Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Předseda :
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.
Člen interní :
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D.
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D.
doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D., FEng.
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.
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. Efektivní přístup k řešení současných energetických a ekologických problémů založený na moderních metodách používaných v procesním inženýrství

   Spotřeba energie v průmyslu a občanském sektoru je stále do značné míry založena na fosilních palivech, i když postupné snižování jejich využívání dosáhlo důležitých milníků. Hlavním úspěchem v oblasti snižování emisí byl přechod na zemní plyn a podobné zdroje, které se vyznačují střední intenzitou skleníkových plynů (GHG). Existují tři klíčové problémy. První je potřeba dále snižovat ekologické stopy průmyslového, komerčního a rezidenčního sektoru. Koncept oběhového hospodářství má vysoký potenciál ke snížení stop, ale může být omezen při dosahování dostatečného snížení. Podíl celoekonomických energetických ztrát z primárních zdrojů ke konečnému využití představuje minimálně za poslední desetiletí přibližně 2/3, jak lze vysledovat na webových stránkách LLNL (LLNL, 2022). V kombinaci se širokou variabilitou cen energie v daném období (EIA, 2022b) tento vysoký podíl ukazuje, že hlavní důvody nadměrné spotřeby energie, ztrát a emisí nejsou způsobeny behaviorálními faktory a jsou do značné míry určeny technologické a organizační faktory. Třetím problémem je nestabilita energetických dodavatelských řetězců a eskalace cen energií, která by měla přetrvávat minimálně ve střednědobém horizontu. Po zvážení těchto problémů jsou shrnuty a analyzovány předchozí přehledové práce. Přirozeně existuje několik možných zdrojů potenciálního snížení emisí – snížení vlastní energetické náročnosti procesu buď snížením rychlosti výroby nebo zvýšením účinnosti zdrojů, stejně jako opětovné použití/recyklace produktů, toků energie a materiálů prostřednictvím symbiotických sítí. Je třeba je maximálně využít. Pro dosažení dostatečných výsledků by bylo nutné přísně dodržovat hierarchii akcí: Snížení energetické náročnosti procesu a obchodních operací Vnitroprocesní rekuperace hmoty a energie Meziprocesní rekuperace hmoty a energie Hromadné a energetické využití, opětovné použití a recyklace v symbiotických sítích Minimalizace logistických režijních nákladů v celé hierarchii Hlavním cílem tohoto doktorského výzkumného projektu je vyvinout systematické metody a nástroje pro minimalizaci ekologických stop a nákladů prostřednictvím výzkumu zlepšené integrace a intenzifikace procesů a hledání technologických inovací ke snížení energetických ztrát a znečištění procesů výroby jádra a recyklace zdrojů.

   Školitel: Varbanov Petar Sabev, prof. Ing. Dr. habil., Ph.D.

2. Hodnocení životnosti primárních kompozitních konstrukcí

   Hlavním cílem doktorského studia by mělo být řešení způsobu přístupu k primární letecké celokompozitní konstrukci z pohledu životnosti. Výstupem práce by měla být metodika stanovení zbytkové životnosti konstrukce jako důsledek pouze cyklického zatěžování, tj. bez vlivu prostředí. Předpokládá se využití metodiky založené na rychlosti růstu delaminace. Pro experimentální výzkum se předpokládá realizace únavových zkoušek vzorků nosníků celokompozitních letadel. Úvodním úkolem disertační páce by mělo být shrnout dosavadní poznatky z oblasti únavového chování kompozitních materiálů, zkoušek, definování různých typů hodnocení životnosti a požadavků leteckých předpisů. V další části práce by měl doktorand navrhnou metodiku stanovení životnosti konstrukce, metodiku podložit experimentálním výzkumem a zpracovat do formy umožňující přímou aplikaci v průmyslu.

   Školitel: Juračka Jaroslav, doc. Ing., Ph.D.

3. Kompozitní konstrukce při dynamickém zatížení

   V současné době je standardem řešit chování kovové konstrukce při dynamickém zatížení, s hodnocením cyklického zatížení nebo problematiky nárazu a borcení konstrukce při nárazu. Cílem práce by měl být systém modelování MKP chování kompozitní konstrukce popisující reálné chování při dynamickém nárazu a návrh tlumících prvků zabezpečující ochranu posádky letadla při nárazu. V rámci práce se předpokládá široká rešerše současného stavu, zvládnutí dostupného standardního MKP řešiče, návrh metod modelování a vyhodnocení a demonstrace na reálné části konstrukce.

   Školitel: Juračka Jaroslav, doc. Ing., Ph.D.

4. Návrh a optimalizace procesů s podporou posouzení životního cyklu pro udržitelný plastový hodnotový řetězec

   Plasty jsou důležitým materiálem s mnoha užitečnými funkcemi - obaly, stavba a konstrukce, strojní součásti atd. Velké množství plastů se hromadí v životním prostředí a na skládkách, pomalu se rozkládají na jemnější částice a vyluhují toxické chemikálie v důsledku dlouhé doby rozkladu a nesprávného management na konci životnosti. Navrhovaná studie analyzuje environmentální dopady, ekonomickou výkonnost a do určité míry i sociální dopady plastových hodnotových řetězců. Zahrnuje fáze od těžby materiálu a výroby až po správu na konci životnosti. Budou identifikovány a optimalizovány příležitosti ke zlepšení hodnotového řetězce plastů zohledněním různých parametrů a kompromisů. Součástí nástrojů k dosažení cílů bude analýza vstupů a výstupů, procesní integrace (integrace obnovitelné energie a zdrojů) a LCA modelování recyklace plastů.

   Školitel: Fan Yee Van, M.Phil., Ph.D.

5. Využití metod umělé inteligence pro on-line vibrodiagnostiku

   Smyslem práce bude navrhnout modely umělých neuronových sítí pro automatickou diagnostiku tak, aby klasifikátor automaticky rozeznal anomální stavy definované strojní součásti. Algoritmy AI je např. možné naučit automaticky rozeznávat poruchové stavy převodovky bez dohledu vibrodiagnostika, a to jak z časových signálů zrychlení, tak i z FFT spekter, spektrogramů a orbit hřídelového kmitání v kluzných ložiscích.

   Školitel: Matoušek Radomil, prof. Ing., Ph.D.