Využití digitálního dvojčete pro zvýšení efektivity bočních saňových zkoušek interiérových bezpečnostních prvků osobních vozidel

Pavel Kopeček

​

Zahájení studia: 05.01.2024

Plánovaný konec studia: 31.12.2027

Předběžné téma disertační práce

Téma disertační práce

Disertační práce se zabývá problematikou technologie digitálního dvojčete a jejího využití v rámci optimalizace procesu testování bočních saňových zkoušek. Jedná se o nedestruktivní a téměř stejně přesnou (při správném provedení) alternativu známých tzv. „crash“ testů, která značnou měrou snižuje materiálové, finanční i časové náklady. Základní proces testování spočívá v osazení intruzního mechanismu prototypovými díly, odladění nastavení technického experimentu v podobě konfiguračních výstřelů a po konfiguraci již v samotném testování. I navzdory vysoké sofistikovanosti bočních saňových zkoušek je v rámci procesu tohoto testování stále prostor k optimalizaci. Jedním ze způsobů je právě využití technologie digitálního dvojčete za účelem vytvoření oboustranně plně propojené struktury reálného testovacího stavu a jeho virtuální kopie, která by v konečném důsledku podávala v reálném čase zpětnou odezvu ve formě důležitých informací, a tím by měla:

• usnadnit a urychlit proces konfigurace testovacího stavu, a snížit tak veškeré náklady s tímto procesem spojené,
• vytvořit kvalitnější vhled do celého procesu testování,
• umožnit identifikaci a následné odstranění problémových prvků v průběhu testování aj.

Dalším bodem této práce je identifikace oblastí v rámci tvorby digitálního dvojčete vhodných pro efektivní využití prvků umělé inteligence¹ jak za účelem zvýšení rychlosti² procesu tvorby této technologie a procesu její funkce, tak za účelem zvýšení přesnosti výsledného modelu, který představuje základní stavební kámen technologie digitálního dvojčete.

¹redukovaný model na bázi neuronových síti (využití učení supervised a unsupervised v rámci DL)

²akcelerace vytvořeného modelu pomocí GPU jak ve fázi učení, tak ve fázi inference

[1]

[2]

3

http://http://automotiveengineering.online/

Vědecké otázky a pracovní hypotézy disertační práce

Bude doplněno v další fázi studia po dokončení rešerše.

4

http://http://automotiveengineering.online/

Přínos disertační práce, tzv. „bílé místo“

I navzdory tomu, že digitální dvojče je již v průmyslové společnosti známým termínem, stále se jedná o jednu z nejvíce progresivních technologií s obrovským potenciálem, který může být dále ještě rozšířen o implementaci prvků umělé inteligence. Spolu tato dvojice tvoří robustní nástroj, jež by měl při použití na cílové součásti zefektivnit její celý životní cyklus (proces výroby, údržba spojená s používáním a likvidace). Šíření prvků umělé inteligence, např. hlubokého učení, do oblasti technologie digitálního dvojčete otevírá velké množství dosud neprozkoumaných aplikačních oblastí AI, v této práci se bude autor snažit identifikovat nejen tato místa, ale taktéž správné prvky robustního AI tak, aby výsledek v podobě digitálního dvojčete aplikovaného na testovací stav bočních saňových zkoušek byl co se týče přesnosti, výpočetní náročnosti, efektivity práce apod. co nejkvalitnější, čímž tato práce může fungovat jako určitá předloha pro správnou implementaci již dříve zmíněné dvojice.

(Dále bude upřesněno po provedení rešerše.)

5

http://http://automotiveengineering.online/

Aktualizovaný plán studia

Časový plán studia

Termíny složení zkoušek složit do

9AJ Jazyk anglický pro doktorské studium 30.06.2025

9MBO Matematické modelování mechanismů strojů 30.06.2025

9PVP Programování v Python 31.12.2024 (probíhá)

9VIN Výpočetní inteligence 31.12.2024 (probíhá)

9VPR Vědecko-výzkumný projekt a jeho řízení 30.06.2025

Termín odevzdání pojednání k Státní doktorské zkoušce

Zatím neplánované (složení SDZ do 31. 12. 2025)

Termín zahraniční stáže

Zatím neplánované

Termín odeslání článku do redakce článku nutného k obhajobě disertační práce

Zatím neplánované

Termín odevzdání disertační práce

Zatím neplánované

7

http://http://automotiveengineering.online/

Publikace

Seznam publikací

Autor se doposud nepodílel na tvorbě žádných publikací.

9

http://http://automotiveengineering.online/

Zapojení do projektů a výuky

Seznam projektů

Zapojení do projektů:

Integrace autonomních vozů do testování pasivní bezpečnosti za pomoci digital-twin modelu (CZ.01.01.01/01/22_002/0000569)

Zapojení do činností:

• vyhodnocení dat a tvorba modelu digitálního dvojčete s využitím neuronových sítí v programovacím jazyku Python,
• tvorba dílčích simulačních modelů (strukturálních, dynamických) s využitím programu Ansys.

Národní centrum kompetence inženýrství pozemních vozidel Josefa Božka�(TN02000054)

Zapojení do činností:

• tvorba strukturálních simulačních modelů traktorů Proxima a Forterra s využitím programu Ansys.

Zapojení do smluvních výzkumů se společnostmi:

VOITH

Zapojení do činností:

• tvorba aplikace v jazyku Python za účelem vyhodnocení důležitých proměnných v rámci problematiky vibrace a hluku:
• vytvoření vztahů a naprogramovaných struktur pro vyhodnocování dat,
• vytvoření kompletního grafického rozhraní cílové aplikace.

TATRA

Zapojení do činností:

• „reverse engineering“: rekonstrukce kabiny a dveří soutěžního speciálu T 162 EX z .stl souboru do CAD modelu.

​

11

http://http://automotiveengineering.online/

Zapojení do vyučování

Předpokládané zapojení do vyučování:

QRU – Převodová ústrojí vozidel

QDD – Diplomový projekt I

12

http://http://automotiveengineering.online/

Zdroje

[1] MODERNÍ BOČNÍ SAŇOVÉ ZKOUŠKY. In: TUV SUD Czech [online]. [cit. 2024-05-28]. Dostupné z: https://www.tuvsud.com/cs-cz/tisk-a-media/2021/zari/moderni-bocni-sanove-zkousky

[2] What Is a Neural Network? In: MathWorks [online]. [cit. 2024-05-28]. Dostupné z: https://www.mathworks.com/discovery/neural-network.html

​

13

http://http://automotiveengineering.online/

Děkuji za pozornost

Vysoké učení technické v Brně

Fakulta strojního inženýrství

Ústav automobilního a dopravního inženýrství

Technická 2

616 69 Brno

Česká republika