Pokročilé metody zpracování dat procesního řízení v metalurgii

Michal Fridrich

Doctoral thesis

Advanced Methods of Data Processing for Process Control in Metallurgy

Abstract:

Disertační práce popisuje tvorbu softwarové aplikace s názvem virtuální slévárna. Virtuální slévárna aplikuje principy digitálních dvojčat na slévárenský průmysl. Digitální dvojče je interaktivní virtuální reprezentace reálného podniku zahrnující všechny jeho činnosti od příjmu materiálu až po dodávku produktů koncovým zákazníkům. Pojem digitální dvojče vznikl v souvislosti se čtvrtou průmyslovou revolucí a integruje další moderní přístupy jako je například Internet of Things, cloud computing či virtuální realita. Digitálními dvojčaty se zabývá čím dál více společností včetně Siemensu, ABB či Škody auto. Výhody digitálních dvojčat jsou nesporné, ať už se jedná o vizualizaci reálného podniku, simulaci jednotlivých procesů či zaškolení nových zaměstnanců. Všechny tyto výhody vedou k celkovému snížení nákladů a zvýšení konkurenceschopnosti podniků. Součástí této práce je metodologický aparát, který může studentům a firmám sloužit jako návod postupu při tvorbě digitálních dvojčat ve slévárenském průmyslu. Tento metodologický aparát má velký vědecký přínos nejen pro studenty, ale také pro vědce, kteří se rozhodnou v dané tématice pokračovat, jelikož podobný základní informační pilíř v tomto odvětví zatím neexistuje. V metodologickém aparátu jsou popsány a zhodnoceny také konkrétní nástroje, díky nimž je možné virtuální slévárnu vytvořit. Aplikace virtuální slévárna byla vytvořena díky využití kombinace modelovacího programu Blender, softwaru Unity pro tvorbu 3D virtuálních prostředí a programovacího jazyka C#. Celá virtuální slévárna je ovladatelná díky vstupům z klávesnice a myši a její zobrazení bude probíhá na monitoru počítače. Virtuální slévárna má základ v reálném, fungujícím slévárenském podniku a její jednotlivé objekty jsou interaktivní, což znamená, že reagují na vstupy uživatele z myši a klávesnice.

Abstract:

The dissertation describes the creation of a software application called a virtual foundry. Virtual foundry applies the principles of digital twins to the foundry industry. The digital twin is an interactive virtual representation of a real company covering all its activities from the receipt of material to the delivery of products to end customers. The term digital twin originated in connection with the Fourth Industrial Revolution and integrates other modern approaches such as the Internet of Things, cloud computing, and virtual reality. More and more companies, including Siemens, ABB, and Škoda auto, are dealing with digital twins. The advantages of digital twins are indisputable, whether it is the visualization of a real company, the simulation of individual processes, or the training of new employees. All these benefits lead to an overall reduction in costs and increase the competitiveness of companies. Part of this work is a methodological apparatus that can serve students and companies as a guide to the process of creating digital twins in the foundry industry. This methodological apparatus has a great scientific benefit not only for students but also for scientists who decide to continue in the topic, as a similar basic information pillar in this field does not yet exist. The methodological apparatus also describes and evaluates specific tools that will make it possible to create a virtual foundry. The virtual foundry application was created using a combination of the Blender modeling program, Unity software for creating 3D virtual environments, and the C# programming language. The entire virtual foundry is controllable thanks to keyboard and mouse inputs and its display will take place on a computer monitor. The virtual foundry is based on a real, functioning foundry company and its objects are interactive, which means that they respond to user input from the mouse and keyboard.

Keywords

Cloud computing, Data mining, Digitální dvojče, Slévárenství, Virtuální realita, Virtuální slévárna

Keywords

Cloud computing, Data mining, Digital twin, Foundry, Virtual reality, Virtual foundry

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 9. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 4. 11. 2021
• Supervisor: Ivo Špička
• Reader: Dagmar Janáčová, Milan Heger, Oldřich Kodym

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Doctoral programme:
Řízení průmyslových systémů