KLEMENT, J. Koncepce digital twin v oblasti hydraulických strojů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.

Posudek vedoucího

Rudolf, Pavel

Student Jan Klement zpracoval rešeršní bakalářskou práci zaměřenou na digitální dvojče, obecně ve strojírenství i konkrétně v oblasti hydraulických strojů. Bohužel uvázl v obecné části, nedařilo se mu formulovat základní textové úseky a logicky postupovat při zpracování rešerše. To lze částečně omluvit prací se zahraniční anglicky psanou literaturou. Nakonec se studentovi podařilo obecnou část připravit ve vyhovující formě, nicméně již nebyl čas věnovat více úsilí rozpracování konceptu digitálního dvojčete pro odstředivé čerpadlo. Práci doporučuji k obhajobě.

Posudek oponenta

Burda, Radim

Autor se v bakalářské práci zabývá aktuálním tématem digitálních dvojčat, konkrétně jejich využití pro lopatkové a zejména hydraulická stroje. Cílem je v rešerši zmapovat současný stav a následně navrhnout koncept aplikovatelný na odstředivé čerpadlo. Text je psán bez větších překlepů či hrubek, práce působí vizuálně dobrým dojmem. K formální stránce bych vytkl neuvádění zdrojů u upravených obrázků. V prvních dvou kapitolách rešerše se autor věnuje rozdělení systémů a rozdělení digitálních dvojčat. Obě kapitoly jsou téměř celé zpracovány na základě zdroje [1], doplněné zdrojem [7]. Bohužel zmiňovaný hlavní zdroj popisuje problematiku digitálních dvojčat velmi obecně a vágně bez zaměření na strojírenství, což z něj nedělá vhodný stroj, na kterém postavit značnou část rešerše. Ve výsledku poté obě kapitoly působí spíše do počtu, bez užitku pro výsledný návrh konceptu digitálního dvojčete čerpadla. Je nutné si uvědomit, že problematika digitálních dvojčat je opravdu velmi široká a postupy využívající se v jednotlivých oblastech se značně liší. Jedinou výjimku tvoří kapitoly 3.2 Definice DT a 3.5 Velká data v DT, kde autor představuje základní podstatu digitálního dvojčete. S ohledem na to, že digitální dvojče není přesně definovaný pojem, se kterým si prakticky každý nakládá, jak se mu zlíbí, bych ocenil zahrnutí definice digitálního dvojčete z více zdrojů. V následující kapitole jsou poté nastíněny procesy strojového učení, přehled snímačů, které slouží jako vstupy do digitálního dvojčete, a nejčastěji využívané softwary pro vyhodnocení odezvy systému. Jednotlivé softwary jsou bohužel popsány velmi zkratkovitě bez rozpoznatelného důvodu, proč je autor zahrnul. Určitě by bylo vhodné zahrnout reálné případy, na kterých byly tyto softwary použity. Autor dále vychází z nevhodných zdrojů v podobě bakalářských prací a reklamních brožur daných firem, nicméně je třeba zmínit, že digitální dvojčata jsou spjaty převážně s firmami, a proto získat relevantní informace může být obtížné. Některé informace nejsou pravdivé, jako například to, že se Ansys nevěnuje chemickým reakcím. Dále systém učení digitálního dvojčete není dostatečně popsán. Autor pouze popisuje postup strojového učení, nikoliv jakým způsobem trénování funguje či co je výstupem této metody. V páté kapitole je shrnuta současná situace v oblasti lopatkových strojů. Autor zde uvádí několik příkladů reálných aplikací. V textu autor aplikace bohužel pouze ve zkratce popisuje, chybí diskuze či podtrhnutí podstatných informací pro budoucí koncept digitálního dvojčete čerpadla. S ohledem na limitovaný počet veřejných aplikací na lopatkové stroje bych určitě doporučil rozšířit oblast zájmu o další strojírenské aplikace. V rámci přípravy konceptu je prakticky jedno, o jakou aplikaci se jedná, a tak by bylo možné získat užitečné informace i z jiných oblastí. V poslední kapitole autor představuje koncept digitálního dvojčete čerpadla. Opět je silnou stránkou popis získávání dat ze sensorů, kde autor v krátkosti komentuje získávání dat jednotlivých vstupních veličin. Mnohem horším dojmem ovšem působí část o zpracování dat, která působí, že autor neví, jak by celý proces fungoval. Například autor uvádí: „U každého snímače, který byl výše popsán a poskytuje určité množství informací, musí být použit určitý vyhodnocovací software. Zde bude použito právě strojové učení, které bude z naměřených dat určovat, které z hodnot jsou relevantní.“ Není jasné, co myšleno vyhodnocovacím softwarem, co si autor představuje pod strojovým učením, ani proč je důležité určit, které hodnoty jsou relevantní. Dále autor uvádí, že pro strojové učení s učitelem je nutné dopředu připravit dataset buď z experimentu v laboratoři nebo z reálného běhu už nasazeného čerpadla. Není jasné, k čemu by takovýto dataset byl, protože podstatou digitálního dvojčete je získat informace, které tradičním měřením nejsme schopni získat. Dále autor uvádí, že data by byla převedena do softwaru Ansys, kde by došlo k vyhodnocení odezvy čerpadla skrze Fluid Structure Interaction (FSI) simulaci. Pomocí Ansysu je sice možné tento typ simulace řešit, nicméně je naprosto nereálné, aby byla získávána odezva v reálném čase, protože FSI analýza čerpadla je příliš časově náročná. V praxi veškeré simulace mohou zabrat klidně měsíce a následně je vytvořena zjednodušená reprezentace (tzv. redukovaný model), která umožňuje získat odezvu na vstupní data ze sensorů v reálném čase. Na základě představeného konceptu bohužel soudím, že autor nepochopil podstatu digitálních dvojčat, což je způsobeno hlavně „spolehnutím se“ prakticky na dva zdroje z literatury. Příště bych doporučil vyjít přímo z rešeršních článků zabývajících se využití digitálních dvojčat ve strojírenství. Dále bych doporučil stanovit míru komplexity, která je od digitálního dvojčete očekávána. Pro digitální dvojče čerpadla by bylo možné využít odezvové plochy místo strojového učení. Zároveň je třeba zmínit, že problematika digitálních dvojčat je značně nad rámec bakalářského studia, protože je nutné pochopit značné množství komplexních oblastí a nabyté informace vhodně spojit dohromady. Bakalářskou práci i přes značné nedostatky doporučuji k obhajobě a doufám, že autor prokáže přinos práce u obhajoby.

eVSKP id 137026