Grupa Wirtualnego
Wytwarzania
Wykorzystujemy technologie Przemysłu 4.0 do projektowania systemów informatycznych wspomagających procesy wytwarzania — od cyfrowych bliźniaków i zaawansowanych symulacji numerycznych, przez systemy monitorowania w czasie rzeczywistym, aż po immersyjne interfejsy VR/AR/MR i narzędzia sztucznej inteligencji.
Czym się zajmujemy?
Grupa Wirtualnego Wytwarzania to zespół naukowców i inżynierów działający w ramach Katedry Informatyki Stosowanej i Modelowania na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.
Pod kierunkiem dr hab. inż. Marcina Hojnego, prof. AGH wykorzystujemy technologie Przemysłu 4.0 do projektowania systemów informatycznych wspomagających procesy wytwarzania w przedsiębiorstwach. Łączymy inżeniериę obliczeniową, inteligentne algorytmy i technologie immersyjne, budując kompletne ekosystemy wspomagania decyzji w warunkach przemysłowych.
Nasze obszary badań
Obszary badawcze
Łączymy inżynierię obliczeniową, analitykę danych i technologie immersyjne, budując kompletne ekosystemy wspomagania decyzji w warunkach przemysłowych.
Cyfrowe bliźniaki
Wdrażamy cyfrowe bliźniaki na poziomie komponentu, zasobu i procesu — odwzorowanie stanowisk i linii technologicznych z monitoringiem w czasie rzeczywistym oraz predykcją zachowania systemu.
Symulacje FEM / SPH
Autorskie narzędzia symulacyjne oparte o metodę elementów skończonych i SPH — wspomaganie projektowania technologii formowania metali z~wykorzystaniem obliczeń HPC/GPU.
VR / AR / MR
Interaktywne interfejsy operatorskie, środowiska szkoleniowe VR, systemy wspomagania utrzymania ruchu AR oraz przemysłowe HMI z technologią Mixed Reality.
AI / ML i analityka danych
Systemy wnioskowania oparte o uczenie maszynowe, optymalizacja parametrów technologicznych, analiza danych procesowych oraz adaptacyjna kontrola jakości w czasie rzeczywistym.
IIoT i edge computing
Rozwiązania Przemysłowego Internetu Rzeczy z przetwarzaniem brzegowym do monitorowania, akwizycji danych procesowych i optymalizacji technologii produkcyjnych na krawędzi sieci.
HPC / GPU computing
Obliczenia wysokowydajne na kartach graficznych — symulacje czasu rzeczywistego, analiza termomechaniczna procesów i wsparcie obliczeniowe dla cyfrowych bliźniaków złożonych linii produkcyjnych.
Grupa Wirtualnego Wytwarzania
Działamy w ramach Katedry Informatyki Stosowanej i Modelowania na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie. Nasz zespół prowadzi dr hab. inż. Marcin Hojny, prof. AGH.
Budujemy cyfrowe bliźniaki na poziomie komponentu, zasobu i procesu. Łączymy autorskie kody obliczeniowe FEM/SPH z obliczeniami HPC/GPU, systemami AI/ML, technologiami VR/AR/MR oraz rozwiązaniami IIoT i edge computing — tworząc kompletne ekosystemy wspomagania decyzji dla przemysłu metalurgicznego i wytwarzania.
Współpracujemy z partnerami takimi jak IFE — Institute for Energy Technology (Kjeller, Norwegia), Sieć Badawcza Łukasiewicz — Instytut Obróbki Plastycznej (Poznań) oraz Sieć Badawcza Łukasiewicz — Instytut Metalurgii Żelaza (Gliwice), realizując projekty finansowane m.in. z programów NCBiR, NCN, INNOLOT, PBS i MNiSW.
Dysponujemy Laboratorium Rzeczywistości Wirtualnej (VR), Rozszerzonej (AR) i Programowania Grafiki 3D wyposażonym w gogle VR, kontrolery haptic, stacje robocze z kartami GPU oraz infrastrukturę edge computing.
Poznaj nasze badaniaNasz zespół
Poznaj badaczy i inżynierów tworzących Grupę Wirtualnego Wytwarzania.
Wybrane projekty
Realizacje badawcze i wdrożeniowe prowadzone we współpracy z przemysłem, w ramach grantów oraz prac doktorskich.
Zaawansowane techniki wytwarzania kadłubów silników lotniczych
Problem: Produkcja wysokoobciążonych kadłubów silników lotniczych ze stopów Inconel wymaga precyzyjnego kształtowania z zachowaniem wąskich tolerancji geometrycznych i strukturalnych — tradycyjne metody nie zapewniały powtarzalnej jakości.
Rozwiązanie: Opracowanie zaawansowanych technik kształtowania plastycznego, w tym zgniatania obrotowego z nagrzewaniem laserowym, wspomaganych modelami numerycznymi i symulacjami FEM do optymalizacji parametrów procesu.
Partner: Pratt & Whitney Rzeszów • Program strategiczny INNOLOT
Nowa przepona prasy tunelowej
Problem: Dotychczasowe przepony pras tunelowych w przemyśle lotniczym miały ograniczoną trwałość i nie spełniały wymagań nowych procesów formowania — konieczne było zaprojektowanie ulepszonej konstrukcji.
Rozwiązanie: Opracowanie nowej, ulepszonej przepony prasy tunelowej z wykorzystaniem analiz numerycznych MES, optymalizacji geometrii narzędzia i doboru materiału, co pozwoliło na wydłużenie żywotności i poprawę jakości wyrobów.
Partner: PZL Mielec • Nr umowy: 5.5.180.054
Wieloskalowa metodologia 3D — stal w ekstra‑wysokich temperaturach
Problem: Wyznaczanie właściwości mechanicznych stali odkształcanej w ekstra‑wysokich temperaturach (stan półciekły) jest niezwykle trudne eksperymentalnie — próbka traci spójność, a tradycyjne metody nie dają wiarygodnych wyników.
Rozwiązanie: Opracowanie wieloskalowej metodologii 3D łączącej badania eksperymentalne na symulatorze Gleeble 3800 z modelami numerycznymi FEM/SPH, pozwalającej na wyznaczenie zależności naprężenie–odkształcenie w zakresie temperatur bliskich solidusu.
Grant NCN: DEC-2011/03/D/ST8/04041
Materiałooszczędne puszki aluminiowe
Problem: Rosnące koszty surowców i wymogi ekologiczne wymagały opracowania technologii produkcji cieńszych puszek napojowych przy zachowaniu wymaganej wytrzymałości i szczelności.
Rozwiązanie: Opracowanie i wdrożenie kompleksowej technologii wytwarzania materiałooszczędnych aluminiowych puszek napojowych, obejmującej optymalizację procesu tłoczenia wielostopniowego i dobór parametrów kształtowania z wykorzystaniem symulacji FEM.
Partner: CAN-PACK S.A. • Program NCBiR INNOTECH
Digitalizacja 3D i kontrola jakości form ceramicznych
Problem: Ocena jakości woskowych zestawów modelowych stosowanych w odlewnictwie precyzyjnym (łopatki silników odrzutowych) wymagała nowoczesnych metod pomiarowych wykraczających poza tradycyjne techniki wizualne.
Rozwiązanie: Zastosowanie przestrzennej optycznej digitalizacji 3D, termowizji i tomografii komputerowej do oceny technologicznej jakości woskowych zestawów modelowych, z budową inteligentnego modułowego systemu prognozowania jakości form ceramicznych.
Partner: SPECODLEW • Program PBS / NCBiR
Kształtowanie obrotowe z dogrzewaniem laserowym
Problem: Formowanie obrotowe blach z materiałów trudnoodkształcalnych (Inconel, tytan) w temperaturze otoczenia prowadzi do pęknięć i niskiej jakości wyrobu — konieczne jest lokalne podgrzewanie strefy odkształcenia.
Rozwiązanie: Opracowanie modelu numerycznego kształtowania obrotowego z lokalnym dogrzewaniem formowanej blachy wiązką lasera, umożliwiającego dobór optymalnej mocy, pozycji wiązki i prędkości procesowej.
Partner: Sieć Badawcza Łukasiewicz — Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań • Nr: 1.1.110.704
Innowacyjny system monitorowania instalacji gazów medycznych
Problem: Instalacje gazów medycznych i technicznych w szpitalach oraz obiektach przemysłowych wymagają ciągłego nadzoru — nieszczelności, wady instalacji i anomalie eksploatacyjne są trudne do wykrycia tradycyjnymi metodami, a ich przeoczenie zagraża bezpieczeństwu pacjentów i generuje straty surowców. Sezonowość zużycia dodatkowo utrudnia rozróżnienie anomalii od naturalnych wahań.
Rozwiązanie: Opracowanie innowacyjnego systemu monitorowania opartego na architekturze IIoT z przetwarzaniem brzegowym, integrującego dane z wielu modalności sensorycznych (czujniki ciśnienia, przepływu, temperatury, detekcja akustyczna). System wykorzystuje fuzję danych multimodalnych oraz dedykowane algorytmy AI — w szczególności metody XAI (Explainable AI) — do detekcji anomalii, predykcji zużycia z uwzględnieniem sezonowości, identyfikacji wad i nieszczelności instalacji metodami nieniszczącymi oraz prognozowania stanów krytycznych.
Realizacja: praca doktorska mgr. inż. Jakuba Michalika • Promotor: dr hab. inż. M. Hojny, prof. AGH
Współpraca i partnerzy
Rozwijamy badania wspólnie z wiodącymi ośrodkami naukowymi i firmami technologicznymi.
Współpraca naukowa
- IFE — Institute for Energy Technology (Kjeller, Norwegia)
- Sieć Badawcza Łukasiewicz — Instytut Obróbki Plastycznej (Poznań)
- Sieć Badawcza Łukasiewicz — Instytut Metalurgii Żelaza (Gliwice)
Partnerzy przemysłowi (wybrane projekty)
- Pratt & Whitney Rzeszów — silniki lotnicze (INNOLOT)
- PZL Mielec — prasy tunelowe, lotnictwo
- CAN-PACK S.A. — technologie materiałooszczędne
- SPECODLEW — odlewnictwo precyzyjne
- Finansowanie: NCBiR, NCN, MNiSW, PBS, INNOLOT, INNOTECH
Laboratorium Rzeczywistości Wirtualnej (VR), Rozszerzonej (AR) i Programowania Grafiki 3D
Nasze laboratorium zapewnia kompletne środowisko do tworzenia immersyjnych aplikacji przemysłowych, wizualizacji wyników symulacji numerycznych oraz prototypowania interfejsów AR dla kontroli jakości.
- Gogle VR (Meta Quest, HTC Vive) i kontrolery haptic
- Stacje robocze z kartami GPU NVIDIA (obliczenia HPC/CUDA)
- Infrastruktura edge computing i bramki IoT
- Oprogramowanie: Unity, Unreal Engine, Blender, autorskie kody FEM/SPH
- Stanowiska do druku 3D i prototypowania
Najważniejsze publikacje
Wybrane monografie i artykuły naukowe opublikowane przez członków zespołu w czasopismach międzynarodowych.
Monografie
Modeling Steel Deformation in the Semi-Solid State
M. Hojny • Advanced Structured Materials, vol. 47, 2nd edition, Springer International Publishing
Projektowanie dedykowanych systemów symulacji odkształcania stali w stanie półciekłym
M. Hojny • Wydawnictwo Wzorek, 2014
Komputerowo wspomagane badania właściwości mechanicznych stali w stanie półciekłym
M. Głowacki, M. Hojny, R. Kuziak • Wydawnictwo AGH, 2012
Wybrane artykuły
| Rok | Publikacja | Czasopismo |
|---|---|---|
| 2020 | A sequential FEM-SPH model of the heating-remelting-cooling of steel samples in the Gleeble 3800 | Archives of Foundry Engineering, 20(3) |
| 2020 | Methodology of integrated modeling of high-temperature steel processing | J. Theoretical and Applied Mechanics, 58(2) |
| 2020 | The use of the CUDA architecture to increase the computing effectiveness of the simulation module… | Archives of Foundry Engineering, 20(4) |
| 2019 | A multiscale model of heating-remelting-cooling in the Gleeble 3800 | Archives of Metallurgy and Materials, 64(1) |
| 2015 | Development of software for the simulation of rolling steel under the coexistence of liquid and solid state | Archives of Metallurgy and Materials, 60(4) |
| 2012 | Parallel computation model of semi-solid steel deformation process | Steel Research International |
| 2011 | Modeling of strain-stress relationship for carbon steel deformed at temperature exceeding hot rolling range | J. Engineering Materials and Technology, 133(2) |
| 2009 | Inverse analysis applied for determination of strain-stress curves for steel deformed in semi-solid state | Inverse Problems in Science and Engineering, 17(2) |
Działalność organizacyjna
Członkostwo w komitetach organizacyjnych i programowych międzynarodowych konferencji naukowych.
ADVCOMP — International Conference on Advanced Engineering Computing and Applications in Sciences
Członkowie zespołu uczestniczą w komitetach organizacyjnych i programowych serii konferencji ADVCOMP organizowanych pod auspicjami IARIA:
Współpracuj z nami
Realizujemy projekty B+R, konsultacje eksperckie i transfery technologii. Zapraszamy firmy produkcyjne, integratorów IT oraz ośrodki badawcze do współpracy przy wdrażaniu rozwiązań Przemysłu 4.0 i 5.0.