Detail předmětu

Modelování v inženýrské praxi

FSI-RMVAk. rok: 2025/2026

Kurz poskytuje přehled základních poznatků z těchto oblastí: teorie systémů, struktury světa techniky, teorie modelování, teorie experimentu, návrhu technických objektů, teorie statistického zpracování dat, teorie mezních stavů, teorie deterministického chaosu, teorie synergetiky. Poskytuje možnost komplexního pohledu na technický život technických objektů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Vstupní znalosti

Úvodní předmět pro studium aplikované mechaniky. Požadují se znalosti matematiky a předmětů mechaniky (t.j. statiky, kinematiky, dynamiky a pevnosti a pružnosti) v rozsahu záhladních předmětů I. až III. ročník studia) a doporučuje se znalost základů programování.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Klasifikovaný zápočet: vypracování a obhájení semestrálního projektu.
Konkrétní podobu plnění těchto požadavků stanovuje učitel v prvním týdnu semestru.

Učební cíle

Cílem kursu je osvojení si systémového přístupu k řešení inženýrských problémů s využitím znalostního, výpočtového a experimentálního modelování.
Znalosti: získání poznatků o strukturách, vlastnostech a chování oborově různých soustavách, především technických., poznatků o přístupech a metodách pro řešení deformačně-napjatostních, stabilitních a spolehlivostních problémů na těchto soustavách, především výpočtovým a experimentálním modelováním v součinnosti se statistickými metodami. Získání základních znalostí o deterministickém chaosu v chování dynamických nelineárních soustav.
Dovednosti: schopnost správně a věcně formulovat problémy na technických soustavách, získání základních informací, co to znamená „umění modelovat“, efektivní využívání různých způsobů modelování při řešení problémů, získání dovednosti dívat se na veškeré procesy v soustavách ve smyslu potenciální možnosti výskytu deterministického a stochastického chaosu.

Základní literatura

Dhillon, B. S. Creativity for Engineers. World Scientific Publishing Company, 2006-02-06. 204 p. ISBN: 9812565299. (EN)
Janíček, P.: Systémové pojetí vybraných oborů pro techniky, 2006 (CS)
Wright I.V. Design methods in engineering and product design. McGraw-Hill, 1998 - Počet stran: 285 (EN)

Doporučená literatura

Janíček, P.: Ondráček. E.: Řešení problémů modelování, (skriptum), 1995. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-IMB-P magisterský navazující

    specializace IME , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace BIO , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D.

Osnova

První část: Modelování v Pythonu, C a návrh měřicích a monitorovacích zařízení

  • Motivace pro modelování: Představení cílů, důraz na praktickou zkušenost, tvorba prototypů a jejich rychlá implementace.
  • Co je to model?: Seznámení s různými typy modelů, jejich významem a použitím v inženýrské praxi (matematické, fyzikální, simulační).
  • V-model: Strukturovaný přístup k vývoji a testování modelů; důraz na iterativní a hierarchickou strukturu.

Druhá část: Návrh a realizace vlastního projektu ve skupině

  • V-model a jeho aplikace v týmu: Využití V-modelu při návrhu a realizaci inženýrských projektů, rozdělení fází vývoje.
  • TDD (Test Driven Development): Postup vývoje řízený testováním; zajištění kvality softwaru od návrhu po implementaci.
  • Práce ve skupině: Koordinace týmové práce a rozdělení odpovědností při návrhu technického řešení.

Třetí část: Technický report výstupů z projektu

  • Struktura technického reportu: Klíčové části dokumentu – úvod, metodika, výsledky, závěr; důraz na stručnost a přesnost.
  • Prezentace výsledků: Efektivní vizualizace dat a návrh grafického rozhraní pro technické zprávy.
  • Hodnocení projektu: Kritéria pro hodnocení kvality návrhu a provedení; reflexe průběhu vývoje a výsledků.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D.

Osnova

První část: Modelování v Pythonu, C a návrh měřicích a monitorovacích zařízení

  • První kontakt s modelováním: Vytvoření jednoduchého měřicího zařízení a získání dat z reálného světa.
  • Zpracování dat: Analýza získaných dat v Pythonu nebo C; tvorba základních algoritmů pro jejich interpretaci.
  • Technický report: Vypracování samostatného technického dokumentu, shrnujícího postup a získané poznatky.

Druhá část: Návrh a realizace vlastního projektu ve skupině

  • Skupinový projekt: Návrh a realizace měřicího zařízení nebo simulačního modelu podle V-modelu.
  • Testování a ladění: Implementace TDD; ověření funkčnosti a přesnosti vytvořeného řešení.
  • Iterativní vývoj: Zlepšování návrhu na základě výsledků testů a zpětné vazby od týmu.

Třetí část: Technický report výstupů z projektu

  • Dokončení reportu: Vypracování kompletního technického reportu, včetně grafů a závěrečného shrnutí.
  • Prezentace: Představení výsledků projektů formou krátké prezentace nebo posteru.
  • Závěrečná reflexe: Diskuze o průběhu projektu a získaných zkušenostech; návrhy na zlepšení a využití v praxi.