Michal Fabian: Dnes už v automobilke na podlahe nenájdete olejovú škvrnu, spadnutú skrutku alebo povaľujúci sa kus plechu

Podľa odborníka nám k lepšiemu využitiu autonómnych vozidiel chýba infraštruktúra, inteligentné križovatky či komunikačné systémy.

Docent Michal Fabian sa tento rok stal laureátom Ceny za vedu a techniku 2025 v kategórii Popularizátor vedy. Ocenenie mu bolo udelené za mimoriadny celoživotný prínos v oblasti popularizácie technických a inžinierskych vied, predovšetkým v oblasti počítačovej podpory navrhovania a vývoja v strojárstve.

Michal Fabian pôsobí na Strojníckej fakulte Technickej univerzity v Košiciach, pričom v rámci výskumných aktivít sa podieľa na výskume využitia CAx prístupov navrhovania a výroby v automobilovom priemysle, návrhu tvarov komponentov automobilov, reverzného inžinierstva a rýchleho prototypovania v automotive. CAx prístupy uľahčujú navrhovanie a výrobu v automobilovom priemysle.

Laudácio doc. Ing. Michala Fabiana, PhD. (.pdf)

Ovplyvňujú celú výrobu automobilov

Akým spôsobom CAx prístupy uľahčujú navrhovanie v automobilom priemysle?

CAx prístupy uľahčujú navrhovanie a výrobu v automobilovom priemysle už skoro polstoročie a stále sa zdokonaľujú. V regióne východného bloku sa tieto systémy začali výrazne implementovať do priemyslu po páde železnej opony začiatkom deväťdesiatych rokov. Na úplnom začiatku pomáhali s tvorbou výrobnej dokumentácie v 2D grafike. Konštruktérom umožnili vytvárať zmenové konania vo výkresoch bez toho, aby museli gumovať podkladové výkresy a „škrabať“ tuš z pauzovacieho papiera. Výkres sa tvoril na obrazovke počítača a jeho finálnu podobu nakreslil ploter. Dnešné 3D grafické programy dokážu vytvárať 3D modely, analyzovať ich, simulovať stavy zaťaženia, namáhania a generovať programy pre výrobu strojných súčastí substraktívnymi alebo aditívnymi technológiami.

Ako tieto systémy pomáhajú pri riadení výrobných liniek?

Okrem toho, že sa jednotlivé diely a aj samotné výrobné linky navrhujú priamo v týchto systémoch, simuluje sa kompletný proces výroby súčiastok, zostáv dielov, vrátane zvárania karosérií, prakticky až po finálnu montáž automobilu. S obľubou sa používa pojem „digitálne dvojča“. Prakticky to znamená, že celá linka prv než sa vyrobí, inštaluje a spustí, sa modeluje a otestuje vo virtuálnom prostredí.

Dá sa vďaka nim znížiť množstvo chýb alebo nepodarkov pri výrobe?

Áno, vo virtuálnom prostredí môže dôjsť aj k stovkám možných kolízií medzi robotmi a pritom nenastane žiadna škoda. Načíta sa stav simulácie nanovo, odstránia sa chyby a pokračuje sa ďalej. Ak by sme takto linku ladili v reálnom prostredí, škody a časové straty by boli nepredstaviteľné. Simuláciami, ladením linky a kontrolou kvality sa množstvo chýb a nepodarkov znižuje prakticky na nulu.

Používajú sa aj pri kontrole kvality a sledovaní dodávateľov?

Na analýzu kvality existujú programy patriace do skupiny Computer Aided Quality (CAQ). Na sledovanie dodávateľov máme databázy v programe SAP, využívajú sa hlavne moduly Material Management (MM) a Supply Chain Management (SCM). No tu už trocha strácam pôdu pod nohami. Na to sú iní odborníci.

Prečo sú CAx systémy také dôležité v automobilovom priemysle?

Okrem už spomínaných benefitov, ako sú simulácie, zmenové konania, kontrola kvality a ladenie taktu linky, je to predovšetkým skrátenie vývoja nového vozidla, skrátenie nábehu výroby a eliminácia zbytočných časových strát v priebehu produkcie a montáže. Niekedy sa jedna modelová rada automobilu vyrábala aj 15-20 rokov. ŠKODA 105/120 sa vyrábala rovných 14 rokov do roku 1990, podvozková platforma a mechanika však bola z automobilu ŠKODA 1000MB z roku 1964. Všetko, čo sa dialo so Škodovkami medzi rokmi 1964 až 1990, by sme dnes nazývali „faceliftmi“. Súčasné modelové rady sa so železnou pravidelnosťou menia každých 7 až 9 rokov a v polovici tohto intervalu sa robí facelift – omladenie vozidla. Samozrejme facelift nie je len o tvare a estetike, ale aj o bezpečnosti, zvýšení kvality, úžitkovosti, komforte a podobne. Životný cyklus danej modelovej rady súčasných automobilov sa skracuje.

Ušetria nám čas, peniaze, chránia však aj prírodu

Ako konkrétne pomáhajú CAx systémy pri navrhovaní nových modelov áut?

V podstate v každej predošlej odpovedi je kúsok odpovede na túto otázku. Ale aby sme to zhrnuli, virtuálne prostredie nám umožňuje spraviť veľa variantov technických riešení, dokáže ich vyhodnotiť, navzájom porovnávať a nájsť to najoptimálnejšie. Každý z nás už videl auto po tzv. crash teste – rozbitý predok, nafúknuté airbagy a figuríny za volantom poznačené nárazom. Niekedy bolo potrebné vykonať 5 reálnych crash testov, pokiaľ sme dosiahli očakávané riešenie. Stálo to veľa času a ešte viac financií. Príprava testu, ťahanie káblov, lepenie tenzometrov, rozbité autá a figuríny. Dnes sa to všetko odohrá v počítači na viacero slučiek a nakoniec sa urobí jeden reálny crash test na overenie výsledkov. Podobnosť výpočtov s reálnym testom je 80 až 95 %. Podobne je to napríklad i s ladením aerodynamiky. Cieľom je, aby boli vozidlá bezpečné, komfortné a v neposlednom rade i ekologické.

Ako sa tieto systémy vyvíjali – čo sa robilo kedysi „ručne“ a čo dnes už robí počítač?

Veľmi zjednodušene. Niekedy sa kreslilo na rysovacích tabuliach s ceruzkou a tušom. Každá zmena musela byť vygumovaná a prekreslená alebo v horšom prípade vyškrabkaná žiletkou a nanovo obtiahnutá tušom. Videli ste už niekedy žiletku pri monitore počítača? Miesto gumy a žiletky sa používa funkcia „Delete“ alebo „Undo“ a následne kresliace a editačné príkazy CAD systému. Stále to robí človek, ale cez funkcie softvéru a počítača. Je to rýchle a efektívne.

Pokiaľ by ste mali porovnať vývoj výroby v automobilovom priemysle pred desiatimi rokmi a teraz, v čom vidíte najväčšie rozdiely?

Ja by som tých desať rokov predĺžil na 35 rokov. Nie že by sa za posledných 10 rokov neudial žiaden pokrok v oblasti vývoja a výroby automobilov, udial sa, ale nie až tak výrazný, aký bol od zavedenia CAx systémov. Použijem príklad, ktorý rád rozprávam študentom. Čísla, ktoré použijem netreba brať za rukolapné, ale ako príklad poslúžia dobre. Keď som bol v roku 1987 na exkurzii v Automobilových závodoch, národnom podniku Mladá Boleslav, zaujala ma zvarovňa. Na zvarovni bolo 600 zváračov a manipulačných robotníkov a možno 40 robotov. Dnes je v závodoch ŠKODA Auto viac ako 4000 robotov a 800 operátorov, ktorí zabezpečujú riadenie, údržbu a kontrolu. V roku 1987 sa pritom vyrábalo v Mladej Boleslave približne 250 000 áut ročne, dnes je to cez 1 milión. Bez počítačovej podpory vývoja a výroby by to nebolo možné. Kvalita výroby sa nedá porovnať a čistota a hygiena výrobných hál je v dnešných časoch príkladná. Dnes už v automobilke na podlahe nenájdete olejovú škvrnu, spadnutú skrutku alebo povaľujúci sa kus plechu.

Najväčšou slabinou elektromobility je chýbajúca infraštruktúra nabíjacích staníc

Ako podľa vás zmení automobilový priemysel umelá inteligencia v kombinácii s CAx systémami?

Čakal som takú otázku. Vzhľadom na to, že mám svoj vek a nie som vizionár, ale skôr konzervatívny realista, nedovolím si dať presnú odpoveď. Pri takýchto debatách mi stále napadne text skupiny Katapult z roku 1980. Album sa volal 2006. Citujem: „Až suroviny budem vozit z Měsíce, až počasí bude řídit družice, až budem létat na Venuši na výlet, až za nás budou počítače přemýšlet. Pak bude možná pozdě na to chtít se ptát? Co děti, mají si kde hrát?“ Ich vízia sa splnila len čiastočne. Predpovedali dovoz surovín z Mesiaca, výlety na Venušu a riadenie počasia z družíc, čo im nevyšlo. No počítače už za nás rozmýšľajú. No nepredpokladali, že Steve Jobs vtesná do obalu „smartfónu“ počítač, ktorý sa vtedy vmestil do menšej výrobnej haly. A deti sa nehrajú na stromoch a ihriskách ale vo virtuálnom prostredí svojich mobilov. Ale aby som sa úplne nevyhol odpovedi na túto otázku. Áno, AI už dnes dokáže navrhnúť a vytvoriť 3D tlačiareň a tiež dokáže vytvoriť 3D počítačový model. Ale zatiaľ je nad tým všetkým človek.

Sú tieto technológie dôležité aj pri výrobe elektromobilov a autonómnych vozidiel?

Určite áno. Elektromobil nie je nič iné ako automobil s inou formou pohonu. Spaľovací motor nahradil elektromotor a palivovú nádrž akumulátory. Najväčšou slabinou elektromobility je chýbajúca infraštruktúra nabíjacích staníc, nie len v mestách na sídliskách, ale aj v rámci diaľničnej siete. A čo sa autonómnych vozidiel týka? Taktiež chýba infraštruktúra, inteligentné križovatky, komunikačné systémy medzi križovatkou a autom, autami navzájom a tak ďalej. Vzhľadom na to, že diaľnicu medzi Bratislavou a Košicami budujeme od roku 1973, som v oblasti nasadenia autonómnych vozidiel do premávky na Slovensku tak trocha skeptik. Nemôžme pre autonómne vozidlá vytvoriť nejakú rezerváciu, kde to bude fungovať a inde nie. Autonómne autá by mali fungovať všade v bežnej premávke. Nie je to len vec techniky a AI, ale aj cestnej siete a infraštruktúry. Ja som veľký fanúšik vysokorýchlostnej železnice. Ak by sme na železniciach v osobnej doprave prevádzkovali rýchlosť 250 km/h, dostali by sme sa vlakom južnou trasou z centra Bratislavy do Košíc za 2 hodiny. Kto by si v takom prípade sadal do auta alebo do lietadla? Predpokladám, že málokto.

Čo je podľa vás najväčšia výzva, ktorú ešte musia autonómne vozidlá prekonať?

Jednoznačne pre ne musíme vytvoriť už spomenutú infraštruktúru. Stále je aj otvorená aj otázka legislatívy. Technika samotných vozidiel by bola možno pripravená, ale infraštruktúra a legislatíva zaostávajú.

Boli ste ocenený za mimoriadny celoživotný prínos k popularizácii technických a inžinierskych vied, predovšetkým v oblasti počítačovej podpory navrhovania a vývoja v strojárstve. Akým spôsobom sa snažíte popularizovať technické a inžinierske vedy?

Na akademickej pôde je na to množstvo príležitostí. Od publikovania výsledkov výskumu, cez workshopy, konferencie, projekty, až po prednášky v posluchárňach a cvičenia v laboratóriách. Dnes je najväčším problémom zaujať študenta, nielen čo sa výuky týka. Problém je „zapáliť“ študenta pre aktivity, ktoré sú nad rámec študijných povinností. Treba vedieť výuku zorganizovať tak, aby študenti videli, že učenie sa oplatí. Už v rámci klasickej výuky sa vytvárajú skupinky aktívnych poslucháčov, ktorí sa len tak nezmieria s realitou odprednášaného. Chcú veci podložiť faktami, diskutovať o problémoch, chcú príklady z praxe a hľadať vlastné riešenia. Naša fakulta dlhodobo núka študentom možnosť zapájať sa do projektov MyMachine, do robotického futbalu, pretekov Shell-Eco Marathon, prípravy exponátov na výstavy. Dlhodobo spolupracujeme s Technickým vývojovým centrom ŠKODA Auto v Mladej Boleslave, kde sa študenti musia najprv popasovať s návrhom automobilového hliníkového disku a potom, ako svoj návrh odprezentujú pred odborníkmi z vývoja, majú možnosť   v automobilke absolvovať letnú stáž, po ktorej získavajú tému diplomovej práce. Toto sú jedny z aktivít, ktorými propagujeme vedu a výskum.

A nakoniec si dovolím tvrdiť, že najlepším propagátorom vedy je úspešné uplatnenie sa absolventov v oblastiach, ktoré sú svojou podstatou, tak trocha zahalené rúškom tajomstva. A to je vývoj v automobilovom priemysle. Keď na workshope o vývoji automobilov, ktorý organizujeme už 15 rokov, prednášajú naši absolventi, je to pre poslucháčov nižších ročníkov doslova magnet. Keď vidia, že sa chlapci, ktorých ešte nedávno stretávali na chodbách školy, podieľajú na vývoji nových automobilov, to ich naštartuje zapájať sa do aktivít nad rámec študijných povinností. Preto si myslím, že najlepšími popularizátormi vedy a techniky sú úspešní absolventi, ktorí nielen v praxi rozvíjajú to, čo sa na škole naučili.

(RR)