Cơ điện tử - Hướng phát triển tất yếu

Trong 12 công trình, cụm công trình vừa được tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học và công nghệ (KH&CN) năm 2005, có 2 cụm công trình thuộc lĩnh vực cơ điện tử (CĐT). Điều đó chứng tỏ hiện các đề tài về cơ điện tử ở Việt Nam đã có ý nghĩa lớn về khoa học công nghệ, về hiệu quả kinh tế - xã hội và đã trở thành một xu thế phát triển của ngành cơ khí và tự động hoá. Nhân sự kiện này, tác giả điểm lại sự phát triển trên thế giới và gợi mở một vài vấn đề nhằm phát triển hiệu quả lĩnh vực công nghệ cao này ở nước ta trong thời gian tới.

Cơ hội và thách thức của cơ điện tử Việt Nam.

Cơ hội và thách thức của cơ điện tử đối với quá trình hội nhập nền kinh tế toàn cầu của Việt Nam.

Toàn cầu hoá là xu thế tất yếu không thể tránh khỏi đối với các quốc gia và Việt Nam cũng không phải là ngoại lệ. Vấn đề là chúng ta chủ động hay bị động trong quá trình hội nhập nền kinh tế toàn cầu này. Cơ điện tử một ngành khoa học và công nghệ nổi trội đang làm thay đổi thế giới mang lại cho chúng ta nhiều cơ hội, và không ít thách thức trong qúa trình hội nhập này. Chúng ta hãy điểm qua một số cơ hội và thách thức này đối với sự phát triển của Cơ điện tử Việt Nam:

1. Cơ điện tử – cơ hội vàng cho Việt Nam và mỗi chúng ta

Thị trường là động lực thúc đẩy sự phát triển và là cơ hội vàng cho sự phát triển cơ điện tử của Việt Nam. Phải nói quá trình hội nhập đã mở cửa thị trường cho các sản phẩm của ta sang mọi châu lục. Thị trường của các sản phẩm cơ điện tử là thị trường mới không chỉ ở trong nước mà ở cả các nước đang phát triển và phát triển trên toàn cầu. Đây là thị trường chưa bị bão hoà nên mức độ cạnh tranh chưa khốc liệt. Mặt khác nhu cầu sử dụng các sản phẩm cơ điện tử ngày càng nhiều và chủng loại sản phẩm cơ thể nói là vô tận. Các sản phẩm cơ điện tử được hình thành từ các ý tưởng thông minh hoá, bổ sung các chức năng mới cho các sản phẩm hiện hành và tạo ra các sản phẩm mới bằng sự tích hợp liên kết nhiều công nghệ cao trong sản phẩm từ đơn giản đến phức tạp. Như vậy ta có thể thông minh hoá, tạo linh hồn và cảm xúc cho các đồ dùng, thiết bị, máy móc xung quanh ta sáng tạo nên các sản phẩm mới với các chức năng vượt trội. Có thể tưởng tượng từ cái chăn biết tự động đắp cho em bé ngủ mỗi khi bé trở mình, hoặc biết ru cho bé ngủ khi cần thiết, các thiết bị gia dụng biết ngoan ngoãn vâng lời và tự học để chiều lòng theo các tập quán và sở thích riêng của chủ nhân, cái kính biết tự động đổi số trong quá trình sử dụng phù hợp với thị giác của người dùng, đến các bộ quần áo biết tự động kiểm tra sức khoẻ cảnh báo chủ nhân và tự động gọi cấp cứu mỗi khi cơ sự cố nguy hiểm.

Hệ thống sản xuất công nghiệp hiện đại với khả năng hoạt động linh hoạt. Toàn bộ hệ thống có thể thay đổi hoạt động để sản xuất ra sản phẩm mới mà không phải thay thế hệ thống sản xuất.

Xu thế phát triển của cơ điện tử ngày nay

* Xu thế hướng sản phẩm

Trên thực tế sự gắn kết hữu cơ nhiều công nghệ trong một sản phẩm đã có từ lâu trước cả khi khái niệm “cơ điện tử” mà các chuyên gia Nhật đưa ra. Ví dụ công nghiệp hàng không, công nghiệp vũ trụ và công nghiệp quốc phòng đã cho ra các sản phẩm như máy bay, tên lửa có điều khiển, tàu ngầm trinh sát không người lái hàng thập kỷ nay.

Vệ tinh nhân tạo, một hệ thống toàn diện đa chức năng 

Thế nào là công nghiệp cơ điện tử?

Ta có các ngành công nghiệp cơ khí, điện tử, công nghiệp tự động hoá, công nghiệp công nghệ thông tin, công nghiệp chế tạo đầu đo, cơ cấu chấp hành, vậy có nền công nghiệp cơ điện tử hay không? Có ý kiến cho rằng cơ điện tử là sự tích hợp của các ngành công nghệ có sẵn nên việc chế tạo các sản phẩm cơ điện tử hoàn toàn có thể dựa trên các ngành công nghiệp hiện có nêu trên.Nói vậy cũng đúng vì thực tế hiện nay việc chế tạo, sản xuất các sản phẩm cơ điện tử đang phải dựa vào các nhà máy sản xuất của các ngành công nghiệp hiện có.Tuy nhiên một khi số lượng và chủng loại sản phẩm cơ điện tử ngày càng nhiều trên thị trường thì hiển nhiên sẽ hình thành ngành công nghiệp cơ điện tử. Vậy công nghiệp cơ điện tử là gì và nó cós những đặc trưng gì khác với các ngành công nghiệp hiện hành?

Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học hay công nghệ?

Hiển nhiên cơ điện tử với sự kết hợp tối ưu của công nghệ cơ, điện tử, điều khiển... dễ được coi là một lĩnh vực công nghệ hơn là một lĩnh vực khoa học. Điều này một phần cũng do hiện nay chưa hình thành được nền tảng khoa học, cơ sở lý luận của cơ điện tử. Ngược lại đối với cơ khí ta có cơ học là nền tảng khoa học; tự động hoá có lý thuyết điều khiển tự động và lý thuyết hệ thống làm nền tảng; điện tử có các phương trình maxell, lý thuyết mạch, công nghệ thông tin có lý thuyết automat, cơ sở dữ liệu, lý thuyết thông tin ... làm nền tảng. Vậy cơ điện tử có nền tảng khoa học của nó hay không?

Hệ thống sản xuất linh hoạt MPS cơ điện tử

Đặc trưng của sản phẩm cơ điện tử

Trong bài trước chúng ta đã tìm hiểu những định nghĩa, khái niệm cơ bản, nền tảng hình thành nên ngành cơ điện tử. Vì thì có gì khác biệt giữa sản phẩm cơ điện tử so với các sản phẩm của các lĩnh vực công nghệ khác, các phân tích trong phần dưới sẽ chỉ dẫn chúng ta điều đó.

Nhiều chuyên gia về tự động hoá cho rằng cơ điện tử chả là cái gì mới. Khi xây dựng các hệ thống điều khiển tự động các chuyên gia tự động hoá đã phải làm công việc tích hợp hệ thống, kết nối đầu đo, cơ cấu chấp hành, máy tính điều khiển, viết phần mềm đo - điều khiển và lựa chọn cả các thiết bị giao diện để điều khiển các quá trình công nghệ kể cả các hệ cơ. Như vậy các hệ thống tự động hoá cũng đã tích hợp nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ khác nhau từ lâu. Điều này hoàn toàn đúng và thực tế để xây dựng được các hệ thống điều khiển quá trình cơ học, các chuyên gia tự động hoá cũng phải hiểu thấu đáo các mô hình, quá trình động lực học của hệ cơ học và của cả các đầu đo, cơ cấu chấp hành mới tích hợp được một hệ thống hoạt động ổn định và tối ưu. Mặt khác phương pháp tích hợp các hệ thống điều khiển này không chỉ cho riêng các đối tượng, quá trình cơ mà các chuyên gia tự động hoá còn làm nhiều hơn trong lĩnh vực điều khiển các quá trình công nghệ và tự động hoá công nghiệp (điều khiển lò phản ứng, điều khiển nồi hơi hay tự động hoá quá trình xử lý nước thải...).

Robot tự hành khám phá sao Hoả Opportunity của NASA, robot có hàng tăm chức năng khác nhau để phục vụ mục đích tỉm hiểu chi tiết về sao hỏa

Định nghĩa về ngành cơ điện tử, cơ điện tử là gì?

Cơ điện tử ( Mechatronics) ra đời như là kết quả tất yếu của sự phát triển công nghệ hiện đại. Cơ điện tử hình thành trên một nền công nghệ cao, thông minh, linh hoạt. Những xu hướng mới đang tạo ra ra cơ hội và thách thức cho cơ điện tử như hệ cơ sinh học tích hợp, máy tính lượng tử, hệ thống pico và nano, và những công nghệ khác đang triển khai. Tương lai của cơ điện tử đầy tiềm năng .

Cơ điện tử được hiểu là một công nghệ mới đang phát triển và mở rộng với tốc độ nhanh, nên khó có thể có ngay được một định nghĩa chính xác.Một định nghĩa quá cứng bây giờ có thể gây nhiều hạn chế, thiếu chính xác trong tương lai. Ta đã thấy điều này qua ba thập kỷ phát triển của Cơ điện tử.

Tuy vậy một nét chung nhất được thừa nhận và cũng là bản chất của Cơ điện tử là sự “liên kết cộng năng của nhiều lĩnh vực để tạo ra những sản phẩm mới có những tính năng vượt trội”. Sự liên kết cộng năng này mang lại nhiều cơ hội và không ít thách thức cho sự phát triển của chính cơ điện tử. Hay có thể hiểu một cách giản đơn: Cơ điện tử về cơ bản là sự kết hợp phức hợp của các ngành cơ khí, điện tử, và tin học. Sản phẩm cơ điện tử có những đặc trưng riêng và ưu thế so với các hệ thống công nghệ độc lập khác.