Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Výzkumné centrum CEBIA-Tech na Fakultě aplikované informatiky UTB ve Zlíně

V průběhu nejbližších měsíců skončí zahajovací fáze (tzv. start-up) druhé vlny projek­tů evropského operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace. Tento operační pro­gram je rozčleněn podle několika prioritních os. Jedním z projektů prioritní osy 2 bylo vybudování Regionálního výzkumného centra bezpečnostních, informačních a pokroči­lých technologií CEBIA-Tech, které je nyní součásti Fakulty aplikované informatiky Uni­verzity Tomáše Bati ve Zlíně (FAI).

 
Na základě předchozí úspěš­né vědecko-výzkumné činnosti se pracovníci fakulty aplikované informatiky společně s několika pracovníky fakulty technologic­ké (ústavu výrobního inženýrství) chopili příležitosti vybudovat ve Zlíně moderní vědecko-výzkumné pracoviště vybavené moderní pří­strojovou technikou. Jejich přiči­něním vzroste úroveň výzkumných aktivit ve zlínském regionu. Kva­litní infrastruktura centra CEBIA-Tech umožňuje rozvíjet na jedné straně činnosti v rámci základního výzkumu a na straně druhé činnos­ti v rámci aplikačního výzkumu, směrovaného na potřeby zejména malých a středních firem. V rám­ci centra bylo vybudováno několik unikátních laboratoří, vybavených speciálními přístroji a zařízeními, které jsou již využívány pracovní­ky centra k řešení odborných pro­jektů a jsou připraveny tak, aby je mohly využívat také průmyslové firmy v rámci smluvního nebo ko­laborativního výzkumu.
 
Centrum CEBIA-Tech (obr. 1) svou činnost zahájilo 1. února 2011 a po skončení zahajovací (start-up) fáze projektu bude od 30. září 2014 následovat pětiletá doba udržitelnosti1). Před­pokladem je, že na základě rozrůstajících se aktivit bude centrum životaschopné i po roce 2019. CEBIA-Tech a jeho laboratoře jsou umístěny v areálu Fakulty aplikované infor­matiky UTB ve Zlíně na Jižních Svazích jed­nak v budově fakulty a jednak v budově Vě­decko-technického parku ICT, vybudované­ho v roce 2012, který je další součástí FAI.
 

Odborné zaměření CEBIA-Tech

Odborné zaměření vyplývá z profesní ori­entace mateřského pracoviště – FAI, které bylo formováno zejména řešením výzkum­ných záměrů, projektu Národního programu výzkumu a dalších menších evropských i ná­rodních projektů. Na první pohled širší záběr výzkumných činností se po zvážení souvis­lostí a možností současné techniky ukazuje jako výhoda a směřuje k multidisciplinárnímu pojetí aplikace informační techniky v oblas­ti inteligentních řídicích systémů moderních technologických procesů a komerční bezpeč­nosti. Stejně jako dosud, i v dalším pětiletém období bude výzkum probíhat ve třech vý­zkumných programech CEBIA-Tech:
  • aplikace inženýrské informatiky,
  • bezpečnostní výzkum,
  • alternativní zdroje energie.
 

Aplikace inženýrské informatiky

V tomto výzkumném programu jsou pod­statnými aktivitami:
  • grid computing a aplikace metod umělé in­teligence,
  • inteligentní výrobní systémy,
  • inteligentní budovy,
  • vestavné (embedded) systémy.
V rámci tohoto výzkumného programu jsou zejména stanoveny technické a teoretic­ké prostředky spojené s informační technikou pro realizaci vyspělých řídicích systémů, čas­to na bázi vestavných systémů. Výsledkem je uplatnění automatického řízení v komplexních hierarchických systémech monitorování a říze­ní technologií obecných, zejména technologií řešených v dalších výzkumných programech centra CEBIA-Tech. Je zde zastoupena i pro­blematika inteligentních budov, kde se potkávají všechna dílčí témata výzkumných činnos­tí centra – informační a komunikační techni­ka, automatické řízení kvality prostředí budov a jejich fyzického zabezpečení.
 
V rámci tohoto projektu byly vybudová­ny významné laboratoře, které jsou připrave­ny i pro řešení technických problémů firem.
 
Laboratoř pro vývoj hardwaru a softwaru vestavných systémů má k dispozici moderní mikropočítačovou techniku a přístrojové vy­bavení pro tvorbu, výrobu a testování vestav­ných řídicích jednotek. Laboratoř pro proto­typing je vybavena pro výrobu prototypových výrobků z plastů až do rozměru 1 × 1 × 0,6 m. K dispozici jsou čtyři různé konstrukční po­lymery (ABS, PC, ULTEM a PA).
 
Laboratoř pro měření mikrotvrdosti je vy­bavena špičkovým mikrotvrdometrem pro tes­tování tvrdosti a mikrotvrdosti nejen základ­ních materiálů, ale i velmi tenkých vrstev. Kro­mě mikrotvrdosti je možné zjišťovat mnoho dalších mechanických vlastností (modul pruž­nosti, tečení materiálu neboli creep a další).
 
laboratoři pro rázové zkoušky jsou in­stalována zařízení pro pádové rázové testy a rázové zkoušky ohybu a tahu. Všechna za­řízení mají úplné přístrojové vybavení umož­ňující pořizovat detailní záznamy průběhů zkoušek. Pro všechny typy zkoušek jsou la­boratoře vybaveny zařízeními pro přípravu normalizovaných zkušebních těles.
 
Laboratoř pro kontaktní a bezkontaktní měření rozměrů a tvarů je opatřena měřicím systémem Athos a kontaktním 3D měřicím zařízením Zeiss (obr. 3). Tyto přístroje jsou vhodné pro vlastní měření, ale také pro po­rovnávání skutečných dílů a jejich digitální dokumentace.
 
V laboratoři techniky prostředí je k dispo­zici kombinovaná měřicí komora umožňující měřit akustické a tepelné vlastnosti zařízení pro inteligentní budovy a optimalizovat ener­getické parametry budov a technického za­řízení se zřetelem na využití obnovitelných zdrojů energie. Cílem je minimalizovat glo­bální energetickou náročnost budov v soula­du se směrnicí 2010/31/EU, zapracovanou do české legislativy zákonem č. 318/2012 Sb. a prováděcími vyhláškami k zákonu.
 
Laboratoř sběrnicových systémů pro inte­ligentní budovy je vybavena řídicími a komu­nikačními systémy používanými v budovách.
 

Bezpečnostní výzkum

Ve výzkumném programu Bezpečnost­ní výzkum jsou nejdůležitější tyto aktivity:
  • vývoj malých mobilních datových a tele­komunikačních sítí pro zásahové jednotky,
  • vývoj systému pro detekci a analýzu ne­bezpečných látek s využitím terahertzo­vých frekvencí,
  • vývoj technických postupů pro ochranu elektronických systémů proti rušení vněj­šími i vnitřními elektromagnetickými poli.
Pro řešení těchto důležitých aktivit a pro využití průmyslovými partnery formou smluvního a kolaborativního výzkumu byly vybudovány a zprovozněny tyto laboratoře:
  • laboratoř THz optiky, vybavená pro dia­gnostiku vrstvených materiálů, exploziv­ních materiálů a struktury uměleckých děl,
  • laboratoř elektromagnetické kompatibility, určená zejména pro předcertifikační měře­ní s možností stanovit úpravy testovaných zařízení pro vlastní certifikační zkoušky,
  • laboratoř aplikované mikroskopie, vyba­vená základními optickými mikroskopy, mikroskopem atomárních sil a využívají­cí mikroskopii v mikrovlnné oblasti,
  • laboratoř spektroskopických metod, za­měřená na studium uměleckých děl, tis­ků, bankovek a cenných papírů metodami Ramanovy spektroskopie a luminiscenční spektroskopie.

Alternativní zdroje energie

Tento technologicky zaměřený výzkumný program se zaměřuje na aktuální oblast zpra­cování kapalných i tuhých odpadních tuků na kvalitní bionaftu (obr. 5). Recyklační technolo­gie mají velké možnosti uplatnění, což se pro­jevuje velkým zájmem průmyslových partnerů o výsledky tohoto výzkumu, které byly úspěš­ně patentovány v České republice i v Evrop­ské unii. Tento výzkum byl v rámci projek­tu podpořen vybavením analytické laboratoře novými přístroji. Vedle zmíněných patentů je nejvýznamnějším výsledkem uvedeného vý­zkumného programu vybudovaná poloprovoz­ní jednotka, která funguje jako pilotní zařízení pro testování teoretických postupů a umožňu­je také ukázat partnerům z průmyslo­vých firem možnosti využití výsledků výzkumu v praxi a jejich funkčnost.
 

Význam centra CEBIA-Tech pro průmysl, výzkum a studium

tab. 1 jsou uvedeny konkrétní stroje a zařízení centra CEBIA-Tech, které byly v zahajovací fázi projektu pořízeny a uvedeny do užívání. Ten­to seznam slouží k využití zmíněných zařízení průmyslovými partnery s po­dobným zaměřením v rámci koopera­ce s Regionálním výzkumným cent­rem CEBIA-Tech.
 
Přínosem realizace projektu pro FAI UTB ve Zlíně je posun nejen v ob­lasti přístrojového vybavení, ale také v personálním složení. Struktura pra­covníků CEBIA-Tech je členěna na zkušené vědecko-výzkumné pracovní­ky, zejména vedoucí výzkumných pro­gramů a výzkumníky – seniory, a na mladé výzkumníky – juniory a pracov­níky začínající s vědecko-výzkumnými aktivitami. Dobrou příležitostí je také zapojení schopných absolventů dok­torských studijních programů – post­doků. Studentům fakulty aplikované informa­tiky poskytuje CEBIA-Tech příležitost setkat se již v průběhu bakalářského, ale zejména magisterského studia s nejmodernější stroj­ní, přístrojovou, automatizační a informační technikou. V závěrečném roce zahajovací fáze projektu je do řešení zapojeno celkem 76 pra­covníků, z toho 60 vědecko-výzkumných, ve všech již uvedených kategoriích při naplnění 32 plných úvazků.
 
V současné době, tři měsíce před skonče­ním zahajovací fáze projektu, se ukazuje, že s největší pravděpodobností budou všechny cíle, včetně monitorovacích indikátorů, napl­něny podle smluvně daného plánu.
prof. Ing. Vladimír Vašek, CSc.,
doc. Mgr. Milan Adámek, Ph.D.
 
Obr. 1. Regionální výzkumné centrum bezpečnostních, informačních a pokročilých technologií CEBIA-Tech
Obr. 2. Pohled do laboratoře pro vývoj hardwaru a soft­waru vestavných systémů
Obr. 3. 3D tiskárna pro prototyping a kontaktní 3D měřicí zařízení Zeiss v laboratořích inteli­gentních výrobních systémů
Obr. 4. Měření v laboratoři elektromagnetické kompatibility
Obr. 5. Výzkumný program Alternativní zdroje ener­gie se zaměřuje na zpracování kapalných i tuhých odpadních tuků na kvalitní bionaftu
 

1) Doba udržitelnosti projektu – po dobu pěti let od ukončení realizace projektu se nesmí změnit vlastnictví pořízeného majetku ani nesmí nastat jiná podstatná změna ovlivňující povahu projektu nebo prováděcí podmínky či nesmí být úplně zastavena činnost, jež je předmětem projektu (Příručka pro žadatele Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace).