Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék Partnerek: INTERNETES HALLGATÓI TÁVMÉRÉSEK A FELSŐOKTATÁSBAN MODERN OKTATÁSI MÓDSZERTAN KIDOLGOZÁSA, KÖZÖS FEJLESZTÉSE AZ ONLINE MÉRÉSEK, - IRÁNYÍTÁS ÉS TÁVFELÜGYELETI RENDSZEREK TERÜLETÉN A projekt az Európai Gazdasági Térség Finanszírozási Mechanizmus 2009-2014 keretében készült el 2014 augusztusa és 2016 szeptembere között mintegy 145 264 EUR támogatásból (EGT/156/M4-0004, http://www.mogi.bme.hu/egt_156_m4-0004)
1 INTERNETES HALLGATÓI TÁVMÉRÉSEK A FELSŐOKTATÁSBAN MODERN OKTATÁSI MÓDSZERTAN KIDOLGOZÁSA, KÖZÖS FEJLESZTÉSE AZ ONLINE MÉRÉSEK, - IRÁNYÍTÁS ÉS TÁVFELÜGYELETI RENDSZEREK TERÜLETÉN Az online távmérés, mint igény már a hallgatók oldaláról is felmerült korábban. Jó lenne órarendi kötöttségektől függetlenül elvégezni méréseket. Az elkészült megoldás igazodik napjaink trendjéhez (Industry 4.0), egyben jó ugródeszka hallgatóink számára a végzés utáni évekre, akik ezáltal megbarátkozhattak az internetes távfelügyelet, mérés és teljesítmény optimalizálás alapelemeivel és működésével. Az alapkoncepció az volt, hogy nagyon sok a számítógéppel végzett mérési adatgyűjtés. A mérnöki fejlődéshez nagyon fontos, hogy a hallgató a mérőrendszert legalább egyszer kézbe fogja, de ha ez megtörtént, akkor a tényleges mérés már úgyis a számítógép segítségével történik. Ebben a fázisban már nem szükséges a fizikai közelség. A hallgatók egy gyakorlati óra keretében megismerkednek a konkrét mérési elrendezéssel, amelyen később több mint 25 órányi mérést hajtanak végre. Erre a 25 órára már nem kell, hogy a laborban jelen legyenek. INDUSTRY 4.0 Az alapja egy állandóan az internetre csatlakozó (felhő alapú) kiber-fizikai rendszer (CPS: Cyber- Physical System), amely egy olyan elosztott, kiterjedt informatikai és hozzá kapcsolódó fizikai rendszer, amelyben az informatikai komponensek a begyűjtött információk alapján a fizikai rendszer működésébe proaktívan beavatkoznak. Cél a rendszer működésének optimalizálása: egyre hatékonyabban, jobban, olcsóbban működjön, meghibásodások esetén se álljon le, jól reagáljon még a nem várt eseményekre is. Távmérésben gyakorlatot szerzett hallgatóink ilyen megoldások fejlesztéséhez, üzemeltetéséhez szereznek korszerű ismereteket. A partnerség aláírása: Prof. Dr. Wei Deng Solvang Narvik University College Prof. Dr. Péter Korondi MOGI BUTE Sándor Kasza Energy Agency Public Nonprofit Ltd.
2 Az ötletet tettek követték és egy időben kapóra jövő pályázat adta meg a végső lökést. Valóban érdemes olyan internetről, otthoni környezetből elvégezhető laboratóriumi méréseket összeállítani, ahol a mérendő objektum nagy kiterjedésű, többnyire a tanszéken egyetlen egy van belőle. Ilyen például egy fixen beépített robot manipulátor kar, vagy gondosan összeállított mérési környezet, amit nem szeretnénk, ha valaki óvatlanul megbolygatna. Forgó, mozgó alkatrészeket tartalmazó mérési elrendezések esetén eleve elkerülhetők a balesetveszélyes szituációk. A pályázat eredeti célja a BME Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék (MOGI) a narviki Arctic University of Norway valamint a magyar Energia Ügynökség Non-profit Kft. együttműködése révén a két egyetemi intézmény oktatásában jól használható, az ipar igényeihez illeszkedő korszerű tananyagok és internetalapú laboratóriumi mérések kidolgozása volt a robotika, méréstechnika, biomechatronika és az energetika területén. A tervezett oktatási anyagok a hagyományos elektronikus anyagok mellett interaktív feladatmegoldó, gyakorló alkalmazásokkal kiegészítve segíteni a hallgatók felkészülését és tudásszintjük önálló és irányított felmérését. A számítógéppel integrált rendszerek (NC gépek, robotok, digitális szabályozások, IoIT (Internet of Industrial Things) intelligens érzékelők) hálózatba kapcsolásával egy teljes virtuális üzem, mérőlaboratórium alakítható ki, ennek hallgatói elérése, internetes csatlakozása, adminisztrálása az elsődleges feladat. Az EGT Finanszírozási Mechanizmus EGT/156/M4-0004 pályázata 10% önrész mellett 90%-kkal (145.264 EUR összeggel) támogatta a projekt megvalósítását. Kamerák kellettek és egy ún. oktatás támogató nyelv független szoftver rendszer, amely gondoskodik a hallgatók internetről történő beléptetéséről, tartalmazza a mérési útmutatókat, segíti a mérési jegyzőkönyv elkészítését, majd tárolja is azokat. A Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék (MOGI) tananyag fejlesztési munkáiban 2014-re egy előző projekt keretén belül 34 tananyag került részletes kidolgozásra a mechatronika
3 témakörében. Ezt mintegy megfejelte a BSc és MSc mechatronikai mérnökképzésben a több mint 10 online távmérés (jelenleg 15 féle), amely a tananyagban kredites önálló laboratóriumi tárggyá lépett elő. A mérések fele energetikai jellegű: fénytechnikai illetve épületek szabályozásával kapcsolatos (különböző hőmérsékletszabályozási mérőkörök egy intelligens házban termeszvár elv továbbfejlesztése). A többi mechatronikai mérés: robotkarok illetve elektromos motor forgásának szabályozása. A hallgatók szeretik, mert könnyedén találnak olyan közeli időpontot (ami akár éjjelre vagy hétvégi napokra is eshet), amikor elvégezhetik a feladatokat. Ehhez ki sem kell a megszokott környezetből mozdulniuk, interneten keresztül bejelentkeznek és egy meghatáro zott idő alatt végeznek a kiírt feladatokkal, amiről automatikusan jegyzőkönyv is készül a közreműködésükkel. A laborbeli kamera képén keresztül figyelhetik meg, hogy az általuk programozott folyamat vagy tárgy (motor, robotkar) hogyan viselkedik, a mérőműszerek értékeit pedig digitalizált formában látják és tudják feldolgozni. A hallgatói visszajelzések zömében pozitívak voltak a távmérések érthetőségét, dokumentáltságát, hasznosságát illetően. A válaszok igazolták, hogy a gyakorlati megvalósítások egyértelműen kiegészítették, megerősítették az elméletben tanultakat. Ahogy Dr. Korondi Péter, a MOGI tanszékvezetője fogalmazott: Mechatronikai mérnökhallgatóink többsége magas szintű matematikai ismeretekkel rendelkező, életük jelentős részét internetes platformokon és online eszközökön töltő fiatalok. Számukra elemi erejű élményt adott, amikor rájöttek, hogy online eszközökkel nemcsak számíthatnak, de irányíthatnak is, azaz valódi mérnöki feladatokat is megoldhatnak. A megoldás igazodik az Ipar 4.0 Nemzeti Technológiai Platformhoz, mivel a program az új technológiai korszakváltás időszakában
4 jelentkező feladatokra reagál: az internetgazdaság alapjaiban alakítja át a gyártási rendszereket. Az állandóan az internetre csatlakozó, felhőalapú kiber-fizikai gyártási rendszerben az informatikai összetevők proaktívan képesek beavatkozni a fizikai rendszer működésébe a begyűjtött információk alapján. A rendszer működésének optimalizálása a cél, így azok egyre hatékonyabban, jobban, olcsóbban működhetnek, és meghibásodások esetén se állnak le, tehát jól reagálnak még a nem várt eseményekre is. Távmérésben gyakorlatot szerzett hallgatóink ilyen megoldások fejlesztéséhez és üzemeltetéséhez szereznek korszerű ismereteket. A projektről számos szakcikk, konferencia anyag és népszerűsítő kisfilm készült. 2016. június 20-án Norvégiában egy tudományos konferencián került nemzetközi bemutatásra az immár továbbadásra, értékesítésre is megérett, kiforrott rendszer, amely azonnal felkeltette a figyelmét a több észak-norvégiai oktatási intézményt magába foglaló Arctic Egyetem rektor helyettesének. Társadalompolitikai nézőpontból az interaktív internetes e-learning (e-laboratory) ezen speciális alkalmazása kiváló eszköze lehet az élethosszig tartó tanulás lehetőségének gyakorlat centrikus kibővítésére. Gyermeküket otthon nevelő anyák, mozgáskorlátozottak, hátrányos helyzetű társadalmi rétegek képzésére, foglalkoztatására is könnyedén alkalmassá tehető. Nemcsak az ipari megvalósítások, ottani előírt továbbképzések és az egyetemek együttműködésének a szorosabbra fűzését képes megvalósítani, hanem a jövő égető szociális problémáira is választ ad a felsőoktatás és a munka világának közelítésével. A projekt hivatalosan 2016. szeptember 30-án zárult, de már most kijelenthetjük, hogy sikertörténet részesei vagyunk. A legközelebbi mérföldkő a norvég felsőoktatásba történő bevezetés és elterjesztés, ugyanez érvényes a hazai intézményekre is.