systém natrénovaný na takovéto datové sadě pak může vykazovat v reálných podmínkách nekonzistentní výsledky, a to v závislosti na změně některého zvýše uvedených faktorů. Cílem práce bude analyzovat problematiku vlivu skladby trénovacích dat na robustnost systémů počítačového vidění a navrhnout metody a metodiky pro zvýšení robustnosti systémů počítačového vidění vzhledem k této problematice.

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

2. Modifikace vlastností nosné soustavy CNC soustružnických strojů s vodorovnou osou vřetena

   Nosná soustava CNC obráběcích strojů musí odolávat působení vnějších vlivů tak, aby stroj dlouhodobě zachovával zejména výrobní přesnost. Nosná soustava je jedna z hlavních částí CNC obráběcího stroje, která se významně podílí nejenom na výrobní, ale i geometrické přesnosti. Mezi vlivy působící negativně na stroj počítáme změnu teploty v okolí stroje, technologii a strategii třískového obrábění. Geometrický tvar nosných těles strojů, topologie a zvolený materiál z které je těleso zhotoveno, mohou výrazně ovlivnit negativní důsledky vzniklých při působení změn teploty a strategie obrábění. Cílem práce je pomocí systémového přístupu nalézt optimální řešení nosné soustavy pro tento druh a typ CNC obráběcích strojů.

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

3. Modulární systém CNC obráběcí stroje pro cirkulární ekonomiku

   Snahou výrobců CNC obráběcích strojů je maximální uspokojení potřeb zákazníka. Jednou z možností, jak toho dosáhnout, je mít důsledný stavebnicový systém, který umožní efektivně zhotovit obráběcí stroj dle přání zákazníka z jednotlivých stavebních modulů. Kromě toho je žádoucí myslet na principy cirkulární ekonomiky. Cílem práce je vybrat představitele druhu a typu CNC obráběcího stroje, na kterém budou aplikovány principy modularity a zásady cirkulární ekonomiky. Tomu všemu musí předcházet důkladný rozbor podstatných veličin, které ovlivňují tento návrh. Návrh modulárního systému bude důsledně řešen systémovým přístupem.

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

4. Multikriteriální nelineární model prediktivního řízení využívající víceúrovňové evoluční algoritmy

   Matematický popis složitých technických systémů má zpravidla charakter nelineárních diferenciálních rovnic, jejichž analytické řešení klade velké výpočetní nároky, které v praxi nevyhovuje při řízení v reálném čase. V disertační práce proto bude cílem aplikovat metody umělé inteligence využívají evoluční strategie a pro nelineární multikriteriální model vrtulníku určit optimální nastavení parametrů metod a ověřit bezpečné řízení za letu v reálném čase.

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

5. Pokročilá proaktivní multiparametrická on-line a off-line diagnostika elektrických pohonů strojních zařízení

   Téma dizertační práce je zaměřeno na řešení pokročilé proaktivní 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. Získané výsledky budou verifikovány ve vybraných strojírenských firmách.

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

6. Systémový přístup ke zvyšování efektivity výroby plastových dílů

   Téma je zaměřeno na analýzu možností využití moderních metod řízení a zabezpečování kvality při vývoji a výrobě plastových dílů ve strojírenské výrobě. Důraz bude kladen na implementaci současných trendů digitalizace a zelené transformace průmyslu. Cílem bude vyvinout metodiku pro snižování emisí CO2 a zvyšování efektivity výroby pro vybraný typ výrobku. Téma je vhodné pro kombinované studium a vyžaduje podporu spolupracujícího podniku.

   Školitel: Jankových Róbert, doc. Ing., CSc.

7. Využití metod umělé inteligence pro on-line vibrodiagnostiku

   Smyslem práce bude navrhnout modely umělých neuronových sítí pro automatickou diagnostiku tak, aby klasifikátor automaticky rozeznal anomální stavy definované strojní součásti. Algoritmy AI je např. možné naučit automaticky rozeznávat poruchové stavy převodovky bez dohledu vibrodiagnostika, a to jak z časových signálů zrychlení, tak i z FFT spekter, spektrogramů a orbit hřídelového kmitání v kluzných ložiscích.

   Školitel: Matoušek Radomil, prof. Ing., Ph.D.

8. Vývoj a implementace algoritmů do softwarových produktů v oblasti odpadového hospodářství

   Cílem disertační práce bude vývoj analytických nástrojů v oblasti oběhového hospodářství. Nedílnou součástí práce bude oblast dopravy odpadů zahrnující algoritmizaci efektivního prohledávání rozsáhlých sítí. Student rozšíří svoje znalosti z okruhu programování a statistických metod a využije je pro zpracování reálných dat. Při vývoji původního přístupu pro hodnocení rozsáhlých studií bude využívat již existující komplexní nástroje NERUDA, TIRAMISO, REVEDATO a POPELKA vyvinuté na Ústavu procesního inženýrství (ÚPI). Tyto nástroje bude dále rozvíjet pomocí nově navržených algoritmů a rozšiřovat tím jejich funkcionality. Důraz bude kladen na vhodnou softwarovou implementaci a nasazení dostupných výpočetních kapacit. Motivace této práce pramení z potřeby implementovat existující pokročilé matematické modely do výpočtových nástrojů pro použití v průmyslové praxi. Budou řešeny tyto body: • Seznámení se s problematikou oběhového a odpadového hospodářství a souvisejícími mechanismy z provozu. • Nastudování principů existujících výpočetních nástrojů na ÚPI (NERUDA, TIRAMISO, REVEDATO, POPELKA aj.). • Rozšíření znalostí o moderní programovací techniky a potřebný matematický aparát. • Vývoj a implementace algoritmů do existujících nebo nově vznikajících softwaru se zaměřením na průmyslově orientované aplikace.

   Školitel: Pavlas Martin, doc. Ing., Ph.D.

9. Zvýšení robustnosti radiálního kompresoru za podmínek vstupních distorzí

   Disertační práce bude zaměřena na minimalizaci vlivu distorzí proudového pole na vstupu do vysoce zatíženého radiálního kompresoru. Distorze negativně ovlivňují velikost oblasti stabilní práce a účinnost kompresoru. Cílem práce bude využití předchozího výzkumu v této oblasti a moderních metod tvarové optimalizace průtočných částí za účelem dosažení robustnějšího kompresoru. Jeho zvýšená odolnost se projeví rozšířením obálky pracovních režimů v podmínkách se silnou vstupní distorzí proudu, přičemž negativní dopady na stlačení a účinnost kompresoru v jeho standardní provozní oblasti neovlivněné nerovnoměrnostmi proudu budou minimalizovány.

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

10. Zvyšování úrovně bezpečnosti pracovišť s výskytem jemných a ultrajemných částic.

    Návrh tématu reaguje na potřebu zlepšit úroveň bezpečnosti na pracovištích, kde jsou pracovníci vystaveni částicím < 2,5 μm (prach/aerosol), které mají vliv na lidské zdraví, včetně nemocí z povolání a stresové zátěže pracovníků. Výzkumná činnost bude vycházet z výsledků ukončeného projektu TL02000240 - Zlepšení úrovně řízení BOZP v provozech s jemnými a ultrajemnými částicemi. Téma je vhodné pro studenty kombinované formy studia pracující v podnicích s práškovými lakovnami, galvanizovnami nebo svařovnami. Podpora zaměstnavatele při provádění potřebných experimentů na těchto pracovištích je nezbytná. Téma směřuje do oblastí managementu rizik, monitoringu stavu pracoviště, predikce zátěže pracovníka a návrhu smart pracoviště.

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