Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Předseda :
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.
Člen interní :
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.
doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D., FEng.
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D.
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D.
Člen externí :
Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA

Hlavním cílem doktorského studia ve studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství je, v souladu se zákonem o vysokých školách, výchova vysoce kvalifikovaných a vzdělaných odborníků, kteří jsou schopni samostatné vědecké, výzkumné a tvůrčí činnosti v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství. Studium poskytuje absolventům patřičné znalosti a dovednosti, které umožňují vykonávat tyto činnosti v akademických i aplikačních institucích na mezinárodně požadované a standardizované úrovni. Důraz je kladen na poskytnutí potřebných teoretických znalostí a praktických zkušeností z oblasti tématu doktorského studia. Intenzivně je podporováno rovněž získání zkušeností ze zahraničních výzkumných pracovišť. Studijní program je koncipován svým zaměřením a obsahem tak, aby v maximální míře uspokojoval nároky a požadavky průmyslu a společnosti na vysoce vzdělané a kvalifikované odborníky v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství.

Doktorské studium je založeno především na vlastní výzkumné a tvůrčí činnosti studentů – doktorandů. Tyto aktivity jsou intenzivně podporovány participací studentů ve výzkumných projektech národního i mezinárodního charakteru. Výzkumné oblasti zahrnují konstrukční inženýrství (analýzu, koncepci, konstrukci a projekci strojních zařízení, dopravních prostředků, výrobních strojů a energetiky) a procesní inženýrství (analýza, návrh a projekce procesů strojírenského, dopravního, energetického a petrochemického průmyslu).

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vysoce kvalifikovaným odborníkem s hlubokými teoretickými znalostmi a praktickými dovednosti v oblasti tématu doktorského studia, které mu umožňují vykonávat tvůrčí a výzkumnou činnost jak samostatně, tak ve vědeckých týmech. Absolvent je vybaven znalostmi současného stavu poznání z oblasti konstrukčního a procesního inženýrství, které nachází uplatnění v dalších činnostech výzkumu a vývoje a umožňují absolventovi realizovat navazující výzkumné a tvůrčí aktivity. Absolvent je rovněž schopen připravit návrh výzkumného projektu a následně jej vést. Současně je vybaven dovednostmi pro aplikaci a transfer teoretických poznatků základního výzkumu do aplikační sféry. Absolvent je dále schopen se přizpůsobit a adaptovat i dalším příbuzným vědním oborům, spolupracovat na interdisciplinárních úlohách a zvyšovat svoji profesní kvalifikaci. Vysoká úroveň získaného vzdělání je podpořena zapojením studentů do národních a mezinárodních výzkumných projektů a spoluprací se zahraničními výzkumnými institucemi. Tyto zkušenosti umožňují absolventům nejen uskutečňovat vlastní vědeckou činnost, ale také profesionálně prezentovat své výsledky, diskutovat o nich a prosazovat své názory a myšlenky na mezinárodní úrovni.

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství disponuje znalostmi a dovednostmi ve třech hlavních oblastech, jejichž synergie umožňuje široké uplatnění.
1. Vysoce odborné teoretické znalosti i praktické dovednosti úzce související s tématem dizertační práce (viz níže).
2. Odborné znalosti a dovednosti nezbytné pro vykonávání vědecké práce, výzkumných a tvůrčích činností.
3. Osobnostní a interpersonální dovednosti (soft skills), které umožňují absolventovi na profesionální úrovni prosazovat své myšlenky a názory, prezentovat a obhajovat výsledky své práce a diskutovat o nich a také efektivně pracovat ve vědeckém týmu či být jeho vedoucím.
Podle tématu dizertační práce získá absolvent vysoce odborné znalosti a dovednosti strojního inženýrství v konstrukci, projekci, návrhu a provozu strojů, strojních zařízení, inženýrských procesů a pochodů či transportních a dopravních prostředcích. Tyto znalosti a schopnosti umožňují uplatnění absolventů jak ve výzkumných institucích v ČR i zahraničí, tak i v komerčních společnostech a aplikovaném výzkumu.

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vybaven vysoce odbornými a specializovanými teoretickými znalostmi a praktickými dovednostmi strojního inženýrství v oblastech konstrukce a projekce strojů a strojních zařízení, procesů a pochodů, transportu a dopravních prostředků, které mu umožňují vykonávat samostatnou i týmovou vědecko-výzkumnou a vývojovou činnost jak v akademických či výzkumných institucích, tak ve firmách a aplikačně orientovaných institucích. Charakteristickou pracovní pozicí zastávanou absolventem je výzkumník, vědecký pracovník, vývojář, výpočtář, projektant či konstruktér. Absolvent je také vybaven schopnostmi pro vykonávání vedoucí či manažerské pozice.

Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují:
ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT,
SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně),
SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně.
Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.

Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.

Doktorský studijní program Konstrukční a procesní inženýrství je zaměřen na poskytnutí nejvyššího stupně terciárního vzdělání a je pokračováním navazujícího magisterského studijního programu Strojní inženýrství a bakalářského studijního programu Strojírenství, které jsou aktuálně akreditované a uskutečňované na FSI VUT v Brně. Absolventi jiných studijních programů se zájmem o studium v doktorském studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství musí prokázat úroveň svých znalostí odpovídající výše uvedeným studijním programům.

1. Aditivní příprava vysokoteplotních slitin zpevněných disperzí nanočástic

   Hlavním cílem práce bude vyvinout a optimalizovat parametry 3D tisku precipitačně zpevněných niklových superslitin s přidanými nekoherentními nanočásticemi na boridové bázi a stanovit vztah mezi mikrostrukturou a základními mechanickými vlastnostmi nově připravených slitin. Mezi dílčí cíle práce bude patřit příprava práškových směsí niklových superslitin pomocí tříoseho elektromagnetického vibračního mixéru s odstupňovaným podílem zpevňujících nanočástic. Počítá se s následnou mikrostrukturní analýzou pomocí elektronové mikroskopie a to jak prášků, tak 3D tištěných materiálů před a po jednoosém mechanickém zatěžování za teplot až do 1000 °C.

   Školitel: Koutný Daniel, doc. Ing., Ph.D.

2. Algoritmy řízení pro systémy s neceločíselnými diferenciálními rovnicemi

   V syntéze elektrických obvodů a návrhu regulačních obvodů se stále více začínají uplatňovat přístupy, které k modelování využívají aparát diferenciálních rovnic s neceločíselnými derivacemi (FOE, Fractional-Order Elements). V disertační práce bude cílem implementovat algoritmy řízení pro systémy popsané takovým typem diferenciálních rovnic a ukázat použitelnost v praktických aplikacích.

   Školitel: Šeda Miloš, prof. RNDr. Ing., Ph.D.

3. Digitální dvojče hnacího ústrojí elektromobilu včetně tepelného chování

   disertační práce se zaměřuje na pokročilé modelování hnacího ústrojí moderních elektromobilů s důrazem na kombinaci 0D, 1D a 3D modelů a analýzu jejich tepelného chování. Tento přístup umožňuje komplexní pochopení dynamiky a efektivity hnacího ústrojí elektromobilů, což je klíčové pro optimalizaci jejich výkonu a životnosti. Návrh strategie pro optimalizaci tepelného managementu a efektivity hnacího ústrojí na základě zjištěných výsledků.

   Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

4. Digitální dvojče výrobního procesu pro optimalizaci energetické náročnosti výroby

   Téma je zaměřeno na vývoj digitálního dvojčete výrobního procesu, které bude zahrnovat nástroje pro predikci spotřeby energie daného výrobního procesu a posuzování energetické náročnosti výrobních prostředků. Důraz bude kladen na využívání obnovitelných zdrojů energie při zohlednění chování trhu a požadavků zákazníků.

   Školitel: Blecha Petr, doc. Ing., Ph.D., FEng.

5. Elektromotory pro aerospace

   Cílem tématu je vývoj konstrukce elektromotoru za pomocí strukturovaného magnetického obvodu vyrobeného metodou 3D kovového tisku. Předpokládá se, že vhodná konstrukce strukturovaného magnetického obvodu by měla zvýšit účinnost elektromotoru, snížit jeho hmotnost a zároveň zlepšit chlazení. Konstrukce magnetického obvodu bude založena na patentované technologii odboru Technické Diagnostiky (EP3373311).

   Školitel: Kubík Michal, doc. Ing., Ph.D.

6. Inovativní přístupy k měření a hodnocení jakosti průmyslových výrobků na základě obrazových dat

   Cílem disertační práce je návrh a vývoj průmyslového systému pro přesné měření a hodnocení jakosti výrobků s využitím obrazových dat. Práce se zaměří na hledání nových přístupů, které umožní efektivní analýzu středně velkých až velkorozměrových objektů, kde tradiční metody založené na uspořádání objektu, kamery a osvětlení mohou být nedostatečné. Výzkum se bude věnovat možnostem inovací v oblasti snímání, osvětlení či následného zpracování obrazových dat s cílem zajistit vysokou přesnost a spolehlivost systému. Součástí práce bude analýza existujících přístupů, návrh vhodných metod a jejich implementace, včetně experimentálního ověření.

   Školitel: Škrabánek Pavel, doc. Ing., Ph.D.

7. Kompenzace pohybových zkreslení při zpracování hyperspektrálního obrazu

   Běžné barevné kamery rozdělují viditelnou část elektromagnetického spektra do tří spektrálních pásem. V případě, že kamera dokáže rozdělit snímané spektrum na desítky až stovky pásem, mluvíme o kameře hyperspektrální. Hyperspesktrální kamery s vysokým počtem pásem pracují obdobně jako řádkové kamery, tj. je nutné zajistit plynulý pohyb kamery nebo snímaného objektu, tak aby byl postupně zachycen celý snímaný objekt. Jakýkoliv pohyb navíc (ať snímaného objektu, nebo kamery) vede k nežádoucímu zkreslení výsledného obrazu. Těžištěm práce bude návrh metod, které tento typ zkreslení potlačí nebo odstraní.

   Školitel: Škrabánek Pavel, doc. Ing., Ph.D.

8. Mazání bodových kontaktů pomocí přírodních maziv

   Cílem práce je popsat formování mazacího filmu a tření v bodových kontaktech mazaných pomocí přírodních mastných kyselin a jiných látek používaných jako aditiva.

   Školitel: Hartl Martin, prof. Ing., Ph.D.

9. Mazání kontaktů s reálnou konformitou pomocí plastických maziv

   Cílem práce je zjistit pomocí experimentů a modelování vliv konformity kontaktu a vlastností maziv na množství maziva dostupného pro mazání bodových kontaktů s konformitou blízkou reálným aplikacím.

   Školitel: Hartl Martin, prof. Ing., Ph.D.

10. Metody umělé inteligence pro návrh a řízení robotických systémů

    Současné aplikace robotických systémů často vyžadují komplexní adaptaci jejich návrhu a řídích strategií. Cílem práce bude výzkum v oblasti různých technik umělé inteligence (jako například hluboké zpětnovazební učení, evolučních algoritmů, nebo neuroevoluce) pro řešení složitých problémů z této oblasti.

    Školitel: Kůdela Jakub, doc. Ing., Ph.D.

11. Modelování řídicích prvků hydrostatických ložisek pro zajištění stability mazací vrstvy

    Cílem je vyvinout experimentálně ověřený numerický model průtokových regulačních prvků zajišťujících stabilitu tenkých mazacích vrstev hydrostatických uložení.

    Školitel: Svoboda Petr, doc. Ing., Ph.D.

12. Modely tření rozhraní z technických plastů

    Cílem práce je popsat principy tření a vytvořit metodologii modelování statického a kinetického tření v kontaktech tuhých těles s povrchovými nerovnostmi a technických plastů. Práce kombinuje MKP modelování s experimenty.

    Školitel: Hartl Martin, prof. Ing., Ph.D.

13. Návrh dekompozičních strategií pro efektivní řešení složitých dopravních úloh

    Disertační práce se zaměří na dekompozici složitých úloh řešených pomocí heuristických algoritmů, přičemž zvláštní pozornost bude věnována dopravním úlohám řešeným na Ústavu procesního inženýrství. V rámci práce bude provedena analýza klíčových charakteristik těchto složitých úloh a jejich vlivu na výpočetní náročnost. Důraz bude kladen na pochopení struktury úloh a identifikaci částí, které jsou vhodné pro rozklad na menší a lépe řešitelné podúlohy. Na základě této analýzy bude navržena a vyvinuta metodika dekompozičního přístupu, která umožní efektivnější řešení těchto úloh. Tento přístup bude navržen s ohledem na specifika dopravních úloh, včetně jejich dynamické povahy, vzájemných závislostí mezi jednotlivými částmi úloh a požadavku na rychlé rozhodování. Součástí práce bude také návrh a implementace algoritmů s využitím paralelního zpracování, což umožní efektivní využití dostupných výpočetních zdrojů. Implementace bude přizpůsobena konkrétním požadavkům jednotlivých úloh, přičemž cílem bude optimalizace jak z hlediska přesnosti výsledků, tak i z hlediska výpočetního času. Výsledky této disertační práce přispějí k rozvoji nových metod pro řešení složitých dopravních úloh a podpoří efektivnější integraci heuristických algoritmů v praktických aplikacích.

    Školitel: Šomplák Radovan, doc. Ing., Ph.D.

14. Nevýfukové emise motorových vozidel

    Vaše disertační práce se bude zabývat aktuálním a důležitým tématem, které má přímý dopad na životní prostředí a veřejné zdraví. Emise z pneumatik a brzdových systémů představují významný zdroj znečištění, který je často opomíjen vedle tradičních emisí z výfukových systémů motorových vozidel. Tyto částice mohou mít různou velikost a chemické složení, což ztěžuje jejich monitorování a regulaci. Hlavním úkloem bude vývoj predikčních modelů pro uvolňování těchto částic.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

15. Online monitorování LPBF procesu

    Cílem práce je pomocí kontinuálního pozorování procesu laserové fúze práškového lože (LPBF) objasnit souvislosti mezi nastavením procesu (skenovací strategie, výkony rychlosti), defekty a specifickou mikrostrukturou vnikající ve zpracovaném materiálu.

    Školitel: Koutný Daniel, doc. Ing., Ph.D.

16. Optimalizace obslužnosti v síťových aplikacích

    V aplikacích, které z obslužných míst rozmístěných v rozlehlé oblasti zajišťující určité služby zákazníků, je typickou úlohou minimalizace těchto míst tak, aby každý zákazník měl alespoň jedno ze středisek v dostupné vzdálenost. Problém pokrytí, na nějž tato úloha vede, má pro množinu složitost O(2^n), kde n je počet daných míst a je nutné jej řešit heuristickými metodami pro "velké" instance problému. Úloha má však ještě složitější formulace, kdy je třeba uvážit i kapacity obslužných míst a požadavky zákazníků. V disertační práce bude cílem aplikovat obecné řešení problému v úlohách komunikace 5G mobilních sítí a ukládání dat v NoSQL databázích.

    Školitel: Šeda Miloš, prof. RNDr. Ing., Ph.D.

17. Optimalizace výpočetního výkonu heuristických algoritmů pro dopravní systémy

    Disertační práce se zaměří na zvýšení výpočetní efektivity heuristických algoritmů se zvláštním zaměřením na dopravní úlohy řešené na Ústavu procesního inženýrství. V úvodní části bude provedena analýza vlastností těchto úloh s cílem identifikovat klíčové charakteristiky, které ovlivňují jejich výpočetní náročnost. Na základě této analýzy budou navrženy a implementovány úpravy stávajících algoritmů s důrazem na optimalizaci kódu a zvýšení jeho efektivity a škálovatelnosti. Další důležitou částí práce bude návrh metod pro paralelizaci výpočtů, které umožní efektivní využití dostupných výpočetních zdrojů. Tyto metody budou zahrnovat postupy pro koordinaci paralelních procesů a jejich aplikaci na řešení velkých a komplexních problémů. V rámci tvorby nových řešení budou navrženy postupy pro křížení řešení, které zahrnou selekci omezeného počtu reprezentativních řešení vhodných pro jednotlivé kroky algoritmu. Pro každou zkoumanou úlohu bude rovněž zohledněn účel výpočtu, aby bylo možné nastavit optimální kompromis mezi kvalitou výsledného řešení a akceptovatelnou dobou výpočtu. Výsledky práce přispějí k efektivnějšímu řešení praktických dopravních úloh a k rozšíření možností aplikace heuristických algoritmů na komplexní problémy.

    Školitel: Šomplák Radovan, doc. Ing., Ph.D.

18. Pokročilá diagnostika ložisek pro větrné elektrárny

    Větrné elektrárny (VE) jsou jedním z celosvětově rozšířených alternativních zdrojů elektrické energie. Snaha o maximalizaci účinnosti elektrárny vede k vysokým nárokům na konstrukci a zároveň je požadována vysoká spolehlivost všech konstrukčních částí. Mezi kritické součásti patří zejména ložiska hnacího ústrojí. Vzhledem k časově proměnlivému zatížení je obtížné stanovit spolehlivě jejich životnost a zároveň je třeba zabránit jejich havárii za provozu, neboť může dojít k poškození celé turbíny a vysokým škodám. Cílem práce je vývoj pokročilé prediktivní diagnostické metody pro sledování technického stavu ložiska VE s využitím metod nedestruktivního testování.

    Školitel: Klapka Milan, doc. Ing., Ph.D.

19. Pokročilé odpružení sjezdového kola

    Cílem práce bude vývoj systému inteligentního odpružení horských elektrokol. Současné komerčně nabízené elektricky řízené systémy odpružení na kolech nevyužívají potenciál rychlé semiaktivní regulace. Současné systémy tak pouze umožňují automatické ovládání ventilů, které se u starších modelů musely nastavovat ručně. Kvalitou jízdy ale tyto elektricky ovládané tlumiče nejsou schopny zajistit lepší jízdní vlastnosti. Rychlé semiaktivní tlumení s magnetoreologickými tlumiči umožňuje kvalitativní posun v dosažitelném pohodlí jízdy a přítlaku kola na vozovku. V současnosti probíhá vývoj demonstrátorů jednotlivých komponent. Tyto komponenty ale bude nutné integrovat do celého funkčního systému a experimentálně ověřit funkčnost. Těžiště práce bude zejména ve zjištění omezujících vlastností reálných prvků systému (tlumiče, senzory atd.) a následnému návrhu optimálního řízení systému.

    Školitel: Kubík Michal, doc. Ing., Ph.D.