Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Zahájení činnosti Fakulty aplikované informatiky na Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně

číslo 2/2006

Zahájení činnosti Fakulty aplikované informatiky na Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně

V souladu s dlouhodobým plánem rozvoje Univerzity Tomáše Bati (UTB) ve Zlíně byla akademickým senátem na návrh rektora UTB a se souhlasným stanoviskem akreditační komise ustavena k 1. 1. 2006 nová Fakulta aplikované informatiky (FAI). Odborné zaměření fakulty po stránce studia i vědeckovýzkumné činnosti je směrováno zejména na použití informačních technologií v podnikové a výrobní sféře a v oblasti zabezpečovacích systémů pro administrativu a státní správu. Z této charakteristiky vyplývá skladba dále uvedených studijních oborů ve všech typech i formách studia. S uplatněním absolventů podobných oborů v současné době nejsou problémy, poněvadž pracovníků s dobrými znalostmi informačních technologií stále není dostatek.

Obr. 1.

Obr. 1. Nová budova UTB ve Zlíně

První úvahy o možnosti vybudování vysokoškolského pracoviště tohoto typu ve Zlíně se objevily těsně před ustavením UTB v roce 2000. Již v té době byla pro ně dostatečným zázemím úspěšná činnost ústavu automatizace a řídicí techniky, který v té době byl nositelem příslušné odbornosti, zajišťoval studijní programy tohoto zaměření a připravoval jejich rozšíření. Tak nyní již potřetí v historii vysokoškolských pracovišť ve Zlíně původně jediná fakulta – Fakulta technologická – vyděluje ze svého středu zárodek nové fakulty.

Začalo to ústavem

Snahy o vytvoření pracoviště, které by se věnovalo řešení problémů automatizace technologických procesů, byly na Fakultě technologické patrné již na přelomu sedmdesátých a osmdesátých let dvacátého století. V té době byl tento vědní obor zahrnut do výchovy inženýrů pouze dvěma základními předměty a zajišťováním výuky těchto předmětů byla pověřena skupina pracovníků tehdejší katedry gumárenské a plastikářské technologie. Koncem sedmdesátých let se začalo vážně uvažovat o možnosti rozšíření dosavadní nabídky studijních oborů právě o obor zaměřený na řízení technologických procesů. Schvalovací řízení bylo v té době velmi obtížné, nicméně k 1. 9. 1986 byl zřízen pětiletý obor automatizované systémy řízení ve spotřebním průmyslu a do akademického roku 1986/1987 byli přijati první studenti.

Ústav aplikované informatiky

Ústav aplikované informatiky (UAI) tvoří dvanáct vědecko-pedagogických pracovníků s různým zaměřením. Aplikovaný výzkum je směrován do oblasti počítačových sítí, operačních systémů, paralelního computingu, algoritmizace, webových a databázových aplikací, počítačové grafiky či práce s časovými řadami. Rovněž zde probíhá výzkum v oblasti matematických optimalizací pomocí evolučních algoritmů řízení, tzv. deterministického chaosu. V některých z těchto oblastí bylo dosaženo zajímavých úspěchů, a to zejména v oblasti evolučních technik a částečně i v oblasti deterministického chaosu, kde se ústav mimo jiné podílí na organizování odborných sekcí na konferencích tohoto zaměření s pomocí a účastí AV ČR. V souvislosti s výzkumnou činností jsou vedle standardní publikační činnosti pořádány vědeckopopularizační přednášky na téma umělé inteligence.

V rámci pedagogické činnosti jsou zajišťovány především předměty z oblasti informační techniky a teoretické informatiky a umělé inteligence. Studijní plány jsou postaveny tak, aby student po absolvování bakalářského stupně mohl odejít do praxe.

Co se týče zahraniční spolupráce, má ústav kontakty s univerzitami v Británii (Oxford, Nottingham) a Finsku (Vaasa, Lappeenranta). S tím rovněž souvisí i možnost vycestování studentů na nekolikaměsíční pobyty do těchto lokalit.

doc. Ing. Ivan Zelinka, Ph.D.

Ústav automatizace a řídicí techniky

Ústav představuje svojí činností propojení teorie a praxe počítačových řídicích systémů, programovatelných automatů (PLC) a mikropočítačů. Zabývá se také teoretickými disciplínami, jako jsou teorie automatického řízení, moderní metody automatického řízení, modelování dynamických systémů, optimalizace, simulace apod. V rámci studijního oboru automatické řízení a informatika, který ústav garantuje, vede studenty jak v bakalářském, tak magisterském stupni studia k inženýrskému a v případě doktorského studijního programu k vědeckému přístupu využití teoretických poznatků při řešení zcela konkrétní reálné problematiky.

Pracovníci ústavu jsou v rámci vědeckovýzkumné činnosti spojeni s řešeními nových technologií při zpracování koželužských odpadů a jejich počítačového řízení. V této oblasti bylo dosaženo mnoha úspěchů, které vedly k průmyslovým realizacím. Výsledky práce byly mimo jiné odměněny cenou Rolex Award (prof. Kolomazník) a zlatými medailemi z výstavy patentů v Bruselu. Významné aktivity jsou vyvíjeny i v oblasti řízení teplárenských soustav.

Ve všech oblastech se rozšiřuje objem mezinárodní spolupráce, zejména v segmentu modelování technologických procesů, kde je také řešen projekt v rámci 5. rámcového programu (společně s dalšími pěti pracovišti ze států Evropské unie). Významná je rovněž spolupráce se zemědělským oddělením Východního regionálního výzkumného centra ve Filadelfii (USA). Pracovníci ústavu jsou nositeli již zmíněného výzkumného záměru Modelování a řízení zpracovatelských procesů přírodních a syntetických polymerů.

Personální struktura je věkově vyrovnaná, v současné době zde působí čtyři profesoři, jeden docent, tři odborní asistenti a tři asistenti.

prof. Ing. Vladimír Vašek, CSc.

Ústav elektrotechniky a měření

V pedagogické oblasti ústav zabezpečuje výuku několika základních elektrotechnických předmětů, jako je např. mikroelektronika, průmyslová elektrotechnika, robotika apod.

Jsou zajišťovány také úvodní kursy v oblasti měřicí techniky a senzoriky se zaměřením na integrované systémy automatického řízení. Na tyto kursy navazují předměty soustřeďující se na projektování systémů automatického řízení. Druhou oblastí pedagogického působení ústavu jsou techniky a technologie bezpečnostního průmyslu, kde jsou probírány základy techniky zabezpečení objektů jak mechanickými, tak elektronickými prostředky.

Z hlediska výzkumné činnosti jsou aktivity zaměřeny na vývoj vybraných inteligentních (smart) senzorů, zejména pro procesy zpracování biopolymerů, především hydrolyzovaného kolagenu a kompozitních materiálů s přírodními a syntetickými vlákny. Do této kategorie patří i měření velmi malých hodnot technických veličin v technologických procesech. Dále jsou sem zařazeny senzorické systémy pro robotiku, telematiku, pro rozhraní člověk-stroj i pro rozhraní člověk-počítač.

Lze říci, že mottem vědecké činnosti pracoviště je přístrojové vybavení a senzorika pro technologické procesy s důrazem na recyklace a biotechnologie.

Pro řídicí systémy dneška se stává limitujícím faktorem schopnost pracovat ve velmi složitém elektromagnetickém prostředí. Kvalitní stínění s použitím nových progresivních materiálů potlačujících vyzařování elektromagnetických vln je toho podmínkou. Proto jsou výzkumné aktivity směrovány také do oblasti elektromagnetické kompatibility.

Obecně lze shrnout, že se pracovníci ústavu snaží o využití současných znalostí a trendů v senzorice, zpracování signálů a automatickém řízení k zefektivnění využití biopolymerních materiálů vznikajících na našem území, přičemž cílem je dosáhnout jejich bezodpadové výroby a zpracování, kdy procesní inženýrství hraje velmi důležitou roli.

doc. RNDr. Vojtěch Křesálek, CSc.

Ústav řízení procesů

Ústav řízení procesů má v současnosti sedm pracovníků, z toho dva profesory. Podílí se na výuce teoretických předmětů studijních oborů automatizace a řídicí technika v rámci studijního programu chemické a procesní inženýrství a automatické řízení a informatika ve studijním programu inženýrská informatika v bakalářském i navazujícím magisterském studiu.

Jde zejména o předměty stavová a algebraická teorie řízení, adaptivní a prediktivní řízení, identifikace systémů, analýza a simulace technologických procesů, řízení reálných procesů a programová podpora automatického řízení. Zajišťuje také základní předmět řízení technologických procesů pro některé studijní obory Fakulty technologické. Ústav se současně podílí na doktorském studijním programu chemické a procesní inženýrství ve studijním oboru 2612V045 technická kybernetika. Dva z pracovníků ústavu jsou školiteli v uvedeném studijním programu.

Vědecká a výzkumná činnost pracovníků ústavu je zaměřena zejména do oblastí:

Ústav řízení procesů je velmi úspěšný v získávání finančních prostředků pro řešení výzkumných projektů. Pracovníci ústavu jsou spoluřešiteli výzkumného záměru MŠMT a hlavními řešiteli dvou standardních, jednoho postdoktorského a jedné části doktorského projektu GA ČR. Pod ústav spadá i skupina pracovníků Centra aplikované kybernetiky.

Ústav spolupracuje s mnoha domácími i zahraničními pracovišti na poli výzkumném i pedagogickém. Významná je činnost ústavu v oblasti doktorského studia v rámci programů Socrates a Erasmus. Z domácích a zahraničních pracovišť, se kterými ústav spolupracuje ohledně vědy a výzkumu, je možné uvést alespoň Ústav teorie informace a automatizace AV ČR v Praze, Fakultu elektrotechnickou ČVUT v Praze, Slezskou technickou univerzitu v Gliwicích, Vysokou školu technickou a ekonomickou v Budapešti, Slovenskou technickou univerzitu v Bratislavě a Technickou univerzitu v Košicích.

V rámci programů Socrates a Erasmus jsou realizovány výměnné pobyty učitelů a studentů doktorského studia na zahraničních pracovištích, např. Polytechnické škole v Miláně, Odborné vysoké škole v Kolíně nad Rýnem, Technické univerzitě v Lisabonu a Strathclydské univerzitě v Glasgowě.

prof. Ing. Petr Dostál, CSc.

Současně se zřízením nového oboru byla tehdejším rektorem VUT v Brně podle zákona o vysokých školách a se souhlasem MŠ ČSR č. j. 20783/86-34 na Fakultě technologické ustavena katedra automatizovaných systémů řízení technologických procesů. Personální skladba v počátcích byla tato: dva docenti, čtyři odborní asistenti, dva odborní pracovníci (§ 01), dva technici a sekretářka. Dne 22. února 1987 byly katedře přiděleny prostory v renovovaném objektu Růmy, jehož rekonstrukce již probíhala podle požadavků katedry. Vybavení laboratoří odpovídalo tehdejší úrovni a finančním možnostem pracoviště.

Dvacet let práce

Za téměř dvacetileté působení prošlo toto pracoviště v souvislosti s rozvojem pedagogických a vědeckovýzkumných aktivit množstvím změn jak v oblasti personální a dislokační, tak ve vybavenosti laboratoří. Od června 2004 bylo pracoviště již s vizí budoucí fakulty přemístěno do zcela nových prostor, a získalo tak dostatečné zázemí pro zajištění výuky téměř tisíce studentů, kteří studují akreditované studijní programy a obory, i pro kvalitní vědeckovýzkumnou činnost vědecko-pedagogických i vědeckých pracovníků.

V současné době zde působí sedm profesorů, čtyři docenti, třináct odborných asistentů s vědeckou hodností CSc. nebo Ph.D., čtrnáct odborných asistentů, asistentů a lektorů a devět administrativních a technických pracovníků. Personální strukturu doplňuje dvacet studentů prezenčního doktorského studijního programu. Pro rok 2006 se předpokládá nárůst počtu vědecko-pedagogických pracovníků o dalších osm. Pozitivním rysem této personální struktury je skutečnost, že věkové rozdělení uvedených pracovníků je rovnoměrné, od nejmladších kolegů, kteří nedávno ukončili magisterské studium, po zralé profesory. Do personální oblasti je nutné dále zahrnout externí spolupracovníky, kteří pomáhají pracovišti zajišťovat zejména specifické výukové předměty.

V průběhu let byl několikrát změněn název pracoviště. Tyto změny vycházely nejdříve ze změn charakteru odborného zaměření a po vzniku UTB také z potřeb strukturálních změn, které byly prvním nastíněním zárodků pracovišť nové fakulty. Proto byl Ústav automatizace a řídicí techniky transformován nejdříve na Institut informačních technologií a později na Institut řízení procesů a aplikované informatiky. Také v pedagogické oblasti se pracoviště po ustavení UTB rozvíjelo rychlým tempem. Do roku 2000 zajišťovalo jen jeden studijní program – chemické a procesní inženýrství s magisterským pětiletým oborem automatizace a řídicí technika ve spotřebním průmyslu a paralelním bakalářským oborem automatizace a informatika. V těch letech byl počet studentů v průměru 120. Se vznikem nové univerzity, kdy bylo nutné reakreditovat veškeré studijní programy a obory, bylo rozhodnuto, že všechny budou pro novou UTB akreditovány již ve strukturované podobě podle závěrů Boloňské deklarace. V souvislosti s reakreditacemi podalo pracoviště žádost vedle dosavadního studijního programu i na nový studijní program – inženýrská informatika se studijními obory informační technologie a automatické řízení a informatika. O rok později byl do tohoto studijního programu doakreditován třetí obor, bezpečnostní technologie, systémy a management, který byl vytvořen na základě požadavku Asociace soukromých bezpečnostních služeb. Tento obor je koncipován jako mezioborové studium s převahou technických disciplín, doplněných technologickými, právními a manažerskými disciplínami. V souvislosti s rozvojem studijních oborů souběžně prudce vzrostl počet studentů na současných přibližně 950.

Struktura nové fakulty

Z Fakulty technologické přechází na FAI vedle pracovišť Institutu řízení procesů a aplikované informatiky také Ústav matematiky, takže výchozí struktura ústavů nové fakulty je tato:

  • Ústav aplikované informatiky,
  • Ústav automatizace a řídicí techniky,
  • Ústav elektrotechniky a měření,
  • Ústav matematiky,
  • Ústav řízení procesů.

Vzdělávací činnost

Na FAI je možné studovat a graduovat ve všech stupních vysokoškolského studia ve smyslu Boloňské deklarace. Pro hodnocení průběhu studia se u všech studijních programů na FAI využívá jednotný kreditový systém, jenž je kompatibilní s evropským standardem ECTS. Absolventi všech stupňů vysokoškolského vzdělání obdrží kromě diplomu také celoevropsky uznávaný dodatek k diplomu (Diploma Supplement) v anglickém jazyce, který byl zaveden pod patronací Evropské unie a UNESCO k ulehčení pozice absolventů na celoevropském trhu práce.

Vzdělávací činnost Fakulty aplikované informatiky není omezena pouze na město Zlín. Fakulta vychází vstříc studentům, kteří z jakéhokoliv důvodu nemohou nebo nechtějí dojíždět do Zlína, a zřídila pro ně možnost studia na svém detašovaném pracovišti v Přerově, které je umístěno ve Střední průmyslové škole Přerov.

Akreditované studijní programy jsou uvedeny v tab. 1.

Vědeckovýzkumná činnost

V oblasti vědeckovýzkumné práce jsou nosnými směry moderní metody teorie automatického řízení, monitorování a řízení technologických procesů, měřicí technika, metody umělé inteligence, informační technologie, softwarové inženýrství, matematické modelování technologických procesů s ohledem na jejich automatické řízení a rovněž řešení automatického řízení v teplárenství.

Hlavní směry výzkumu na Fakultě aplikované informatiky UTB jsou uvedeny v následujícím přehledu.

1. Aplikace moderních metod automatického řízení na řešení problémů řízení spojitých lineárních a nelineárních technologických procesů:

  • problematika nestandardních identifikačních rekurzivních metod, vhodných pro návrh inteligentních adaptivních řídicích systémů,

  • nové modifikace samočinně se nastavujících regulátorů zaměřené zejména na syntézu mnohorozměrových systémů,

  • přístupy využívající minimalizaci lineárních kvadratických (LQ) kritérií,

  • návrh regulátorů pro řízení systémů s dopravním zpožděním,

  • problematika robustních řídicích algoritmů, návrh jednorozměrných spojitých regulátorů v okruhu stabilních a ryzích racionálních funkcí,

  • studium systémů s měnícími se parametry,

  • decentralizovaný přístup pro řízení mnohorozměrových systémů, implementace do programových nástrojů (toolboxů) vytvořených v prostředí programového systému Matlab – Simulink.

2. Řešení decentralizovaných monitorovacích a řídicích systémů na bázi mikropočítačů a průmyslových počítačů:

  • řešení jednoúčelových zařízení aplikovaných u vestavěných (embedded) řídicích systémů a systémů s různými úrovněmi komunikace se zaměřením na jednočipové mikropočítače, programovatelné automaty, průmyslové personální počítače,

  • použití inteligentních snímačů a akčních členů v prostředí průmyslových sběrnic,

  • řešení „realtimového“ softwaru pro monitorovací a řídicí systémy na technologické úrovni,

  • aplikace komerčních supervizních systémů pro vizualizaci a řízení technologických procesů na supervizní úrovni (In Touch, Control Web, Wizcon aj.),

  • řešení a realizace jednoúčelových mikropočítačových regulátorů.

3. Modelování a řízení reálných technologických procesů:

  • optimalizace procesů s ohledem na minimalizaci výrobních nákladů,
  • simulace navržených modelů a jejich řídicích systémů,
  • řídicí systémy pro procesy koželužského průmyslu,
  • energetické procesy se zaměřením na centralizované zásobování teplem, řízení kombinované výroby elektrické energie a tepla, řízení rozvodu tepla,
  • technická zařízení budov.

4. Přístrojová technika, snímání neelektrických veličin, zpracování signálu:

  • snímače pro velmi malé průtoky kapalin,

  • snímače pro měření stupně zesítění polymerů na bázi kolagenu,

  • snímače pro detekci a měření orientační funkce elektrovodivých příměsí v polymerech,

  • snímače pro měření střední radiační teploty,

  • snímače pro měření barevnosti roztoku,

  • problematika elektromagnetické kompatibility malé měřicí a automatizační techniky.

5. Aplikace metod umělé inteligence v oblasti řízení technologických procesů:

  • řešení složitých optimalizačních problémů.

6. Softwarové inženýrství:

  • tvorba statických a dynamických webových aplikací,
  • přenos a zpracování procesních informací,
  • aplikace hradlových polí.

Tab. 1. Akreditované studijní programy

Druh studia

Forma studia

Studijní program

Studijní obor

bakalářské

prezenční

chemické a procesní inženýrství

chemické a procesní inženýrství

inženýrská informatika

automatické řízení a informatika

informační technologie (studium i v Přerově)

bezpečnostní technologie, systémy a management

kombinovaná

inženýrská informatika

automatické řízení a informatika

informační technologie

bezpečnostní technologie, systémy a management

navazující magisterské

prezenční

chemické a procesní inženýrství

automatizace a řídicí technika

chemické a procesní inženýrství a management

inženýrská informatika

automatické řízení a informatika

informační technologie

bezpečnostní technologie, systémy a management

učitelství informatiky pro základní a střední školy

kombinovaná

inženýrská informatika

automatické řízení a informatika

informační technologie

doktorské

prezenční i kombinovaná

chemické a procesní inženýrství

technická kybernetika

V uvedených oblastech pracovníci FAI úspěšně řeší výzkumné tuzemské i mezinárodní projekty. Byli úspěšní i v oblasti výzkumných záměrů, jejichž řešení bylo zahájeno v roce 2005, a podílejí se na obou, které UTB získala v plném rozsahu zabezpečují výzkumný záměr Modelování a řízení zpracovatelských procesů přírodních a syntetických polymerů a částečně výzkumný záměr Multifunkční kompozitní soustavy na bázi přírodních a syntetických polymerů.

Několik pracovníků FAI je spoluřešiteli v rámci Centra aplikované kybernetiky, jehož nositelem je Fakulta elektrotechnická ČVUT Praha.

Výsledky vědeckovýzkumné činnosti jsou prezentovány prostřednictvím hojné publikační činnosti s akcentem na mezinárodní aktivity. Ve vědeckovýzkumné oblasti pracoviště spolupracuje s velkým množstvím tuzemských i zahraničních vysokých škol i výzkumných pracovišť.

prof. Ing. Vladimír Vašek, CSc.