Laboratorija za kibernetiku i mehatronske sisteme – CMSysLAB
Ako neko u ovoj zemlji može najbolje da vam objasni trenutnu situaciju u industrijskom sektoru Srbije, onda je to profesor Mašinskog fakulteta u Beogradu Petar B. Petrović, koji nam je u kraćem razgovoru približio laboratoriju u kojoj se usavršavaju studenti završnih godina na mašinstvu i dao kratak osvrt na stanje naše privrede. Pored toga imali smo zadovoljstvo da u laboratoriji upoznamo i nove snage koje su budućnost naše industrijalizacije, pa u drugom delu ovog teksta sledi i kratka priča sa njima.
Časopis Industrija: Na Mašinskom fakultetu u Beogradu postoji Laboratorija za kibernetiku i mehatronske sisteme. Možete li nam detaljnije objasniti o kakvoj laboratoriji je reč?
Petar B. Petrović: Laboratorija pripada Katedri za proizvodno mašinstvo i jedna je od osam laboratorija koje čine Centar za nove proizvodne tehnologije – istraživačku i obrazovnu bazu Mašinskog fakulteta i Univerziteta za domen proizvodnih tehnologija. Proizvodne tehnologije se neprekidno menjaju. Šezdesetih godina prošlog veka u taj prostor počeli su da ulaze kompjuteri. To je bio stidljiv početak jedne nove industrijske revolucije čije razmere tek danas počinjemo da razumemo. Zahvaljujući vizionarskom duhu ljudi koji su tada radili na Katedri za proizvodno mašinstvo, mi smo vrlo brzo uspeli da prepoznamo značaj kompjutera kao ključne tehnologije za dalji razvoj i osmislimo niz istraživačkih programa koji su imali za cilj da povežu čelik sa silicijumom, odnosno da digitalizuju industriju Srbije. Tako smo, već krajem šezdesetih godina, počeli da radimo na programima numeričkih alatnih mašina. Prva faza tog projekta je okončana 1971. godine a rezultat je bio prva numerička mašina na ovim prostorima, koja je odmah stavljena u funkciju izrade kompleksnih odlivaka za tada moćnu Fabriku radijatora u Zrenjaninu.
Već krajem sedamdesetih godina, Srbija je bila sposobna da svojim znanjem projektuje i proizvodi numerički upravljane alatne mašine za potrebe domaće industrije i izvoz, a sredinom osamdesetih je taj proces kulminirao kroz program masovnog izvoza numerički upravljanih horizontalnih obradnih centara HMC500 na tržište Sjedinjenih američkih država, upravo tamo gde je ova tehnologija i nastala. To je bio vrhunski proizvod, a neposredno pred sve one tužne događaje koji su usledili devedesetih, Fabrika alatnih mašina „Ivo Lola Ribar“ je mogla da izveze u SAD onoliko koliko je mogla da proizvede takvih mašina. Kompjuter smo uveli u projektovanje proizvoda i procesa, planiranje proizvodnje, upravljanje i nadzor proizvodnih procesa, odnosno u sve ono što je i danas trend i što je osnova fabrika budućnosti, uključujući i program Industrija 4.0, koji je inicirala Nemačka vlada a danas ima panevropsku dimenziju, jedan novi i sveobuhvatni koncept u proizvodnim tehnologijama koji će promeniti način na koji osmišljavamo, organizujemo i uopšte stvaramo proizvode.
U takvom kontekstu smo mi na Katedri za proizvodno mašinstvo izdvojili jedno istraživačko i obrazovno jezgro koje nazivamo Laboratorija za kibernetiku i mehatronske sisteme - CMSysLab, povezujući dve stvari: kibernetiku, kao čisto matematičku disciplinu, i prozivodne tehnologije kao nauku i veštinu proizvođenja, a zatim sve to smestili u jedan praktični kontekst koji nazivamo mehatronski proizvodni sistem.
A šta je mehatronika? Robot je tipičan primer mehatronskog sistema, CNC alatna mašina takođe, fleksibilne linije, cele fabrike su mehatronski sistem. Laboratorija se bavi istraživanjima u oblasti novih proizvodnih tehnologija, fokusirajući se na aspekt sprege proizvodnih procesa, kao tradicionalnog prostora proizvodnog mašinstva, i nečeg novog, a to su savremene informacionokomunikacione tehnologije. Nas ta sprega prvenstveno interesuje u oblasti tehnologije montaže, kompjuterskog upravljanja u automatizaciji proizvodnih procesa, i šira oblast industrijske robotike kao generičke proizvodne tehnologije, sa primarnim fokusom na njene aplikativne aspekte i interakciju čoveka i robota u izvršavanju različitih radnih zadataka. Posebno želim da naglasim našu ekspertnost u oblasti tehnologije montaže i automatizaciji ovog procesa na proizvodnim linijama u automobilskoj industriji, industrji elektronskih proizvoda, proizvoda za domaćinstvo i masovnu potrošnju i tome slično.
Takođe, unutar tehnologije montaže, mi sa posebnim interesovanjem razvijamo različite koncepte robotizacije procesa zavarivanja, zatim automatizacije procesa merenja različitih fizičkih veličina, uključujući i dimenzionu metrologiju primenom tehnologije laserskog skeniranja. U novije vreme, našu pažnju privlači tehnologija digitalne materijalizacije, odnosno ono što se u široj javnosti naziva 3D štampom. Eto to su činjenice koje određuju ovu laboratoriju. Ona nije nastala kao rezultat pomodarstva, naprotiv mi smo je dosta kasno profilisali kao posebnu organizacionu jedinicu Centra za nove proizvodne tehnologije, Katedre za proizvodno mašinstvo Mašinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu.
Časopis Industrija: Kakva sve ispitivanja i analize se mogu uraditi u laboratoriji?
Petar B. Petrović: Mi realizujemo više klasa projekata. Prvo, radimo na naučno-istraživačkim projektima, poput prethodno spomenutog projekta 'Inteligentni robotski sistemi za ekstremno diverzifikovanu proizvodnju' koje finansira resorno ministarstvo nauke i tehnološkog razvoja. U tu klasu spadaju i međunarodni istraživački projekti, gde bih posebno želeo da istaknem projekat pod nazivom 'Human-Robot Co-Working as a Key Enabling Technology for the Factories of Future' koji se relizuje uz podršku Vlade Republike Srbije i Vlade Republike Italije u sklopu bilateralne naučno-tehnološke saradnje za naredni trogodišnji period. Posebnost ovog projekta je u tome što se prvi put nauka povezuje sa industrijom u kontekstu bilateralne naučno-tehnološke saradnje.
Kao što je dobro poznato, Italija i Srbija imaju odlične bilateralne ekonomske odnose i u tom kontekstu, Italija je prvi spoljnotrgovinski partner Srbije. Nažalost, ovako uspešne ekonomske odnose nisu pratili podjednako uspešni programi u domenu nauke, prvenstveno u smislu njihovog usmeravanja ka temama koje su visokorelevantne za industriju i jačanje njenih kompetitivnih performansi. Ovog puta imamo bilateralni projekat čije su ključne reči tehnologija, robotika, fabrike budućnosti i na kojem sa italijanske strane učestvuju Univerzitet u Pizi, koordinator italijanske strane, Institut ITIA CRN i italijanska asocijacija za mehatroniku i industrijsku automatizaciju – AIdAM, a sa naše strane Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu – CMSysLab, koordinator srpske strane, zatim Elektrotehnički fakultet Univerziteta u Beogradu, Institut Mihajlo Pupin i Akademija inženjerskih nauka Srbije – AINS. Italijansko ministarstvo nauke je ovaj projekat svrstalo u takozvane Grande Rilevanza projekte, odnosno projekte velikog nacionalnog značaja.
Druga klasa projekata, verovatno najinteresantnija za vaše čitaoce, su projekti inoviranja proizvodnih tehnologija koji podrazumevaju direktnu interakciju sa industrijom. Scenario je sledeći: Neka industrijska kompanija ima potrebe da reši neki tehnološki problem i da inovira ili optimizira postojeću tehnologiju na nekoj proizvodnoj liniji, kao i da razvije potpuno novu tehnologiju ili novi proizvod; U tom slučaju, mi posetimo tu kompaniju, uđemo u tehničke razgovore, sprovedemo snimanje postojećeg stanja i, ukoliko se pronađe zajednički interes, formira se ugovor o tehničkoj saradnji i krene u realizaciju projekta. Eto, to je model koji mi koristimo i koji je kroz dugi niz godina proveren u praksi. Želim da naglasim da u slučaju kompleksnijih projekata, koji obuhvataju razvoj i realizaciju nove tehnologije ili novog proizvoda, uprvoj fazi se obavezno realizuje studija izvodljivosti. Projekti ove vrste po pravilu završavaju fizičkom realizacijom, koja obuhvata novi proizvod, novi proces, novu proizvodnu opremu, sve uvedeno u redovnu proizvodnju.
Po ovom modelu, sarađujući sa domaćim kompanijama, ostvarili smo respektivne rezultate i u plasiranju nove tehnologije u izvoz. Posebno bih istakao laserske merne sisteme za gumarsku industriju koji su plasirani na tržište Rusije u oštroj konkurenciji sa vodećim zapadnim kompanijama, kao što je to na primer, američki Honeywell.
U ovom trenutku su nam aktuelne kompanije koje proizvode komponente za Fiatovu fabriku automobila u Kragujevcu, gde smo pronašli veliki prostor za konkretnu saradnju na automatizaciji procesa montaže i dimenzione kontrole određenih podsklopova.
Takođe, mislim da bi bilo korisno da posebno izdvojim našu uspešnu saradnju sa kompanijom Velpan iz Kikinde, koja skoro celokupnu svoju proizvodnju metalnih proizvoda plasira na nemačko tržište i u tom kontekstu, postoji namera da se realizuje jedan obiman projekat robotskog zavarivanja, koji zbog specifičnosti proizvoda zahteva ugradnju vrlo kompleksnog sistema veštačkog gledanja, koji će omogućiti robotima da efikasno izvršavaju postavljene radne zadatke, mnogo pouzdanije i kvalitetnije od čoveka, ali u saradnji sa čovekom – takozvani koncept kolaborativne robotike. Partner u realizaciji ovog projekta biće kompanija Yaskawa, koja pored ponude vrlo kvalitetnih robota nove generacije, uvek pokazuje spremnost da nas kvalitetnom tehničkom podrškom agilno prati u našim istraživačkim i razvojnim naporima. Robot je vrlo kompleksan tehnički sistem i dobra tehnička podrška proizvođača je od suštinskog značaja. Možda se ova posebnost kompanije Yaskawa i njena otvorenost ka akademskoj sredini može objasniti i činjenicom da je reč 'mehatronika', kao kovanica nastala baš u kompaniji Yaskawa, davne 1969. godine, zatim zaštićena patentom kao trgovački brend 1971. godine, a onda, odricanjem od tog prava, prepuštena široj akademskoj zajednici da je uvede u svet industrijskih tehnologija kao zajedničku baštinu sveukupnog inženjerstva.
U ovom kontekstu želeo bih da posebno izdvojim još jedan projekat koji se trenutno realizuje, a odnosi se na primenu novih proizvodnih tehnologija u oblasti tehnologija livenja. Zvuči kontradiktorno, da je jedna od najstarijih tehnologija i tehnologija koja je sinonim za ne baš prijatne uslove za rad, livenje metala u pesku, nešto što bi moglo da bude predmet istraživanja u laboratoriji za mehatronske sisteme. Upravo je tako, jer tehnologija livenja u dvadeset prvom veku zapravo po mnogim svojim sadržajima duboko zadire u domen mehatronike. Izdvojio bih samo lasersko skeniranje, zatim vrlo kompleksne razvojne platforme za kompjutersku simulaciju procesa livenja i takođe, izradu peščanih kalupova za livenje primenom 3D štampe. Srbija je, trčeći za nanotehnologijama zaboravila kako se lije metal, a takođe i činjenicu da bar 50% mase svakog robota, dakle sinonima za visokotehnološki proizvod, otpada na delove koji su dobijeni tehnologijom livenja, pri čemu je njihova kompleksnost tako velika da se proces livenja, od projekta do livnice, ne može ostvariti bez intenzivne primene mehatronike i novih proizvodnih tehnologija. Dakle, u okviru ove klase projekata mi nudimo domaćoj industriji, kompanijama koje ostvaruju svoje poslovne aktivnosti u okviru industrijskog sistema Srbije, domaćim i stranim, ekspertnost u oblasti novih proizvodnih tehnologija i u partnerstvu, kroz rad mešovitih timova, realizaciju tehnološki visokovrednih projekata sa konkretnim izlazima.
Treću klasu projekata čine istraživačko-razvojni projekti koje mi sami iniciramo u okviru naše laboratorije i koje smatramo generičkom osnovom za sve druge projekte, posebno one sa industrijom. Ti projekti su po pravilu povezani sa izradom doktorskih disertacija, a jednim delom i sa izradom master radova. Kroz ovaj okvir se postepeno grade složene tehnološke platforme, koje će kasnije biti pretočene u neka konkretna industrijska rešenja. Jedna od takvih platformi za novu generaciju kolaborativnih robotskih sistema je CyberFABRICATOR platforma, koju razvijamo više godina za domen tehnologije robotskog zavarivanja i robotizovane montaže. Na ovu temu ćete nešto više čuti od mojih saradnika.
Časopis Industrija: Kada se studenti susreću prvi put sa laboratorijom?
Petar B. Petrović: Studenti prvi put imaju priliku da se nađu u ovoj laboratoriji tek na četvrtoj godini studija, odnosno u letnjem semestru prve godine master studija, da budem precizan. Mi smo pre izvesnog vremena, kroz predmet Kibernetika, pokušali da studente uvedemo u svet mehatronskih proizvodnih sistema na drugoj godini studija, ali je to bilo isuviše rano. Oni jednostavno nisu bili dovoljno spremni da prate na adekvatan način tako kompleksne sadržaje. Prema aktuelnom nastavnom planu i programu, studenti master studija u ovoj laboratoriji slušaju sledeće predmete: Projektovanje obradnih sistema, Tehnologija montaže, Kompjutersko upravljanje i nadzor u automatizaciji proizvodnje, Mehatronski sistemi i Kibernetika.
Takođe, studenti doktorskih studija imaju priliku da slušaju dva predmeta i naravno, ono suštinsko, da rade svoje doktorske teze. Za nas je posebno značajno što svi studenti posle odslušanih prethodno navedenih kurseva, i polovine ukupnog nastavnog fonda časova provedenih u laboratoriji, odlaze u industriju sa stečenim znanjima, veštinama i iskustvom u programiranju mikrokontrolera, rada sa različitim senzorskim sistemima, projektovanja mehatronskih sistema, projektovanja cnc i servoupravljanih sistema i programiranja robota nove generacije. Želeo bih da napomenem da na Mašinskom fakultetu imamo mehatroniku kao jedan opšti predmet, takođe na prvoj godini master studija, koji kroz opšti programski okvir uvodi studente mašinstva u širok spektar primene mehatronike u savremenom inženjerstvu. U okviru Laboratorije za kibernetiku i mehatronske sisteme obrađuje se samo onaj deo koji se odnosi na proizvodne tehnologije.
Časopis Industrija: Da li privreda može imati koristi od ove laboratorije?
Petar B. Petrović: Ova laboratorija je formirana isključivo za potrebe privrede, odnosno za industriju Srbije. Nama je potrebna industrija, a industriji smo potrebni mi. Mi smo savršeno svesni ovog dualizma, odnosno da inženjerstvo kao nauka i struka bez industrije ne samo da ne može da se uspešno razvija, nego čak i da postoji. Ovde treba dodati i jedan širi kontekst, koji se odnosi na interakciju inženjerstva i industrije, sa jedne strane, i ekonomije i društva sa druge strane. Društvo koje u svojoj politici ekonomskog razvoja zaboravi na tehnološki razvoj i inženjerstvo, nužno se suočava sa velikim teškoćama u budućnosti. Industrija Srbije se nalazi u dubokom kriznom stanju. Proces stihijske deindustrijalizacije koji je započet devedesetih godina prošlog veka, još uvek traje.
U stvari, naš tranzicioni proces je bio uspešan samo u delu uništavanja proizvodne baze stvorene u vreme socijalističke privrede. U onom drugom delu tranzicije, koji je imao zadatak da izgradi neki novi industrijski sistem, stvari su se bitno drugačije odvijale. Stvaranje novog industrijskog sistema je bio loše vođen proces, sa nedovoljno dobro osmišljenim prioritetima i instrumentima za njegovo sprovođenje, i zato je on bio neuspešan. Kroz tranzicioni proces, Češka Republika je izgradila ekonomski sistem u kojem industrija generiše 38% BDP-a, sa preko 7% inženjera od ukupnog broja zaposlenih. Industrija Srbije doprinosi u stvaranju nacionalnog BDP-a sa samo 14%, a statistika ne beleži udeo inženjera u broju zaposlenih industrijskih radnika. Ipak, moram da naglasim da, na osnovu saznanja koje imamo u direktnim kontaktima sa industrijskim kompanijama, bez obzira što se industrija Srbije nalazi u kriznom stanju, mislim prevashodno na sektore koji čine takozvanu prerađivačku industriju, odnosno manufacturing - postoji velika tražnja za kvalitetnim, kreativnim mladim ljudima, odnosno inženjerima koji vladaju novim proizvodnim tehnologijama i imaju veštinu u njihovoj praktičnoj primeni. Nove proizvodne tehnologije su mehatronika, robotika i automatizacija u svim svojim oblicima.
Svaka industrijska kompanija, bila ona mala ili velika poput Siemensove fabrike vetrogeneratora u Subotici, prosto vapi za mladim inženjerima koji imaju produktivno znanje u ovim oblastima i posebno veštinu da ta znanja objedine i praktično primene u rešavanju konkretnih radnih zadataka. Takav mladi inženjer je za njih pravi poklon. Zato, ja mislim da sve što mi ovde produkujemo nalazi bez ikakvog problema mesto u industriji, ovakvoj kakva jeste. Zato mogu da tvrdim da privreda Srbije ima veliku koristi od ove laboratorije.
U budućnosti, ukoliko bi se desio, po meni malo verovatan proces neke ozbiljne industrijalizacije i povratak visokotehnološke prerađivačke industrije u privredni prostor Srbije, glavni limitirajući faktor za ostvarivanje takvog cilja će biti kvalitetan ljudski resurs. Prosto, naš obrazovni sistem u ovom trenutku ne bi mogao da odgovori takvim zahtevima, jer je proizvodnja inženjera jedan vrlo kompleksan proces sa velikom vremenskom zadrškom – za proizvodnju jednog inženjera sa diplomom potrebno je pet godina, a da bi on bio stvarno operativan u industrijskim uslovima treba bar još toliko. To znači da ako bi ovog trenutka doneli političku odluku da izgradimo ozbiljnu industriju, mi bismo morali da se suočimo sa vremenskim asinhronizmom od najmanje 10 godina u obezbeđivanju ljudskog resursa. Zato je očuvanje kristalizacionih jezgara, poput ove laboratorije, od fundamentalnog značaja za budućnost Srbije. Naša ključna komparativna prednost ne treba da bude jeftina fizička radna snaga, već tehnološka spremnost ukupnog ekonomskog ambijenta, odnosno znanje sadržano u dobro obučenim inženjerima, specijalizovanim za domen novih proizvodnih tehnologija.
.gif)
