The impact of arterial input function determination variations on prostate dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging pharmacokinetic modeling: a multicenter data analysis challenge, part II

This multicenter study evaluated the effect of variations in arterial input function (AIF) determination on pharmacokinetic (PK) analysis of dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) data using the shutter-speed model (SSM). Data acquired from eleven prostate cancer patients were shared among nine centers. Each center used a site-specific method to measure the individual AIF from each data set and submitted the results to the managing center. These AIFs, their reference tissue-adjusted variants, and a literature population-averaged AIF, were used by the managing center to perform SSM PK analysis to estimate Ktrans (volume transfer rate constant), ve (extravascular, extracellular volume fraction), kep (efflux rate constant), and τi (mean intracellular water lifetime). All other variables, including the definition of the tumor region of interest and precontrast T1 values, were kept the same to evaluate parameter variations caused by variations in only the AIF. Considerable PK parameter variations were observed with within-subject coefficient of variation (wCV) values of 0.58, 0.27, 0.42, and 0.24 for Ktrans, ve, kep, and τi, respectively, using the unadjusted AIFs. Use of the reference tissue-adjusted AIFs reduced variations in Ktrans and ve (wCV = 0.50 and 0.10, respectively), but had smaller effects on kep and τi (wCV = 0.39 and 0.22, respectively). kep is less sensitive to AIF variation than Ktrans, suggesting it may be a more robust imaging biomarker of prostate microvasculature. With low sensitivity to AIF uncertainty, the SSM-unique τi parameter may have advantages over the conventional PK parameters in a longitudinal study

Integration of machine operators with shop floor control system for Industry 4.0

Research focused on integration of machine operators with information flow in manufacturing process according to Industry 4.0 requirements are presented in this paper. A special IT system connecting together machine operators, machine control, process and machine monitoring with companywide IT systems is developed. It is an answer on manufacture of airplane industry requirements. The main aim of the system presented in the article is full automation of information flow between a management level represented by Integrated Management IT System and manufacturing process level. From the management level an information about particular orders are taken, back an on-line information about manufacturing process and manufactured parts are given. System allows automatic identification of tasks for machine operator and particular currently machined part. Operator can verify information about process and tasks. System allows on-line analyzing process data. It is based on information from machining acquired: machine operator, process and machine monitoring systems and measurement devices handled by operator. Process data is integrated with related order as a history of particular manufactured part. System allows for measurement data analysis based on Statistical Process Control algorithm dedicated for short batches. It supports operator in process control. Measurement data are integrated with order data as a part of history of manufactured product. Finally a conception of Cyber-Physical Systems applying in integrated Shop Floor Control and Monitoring systems is presented and discussed

Integration of Advanced Monitoring in Manufacturing Systems

Novel concept of monitoring systems integration, reference models and test application for manufacturing are presented in the paper. Research results are an answer for industry needs for development of IT solutions that will allow to integrate information flow in production systems. The idea of standalone advanced monitoring devices connection with Shop Floor Control, MRP/ERP and machine operators is discussed. The concept of monitoring systems integration has been formally described by reference models. They corresponds with original multilayer data structure proposed on the base of data tree. Data model allows to describe orders, products, processes and to save monitoring results. Both kind of models has been the base for implementation of the integrated monitoring system demonstrator. The demonstrator developed in the frame of research was built on the base of multiagent technology. It allows to keep high flexibility and openness of the system, as well as easy implementation of various intelligent algorithms for data processing. Currently, an application of integrated monitoring system for real production system is developed. The main problems and future development of monitoring integration in discrete production are presented and discussed in the article

Transformations taking place in manufacturing companies

Przemiany zachodzące w gospodarce w skali makro determinują możliwości rozwoju firm produkcyjnych, co z kolei powinno wpływać na rozwój kierunków specjalizacji naukowej badań prowadzonych w danym kraju. Kluczowym procesem determinującym zmiany zachodzące w szeroko pojętych procesach produkcyjnych jest stale postępująca globalizacja, w jej wyniku firmy z krajów wysokorozwiniętych przenoszą najbardziej kosztochłonne fragmenty procesów produkcyjnych do krajów niskokosztowych. Sytuacja ta nakłada się na postępujące zmniejszanie zatrudnienia w sektorze produkcji, co z kolei wpływa na tworzenie się nowego modelu społeczeństwa, zwanego społeczeństwem postindustrialnym. Wymienione procesy skutkują głębokimi zmianami w procesach produkcyjnych, podlegają one dekompozycji i fragmentaryzacji, w wyniku outsourcingu i offshoringu najbardziej kosztowne elementy procesu przynoszone są do krajów niskokosztowych. W rezultacie w najbardziej rozwiniętych krajach wysokokosztowych następuje koncentracja produkcji o wysokiej wartości dodanej, natomiast w krajach o niskim koszcie wytwarzania następuje koncentracja najbardziej kosztochłonnych fragmentów procesów produkcyjnych. Sytuacja ta wpływa na zmianę gospodarczej mapy świata. Znajomość zmian zachodzących w gospodarce powinna mieć kluczowe znaczenie w określaniu kierunków badań prowadzonych w danym kraju, w tym również w Polsce.Economy changes determine production company's development, it should influence on the direction of research in a particular country. The main process forcing changes in the economy is a globalization. As a result of it companies from developed countries move costly production to low cost countries. It results fragmentation of the production process and concentration of the most profitable production in developed countries. Such trends influence on changes of economy map of the whole World. In the article an analysis of trends in the manufacturing process organization is done. A particular stress is put on globalization, segmentation of production process and innovation

Distributed multiagent shop floor control and monitoring system

Rozwój systemów produkcyjnych oraz stały wzrost oczekiwań klientów wymaga od firm coraz szerszego wprowadzania systemów nadzorujących procesy wytwórcze, stan maszyn oraz jakość produktów i historię ich wytwarzania. Monitorowanie procesów, maszyn i produktów, jest technicznie możliwe za pomocą coraz bardziej udoskonalanych systemów wykorzystujących zawansowane metody pomiarowe, algorytmy przetwarzania danych oraz wsparcie układów wykorzystujących tzw. sztuczną inteligencję. Jednakże wprowadzenie powszechnego nadzoru nad całymi procesami, kluczowymi maszynami i wszystkimi wyrobami wymaga szybkiego przetwarzania bardzo dużej liczby danych. Dodatkowo system taki musi być zintegrowany z funkcjami sterującymi. Implementacja zintegrowanego systemu monitorowania na bazie powszechnie stosowanej architektury klient-serwer wymagałaby budowy skomplikowanego, drogiego i mało elastycznego systemu. W artykule przedstawiono badania prowadzone nad opracowaniem zintegrowanego wieloagentowego systemu monitorowania wytwarzania realizowane na Politechnice Warszawskiej w Zakładzie Automatyzacji Obrabiarek i Obróbki Skrawaniem.Continuously growing international competition in manufacturing sector force companies to reduce costs, at the same time rapidly increase complexity of products and quality requirements. Continuous development of manufacturing systems and increase of customer expectations requires implementation of advanced control and monitoring systems. To meet growing requirements production process should be controlled on all steps. Systems of direct control of manufacturing system, manufacturing cells, machines and performance of orders should be used. Such a system should allow for monitoring of all steps of production process according to requirements of Life Cycle Management (LCM). In article are pointed main aspects of a distributed multiagent shop floor control and monitoring system developed at Warsaw University of Technology

Modified Potential Field Method for Mobile Robot Route Calculation

Możliwość wykorzystania robotów mobilnych w przemyśle jest w dużej mierze zależna od zastosowania efektywnych systemów sterowania. Powinny one pozwalać na autonomiczne, bezpieczne i szybkie osiąganie planowanych punktów drogi. Jednym z podstawowych problemów jest wybór odpowiednich algorytmów doboru i optymalizacji ścieżki ruchu. Ich zadaniem jest bieżące wyliczanie przebiegu drogi, omijającej przeszkody, optymalnie prowadzącej robota do postawionego, często zmieniającego się celu. Istotnym problemem w wyznaczaniu ścieżki robota mobilnego jest złożoność optymalizacji. W podejściu globalnym istnieje możliwość optymalizacji całej ścieżki, jednak wymagana jest znajomość wszystkich przeszkód przed przystąpieniem do obliczeń. Uniemożliwia to bieżące reagowanie na ich zmiany. Wadą jest także wymagana duża moc obliczeniowa. Podejście lokalne pozwala na dynamiczne reagowanie na zmieniające się przeszkody i cele. Wyznaczanie drogi można zawęzić do ograniczonego obszaru wokół robota, co znacznie zmniejsza wymagania w zakresie przetwarzania danych. Wadą jednak jest brak możliwości globalnej optymalizacji. W artykule przedstawiono wyniki badań symulacyjnych metody lokalnego planowania ścieżki robota w oparciu o wyliczanie pól potencjałowych. Opracowano uniwersalny algorytm wykorzystujący zmodyfikowaną metodę pól potencjałowych oraz zbudowano aplikację pozwalającą na wykonywanie badań symulacyjnych w oparciu o mapy otoczenia. Przy wykorzystaniu opracowanej aplikacji przeprowadzono badania symulacyjne zachowania się robotów mobilnych sterowanych różnymi algorytmami oraz poruszających się w różnych środowiskach.The possibility of using mobile robots in industry is largely dependent on the application of the efficient control systems. They should be able to achieve planned road points autonomously, safety and fast. Selection of suitable algorithms for route calculation and optimization is one of the main problems. Their task is current calculation of the road, avoiding obstacles, making the leading robot achieve often changing goal. Complexity of the optimization of a mobile robot path is one of the main problems. There are two main approaches in the mobile robot path calculation: the global and local one. In the global approach it is possible to optimize the entire path. However, it requires knowledge of all the obstacles before starting calculation, so a dynamic response to changes is impossible. The disadvantage is also required significant computing power. The local approach allow for dynamic response to changing obstacles and goals. Searching of the path can be narrowed to a limited area around robot what greatly reduce the requirements with regard to the processing of data. However, disadvantage is the inability of global optimization. The article presents the results of research on new modified potential filed method development. On the base of it a universal control algorithm has been prepared. It was used for simulation based testing of the algorithm operation in various difficult conditions like local minimum

The System of Measurement Data Analysis Based on SPC Dedicated for Short Batches

W artykule przedstawiono wyniki badań opracowanej metody efektywnego pomiaru części w przemyśle lotniczym, redukującej zaangażowanie pracowników i umożliwiającej sterowanie procesem w oparciu o wyniki pomiarów. Stosując ideę SPC opracowano metodę analizy danych dostosowaną do nadzorowania i sterowania produkcją krótkich serii wysoko dokładnych części. Została ona zaimplementowana w zbudowanym w ramach badań systemie pomiarowym składającym się z dedykowanej aplikacji informatycznej współpracującej z systemem ERP zarządzającym zlecaniami produkcyjnymi, systemem zarządzania danymi technologicznymi i pomiarowymi oraz elektronicznymi urządzeniami pomiarowymi. Zbudowany system pomiarowy pozwalający na automatyzację zaawansowanego przetwarzania danych pomiarowych jest obecnie poddawany testom przemysłowym.The article presents results of the research on new data analysing method suitable for control of production of high quality parts manufactured in short batches. The method was implemented in the IT measurement system. It allows automation of most of operations done by machine operator. It is also integrated with the ERP system for orders management, the system of process data management, barcodes sensors for parts and documentation identification and electronic measurement tools

Beware of the Robot: A Highly Interactive and Immersive Virtual Reality Training Application in Robotic Manufacturing Systems

Part 3: Human Factors, Learning and InnovationInternational audienceA highly interactive and immersive Virtual Reality Training System (VRTS) is developed, in terms of an educational serious game that simulates the cooperation between industrial robotic manipulators and humans, executing manufacturing tasks. “BeWare of the robot” application ultimately aims at studying the acceptability of human-robot collaboration, when both human and robot share the same workspace. The initial version of the application was evaluated by a group of users. Experimental results on usability and technical aspects are presented and several remarks about users’ experience and behavior in the virtual world are discussed