Kutatói tudás az ipar szolgálatában

A hazai Kiváló Kutatási Infrastruktúrák közé választották a SZTAKI és a BME három elemű Ipar 4.0 kutatási és demonstrációs infrastruktúráját. A legnagyobb a SZTAKI győri laboratóriuma, ahol egy kiberfizikai mintarendszer komplex gyártási és informatikai problémák kutatási hátterét biztosítja. A második, egyben a legkisebb a SZTAKI budapesti telephelyén működő Smart Factory mintarendszer, amely egy szobaméretű okosgyár kutatási céllal épített rekonstrukciója. Az infrastruktúra harmadik, a BME-n üzemeltetett részének fő célja, hogy minél több kis- és középvállalat éljen a negyedik ipari forradalom nyújtotta lehetőségekkel.

Infrastruktúrák kreatív ötletekkel

A három rendszer közül elsőként, 2010-ben a Smart Factoryt kezdték el fejleszteni a SZTAKI Kende utcai épületében. A fejlesztést kezdetben Kádár Botond irányította, később Beregi Richárd vette át az okosgyár mintarendszer vezetését. Az első változat a Festo Didactic rendszerére épült. – A SZTAKI szorosan együttműködött a BME-vel, és rendszeresen jöttek hozzánk hallgatók. Gyorsan kiderült, hogy a diákok roppant kreatívak, így a Smart Factory, kutatóink irányításával, egyedi megoldásokkal bővült. Némileg elszakadtunk tehát a Didactic rendszertől, kibővítettük, módosítottuk. Így alakult ki az a komplex mini okosgyár, ahol különféle feladatokat lehet végrehajtani – tájékoztat Nacsa János, az infrastruktúra-hálózat koordinátora.

A győri Ipar 4.0 mintarendszer kiépítése 2017-ben kezdődött. A lehetőséget az adta, hogy a SZTAKI a németországi Fraunhofer Intézetekkel karöltve elnyert egy európai uniós EPIC projektet, Kiválósági Központ létrehozására. A győztes konzorciumnak a BME Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar (KJK), valamint Gépészmérnöki Kar (GPK) egy-egy tanszéke is a tagja. A projekt magyar kiegészítő támogatásának részeként egy alapkutatási infrastruktúrát hoztak létre Győrben. A vadonatúj, 200 négyzetméteres laboratóriumot a Széchenyi István Egyetem területén alakították ki. A labor fókusza alapvetően a robotos szerelés, Ipar 4.0 megoldásokkal. A SZTAKI saját, elsősorban a UniversalRobots eszközeire épített Ipar 4.0 környezetébe a Széchenyi Egyetem két rendszerét is integrálták.

Biztonságos hidropóniás termesztés

A SZTAKI nem árul robotokat, egyetlen gyártónak sem a viszonteladója, és rendszerintegrációs feladatokat sem lát el, tehát nem állít össze komplett rendszereket. – A mintarendszer elsődleges célja, hogy kutatásaink háttér-infrastruktúrája legyen. Van azonban egy másik célunk is: ipari projektekben is részt akarunk venni, és részt is veszünk. Jellemzően olyan feladatok megoldásába kapcsolódunk be, amelyek komoly automatizálási kihívást jelentenek, vagy ahol nagyon újszerű problémáról van szó. Egy cég például azzal keresett meg minket, hogy robotizálni akarja egy munkahelyét, de nincs meggyőződve róla, hogy a kiválasztott robot bírni fogja a gyártósorukba beilleszkedéshez szükséges ütemidőt. Mind a virtuális térben, mind valós robottal bebizonyítottuk, hogy a feladat megoldható a kiválasztott robottal. Ezután a cég megvalósította a beruházást. Különösen örömteli számunkra, hogy a mi bevonásunkat követően, saját mérnökeikkel, önállóan tudták elvégezni a feladatot, így a mérnöki tudás közvetlenül a cégnél gyarapodott – mutat rá Nacsa János, a győri labor vezetője.

Nemrégiben, egy startup cég megbízásából, egy hidropóniás rendszer elképzelt szcenárióját alakították ki a győri laborban. A hidropónia olyan növénytermesztési módszer, amelyben zárt térben, tápoldatban nőnek a növények. A SZTAKI Ipar 4.0 laborjában azt vizsgálták, hogy miként lehet a palántákat beültetni, hogyan lehet szüretelni, illetve hogyan kell a tápoldatot és a növényeket tartalmazó hengereket az adott fényviszonyokhoz igazítva forgatni. A laborban működő AGV-kre (Automated Guided Vehicles) robotkarokat szereltek, és elvégezték a teljes folyamat biztonságtechnikai vizsgálatát. Ennek során azt is bebizonyították, hogy milyen kiegészítő megoldások szükségesek ahhoz, hogy a rendszer megfeleljen a kollaboratív környezetre vonatkozó szabályoknak, előírásoknak. Hidropóniás növénytermesztést például a gyógyszergyári beszállítók alkalmazhatnak.

Mesterséges intelligencia és autonóm rendszerek

Az infrastruktúra-hálózat harmadik eleme egy GINOP projekt keretében valósult meg a BME campusán. A Kovács László vezette Ipar 4.0 Technológiai Központ (Felsőoktatási és Ipari Együttműködési Központ) alapvetően befogadó szemléletű, tehát sokféle meglévő megoldást fogadott és fogad be, illetve elsősorban az Ipar 4.0 terjesztésében vesz részt. Olyan projektekre fókuszál, amelyek segíthetnek másoknak, elsősorban a hazai kis- és középvállalatoknak elindulni ezen az úton.

– A három laboratórium külön-külön indult a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal TOP50 Kutatási Infrastruktúra pályázatán. Végül az a döntés született, hogy a három infrastruktúrát vonjuk egy ernyő alá. Így jött létre a kutatási hálózat. Különféle terveink vannak az infrastruktúrák bővítésére, és két konkrét rendszer fejlesztése már folyik a SZTAKI berkein belül. Ezek egyike a győrihez hasonló, nagy mintarendszer Budapesten, amely két nemzeti labor, a Mesterséges Intelligencia Nemzeti Labor és az Autonóm Rendszerek Nemzeti Labor bemutatóterme lesz – tájékoztat Nacsa János.

A fejlesztések eredményeképpen a SZTAKI budapesti új laborja is végez majd robotizációs, automatizálási feladatokat. A Mesterséges Intelligencia Nemzeti Labor számára bevetik például a Piktor-o-botot, amely emberi fényképből, egy mélytanulással felkészített hálózat segítségével, portrét rajzol az emberről. Az Autonóm Rendszerek Nemzeti Labor számára elsősorban nem a mesterséges intelligenciát, hanem az autonomitást előtérbe helyező rendszert alakítanak ki. Tipikus ipari probléma a gépek kiszolgálása alkatrészekkel. Az egyik feladat olyan robot építése, amely bárhol felismeri, megfogja, majd tűpontosan behelyezi az alkatrészt a munkagépbe.

A BME-n is folynak hasonló témájú fejlesztések. A GPK Gyártástudomány és technológia Tanszékén, egy komoly rekonstrukció részeként, olyan környezetet alakítottak ki, amely Ipar 4.0 bemutatóközpontként is funkcionálhat. Itt elsősorban a tanszék profiljához illeszkedő gyártási, megmunkálási feladatok jönnek szóba, de az AGV-k is fontos szerephez jutnak. Az építkezés várhatóan idén áprilisban fejeződik be. Az első bemutatókat, amelyeken a GPK és a KJK, valamint a SZTAKI is részt vesz, a nyár elejére tervezik.

Kurzus laikusoknak és vállalatoknak

Noha az ipar egyértelműen üdvözli a kutatóintézeti kapcsolatokat, a pandémia erősen visszafogta a közös munkát. Vannak ugyan ipari megbízások, de ez a fajta, korábban rendkívül hatékony együttműködés némileg megtorpant.

Ebben a pangó időszakban a SZTAKI új utakat keres. A Fraunhofer Intézettel közösen nyári iskolát fejlesztettek ki. Az elképzelések szerint a világ minden tájáról érkező diákokat Győrben fogadnák. A kurzusokat azonban már az első évben, 2020-ban sem tudták megtartani a járvány miatt. A következő évre áttervezték a tematikát, így 2021-ben online tartották meg a tanfolyamot. A Svédországban, Olaszországban, Bécsben, Budapesten és Győrben élő diákok saját számítógépük előtt ülve, virtuálisan követték a robotok mozgását, majd kamerával megnézhették, hogy a valóságban hogyan végzi el a robot az általuk betanított mozgást.

– Azt tervezzük, hogy ezt a kurzust az Ipar 4.0 Nemzeti Technológiai Platform keretében kiajánljuk majd az iparvállalatoknak is. A másik elképzelésünk a laikusokat célozza. Fejlesztés alatt áll számos demonstrációnk, amelyben abszolút laikusok számára adjuk a robottal való együttdolgozás élményét. Például a robot tart egy munkaeszközt, amelybe az ember becsavar valamit. Ha például egy vállalat úgy dönt, hogy kollaboratív munkahelyeket hoz létre, akár el is hozhatja ide azokat az embereket, akik később ezen a rendszeren dolgoznak majd. Nálunk nyilván nem ugyanazzal a robottal találkoznak, mint amellyel a vállalatuknál fognak, de a főbb lépéseket megismerhetik, magát az élményt megkapják. Látják, hogy a robottal „szót lehet érteni”. Természetesen az a legfontosabb, hogy a robottal közösen végzett tevékenység során az ember teljes biztonságban legyen, de lényeges az ember és a robot tevékenységének összhangja is, hogy a két oldal kölcsönösen értse egymást – hangsúlyozza Nacsa János.

Hardverek, szoftverek, tesztek, érdekességek és színes hírek az IT világából ide kattintva!