Aktuální vydání

celé číslo

08

2021

Digitální transformace a konvergence provozních, informačních a inženýrských systémů

Výzkum, vývoj a vzdělávání v automatizaci

celé číslo

Inspiromat – výuka automatizace v „době postcovidové“

Epidemie covidu-19 v budoucnu ustoupí, vládní omezení se postupně rozvolní, náš život se vrátí do normálního stavu. Je ale téměř jisté že „nový normál“ nebude stejný jako ten před rokem. Pod tlakem okolností bylo nutné řešit mnohé aktivity bezkontaktně. V naší mluvě se zabydlela slova distanční, internetový, virtuální, videokonference, webinář, home office. Mnohdy bylo obtížné si na ně zvyknout, bylo nutné překonat různé bariéry a řešit nové problémy. Většinou jsme je zvládli. Mnohé z aktivit, produktů a forem komunikace se natolik osvědčily, že budou využívány i nadále. Usnadní nebo obohatí ty běžně zažité – v různých oborech, i v odborném vzdělávání. Článek uvádí náměty, jak lze ve výuce využít vzdělávací produkty, které společnost Teco nabízí na svých webových stránkách. Byly sice vytvořeny pro potřeby distančního vzdělávání uživatelů, ale s výhodou mohou být využity i pro standardní výuku automatizace na odborných školách všech typů. Tvořivým učitelům umožní zjednodušit výklad a obohatit ho o zajímavá témata z praxe. Vytvářejí příležitosti pro diferenciaci výuky a individuální přístup k aktivním a tvořivým studentům.

 

Nečekané přínosy a změny

Vládní omezení i obavy z šíření nemoci covid-19 omezily pohyb osob a bezprostřední komunikaci. Pro mnohé firmy byly příčinou významných ztrát nebo i jejich likvidace, pro někoho příležitost k nečekané prosperitě (např. pro internetové obchody a dodávkové firmy). Jiní měli problém osvojit si přístup k internetovému bankovnictví, internetovému obchodování nebo si zvyknout na práci z domova. Je ale pravděpodobné, že většinou už u nich setrvají. Některé kontaktní služby a formy aktivit zůstanou i nadále, ale se změnami. Patrně mnohé „kamenné obchody“ rozšíří své služby o internetové obchodování, někteří výrobci potravin a restaurace možná zachovají prodejní okénka nebo zavedou dodávku hotových jídel a rozšíří tak své služby.

Mnohé firmy se přizpůsobí práci svých zaměstnanců z domova. Není nutné, aby každý zaměstnanec měl ve firmě svůj pracovní stůl (ten má doma). Přesto je třeba, aby se zaměstnanci občas setkávali ve své firmě – z různých důvodů, např. k poradám a diskusím, k řešení společných problémů, ke schůzkám se zákazníky a k dalším jednáním. To vyžaduje změnu organizace pracovního režimu firmy, ale i reorganizaci interiérů kanceláří a dalších prostor. Často se tak výrazně sníží požadavky na kancelářské plochy a někdy to může být i důvodem k přestěhování. Změny se již nyní projevují na trhu s realitami.

Změnila se i forma komunikace firem se zákazníky a jejich oslovování. Důsledkem je názornější a širší prezentace firem a jejich nabídky na webových stránkách, využívání virtuálních konferencí, rozhovorů a kurzů (webinářů), nabízeny jsou učební texty a instruktážní videa. Zrušené veletrhy jsou nahrazovány jejich virtuální formou a firma se jich účastní svými virtuálními výstavními stánky. Je pravděpodobné, že i po návratu do „normálu“ zůstanou tyto formy komunikace zachovány a obohatí možnosti tradiční komunikace.

 

Nabídka pro odborné vzdělávání distanční formou

Pro distanční formy komunikace se zákazníky rozšířila kolínská firma Teco a. s. své stránky www.tecomat.cz o tři nové informační kanály: Teco Wiki, Teco Support a Teco Academy. Jsou určeny pro komunikaci se zákazníky a zájemci o systémy Tecomat a jejich odborné vzdělávání. Byly popsány v článku Inspiromat, covid a distanční studium se stránkami Teco v čísle 11/2020 časopisu Automa na str. 36 až 38. Pro přehled zde stručně uveďme: Teco Wiki je znalostní databáze s technickými informacemi, návody, ukázkovými příklady zapojení a dalšími informacemi pro zákazníky. Teco Support je nástroj pro online technickou podporu. Kaž­dý registrovaný zákazník sem může vložit svůj dotaz, který je systémem bezprostředně předán příslušnému řešiteli. Odpověď tazatel získá rychle. Současně systém umožní z dotazů a odpovědí čerpat podklady pro rozšiřování znalostní databáze Teco Wiki. Kanál Teco Academy je souborem instruktážních videonávodů a kurzů (webinářů). Předpokládá se, že bude postupně rozšiřován o nová témata. Popsané prostředky mohou být výhodně využívány i v „době postcovidové“.

 

Celoživotní vzdělávání dospělých

Inženýrské firmy obvykle řeší rozpor mezi nutností celoživotního vzdělávání svých zaměstnanců a jejich pracovním vytížením. Problémem někdy bývá i cena standardních prezenčních kurzů. Stejný problém řeší i odborné školy a jejich učitelé. Řešením může být využití bezplatného kanálu Teco Academy. Z nabízených témat si zájemce zvolí vhodné soubory pro samostudium. K vysvětlení případných nejasností může využít kanály Teco Wiki a Teco Support, popř. zvolit telefonickou či osobní konzultaci s pracovníkem technické podpory. V případě potřeby pak může absolvovat některý z běžných prezenčních kurzů.

 

Prezenční výuka na odborných školách

Dostupnost instruktážních videosouborů a webinářů spolu s texty výukových seriá­lů na stránkách informačního kanálu Teco Academy www.tecoacademy.cz poskytuje spoustu příležitostí pro aktivní a tvořivé učitele automatizace. Není již nutné, aby sami vše studentům detailně vysvětlovali. Mohou využít již existující nástroje a soustředit se na vysvětlení potřebných detailů a souvislostí. Představme si např. situaci, kdy je třeba studenty seznámit se základními pojmy programovatelných automatů, s jejich provedením, možnými variantami a přídavnými moduly. Po předběžném seznámení a motivačním úvodu uloží učitel studentům zhlédnutí zvoleného videosouboru – např. první části webináře Úvod do systému Foxtrot (obr. 1). V další hodině se k tématu vrátí, zkontroluje splnění úkolu a to, jak studenti tématu porozuměli. Webinář je určen uživatelům z praxe, kteří mají zájem o použití systémů Tecomat Foxtrot, především konstruktérům a projektantům. Je pravda, že pro studenty je příliš tematicky široký a zbytečně podrobný. Obsahuje detaily, kterým studenti možná zcela neporozumí a jež pro samotnou výuku nejsou nutné – nemusí vše znát a pamatovat si. Zvyknou si ale na „řeč profesionálů“, nahlédnou do problematiky a postupů, které se v praxi používají. Dále je na učiteli, aby se k tématu vrátil, vysvětlil potřebné detaily, zdůraznil důležité skutečnosti a uvedl souvislosti. Obdobně lze pracovat s dalšími webináři, např. Měření a regulace s Foxtrotem nebo Foxtrot – úvod do programování (obr. 2). Pro seznámení s využitím PLC Tecomat v různých oborech automatizace je užitečné absolvovat oborově zaměřené webináře, např. Tecomat Foxtrot, FVE a EVSE (fotovoltaika, elektromobilita a management energií), nebo webcast na obdobné téma. K inspiraci o využití systémů Tecomat v různých oborech automatizační praxe lze zvolit soubor referenčních projektů uvedený na základní části stránek www.tecomat.cz nebo články na stránkách www.tecoacademy.cz.

Popsaný postup šetří nejenom čas potřebný na výklad. Dovoluje učiteli, aby se soustředil především na důležité detaily a zajímavé souvislosti, popř. uvedl vlastní zkušenosti a poznatky. Umožňuje podporovat aktivitu a samostatnost studentů a jejich tvořivý přístup. Navíc je příležitostí, jak lze diferencovat výuku a podporovat aktivní studenty. Ve výukových hodinách získají všichni žáci předepsané penzum znalostí. S aktivními studenty učitel může pracovat samostatně – diskutovat s nimi, doporučovat jim další témata a podklady ke studiu, řešit s nimi zajímavé úlohy, tvořit učební pomůcky k vybavení laboratoří, zadávat témata pro samostatnou práci a studentské projekty a pomáhat s účastí na soutěžích.

 

Mosaic ve výuce programování PLC

Nové možnosti se nabízejí i při výuce programování PLC podle normy IEC EN 61131-3. Ta sjednocuje způsoby programování PLC od různých výrobců – je to jakési esperanto programátorů. K výuce lze využít vývojové prostředí Mosaic. Jeho bezplatná verze Mosaic Lite je volně a neomezeně dostupná. Důležitou vlastností všech verzí je možnost realizovat simulovaný programovatelný automat – virtuální PLC. Má všechny vlastnosti reálného systému. Mohou s ním tedy pracovat učitelé i studenti – každý na svém počítači, i z domova. Individuálně se mohou učit programování PLC podle normy a využívat k tomu uvedenou literaturu a instruktážní videa, např. webináře ze souboru Foxtrot – úvod do programování (obr. 2) a soubor instruktážních videí pro úvod do práce s prostředím Mosaic. Podrobnosti o metodice programování jsou dostupné v textech dvou seriálů na stránkách www.tecoacademy.cz. Tato skutečnost opět podporuje samostatnou aktivitu studentů a tvořivé přístupy učitelů. Studenti se mohou učit samostatně i z domova, řešit zadané domácí úlohy, připravovat se na laboratorní cvičení a závěrečné práce, řešit studentské projekty nebo práce pro soutěže.

 

Výkonný programovací nástroj SFC

V novějších verzích systému Mosaic (již asi rok) je implementován nástroj SFC (Sequential Function Chart), který definuje norma IEC EN 61131-3. Je to výkonný prostředek pro názorné programování úloh sekvenčního typu. Sekvenční charakter vykazuje většina algoritmů pro řízení mechanických soustav, výrobních linek, ale i spojitých technologických procesů. SFC je názorný a současně dovoluje systematický postup programování. Omezuje výskyt zbytečných chyb z nepozornosti programátora. Usnadňuje ladění programu a jeho uvádění do reálného provozu i bezpečné změny programu. Je dobrým nástrojem pro řešení technické diagnostiky řízených soustav, ale i pro popis algoritmu, jeho dokumentování a komunikace mezi zadavatelem a programátorem. Program v SFC je graf obdobný přechodovému diagramu konečného automatu nebo Petriho síti. Slovně je možné myšlenku jeho funkce popsat takto: po odstartování aktivujeme stav, ve kterém bude prováděna akce (např. posuv manipulátoru vpravo, napouštění nádrže nebo vyhřívání reaktoru). Přitom budou prováděny odpovídající akce (např. spuštěn pohon pro pohyb vpravo, otevřen přívodní ventil nebo zapnuto topné těleso). Vše bude probíhat tak dlouho, dokud nebude splněna podmínka přechodu (např. sepnut koncový spínač pravé polohy, hlášeno dosažení požadované výšky hladiny nebo teploty). Pak se uskuteční přechod do následujícího stavu, ve kterém bude probíhat jiná aktivita (nastaví se příznak nového stavu a smaže se příznak ukončeného stavu).

Princip SFC je popsán v normě IEC 61131-3, česky v příručce Programování PLC podle normy IEC 61131-3 v prostředí Mosaic, kterou lze získat na stránce www.tecomat.cz. Stručný popis s příklady je obsažen v seriálu Esperanto programátorů PLC (obr. 3 – odkaz na souhrnné vydání je uveden na stránkách www.tecoacademy.cz a v tištěné formě jej lze získat ve firmě nebo v redakci). Prostředí SFC implementované v systému Mosaic respektuje normu IEC 61131-3, je však obecnější a uživatelsky přívětivé a je opatřeno vysvětlujícími komentáři. Je žádoucí, aby se znalost tohoto nového a progresivního nástroje co nejdříve zabydlela v programátorské praxi a ve výuce. Je to výzva i pro učitele na odborných školách.

 

Nezbytnost fyzikálních modelů ve výuce

Nemá velký smysl učit programování řízení reálných soustav jen na papíře nebo u obrazovky počítače, podstatně efektivnější je využívat k tomu fyzikální modely řízených soustav. Protože je nástroj SFC určen mj. k řízení mechanických soustav, je logické, aby se na mechanických modelech vyučoval. K tomu je vhodné vybavit laboratoře mechatronickými pomůckami z výukové stavebnice Foxee. Její popis lze najít na stránkách www.tecomat.cz v rubrice „řešení“, oddíl „školní sety“. Stavebnice je produktem partnerské firmy Smart BIT s. r. o. (www.smart-bit.cz), kde lze rovněž získat další mechanické modely, např. manipulátorů, pásových dopravníků, mobilních mechanismů atd. (obr. 4). Součástí každého modelu je kompaktní řídicí systém (kostka Foxee) se zabudovaným systémem Tecomat Foxtrot. Zajímavou a úspěšnou novinkou je model automatizovaného domu s pohybujícím se malým robotem Ozobot. Jeho aktivitu ilustruje videozáznam na https://photos.app.goo.gl/kNUhXGxHybjjc1Kd9). Použití mechanických modelů reálných soustav upoutá zájem studentů o výuku, podpoří jejich tvořivost a přirozenou soutěživost. Je výzvou k tvorbě a výuce efektivních algoritmů s využitím nástroje SFC a k publikování úspěšných řešení v našem seriálu. Je třeba připomenout, že i dokumentování programů a postupů a zpracování textů k publikování je užitečná příprava na budoucí profesi. Zveřejnění vlastních příspěvků zvýší sebevědomí a prestiž studenta, který je autorem.

 

Výuka k profesionalitě

Parafrázuji citát Marka Twaina: „Člověk by měl udělat vše pro to, aby mu škola nepřekážela ve vzdělání.“ Je účelné poskytnout studentům příležitosti k tomu, aby mohli jednat a cítit se jako profesionálové. Čím více těchto příležitostí budou mít, tím dříve se z nich po absolvování stanou úspěšní odborníci.

 

Ladislav Šmejkal, Teco a. s. a externí redaktor Automa

Obr. 1. Úvodní obrázek k webináři Foxtrot – úvod do systému

Obr. 2. Úvodní obrázek k webináři Foxtrot – úvod do programování

Obr. 3. Přechodový diagram SCF pro postup řízení venkovní rolety (ještě ručně zpracovaný ze seriálu Esperanto programátorů): a) zjednodušený postup, b) postup s doplněnými kontrolami

Obr. 4. Možné sestavy mechatronických učebních pomůcek z výukové stavebnice Foxee

Obr. 5. Stánek firmy Teco na virtuálním veletrhu

 

Stánek firmy Teco na virtuální výstavě

V důsledku epidemie covidu-19 byla zrušena většina veletrhů. Operativně vznikly virtuální veletrhy, které firmám poskytly příležitost prezentovat se na nich svými virtuálními stánky. Některých se zúčastnila i firma Teco. Panel virtuálního stánku na virtuálním veletrhu Smart Energy Forum 2020 je uveden na stránkách www.tecomat.cz v úvodních aktualitách. Prokliknutím zvoleného nápisu se zobrazí informace nebo nabídka, např. prezentace firmy, vizitka společnosti, informace o novinkách v sortimentu nebo pozvánky na chat. Koncoví uživatelé zde mohou najít např. informace o řízení fotovoltaické elektrárny, elektromobilu, rodinného domu nebo firemního objektu. Nabízí referenční projekty inženýrských firem v oboru automatizace domů a budov, z nichž lze získat představu o tom, co vše a jak lze se systémem Tecomat Foxtrot realizovat. Pracovníci instalačních firem a projektanti získají informace o možnostech řešení fotovoltaiky, bateriových úložišť, nabíječek elektromobilů, chytrých domů a jejich instalací, tepelných čerpadel a kotlů, elektrického vytápění či zabezpečovací techniky. Informace zde najdou i výrobci ucelených technologických zařízení, např. tepelných čerpadel, vzduchotechniky, osvětlení a telemetrických systémů – pro ně může být zajímavá informace o OEM (vestavných) variantách systému Foxtrot.

(šm)