Innowacyjny start

logo małopolska innowacyjna

Ludzie

Co można wycisnąć z komara?

Czyli jak polscy inżynierowie z PIAP kreują innowacje.

Rozmowa z dr inż. Maciejem Caderem, pracownikiem Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów PIAP w Warszawie, który na co dzień kieruje Laboratorium Szybkiego Prototypowania i Obliczeń Numerycznych – PIAP design.

W dzisiejszych czasach obserwujemy dynamiczny rozwój nowych technologii w różnych gałęziach przemysłu i gospodarki. Nowoczesne i innowacyjne produkty wręcz zasypują nas zewsząd, a powstają m.in. w takim instytucie jak PIAP. Czy dzisiaj, aby stworzyć innowacje naprawdę trzeba od razu myśleć o hiper rakiecie, która porwie ludzkość na Marsa?

robot arm 2658318 1920

Dlaczego zdecydowałeś się na rozpoczęcie własnej kariery właśnie w Instytucie PIAP?
Maciej Cader:
Tak naprawdę już jako mały chłopiec bardzo, ale to bardzo interesowałem się otaczającym mnie światem. W sumie poniekąd najgorsze było to, że nie miałem precyzyjnie określonych zainteresowań. Po prostu każdy nowy temat pochłaniał mnie niemalże dogłębnie. W dzieciństwie dosłownie połykałem książki z „dziedziny” – jak to jest zrobione? Jak to działa? Zrób to sam… Eksperymenty dla każdego, itd. To tak naprawdę zostało mi do dzisiaj. Z takim podejściem, cały czas interesując się nowymi technologiami, po maturze wybrałem kierunek studiów Automatyka i Robotyka na Politechnice Warszawskiej, który ukończyłem ze specjalizacją Robotyka. Już w trakcie studiów postanowiłem poszukać miejsca stażu, praktyk a nawet wolontariatu w jakiejś firmie, która dynamicznie rozwijałaby nowe technologie oraz nowatorskie rozwiązania w obszarze w którym podjąłem studia. I tu z pomocą przyszedł promotor mojej pracy inżynierskiej, który zaproponował, że mogę tą pracę wykonać przy współpracy z Instytutem PIAP. Nie ukrywam, że trochę wystraszony, pamiętam jak dziś - 5 lutego 2005 roku - umówiłem się na spotkanie z ówczesnym kierownikiem Zespołu Systemów Mobilnych w PIAP, który po rozmowie przyjął mnie do Zespołu. Byłem wtedy szczęśliwy, bo doskonale wiedziałem, że pracują nad innowacyjnymi technologiami, oraz że realizują ambitne projekty badawcze. Jak się okazało ten dzień stał się początkiem mojej wielkiej życiowej przygody w świecie nowych technologii, niesamowicie ciekawych rozwiązań inżynierskich oraz trudnych i ambitnych problemów naukowych i badawczych. W PIAP oprócz pracy inżynierskiej, wykonałem również pracę magisterską, a po niej przyszedł czas decyzji – co dalej? Oczywiście było to pytanie retoryczne… bo już wtedy wiedziałem, że praca w takim Instytucie to właśnie spełnienie moich najskrytszych marzeń zawodowych. Chyba inni też to zauważyli (śmiech) …bo od 15 września 2008 zostałem przyjęty do Ośrodka Systemów Mobilnych w Instytucie PIAP, gdzie dziś kieruję jednym ze specjalistycznych laboratoriów.

robot 3009602 1920

To nie wszystko jeżeli chodzi o twoją pracę w PIAP. Pełnisz jeszcze funkcję sekretarza Rady Naukowej oraz koordynatora ds. współpracy z przemysłem wydobywczym, energetycznym i petrochemicznym, jesteś adiunktem PIAP, bierzesz czynny udział w konferencjach i forach międzynarodowych. Publikujesz, dotarłam do ponad 50 publikacji, których jesteś autorem lub współautorem, masz zgłoszenia patentowe. Dużo tego. Poza tym nie było łatwo umówić się z tobą na wywiad. Twoja praca jest chyba wyczerpująca?
Moja praca w PIAP to życiowa pasja. Jak sobie wszystko poukładasz i jeszcze coś w dodatku cię pasjonuje, wciąga, to nie odczuwasz zmęczenia. Wtedy każdy dzień to przygoda.

Każdy dzień to przygoda – ładnie powiedziane w kontekście pracy w Instytucie Badawczym o takich osiągnięciach w dziedzinie szeroko pojętej Automatyki i Robotyki. PIAP to chyba takie miejsce gdzie rodzą się innowacje i taki trochę inkubator innowacji.
Zdecydowanie. Tu nie ma miejsca na nudę. Co roku PIAP może pochwalić się coraz to nowszymi rozwiązaniami, innowacyjnymi produktami oraz bardzo ciekawymi projektami badawczo – rozwojowymi, które realizujemy sami lub we współpracy krajowej i międzynarodowej…

Mówisz „PIAP” ale przecież PIAP to wy, pracownicy…
…wow, powiedziałaś dokładnie tak, jak mój dyrektor…to chyba dobrze wróży (śmiech).

…chodziło mi o to, że nowe produkty Instytutu PIAP, właśnie te innowacje to wasze dzieła, które rodzą się gdzieś w waszych głowach. I właśnie o to chciałam cię zapytać - skąd inżynierowie PIAP i nie tylko w PIAP, czerpią inspiracje do swojej pracy i do wymyślania nowych rzeczy?
Z naukowcami i inżynierami, podobnie zresztą jak z każdym, jest tak że posiadają różnorakie i własne źródła inspiracji. Mam wielu kolegów naukowców, dla których przeróżne rzeczy są inspirujące. Można powiedzieć, że cały świat jest inspirujący. Bogactwo fauny i flory, procesy fizyczne i biologiczne zachodzące w przyrodzie, ewolucja i zjawiska przyrody, ludzie i maszyny. Trudno wskazać jakieś konkretne źródła. Podobnie jest ze mną. To nie jest tak, że każdy nowy pomysł rodzi się podczas przejażdżki na rowerze, czy podczas wpatrywania się w gwiazdy przez teleskop albo jeszcze w wyniku długotrwałych obliczeń matematycznych. Uważam, że dobry naukowiec czy inżynier to ktoś, kto w pewnym sensie patrzy wąsko, a widzi szeroko. Czyli musi koncentrować się na swojej dziedzinie, którą powinien rozwijać, i w której powinien się specjalizować ale jednocześnie powinien być wrażliwy i czujny na to co go otacza i na problemy, z którymi się styka w życiu codziennym. To właśnie jest podstawą narodzin każdej inspiracji – jakiś problem do rozwiązania lub zagadnienie, które należy zoptymalizować, polepszyć. Jak już znajdzie się problem lub wspomniane zagadnienie, to wtedy bazując na wiedzy, którą rozwijasz w ramach swojej specjalizacji, zaczynasz zastanawiać się nad propozycją rozwiązania. Zaczynasz szukać rozwiązań w otaczającym cię świecie. Jeżeli twoja wiedza jest zbyt wąską w stosunku do skali problemu wówczas zaczynasz konsultować rozwiązania z innymi naukowcami i inżynierami. Zaczyna się burzę mózgów. Potem tworzy się zespół specjalistów lub zespół badawczy i tak od inspiracji zaczyna się projekt, w ramach którego rozwiązujesz dany problem.

Projekt bez tytułu

Skoro ciężko jest wskazać ogólny przepis na inspirację, to czy mógłbyś zatem wskazać przykłady jak w Instytucie PIAP inspirowałeś/inspirowaliście się do tworzenia tak innowacyjnych rozwiązań?
Myślę że warto zacząć od samego początku Ośrodka Systemów Mobilnych, tj. lat 90. ubiegłego stulecia, kiedy ówczesny Zespół Systemów Mobilnych (ZSM) powstał. Historia powstania ZSM oraz rozwoju nowatorskich konstrukcji robotów mobilnych PIAP rozpoczyna się tak naprawdę tragicznie – od śmierci jednego z polskich policjantów, który zginął od wybuchu niezidentyfikowanego ładunku wybuchowego podłożonego na jednej z warszawskich stacji benzynowych. Bez wnikania w szczegóły całej akcji, policjant miał rozbroić podłożony ładunek wybuchowy, jednak coś poszło nie tak i ładunek eksplodował. Policjant rażony siłą wybuchy zginął. I to właśnie śmierć tego policjanta stała się inspiracją dla ówczesnych inżynierów z ZSM PIAP do stworzenia teleoperowanego robota, który byłby sterowany z bezpiecznego miejsca przez operatora-policjanta. Taki robot, zdalnie sterowny, miałby za zadanie podjęcie i neutralizację ładunku wybuchowego. Czyli człowiek nie musiałby już podchodzić do ładunku żeby go rozbroić, bo miałby do tego odpowiednie narzędzie – robota. Tak w roku 1996 powstał pierwszy robot miotany w Instytucie PIAP – INSPECTOR, którego dzisiaj można oglądać w gablocie na korytarzu głównym Instytutu. Od tego czasu powstała cała rodzina innowacyjnych konstrukcji robotów mobilnych. Od malutkiego taktycznego robota miotanego TRM o masie ok. 1,5 kg do dużego i szybkiego IBISa o masie ponad 300 kg. Wszystkie te konstrukcje można obejrzeć na naszej specjalnej stronie Internetowej www.antyterroryzm.com. Dzisiaj te roboty miotane, można powiedzieć– pracują – dla służb specjalnych z 14 krajów świata, realizując niebezpieczne misje głównie w tematyce neutralizacji niezidentyfikowanych ładunków wybuchowych oraz skażeń chemicznych.
Innym przykładem inspiracji może być historia projektu urządzenia do drukowania 3D, którego jestem głównym autorem. Otóż inspiracją do stworzenia tego urządzenia była rozmowa z moją czteroletnią córką. Zaczęło się od pytania – „tata, a co ty robisz w pracy?”. Akurat w tym czasie, czyli lata 2008 – 2015 bardzo intensywnie pracowałem nad wykorzystaniem technik addytywnego wytwarzania (druku 3D) do produkcji lekkich i wytrzymałych części maszyn.
W tym czasie założyłem również obecne Laboratorium Szybkiego Prototypowania i Obliczeń Numerycznych, w którym badałem i wdrażałem do produkcji dwie technologie druku 3D – FDM i PolyJet. I teraz zagwozdka – jak to wytłumaczyć czteroletniej córce? Pomyślałem sobie zatem, że wytłumaczę jej po prostu, jak pracuje maszyna realizująca produkcję części techniką FDM. FDM jest techniką – jedną z druku 3D – nakładania uplastycznionego polimeru na stół modelowy. Czyli do specjalnej głowicy, która może poruszać się w płaszczyźnie poziomej należy doprowadzić włókno polimeru, które jest uplastyczniane – topi się. Pod głowicą znajduje się stół modelowy, który może poruszać się do góry lub na dół. W ten sposób po nałożeniu pierwszej warstwy Polimeru na stół modelowy, warstwa zastyga, a stół przemieszcza się w dół o wysokość kolejnej warstwy, głowica nakłada materiał i tak aż do zbudowania części o określonej geometrii…

printer 1455165 1920 1

…tak pracuje drukarka 3D?
Dokładnie tak… w technologii FDM. Tylko teraz wytłumacz to czteroletniemu dziecku nie używając skomplikowanego słownictwa (śmiech). Wpadłem jednak na pewien pomysł – dałem córce tubkę z pastą do zębów, a sam wziąłem kartkę papieru do ręki. Powiedziałem jej, że tatuś zajmuje się w pracy takimi maszynami co budują różne części. I teraz ci pokaże jak pracują te maszyny. Powiedziałem córce żeby wyciskała pastę do zębów na kartę papieru, ale w taki sposób żeby jednocześnie rysowała na niej kółka. Ja w tym czasie będę przesuwał kartkę papieru w dół. Oczywiście zabawa była przednia, nawet wyszedł nam całkiem fajny walec. Ale po tej zabawie córka zaproponowała – tata, to teraz ja będę wyciskała pastę, a ty kręć kółka tą kartką… i to waśnie było GENIALNE!!!! Odwrócenie pracy normalnej maszyny w technologii FDM. Ta niewinna zabawa i propozycja mojej córki stały się dla mnie inspiracją do wymyślenia zupełnie nowego urządzenia do drukowania 3D. Pomysł okazał się o tyle innowacyjny, że uzyskał status zgłoszenia patentowego, który z oznaczeniem EP 2875935 A1 został zgłoszony w Urzędach Patentowych w 38 krajach Europy.
Zdarzają się też inne inspiracje, zupełnie nieprzewidywalne. Tak było w przypadku MosquitOILa – koncepcji robota przeznaczonego do oczyszczania powierzchni wód z wycieku ropy naftowej. Inspiracją do wymyślenia tej konstrukcji był potężny wyciek ropy naftowej w Zatoce Meksykańskiej, w kwietniu 2010 roku oraz… miniaturowe zwierzątko – komar. Tu historia jest naprawdę ciekawa, do tego stopnia, że miałem zaszczyt przedstawić ją w 2011 roku na międzynarodowej konferencji TEXxKrakow, razem z wizją pracy MosquitOILa oraz propozycją jak miałaby wyglądać jego konstrukcja. Po tym wystąpieniu naszą koncepcją na zrobotyzowane oczyszczanie mórz i oceanów po wyciekach ropy naftowej zainteresował się nawet pewien inwestor z USA. Mówiąc szczerze cała ta historia nadawałby się na oddzielny wywiad. Zainteresowanych odsyłam jednak do obejrzenia mojego wystąpienia, podczas którego można zobaczyć pełną wizualizację MosqiuOILa. Wystąpienie można znaleźć na kanale konferencji w serwisie YouTube. Tam każdy będzie mógł zobaczyć historię naszego innowacyjnego wynalazku, która mówi ile i co tak naprawdę można wycisnąć z komara (śmiech).

Z pewnością obejrzę całe wystąpienie, zaintrygował mnie ten kontrast – z jednej strony potężny wyciek ropy naftowej, a z drugiej małe zwierzątko. Póki co nie potrafię wyobrazić sobie jak może wyglądać ten robot. Kontynuując jednak temat inspiracji - czy zdarza się tak, że czerpiecie je np. od studentów, którzy realizują u was praktyki i staże? Jeżeli tak to czy daje im to przepustkę do rozpoczęcia kariery naukowej?
Powiem szczerze, że to wbrew pozorom nie jest taki prosty temat. W tym przypadku trzeba bardzo uważać żeby nie ukraść komuś pomysłu. To byłoby bardzo nieetyczne, gdyby rozwiązanie jakiegoś np. zagadnienia technicznego zaproponowane przez studenta, przejąć i zaimplementować w swoim rozwiązaniu. To byłaby zwyczajna kradzież, a nie inspiracja. Natomiast jest na to oczywiście kilka rozwiązań. Jeżeli student faktycznie rokuje, jest ambitny, udziela się i ma otwarty umysł wówczas proponujemy mu jakąś formę współpracy na podstawie umowy konkretnego rodzaju. Dzięki temu za pomysły czy inspiracje, którymi się dzieli otrzymuje zapłatę, według ustalonych reguł. Oczywiście bez względu na wszystko to on jest autorem pomysłu. Natomiast w ramach umów ustalane są warunki zezwolenia na kopiowanie lub modyfikację pomysłów oraz zapłata za to. W takim przypadku dalsza kariera takiego studenta w PIAP wręcz nie podlega dyskusji – jeżeli tylko jest dla niego perspektywa dalszej pracy oraz rozwoju, to zostaje zatrudniony i co więcej, sam z afiliacją PIAP może ubiegać się o granty.

mars rover 1241266 1920

Przejdźmy teraz płynnie od inspiracji do innowacji. Czytałeś zapewne wiele definicji innowacji. Wielu ludzi prowadziło na jej temat niekiedy nawet całe wykłady. Która definicja innowacji jest dla ciebie najodpowiedniejsza, czyli tak naprawdę czym dla ciebie jest innowacja?
Faktycznie czytałem wiele definicji innowacji i usłyszałem na jej temat sporo odczytów i referatów. Nie chciałbym jednak polemizować z tymi wszystkimi dziełami o innowacji. Dlatego w tym przypadku pójdę za Albertem Einsteinem, który kiedyś powiedział tak: „Jeżeli czegoś nie potrafisz prosto wyjaśnić, to znaczy, że niewystarczająco to rozumiesz”. Nie wiem czy spotkałaś się w języku potocznym z takim stwierdzeniem, że jakaś rzecz lub produkt „ma to coś” lub że „jest sprytny”. Ja w sumie z takim stwierdzeniem spotykam się dość często, ale nie koniecznie tylko w kontekście wyrafinowanych produktów czy pomysłów. Raczej takim zdaniem opisuje się coś co jest w pewnym sensie sprytnie przemyślane, dobrze zaprojektowane i w dodatku koszt tego rozwiązania jest adekwatny do zysku jaki daje wykorzystanie tego wynalazku w życiu codziennym. Jak na to wszystko nałożymy jeszcze fakt, że nikt takiego rozwiązania do tej pory nie zaproponował i jest ono znacznym, jeżeli nie przełomowym usprawnieniem czegoś, np. życia lub funkcjonowania ludzi, maszyn, może jakiś procesów itp. to to właśnie będzie innowacja według mnie oczywiście. Jak sobie to dobrze przemyślisz to bardzo szybko odkryjesz, że innowacja to nie tylko hiper rakieta międzyplanetarna usprawniająca ekspansję ludzkości na inne obiekty układu słonecznego. W kontekście mojego rozumowania innowacja, to również może być drobiazg, np. przesunięcie oczka w igle do szycia z góry na dół, czyli tam gdzie znajduje się jej ostrze. Zwróć uwagę że dzięki temu prostemu pomysłowi mogliśmy zacząć erę maszyn do szycia. Zwróć również uwagę, że innowacja może mieć jakiś konkretny obszar działania czyli może mieć różną skalę oddziaływania. Może dotyczyć grupy ludzi, firmy, województwa, kraju, a może rodziny jakiś konkretnych maszyn. Czyli to wcale nie oznacza, że innowacja musi od razu zwojować świat. Przy okazji, osobiście uważam też, że współcześnie bardzo duża innowacji powstaje na styku rożnych dziedzin nauki, np. biologii i robotyki, medycyny i elektroniki itp.

No dobrze mamy już innowacyjny produkt, który powstał, dajmy na to w wyniku jakiegoś projektu badawczego - czyli następny krok to wdrożenie. Czy wdrażanie innowacji to duży problem?
Wdrożenie innowacji jest przede wszystkim kosztowne, a koszt wdrożeń bardzo zależy od tego co wyprodukowaliśmy i jakiej dziedziny „to coś” dotyczy. Np. wdrażając innowacje w obszarach związanych z medycyną będzie nas zapewne czekała długa droga przez certyfikację i badania kliniczne. Nowości wdrażane w dziedzinie maszyn i technologii, to sterta dyrektyw i norm, które musimy spełnić żeby maszyna mogła być bezpieczna i bezpiecznie eksploatowana przez człowieka. Innowacje wdrażane w branżach np. lotniczej lub kosmicznej, to długotrwałe badania niezawodności podzespołów. W tym wszystkim należy jeszcze uwzględnić pokonanie barier mentalnych środowiska, do którego tą innowację mamy wdrażać… bo przecież można powiedzieć – nagle – wprowadzamy coś zupełnie innego, nowego, czyli w pewnym sensie zaburzamy dotychczasowy porządek rzeczy.

Mam już inspiracje, wymyśliliśmy już innowacje i przeszliśmy żmudny proces wdrożenia. Ty pewnie masz już za sobą takie procesy w niejednym przypadku. Na koniec chciałabym cię zapytać jaki projekt, który powstały dzięki twojej osobie, lub z twojej inicjatywy uważasz za najbardziej innowacyjny?
Myślę, że był to projekt, w wyniku którego wprowadziłem do PIAP technologie addytywne – druk 3D. Pamiętasz jak powiedziałem, że innowacja może mieć jakiś swój zdefiniowany obszar działania? Nie musi dotyczyć rozwiązań w ujęciu globalnym. Tak właśnie było z laboratorium, którym kieruję. W czasie kiedy go zakładałem analogiczne jednostki powstawały w Niemczech i USA. Jednak skali PIAP i w sumie w skali naszego kraju takie laboratorium było innowacją. Kompletnie zmieniło podejście inżynierów do produkcji części maszyn, oraz dało możliwości wytwarzania części, których nie dało się wytwarzać technikami standardowymi. To był naprawdę przełom. Dzisiaj to „po prostu” nowoczesne narzędzie pracy, które pozwala nam rozwijać… innowacyjne konstrukcje maszyn. Teraz dzięki laboratorium możemy koncentrować się na wytwarzaniu i badaniach części, z tak zwaną zaprogramowaną geometrią wewnętrzną i zewnętrzną. W tym kierunku prowadzimy obecnie badania, ale o nich z racji tajemnicy nie mogę nic więcej powiedzieć na chwilę obecną.

IMG 0812

dr inż. Maciej Cader

Brzmi bardzo ciekawie – czyli umawiamy się na następny wywiad o częściach z zaprogramowaną geometrią wewnętrzną i zewnętrzną? Zapachniało innowacją.
(śmiech) jeżeli tylko badania wyjdą pozytywnie i będziemy mieli się czym pochwalić.

O to akurat się nie martwię znając PIAP. Bardzo dziękuję za wywiad. Był inspirujący, życzę tobie i twojemu zespołowi wielu inspiracji do wymyślania nowych innowacji i sił do ich wdrożeń.
Również bardzo dziękuję. Trzymaj kciuki.

Autor tekstu: Magdalena Morawiec, Administracja publiczna I rok, UEK


Instytut PIAP jest wiodącą jednostką badawczą w Polsce, działającą w obszarach nowych technologii w automatyce i robotyce. Instytut oprócz realizacji projektów badawczych i badawczo – rozwojowych z dużym sukcesem komercjalizuje wyniki badań. PIAP sprzedaje swoje produkty – specjalistyczne roboty mobilne – do kilkunastu krajów świata, m.in. do Korei Południowej. W Polsce zajmuje się głównie automatyzacją i robotyzacją linii produkcyjnych oraz fabryk. PIAP posiada własny odział zamiejscowy w Toruniu oraz dwie spółki: PIAP-ScienTech utworzoną na potrzeby komercjalizacji oraz upowszechniania wyników prac badawczych, oraz PIAP Space dedykowaną do realizacji projektów badawczych oraz zleceń komercyjnych w obszarze technologii kosmicznych.