Matematyka –120 h
Ciągi i szeregi liczbowe. Elementy logiki i teorii zbiorów. Funkcja, funkcje elementarne. Liczby zespolone. Algebra macierzy. Równania i układy równań algebraicznych. Rachunek różniczkowy i całkowy funkcji jednej i wielu zmiennych. Równania różniczkowe zwyczajne i cząstkowe. Elementy geometrii analitycznej i przestrzennej. Elementy rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
stosowania aparatu matematycznego do opisu zagadnień mechanicznych i procesów technologicznych.
Fizyka – 60 h
Ogólna teoria względności. Podstawy mechaniki klasycznej. Elementy termodynamiki fenomenologicznej. Podstawy hydromechaniki. Teoria pola. Grawitacja. Drgania i fale. Elektryczne i magnetyczne właściwości materii. Elektrostatyka i elektromagnetyzm. Elektryczność. Fale elektromagnetyczne. Polaryzacja, interferencja i dyfrakcja fal. Elementy optyki falowej i geometrycznej. Elementy fizyki ciała stałego. Elementy fizyki jądrowej. Promieniotwórczość naturalna i sztuczna.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
określania i pomiaru podstawowych wielkości fizycznych; rozumienia zjawisk fizycznych w przyrodzie i technice; wykorzystywania praw fizyki w technice oraz projektowaniu i eksploatacji maszyn.
Nauka o materiałach – 90 h
Materia i jej składniki. Materiały techniczne naturalne i inżynierskie – porównanie ich struktury i własności, zastosowania. Zasady doboru materiałów inżynierskich w budowie maszyn i urządzeń. Podstawy projektowania materiałowego. Źródła informacji o materiałach inżynierskich, ich własnościach i zastosowaniach. Umocnienie metali i stopów, przemiany fazowe, kształtowanie struktury i własności materiałów inżynierskich metodami technologicznymi. Warunki pracy oraz mechanizmy zużycia i dekohezji materiałów inżynierskich. Stale i odlewnicze stopy żelaza. Metale nieżelazne i ich stopy. Materiały spiekane i ceramiczne. Szkła i ceramika szklana. Materiały polimerowe, kompozytowe, biomimetyczne, inteligentne i funkcjonalne stosowane w elektronice i mechatronice. Metody badania materiałów i układów mechatronicznych. Elementy komputerowej nauki o materiałach oraz komputerowego wspomagania projektowania materiałowego (CAMD – Computer Aided Materials Design) i doboru materiałów (CAMS – Computer Aided Materials Selection). Znaczenie materiałów inżynierskich w budowie i eksploatacji maszyn oraz mechatronice i elektronice.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
doboru materiałów inżynierskich do zastosowań technicznych.
Automatyka i robotyka z teorią sterowania – 90 h
Rodzaje i struktury układów sterowania. Elementy układów regulacji. Modele układów dynamicznych i sposoby ich analizy. Transmitancja operatorowa i widmowa. Badanie stabilności. Projektowanie liniowych układów regulacji w dziedzinie częstotliwości. Regulator PID – dobór nastaw. Rodzaje robotów i ich konstrukcje. Kinematyka i dynamika robotów – wyznaczanie trajektorii, metody przetwarzania informacji z czujników. Napędy, sterowanie pozycyjne, serwomechanizmy. Chwytaki i ich zastosowania. Podstawy programowania robotów. Nawigacja pojazdami autonomicznymi. Robotyczne układy holonomiczne i nieholonomiczne w odniesieniu do zadania planowania i sterowania ruchem. Sterowanie pozycyjno-siłowe. Metody rozpoznawania otoczenia. Języki programowania robotów. Struktury programowe. Sterowanie procesami ciągłymi. Równania stanu. Sprzężenie zwrotne od stanu. Przesuwanie biegunów, obserwatory stanu. Dyskretne układy regulacji. Regulacja predykcyjna, warstwowa struktura układów sterowania – realizacje przemysłowe. Sterowanie procesami dyskretnymi. Sterowanie sekwencyjne, symulacje, priorytetowe reguły szeregowania, sieci kolejkowe. Modele optymalizacyjne: grafowe, kombinatoryczne, programowania dyskretnego – złożoność obliczeniowa. Algorytmy optymalizacji – dokładne i przybliżone. Warstwowe struktury sterowania. Sterowanie a zarządzanie. Specyfika systemów czasu rzeczywistego. Systemy operacyjne czasu rzeczywistego. Sieci przemysłowe. Rozproszone systemy automatyki.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozumienia, projektowania i implementacji podstawowych układów sterowania, automatyki i robotyki oraz automatycznej regulacji w technice – zwłaszcza przy wykorzystaniu układów mechatronicznych.
Wprowadzenie do mechatroniki
Budowa układów mechatronicznych. Funkcjonalny opis układów mechatronicznych. Integracja podukładów mechanicznych, hydraulicznych, elektrycznych i informatycznych w złożone systemy mechatroniczne. Sensory i aktuatory. Sieci AS-I (actuator – sensor – interface).
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
opisu i rozumienia istoty działania oraz budowy złożonych, zintegrowanych układów mechaniczno-elektroniczno- informatycznych; wdrażania innowacyjnych rozwiązań mechatronicznych.
Mechanika techniczna i wytrzymałość materiałów
Redukcja dowolnego układu sił. Równowaga układów płaskich i przestrzennych – wyznaczanie wielkości podporowych. Analiza statyczna belek, słupów, ram i kratownic. Elementy teorii stanu naprężenia i odkształcenia. Układy liniowo-sprężyste. Naprężenia dopuszczalne. Hipotezy wytężeniowe. Analiza wytężania elementów maszyn. Elementy kinematyki i dynamiki punktu materialnego, układu punktów materialnych i bryły sztywnej. Podstawy teorii drgań układów mechanicznych. Elementy teorii maszyn i mechanizmów oraz mechaniki analitycznej Statyka płynów. Elementy kinematyki płynów. Równanie Bernoulliego. Przepływy laminarne i turbulentne. Przepływy przez kanały zamknięte i otwarte. Równanie Naviera-Stokesa. Podobieństwa zjawisk przepływowych. Przepływy potencjalne i dynamika gazów. Podstawy mechaniki komputerowej. Techniki komputerowe w mechanice.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
rozwiązywania problemów technicznych w oparciu o prawa mechaniki oraz wykonywania analiz wytrzymałościowych elementów maszyn i urządzeń mechatronicznych.
Konstrukcja maszyn oraz grafika inżynierska
Rzut prostokątny w odwzorowaniu i restytucji elementów przestrzeni. Geometryczne kształtowanie form technicznych z wykorzystaniem wielościanów, brył i powierzchni. Normalizacja w zapisie konstrukcji. Odwzorowanie i wymiarowanie elementów maszynowych. Schematy i rysunki złożeniowe. Graficzne przedstawianie połączeń elementów maszyn. Oznaczanie cech powierzchni elementów. Zapis konstrukcji w elektrotechnice i elektronice. Wprowadzanie zmian. Podstawy teorii konstrukcji maszyn. Wytrzymałość zmęczeniowa i obliczenia zmęczeniowe. Elementy trybologii. Połączenia. Przewody rurowe i zawory. Elementy podatne. Wały i osie. Sprzęgła. Hamulce. Przekładnie mechaniczne. Metody analizy układów kinematycznych. Podstawy napędu hydrostatycznego. Algorytmy projektowania. Kształtowanie elementów maszyn na podstawie kryteriów wytrzymałościowych. Bazy danych inżynierskich w budowie maszyn. Komputerowe wspomaganie projektowania maszyn (CAD – Computer Aided Design). Modele systemu i procesu eksploatacji maszyn i urządzeń. Niezawodność elementu odnawialnego i nieodnawialnego. Niezawodność obiektów złożonych. Reguły eksploatacji z uwzględnieniem prewencji i diagnostyki. Zasady analizy danych eksploatacyjnych. Organizacja procesów obsługowych. Planowanie zasobów części zamiennych oraz regeneracji i modernizacji maszyn i urządzeń mechatronicznych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
odwzorowania i wymiarowania elementów maszyn; projektowania i wykonywania obliczeń wytrzymałościowych układów mechanicznych z zastosowaniem komputerowego wspomagania projektowania maszyn; planowania i nadzorowania zadań obsługowych dla zapewnienia niezawodnej eksploatacji maszyn i urządzeń.
Inżynieria wytwarzania
Procesy wytwarzania i kształtowania własności materiałów inżynierskich. Procesy technologiczne kształtowania struktury i własności inżynierskich stopów metali. Obróbka ubytkowa i inne technologie kształtowania postaci geometrycznej. Obróbka powierzchniowa i cieplno-chemiczna. Technologie nakładania powłok i pokryć. Elementy inżynierii powierzchni. Cięcie termiczne oraz łączenie i spajanie. Przebieg i organizacja montażu. Technologia maszyn – maszyny technologiczne. Procesy technologiczne w elektrotechnice, elektronice, optoelektronice i mechatronice. Podstawy organizacji produkcji. Projektowanie inżynierskie – konstrukcyjne, materiałowe oraz technologiczne maszyn i urządzeń mechatronicznych. Projektowanie współbieżne. Przygotowanie produkcji. Komputerowe wspomaganie projektowania procesów technologicznych (CAM – Computer Aided Manufacturing).
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
stosowania technologii wytwarzania w celu kształtowania postaci, struktury i własności produktów.
Elektrotechnika i elektronika
Obwody elektryczne prądu stałego i przemiennego. Moc i energia w obwodach jednofazowych i trójfazowych. Transformator. Maszyna szeregowa i bocznikowa prądu stałego oraz asynchroniczna i synchroniczna prądu przemiennego. Silniki elektryczne. Struktura i projektowanie napędu elektrycznego. Elementy półprzewodnikowe. Sposoby wytwarzania drgań elektrycznych, generatory. Układy prostownikowe i zasilające. Układy dwustanowe i cyfrowe. Układy elektroniczne (analogowe i cyfrowe) pomiarowe i napędowe. Elementy techniki mikroprocesorowej. Architektura mikrokomputerów. Mikrokontrolery. Nowoczesne techniki i technologie układów elektronicznych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
projektowania i analizy elektrycznych układów napędowych oraz układów sterowania maszyn i urządzeń mechatronicznych.
Informatyka i komputerowe wspomaganie w mechatronice
Architektura systemów komputerowych. Bazy danych i relacyjne bazy danych. Kompilatory i języki programowania. Programowanie proceduralne i obiektowe. Języki programowania wysokiego poziomu. Systemy komputerowego wspomagania wytwarzania oraz badań i pomiarów w technice. Analiza obrazu i przetwarzanie sygnałów. Komputerowe wspomaganie w mechatronice. Metody sztucznej inteligencji. Systemy ekspertowe – budowa, metody pozyskiwania wiedzy, mechanizmy wnioskowania. Hybrydowe systemy ekspertowe. Sztuczne sieci neuronowe – modele, klasyfikacja, metody uczenia. Algorytmy ewolucyjne – metody zarządzania populacją i jej transformacjami. Sieci komputerowe – klasyfikacja, architektura, protokoły. Sprzęt sieciowy, oprogramowanie. Zarządzanie sieciami. Zasady pracy w sieciach komputerowych, wersje sieciowe oprogramowania użytkowego. Hipertekst. Języki programowania – HTML, Java. Język modelowania UML. Ochrona zasobów w sieciach komputerowych. Programowanie sterowników przemysłowych. Sieci komunikacyjne – komputerowe i przemysłowe. Wirtualne i szybkie prototypowanie. Symulacja w czasie rzeczywistym układów sterowania.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
korzystania z sieci komputerowych i aplikacji sieciowych; stosowania komputerowego wspomagania w mechatronice; korzystania z komputerowego wspomagania do rozwiązywania zadań technicznych.
Metrologia techniczna i systemy pomiarowe
Podstawy metrologii. Zasady działania i własności metrologiczne narzędzi pomiarowych. Własności metrologiczne przyrządów pomiarowych. Analiza wymiarowa. Rachunek błędów. Czujniki inteligentne. Ocena poprawności pomiaru. Kalibracja przyrządów pomiarowych. Legalizacja przyrządów pomiarowych. Zbieranie i przetwarzanie sygnałów. Estymatory sygnałów i ich własności. Pomiar wielkości elektrycznych i mechanicznych. Metody i narzędzia pomiarowe do oceny dokładności wymiarów. Metody i sposoby oceny struktury geometrycznej powierzchni. Współrzędnościowa technika pomiarowa. Pomiary elementów maszyn złożonej postaci. Struktura i organizacja systemów pomiarowych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
posługiwania się przyrządami i systemami pomiarowymi; oceny poprawności pomiarów; prowadzenia pomiarów; posługiwania się cyfrowymi metodami pomiaru; konstrukcji systemów pomiarowych; oceny jakości przyrządów pomiarowych.
Zarządzanie, organizacja i bezpieczeństwo pracy oraz ergonomia
Podstawy teorii zarządzania i organizacji pracy. Kierunki zarządzania – naukowy, administracyjny, stosunków międzyludzkich. Podejście systemowe. Postęp techniczno-organizacyjny. Elementy organizacji produkcji. Cykl produkcyjny i zasady organizacji pracy. Cykl organizacyjny. Jakość pracy i produktu – kryteria. Procesy decyzyjne. Motywacyjne techniki zarządzania. Elementy ochrony środowiska i ekologii przemysłowej. Koncepcja zrównoważonego rozwoju. Modele i definicje zarządzania środowiskiem. Systemy zarządzania środowiskowego. Ekonomiczne i prawne aspekty funkcjonowania systemów zarządzania. Dobre praktyki w technice i technologiach. Podstawy ergonomii. Bezpieczeństwo i higiena pracy. Prawne podstawy ochrony pracy. Praca grupowa. Zasady prowadzenia działalności gospodarczej.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
stosowania zasad organizacji pracy i zarządzania – w tym środowiskowego i przez jakość; uwzględniania zasad ergonomii oraz bezpieczeństwa i higieny pracy w różnych formach aktywności; rozwiązywania konfliktów; planowania zadań; zarządzania projektami.
Mechatronika techniczna
Analiza i projektowanie systemów mechatronicznych. Modelowanie i symulacja w projektowaniu mechatronicznym. Teoria i technika systemów. Eksploatacja i serwisowanie urządzeń mechatronicznych.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
analizy, projektowania, badania, modelowania i optymalizacji złożonych systemów mechatronicznych na każdym etapie ich cyklu życia.
Mechanika techniczna
Synteza strukturalna i geometryczna (projektowanie) układów kinematycznych. Mechanika analityczna. Badania eksperymentalne, symulacje numeryczne i analiza układów wielorasowych. Mikromechanizmy i mikronapędy. Podstawy nanokonstrukcji.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
projektowania, modelowania i badania maszyn i mechanizmów.
Elektronika
Teoria obwodów. Mikroelektronika i mikronapędy. Identyfikacja i zaawansowane sterowanie. Optoelektronika. Systemy wbudowane.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
projektowania złożonych układów elektronicznych – układów sterowania, napędowych, diagnostycznych.
Informatyka techniczna
Systemy operacyjne czasu rzeczywistego. Programowanie zadań współbieżnych. Algorytmy przetwarzania sygnałów i sterowania. Przetwarzanie i analiza obrazu. Sztuczna inteligencja. Dokumentacja i jakość oprogramowania.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
projektowania systemów informatycznych czasu rzeczywistego; projektowania i przygotowywania oprogramowania; testowania oprogramowania; doboru i implementacji algorytmów przetwarzania sygnałów; przetwarzania i analizy obrazów; stosowania metod sztucznej inteligencji w mechatronice.
Zarządzanie
Zarządzanie projektami. Kierowanie zespołami ludzi. Zarządzanie jakością. Logistyka.
Efekty kształcenia – umiejętności i kompetencje:
zarządzania, organizowania i kierowania pracą w zespołach; planowania i kontroli jakości; planowania produkcji.
