Podpora výuky předmětu automatizace
na technických středních školách

Doc. Ing. Ladislav Maixner, CSc.,
Českomoravská společnost pro automatizaci

 Ve světě kolem nás hraje au­tomatizace stále významnější roli. Tvrzení se netýká jen výrob­ní sféry, kde jedním z předpo­kladů efektivní produktivity prá­ce je zpravidla i přiměřené využi­tí automatizačních prostředků, ale i oblasti předvýrobní a nevýrobní (zabezpečovací technika, automa­tizace provozu budov atd.). Tvůr­ci učebních plánů všech oborů středních škol jsou si významu automatizace všech oblastí lidské činnosti vědomi a v potřebném rozsahu zařazují předměty auto­matizace a automatizační techni­ka téměř do všech oborů na tech­nických středních školách.

Absolventi technických střed­ních škol se stávají uživateli pro­středků vybavených automatizač­ní technikou a mnohdy i jejími tvůrci.  Konkurenční tlaky vedou k používání stále nových metod a hlavně prostředků automatizač­ní techniky, aby bylo dosaženo požadovaných efektů. To ovšem zna­mená vybavit absolventy střed­ních škol poznatky o nejnovějších konstrukčních prvcích automatizační techniky i o jejich využití. Rychlý rozvoj oboru působí, že se dosud používané učební pomůc­ky a především učebnice stávají stále méně aktuálními.   

Výuka automatizace na střed­ních školách se stala námětem semináře, který pro učitele středních škol uspořádala v říjnu 1996 Českomoravská společnost pro automatizaci ve spolupráci se Střední průmyslovou školou v Kutné Hoře. Výsledkem jedná­ní byla dohoda o přípravě učeb­ních textů pro předměty automa­tizace a automatizační technika, které by s využitím všech nejno­vějších poznatků a prostředků zachytily oblast automatizace v plné šíři její rozmanitosti.

Českomoravské společnosti pro automatizaci se podařilo soustředit potřebnou skupinu středoškolských a vysokoškolských učitelů - odborníků - k práci na tex­tech.

Veškerá látka byla  rozdělena do čtyř tematických celků, soustředě­ných do samostatných sešitů:

1. Systémové pojetí automatizace
2. Automatické řízení
3. Prostředky automatizační techniky
4. Automatické systémy

 Každý tematický celek zpra­coval kolektiv asi pěti odborní­ků. Sešity byly důsledně lektoro­vány našimi předními specialis­ty v automatizaci a konzultovány ve VÚOŠ Praha.

Skupinu autorů prvního sešitu vedl doc. Ing. Branislav Lacko, CSc. (VUT Brno). Sešit obsahuje historický vývoj automatizace, výklad základních pojmů, objas­ňuje důvody vedoucí k uplatnění automatizace a její přínosy. Popi­suje metodiku systémového pří­stupu k uplatnění automatizace a základy využití projektového ří­zení. Samostatná kapitola je věno­vána systémovým návrhům auto­matizace ve výrobě ve vztahu k technologičnosti konstrukce vý­robku a k využité výrobní techno­logii. Závěr sešitu tvoří  úvod do kybernetiky a přehled základních trendů v automatizaci.

Druhý sešit (Ing. Rudolf Vorá­ček, VOŠ a SPŠ Žďár nad Sáza­vou) obsahuje výklad spojité i ne­spojité automatické regulace. Jsou popsány vlastnosti členů regulač­ního obvodu i regulovaných sou­stav, algebra blokových schémat, vlastnosti regulátorů, kritéria kva­lity regulačních obvodů. Je objas­něno logické řízení, kombinační logika, základy Booleovy algeb­ry a sekvenční logika. Je zmíněna fuzzy logika a podán popis pro­gramovatelných automatů. Tema­tiku sešitu uzavírá Úvod do dis­krétního (nespojitého) řízení.

Prostředky automatizační tech­niky jsou obsaženy ve třetím seši­tu, jehož hlavním autorem je doc. Ing. Pavel Beneš, CSc. (ČVUT Praha). Prostředky jsou rozděleny nejprve podle vztahu k informaci, podle energie signálu, podle dru­hu signálu, konstrukce, funkce ad. Jsou popsány prostředky pro získávání informace (čidla, vysí­lače, snímače), prostředky pro získávání a úpravu signálu (mechanický, pneumatický, hydrau­lický a optický přenos, zesilova­če, tvarovače, filtry, převodníky) a prostředky pro zpracování infor­mace (relé, stykače, integrované obvody, ústřední regulační členy P, PD, PI, PID, nespojité regulá­tory, PLC atd.). Velká pozornost je věnována akčním členům ­elektrické motory, krokové mo­tory, lineární pohony, pneumatic­ké pohony, hydraulické pohony a regulační orgány.

Záměrem čtvrtého sešitu (Dr. Ing. František Oplatek, ISŠ-COP Sezimovo Ústí) je podat přehled využití automatizace v systé­mech. Velmi podrobně jsou roze­brány průmyslové roboty a ma­nipulátory, jejich konstrukce, po­hony, převody, odměřování, programování i příklady využití. Následující kapitola o číslicovém řízení výrobních strojů obsahuje interpolační postupy, principy CNC řízení obráběcích strojů a příklady programování. Jednotí­cím prvkem automatických sys­témů jsou prostředky přenosu in­formací (komunikace). Kromě popisu jednotlivých přenosových kanálů a sběrnic se autor zabývá topologií, metodami přístupu a technickými prostředky sítí, včet­ně modemů a potřebné modula­ce. Automatizované a automatic­ké výrobní systémy jsou demon­strovány především na příkladech pružných výrobních systémů pro obrábění s využitím CIM. Nevý­robní systémy jsou reprezentová­ny automatickými zabezpečova­cími systémy a automatickou technikou bytů a budov.

Náplň učebních  textů je koncipována tak, že poskytuje větší množství informací, než je možné v ome­zeném rozsahu vyučovacích ho­din s žáky probrat. Tím je učite­li poskytnuta možnost vybrat lát­ku tak, aby jeho tematický plán byl v souladu s předepsanou učební osnovou předmětu, vyho­voval zaměření školy, formoval znalosti žáka v souladu s po­žadavky, které na absolventy kladou průmyslové subjekty a naplňoval vlastní představy učitele.

Pro žáky a studenty je nejú­činnější metodou poznání příklad z praxe nebo procvičení látky na vhodných učebních pomůckách v laboratoři. Praktická cvičení zpravidla doprovázejí výuku au­tomatizační techniky na středních školách. Proto je v textech zařa­zena zvláště v sešitu 2 a 3, celá řada cvičení a laboratorních pra­cí. Jsou zde rovněž doporučeny učební pomůcky, které jsou vhod­né k cvičení a navrženy jednot­livé laboratorní úlohy.

Vhodné učební pomůcky ­čidla, stavebnice regulačních ob­vodů, programovatelné automa­ty, počítače, průmyslové roboty (vhodné pro školy), CNC stroje a systémy, pneumatické a hyd­raulické stavebnice a příslušné programové prostředky – jsou nezbytné pro efektivní výuku au­tomatizace a automatizační tech­niky. Proto snahou škol, škol­ských úřadů i vedení resortu by mělo být vytvářet podmínky pro nákup didaktické techniky pro výuku automatizace v rámci da­ných možností rozpočtu.

Využití zpracovaných odbor­ných učebních textů pro automa­tizaci není omezeno pouze na vý­uku na středních školách. Obec­ná platnost a systémové pojetí zpracování umožňují využít tex­ty i jako učební pomůcky např. v rámci uplatnění norem pro ří­zení jakosti i při snaze o aplikaci systému TQM.

 Všechny čtyři díly učebnice „Automatizace a automatizační prostředky“ (v celkovém rozsahu 700 stran textu) vyšly v roce 2000 v nakladatelství Computer Press Brno.

K 30. 6. 2006 bylo prodáno:

• 1. díl - 2000 ks
• 2. díl - 4200 ks
• 3. díl - 3500 ks
• 4. díl - 1700 ks