Fakulta průmyslového a systémového inženýrství Oaklandské univerzity připravuje studenty na Průmysl 4.0

Vzdělávání studentů technických oborů pro digitální věk

Když byla v roce 2005 založena Fakulta průmyslového a systémového inženýrství Oaklandské univerzity (ISE), bylo nutné pro fakultu vybrat obor témat. Správní rada si vybrala správu životního cyklu výrobku (PLM), protože pokrývá všechny aspekty jejich vzdělávacích a výzkumných programů, včetně simulace, ergonomie, kvality, digitální výroby a řízení projektů. Fakulta ISE vstoupila do globálního partnerského akademického programu společnosti Siemens v roce 2009.

V tomto programu získala fakulta portfolio produktů digitální výroby Tecnomatix® (s řešeními Plant Simulation, Jack ™ a Process Simulate) a softwarových nástrojů Teamcenter ™ včetně školení a podpory. Tyto a další nástroje PLM byly integrovány do několika již existujících kurzů, například Úvod do průmyslového a systémového inženýrství, Ergonomie a návrh práce a Počítačová simulace systémů diskrétních událostí.

V těchto kurzech dostávají studenti úkoly, ve kterých musí nástroje PLM používat. Například v laboratorním cvičení v kurzu Úvod do průmyslového a systémového inženýrství používají studenti řešení Plant Simulation, ve kterém simulují výrobní linku a sbírají data o časech cyklů z vybraných stanovišť. Tato data pak používají k sestavení grafů pravděpodobnosti časů cyklů a k analýze výkonu systému. Studenti obdrží uživatelskou příručku s podrobnými informacemi o tom, jak mají pomocí řešení Plant Simulation cvičení dokončit.

Dr. Megan Conradová, odborná asistentka Fakulty průmyslového a systémového inženýrství, používá ve svých kurzech software Jack a říká: „Díky tomu, že při výuce používáme software Jack, mohou naši studenti vizualizovat potíže s ergonomií na zcela jiné úrovni. Studenti nejen vidí, jak se pracovník vejde do vyhrazeného pracovního prostoru, ale současně mohou porovnávat informace o načasování a průchodnosti a minimalizovat tak rizikové faktory, například poranění zad a polohy nebezpečné pro klouby. Díky zkušenostem s produkty společnosti Siemens PLM Software se o naše studenty zajímají špičkové výrobní firmy. Někteří naši studenti našli uplatnění v oboru práce s digitálním lidským modelem již při studiu.“

První kurz, který univerzita vyvinula se zaměřením přímo na PLM, má příznačný název Správa životního cyklu výrobků. Kurz nabízí kompletní přehled obchodní hodnoty PLM. Popis kurzu uvádí: „Správa systémového inženýrství životního cyklu výrobku ve čtyř fázích: tvorba, výroba, údržba a likvidace. Jeho součástí je centrální správa veškerých dat a technologie pro přístup k těmto datům. Mezi probíraná témata patří integrace CAD systémů do PLM, inženýrská správa požadavků a konfigurací, správa změn inženýrských specifikací a plánování procesů.“

Nové kurzy zaměřené na aplikace PLM

„Po nasazení nástrojů PLM do existujících kurzů dostáváme od studentů a zaměstnavatelů velmi pozitivní zpětnou vazbu“ říká Dr. Robert Van Til, profesor Pawley Lean studií a děkan fakulty průmyslového a systémového inženýrství. „Jedna věc však byla jasná: zatímco se studenti učili, jak používat a aplikovat PLM nástroje na konkrétní problémy, vzrůstala potřeba se hlouběji ponořit do nástrojů samotných a jejich použití v konstrukčním návrhu a analýze. Součástí zpětné vazby studentů a zaměstnavatelů bylo, že by bylo užitečné dozvědět se více o tom, jak nástroje fungují a jak se používají.“

Toto hodnocení vedlo k vývoji několika kurzů PLM se zaměřením na aplikace. V těchto kurzech se probírá, jak používat konkrétní softwarové nástroje PLM, a probíraná látka se následně prohloubí v několika praktických úkolech. Dosud jsou v nabídce čtyři takové kurzy: Aplikace PLM – Správa dat výrobků (Teamcenter), Aplikace PLM – Robotika (Process Simulate Robotics), Aplikace PLM – Ergonomie (Jack) a Aplikace PLM – Správa změn (Teamcenter).

Například popis kurzu Aplikace PLM – Správa změn uvádí: „Metodiky a použití softwarových nástrojů správy životního cyklu výrobků (PLM) k zachycení úplných definic výrobků a funkčních a fyzických požadavků na jeho návrh, vývoj a správu v jeho životním cyklu. Kurz klade důraz na praktické použití nejmodernějších PLM nástrojů.“

Kurzy aplikací PLM jsou za dva kredity (zatímco většina ostatních kurzů ISE je za čtyři) a jsou vyučovány praktickým způsobem v laboratoři PLM (a nikoliv v přednáškové místnosti). Počáteční ohlas na kurzy aplikací PLM byl od studentů i zaměstnavatelů kladný. Na základě této zpětné vazby naše fakulta zvažuje, že nabídne i další kurzy aplikací PLM.

Výuka STEM pro mladší studenty

Fakulta průmyslového a systémového inženýrství spolu s Pawley Lean Institute Oaklandské univerzity se snaží vyplnit mezeru, která vzniká mezi poptávkou po zkušených a připravených inženýrech a studenty, kteří si strojírenství pravděpodobně vyberou jako svůj budoucí obor. Společně vyvinuli podpůrný program v oblasti STEM (věda, technologie, inženýrství a matematika), který propojuje studenty ISE s mladšími studenty (K-12) i jejich učiteli a nabízí jim interaktivní program, ve kterém si vyzkouší, jak probíhá výuka v univerzitním prostředí.

Program byl veden v posledních třech letech s cílem představit mladším studentům průmyslové a systémové inženýrství jako jejich potenciální kariérní dráhu. V současné době v rámci programu studenti středních škol a jejich učitelé navštěvují střediska a laboratoře ISE v areálu Oaklandské univerzity. V budoucnu mohou být zavedeny online techniky dálkového studia, díky kterým se působnost programu ještě rozšíří.

Studenti středních škol spolupracují se studenty a fakultou ISE a také s dobrovolníky z místních podniků a realizují praktické projekty se zaměřením na digitální výrobu a PLM. V každém tří až čtyřtýdenním období navštíví areál univerzity každá skupina asi 20 až 25 studentů z každé střední školy třikrát. V areálu pak každá skupina stráví dvě až tři hodiny prací na projektu. Většina skupin se také účastní obědu ve studentské menze ISE.

Během své první návštěvy dostanou studenti stručný přehled o zaměření ISE a poté provedou simulaci továrny, která vyrábí terénní vozidla (ATV). Po obdržení přehledu simulace diskrétních událostí při jejich druhé návštěvě studenti použijí data získaná během první návštěvy k sestavení a spuštění digitální simulace továrny ATV pomocí systému Plant Simulation. Během své poslední návštěvy jsou studenti krátce seznámeni s úvodem do ergonomie a poté provedou ergonomickou simulaci pomocí aplikace Jack.

Hodnocení podpůrného programu K-12 STEM bylo velmi pozitivní – a to jak od samotných studentů a jejich učitelů, tak i od rodičů, kteří se akce účastnili. Doug Blatz, učitel střední školy Seaholm a nositel ceny Albert Einstein Distinguished Educator Fellowship za roky 2015-16, poznamenává: „Studenti střední školy Seaholm se účastní kurzu s názvem Výzkum a návrh STEMx. Kurz u studentů rozvíjí výzkumné a inženýrské metodiky a zároveň je zapojuje do zahraničních stáží s profesionály. Jedna z prvních stáží, kterou jsme představili, zahrnuje studium na fakultě ISE v Oaklandské univerzitě. Naši studenti si velice chválili účast na simulacích, kde se seznámili s průmyslovými aplikacemi a aplikacemi systémového inženýrství. Studentům byla například představena aplikace Jack, kde se seznámili se zásadami navrhování ergonomických pracovišť. Naši studenti byli také seznámeni s profesní dráhou v oblasti správy životního cyklu výrobků. Fakulta ISE navázala dlouhodobé STEM partnerství se školou v Seaholmu a s dalšími středními školami, které se zabývají aktivitami PLM.“

Podpora nové generace talentů

Díky řešením společnosti Siemens PLM Software si studenti Oaklandské univerzity rozvinuli své dovednosti a získali možnost lepšího uplatnění v praxi.

„V současné době dokončuji studium a nedávno jsem přijal pracovní pozici u výrobce automobilů“ říká Russell Bauer, student Fakulty průmyslového a systémového inženýrství. „V současné době s nimi pracuji na zdokonalení technologií, jako jsou snímání pohybu a virtuální realita, které nám pomáhají urychlovat vývoj nového vozidla. Ergonomická stránka programu na fakultě ISE Oaklandské univerzity mě seznámila se technikami zachycení pohybu, zatímco část zabývající se PLM mi poskytla sadu znalostí, kterou firmy u svých zaměstnanců vyhledávají.“

John Katona, nedávný absolvent programu na fakultě ISE, také našel své uplatnění díky své akademické zkušenosti s PLM. „Jako student jsem použil aplikaci Plant Simulation k vytvoření počítačové simulace, která mi umožnila studovat pohyb pacientů na pohotovosti místní nemocnice“ říká Katona. „Na serveru LinkedIn se o mé práci dozvěděla společnost, která mě následně pozvala na pohovor. Ještě týž den mi dala nabídku práce v jejich simulační skupině.“