Raziskovalni projekti so (so)financirani s strani Javne agencije za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
- Članica UL: UL Fakulteta za strojništvo
- Šifra projekta: J2-4470
- Veda: Tehnika
- SICRIS: Raziskave zanesljivosti in učinkovitosti računanja na robu v pametni tovarni z uporabo tehnologij 5G (cobiss.net)
Raziskovalni projekt J2‑4470
Raziskave zanesljivosti in učinkovitosti računanja na robu v pametni tovarni z uporabo tehnologij 5G
(1. 10. 2022 – 30. 9. 2025)
1. Osnovni podatki o projektu in (so)financerju
Raziskovalni projekt J2‑4470 je temeljni raziskovalni projekt, (so)financiran s strani ARIS – Javne agencije za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije. Projekt poteka na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani, v okviru področja Industrijska proizvodnja in tehnologija.
Cilj projekta je razvoj metodologije za integracijo tehnologije 5G in računanja na robu (edge computing) v pametne proizvodne sisteme ter nadgradnja referenčnega arhitekturnega modela LASFA. Projekt prispeva k dvigu fleksibilnosti, odzivnosti in učinkovitosti proizvodnih procesov ter k razvoju prihodnjih digitalnih tovarn, digitalnih dvojčkov in industrijskih sistemov 4.0/5.0.
2. Projektna skupina
Vodja projekta
- prof. dr. Niko Herakovič – https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/7006
Člani projektne skupine
- dr. Marko Šimic – https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/34044
- dr. Miha Pipan – https://cris.cobiss.net/ecris/si/en/researcher/38205
- dr. Denis Jankovič – https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/49966
- dr. Mihael Debevec – https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/13146
- dr. Matevž Resman – https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/45530
- dr. Jure Murovec
- dr. Hugo Zupan
- Filip Jure Vuzem – https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/researcher/55566
Projektna skupina je tesno sodelovala tudi s Telekomom Slovenije d.d., AKOS in industrijskimi partnerji.
3. Vsebinski opis projekta
Proizvodni procesi generirajo vse več podatkov, kar predstavlja izziv za klasične centralizirane sisteme obdelave. Namen projekta je bil:
- razviti arhitekture povezljivosti s tehnologijo 5G,
- razviti metode porazdeljene obdelave podatkov na robu,
- nadgraditi eksperimentalno pametno tovarno UL FS z 5G infrastrukturo,
- razviti algoritme, digitalne dvojčke in simulacijske modele,
- analizirati zmogljivosti različnih komunikacijskih protokolov (OPC UA, MQTT, AMQP, Modbus, CoAP, EtherCAT …) v omrežjih 5G SA in NSA,
- razviti metodologijo za sistematično vrednotenje parametrov komunikacijskih omrežij (latenca, jitter, izguba paketov, pasovna širina).
Raziskave so potekale v realnih pogojih v Demo centru Pametna tovarna, ki je bil nadgrajen s 5G bazno postajo in industrijskimi 5G modemi, kar je omogočilo poglobljeno eksperimentalno analizo.
4. Faze projekta in izvedene aktivnosti
Faza 1 – Nadgradnja arhitekture LASFA
- vključitev robnih naprav in 5G komunikacijskega nivoja,
- prilagoditev arhitekturnega okvira za modularne in distribuirane proizvodne sisteme.
Rezultat: nova arhitektura LASFA+EC+5G za industrijo 4.0/5.0.
Faza 2 – Analiza komunikacijskih tehnologij
- obsežna analiza industrijskega WiFi, LTE, 5G, LoRaWAN, Sigfox, NB‑IoT, ZigBee, BLE, Z-Wave,
- identifikacija omejitev IoT tehnologij za industrijska okolja,
- potrditev prednosti 5G SA za aplikacije IIoT.
Rezultat: matrika performansov in kriteriji ustreznosti komunikacij.
Faza 3 – Nadgradnja eksperimentalnega okolja
- implementacija 5G SA/NSA omrežja v sodelovanju s Telekomom Slovenije,
- integracija robnih naprav, modulov in algoritmov za lokalno odločanje,
- postavitev nove infrastrukture v Demo centru Pametna tovarna 2.
Rezultat: popoln 5G‑podprt raziskovalni ekosistem.
Faza 4 – Razvoj algoritmov in podatkovnih metod
- algoritmi za merjenje parametrov omrežja,
- algoritmi za zajem in obdelavo podatkov na robu,
- algoritmi za lokalno krmiljenje proizvodnih procesov,
- razvoj ekspertnega sistema za hidravlično stiskalnico (98,7 % izboljšanje).
Rezultat: podatkovno podprti modeli za optimizacijo procesov v realnem času.
Faza 5 – Digitalni dvojčki in simulacijski modeli
- avtomatizirano generiranje simulacijskih modelov,
- integracija strojnega vida in AAS za pridobivanje podatkov,
- povezava digitalnega dvojčka s 5G komunikacijskim nivojem.
Rezultat: prva celovita metodologija digitalnih dvojčkov z upoštevanjem parametrov 5G omrežja.
Faza 6 – Eksperimentalne validacije
- primerjalne analize protokolov v LAN/WiFi/5G,
- analize zakasnitev, prepustnosti in zanesljivosti,
- testiranja z industrijskimi scenariji.
Rezultat: eksperimentalno preverjeni modeli za industrijsko prakso.
Faza 7 – Diseminacija, sodelovanja in vpliv
- sodelovanje z AKOS pri razvoju regulativnih usmeritev,
- predstavitve na konferencah ASM’23 in ASM’24,
- vključitev rezultatov v pedagoški proces ter v industrijske delavnice,
- sodelovanje pri novih EU projektih (Widera Excellence HUBS – 5G, AI; H2020 RIA).
5. Bibliografske reference (neposredno iz projekta)
Znanstveni članki
- Vuzem F. J., Pipan M., Zupan H., Šimic M., Herakovič N.: Automated Generation of Simulation Models and a Digital Twin Framework for Modular Production (Systems, 2025).
- Pipan M., Šimic M., Herakovič N.: Performance Benchmarking of 5G SA and NSA Networks for Wireless Data Transfer (Journal of Sensor and Actuator Networks, 2026).
- Jankovič D., Pipan M., Šimic M., Herakovič N.: Polynomial Regression-Based Predictive Expert System for Enhancing Hydraulic Press Performance over a 5G Network (Applied Sciences, 2024).
- Pipan M., Debevec M., Herakovič N.: Improved Static Model for Pneumatic Artificial Muscle (Actuators, 2025).
- Pipan M., Šimic M., Vončina L., Herakovič N.: Use of 5G Technology in Manufacturing Processes and Systems (Ventil, 2024).
- Pipan M., Herakovič N.: Povezovanje industrijske opreme v 5G omrežje (Ventil, 2025).
Vse objave so odprtodostopne in vključujejo ustrezne navajane projektne podatke (številko projekta, financerja, afiliacije).