Tài liệu Cơ điện tử_ Chiến lược phát triển khu công nghệ cao Hòa Lạc docx

Cơ điện tử - một hướng nghiên cứu ưu tiên trong chiến lược phát triển khu công nghệ cao Hoà lạc Chu Hảo1, Nguyễn Cao Mệnh2, Phạm Anh Tuấn2, Nguyễn Như Vinh1 1 Ban quản lý khu Công nghệ c

Cơ điện tử - một hướng nghiên cứu ưu tiên trong chiến lược phát

triển khu công nghệ cao Hoà lạc Chu Hảo1, Nguyễn Cao Mệnh2, Phạm Anh Tuấn2, Nguyễn Như Vinh1

1 Ban quản lý khu Công nghệ cao Hoà Lạc, 45 Tuệ Tĩnh, Hà nội

2 Viện Cơ học Hà nội, 264 Đội cấn, Hà nội

Tóm tắt: Khu Công nghệ cao Hoà lạc (KCNCHL) được xây dựng

theo quyết định số 198/1998/QĐ-TTG ngày 12/10/1998 của Thủ tướng

Chính phủ nhằm đóng vai trò quan trọng trong quá trình công nghiệp

hoá, hiện đại hoá đất nước, góp phần xây dựng nền kinh tế dựa trên tri

thức tại Việt Nam và tạo ra một thành phố khoa học theo mô hình liên

kết “Khoa học - Đào tạo - Công nghiệp Công nghệ cao” Trong chiến

lược phát triển KCNCHL những Công nghệ cao được ưu tiên là: Công

nghệ thông tin, Công nghệ sinh học, Cơ điện tử, Công nghệ vật liệu

mới và Công nghệ thân môi trường Đối với hướng nghiên cứu Cơ điện

tử mục tiêu chính là: "Nghiên cứu, phát triển và chế thử sản phẩm Cơ

điện tử trong các lĩnh vực: Năng lượng mới, Robot, Thiết kế Cơ điện

tử, Chẩn đoán máy, Công nghệ CAD/CAM, Chế tạo sản phẩm Cơ điện

tử".

1 Tổng quan về khu công nghệ cao Hoà Lạc

1.1 Hoàn cảnh ra đời:

Tại Việt Nam, Dự án lớn về Công nghệ thông tin (CNTT) do Thủ tướng chính phủ phệ duyệt, có ý nghĩa quan trọng và cần thiết trong đẩy mạnh các ứng dụng của CNTT tại toàn quốc và sự phát triển của ngành công nghiệp CNTT, gồm cả những chương trình có ý nghĩa lớn tới sự phát triển của CNTT liên quan tới nguồn nhân lực, cơ sở hạ tầng CNTT và v.v Công nghiệp CNTT đã được ưu tiên phát triển hàng đầu của Quốc gia và trở thành ngành công nghiệp chính tại Việt nam ở những năm khởi động của thế kỷ thứ 21 Dự án phát triển KCNCHL (gọi tắt là HHTP) đã được ủng hộ cao coi như ưu tiên hàng đầu trong dự án Quốc gia về cơ sở vật chất cho nhiệm vụ và mục đích của Quốc gia

Mặt khác, chính phủ Nhật đã tuyên bố đóng góp cho sự phát triển CNTT tại các nước ASIAN trong phát triển nguồn nhân lực, phát triển cơ sở hạ tầng của CNTT và các hoạt

động liên quan khác với CNTT

1.2 Mục đích của HHTP:

Đóng một vai trò quan trọng trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá theo hướng xây dựng nền kinh tế dựa trên tri thức tại Việt nam

Tạo ra một thành phố khoa học dựa trên mô hình sự kết hợp giữa Khoa học - Đào tạo - Công nghiệp công nghệ cao

Nuội dưỡng sự phát triển nguồn nhân lực có kiến thức về công nghệ cao

Thúc đẩy các hợp tác trong và ngoài nước trong việc phát triển và sử dụng công nghệ cao Rút ra được các kinh nghiệm quý báu cho việc tạo lập các khu công nghệ cao khác trong

tương lai ở Việt nam

1.3 Các giai đoạn phát triển HHTP:

Giai đoạn 1 (đến năm 2005, 800 ha): Giai đoạn này nhằm xây dựng cơ sở hạ tầng cơ bản,

phát triển phòng ban chính cho R&D&E (Nghiên cứu & Phát triển & Đào tạo); Tạo ra một môi trường có chức danh; thúc đẩy khuyến khích đầu tư; chuyển giao công nghệ tập trung chính vào CNTT; Công nghệ sinh học và Cơ điện tử

Giai đoạn 2 (đến năm 2010, 1200 ha): Hợp nhất mối liên kết giữa Khoa học - Đào tạo -

Công nghiệp công nghệ cao trong các công nghệ tiên tiến, làm chủ được các công nghệ nhập khẩu, thương mại hoá các kết quả nghiện cứu và khuyến khích thúc đẩy hợp tác Quốc

tế

Giai đoạn 3 (đến năm 2020, 1650 ha): Phát triển và tạo dựng được các công nghệ cao và

chuyển giao các kinh nghiệm đó tới các khu công nghệ cao khác trên toàn Quốc

2 Mechatronics - một công nghệ mới

Sự thay đổi nhanh chóng trong nhiều lĩnh vực của kỹ thuật do ảnh hưởng ngày càng tăng của công nghệ thông tin và kỹ thuật điện tử tiên tiến Các phương pháp cổ điển và cách thức tiếp cận truyền thống không còn đáp ứng được thực tiễn công nghiệp ngày nay

Sự thách thức kỹ thuật mà chúng ta phải đối mặt trong tương lai ngày càng tăng Nhiều vấn

đề mới đòi hỏi phải được giải quyết bằng cách tiếp cận liên ngành Các rào chắn giữa các chuyên ngành sẽ bị xoá bỏ khi chúng cản trở, các quy luật mới được xây dựng và ngành Mechatronics ra đời

Mechatronics liên kết các yếu tố cấu thành của ngành cơ học, điện tử và điều khiển tạo nên một công nghệ mới, trong đó có sự chuyển biến về chất của tư duy công nghiệp mà trọng

điểm là tư duy công nghệ Bằng tư duy công nghệ mới và sự phối hợp liên ngành chúng ta

sẽ tạo nên đổi mới và xúc tiến các phương pháp giải quyết những vấn đề kỹ thuật tổng hợp

và đưa ra sản phẩm Mechatronics mới tiên tiến phục vụ nền công nghiệp hiện đại

3 Sự phát triển của Mechatronics trên thế giới

Các sản phẩm của các ngành công nghiệp hiện đại không còn là thành quả của từng chuyên ngành riêng biệt mà thường là thành quả của nhiều chuyên ngành hợp lại Chúng ta có thể

đưa ra loạt ví dụ như: các dây chuyền tự động, thiết bị máy móc được điều khiển bằng máy tính, tàu điện từ, ô tô điện, các hệ chuyền động thuỷ khí, trạm phát điện bằng Năng lượng gió, v v Đó chính là sản phẩm của nhiều ngành kết hợp lại mà cụ thể là: cơ hệ nhiều vật, vật rắn biến dạng, kỹ thuật truyền động (điện, khí nén, thuỷ lực), điện tử, kỹ thuật điều khiển tự động và tin học Do vậy Mechatronics ngày càng phát triển và khẳng định được vị trí quan trọng của mình trong thế kỷ 21 này

ở Châu Âu hầu hết các trường Tổng hợp kỹ thuật đã đào tạo chuyên ngành Mechatronics Một trung tâm châu Âu nghiên cứu và triển khai Mechatronics được thành lập và có trụ sở tại thành phố Aachen (CHLB Đức)

ở châu á thì Nhật Bản là nước đứng đầu trong việc ứng dụng Mechatronics trong việc chế tạo và sử dụng Rôbốt trong các dây chuyền tự động hoá, hệ quang học có điều khiển, ô tô

điện vv

Trong khối ASEAN thì Học viện AIT Bangkok đã kết hợp với trường Tổng hợp Hamburg - Harburg (CHLB Đức) đào tạo hệ Master chuyên ngành Mechatronics

Các hội nghị quốc tế chuyên ngành Mechatronics đã được liên tục tổ chức trên thế giới và khu vực Châu á như Nhật Bản, Nam Triều Tiên, Hồng Kông, Malaysia v v

Việc xác định nội dung nghiên cứu và đào tạo Mechatronics của các nước trên thế giới đều

được định hướng theo các dự án cụ thể Do:

• có kinh phí để thực hiện dự án nghiên cứu

• có nội dung nghiên cứu và sản phẩm chế thử gắn với nhu cầu thị trường, có cơ hội triển khai ứng dụng tốt

• yêu cầu đào tạo linh hoạt, có tính lựa chọn cao và có tính hiệu quả

• đảm bảo các hoạt động đi kèm về dịch vụ chuyển giao công nghệ, hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng sửa chữa

4 Nghiên cứu và ứng dụng Mechatronics ở Việt Nam

Để phát triển kinh tế tri thức và công nghệ cao, có khả năng tiếp cận công nghệ hiện đại của thế giới và xây dựng khả năng tự thiết kế, chế tạo các thiết bị, máy móc được điều khiển bằng máy tính trong những năm đầu của thế kỷ 21 và chủ động xây dựng các công nghệ tiên tiến đưa lại hiệu quả cụ thể cho đất nước thì việc nghiên cứu Mechatronics, mà cụ thể trước mắt việc nghiên cứu ứng dụng và triển khai các thành quả lĩnh vực nghiên cứu này sẽ là một trong các bước đi rất quan trọng

4.1 Một số hoạt động

- Năm 1992 Viện trưởng Viện Mechatronics (CHLB Đức) đã giới thiệu Mechatronics tại Việt nam

- Năm 1993 chương trình alaska - công cụ phần mềm để mô phỏng tính toán động lực học các hệ Mechtronics đã được chuyển giao vào Việt nam, Viện Cơ học, ĐH Bách khoa và ĐH Xây dựng là các đơn vị đầu tiên sử dụng chương trình alaska này

- Năm 1998 Viện Cơ học thuộc Trung tâm KHTN & CNQG thành lập phòng

Mechatronics

- Trong những năm qua, việc nghiên cứu kỹ thuật Rôbốt, đặc biệt là nghiên cứu chế tạo Rôbốt phục vụ cho các quá trình sản xuất trong điều kiện độc hại và không an toàn,

cũng như nghiên cứu Rôbốt thông minh được quan tâm thực sự tại Việt Nam Đây cũng

là những đề tài nghiên cứu quốc gia và sẽ được thực hiện trong những năm tới đây

- Lĩnh vực nghiên cứu về kỹ thuật số, ứng dụng công nghệ thông tin trong các kỹ thuật trợ giúp của máy tính cho các quá trình thiết kế và chế tạo (CAD/CAM-Technics) được thực hiện tại ĐHBK Hà Nội và một số Viện nghiên cứu về máy

- Trường ĐHBK thành phố HCM đã thành lập bộ môn Mechatronics

- Trường ĐHBK thành phố Hà nội đã thành lập bộ môn Mechatronics

- Nhiều trường Đại học và trường Tổng hợp của Việt Nam đã bắt đầu đào tạo sinh viên và cao học cho chuyên ngành Mechatronics

4.2 Những kết quả ban đầu

♦ Viện Cơ học Hà nội:

- Viện Cơ học là đơn vị đầu tiên triển khai áp dụng chương trình alaska vào nghiên cứu ứng dụng tại Việt nam trong việc mô phỏng thiết bị, máy móc như Turbin, cần trục, búa máy, giàn khoan v v

- Có kinh nghiệm trong việc thiết kế và phát triển Rôbôt

♦ Viện công nghệ thông tin:

- Có kinh nghiệm trong điều khiển Rôbốt và các thiết bị thông minh

♦ ĐH Bách Khoa Hà Nội:

- Đưa chương trình alaska vào đào tạo và cho sinh viên thực hiện mô phỏng máy móc, thiết bị và ôto Đã có nhiều Sinh viên sử dụng alaska làm các đề tài nghiên cứu

và luận án tốt nghiệp

♦ ĐH Xây dựng Hà nội:

- Mô phỏng máy xây dựng, xe đổ rác v v bằng các chương trình mô phỏng

- Đào tạo trên Đại học (Master và NCS)

♦ Viện Máy nông nghiệp Việt nam:

- Mô phỏng máy nông nghiệp bằng chương trình mô phỏng Mechatronics

♦ Liên hiệp Máy xây dựng Việt nam (COMA):

- Mô phỏng máy xây dựng, thang máy v v

♦ Viên nghiên cứu máy

- Các thiết kế máy công cụ CNC

Đánh giá sự nghiên cứu và ứng dụng của Mechatronics tại Việt Nam thì thấy đã có sự bắt

đầu nhưng sự phối hợp giữa các trung tâm nghiên cứu và ứng dụng còn thiếu chặt chẽ, đồng

bộ và đi vào chiều sâu nên chưa đưa ra sản phẩm tiêu biểu

5 Nhu cầu và các điều kiện ban đầu để xây dựng Trung tâm Mechatronics

5.1 Nhu cầu

Khu công nghệ cao Hoà Lạc với nhiệm vụ chính là phát triển công nghệ cao tại Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng và triển khai lĩnh vực Mechatronics, một công nghệ mới của thế giới là rất cấn thiết Mechatronics được sinh ra do đòi hỏi của nền công nghiệp hiện đại, nó

đòi hỏi trí tuệ, có cơ sở vật chất và khả năng hợp tác quốc tế rộng rãi.Trong hoàn cảnh như

vậy Mechatronics được chọn là một trong những mũi nhọn sẽ được xây dựng tại khu nghiên cứu triển khai (R & D&E) và phát triển nguồn nhân lực (HRD) là rất phù hợp Trung tâm Mechatronics có đủ năng lực chuyên môn và nếu được đầu tư tài chính thích

đáng có thể tiếp nhận công nghệ mới và các sản phẩm Mechatronics từ các nước tiên tiến

để triển khai ứng dụng ở Việt Nam

Trung tâm có vai trò quan trọng là tiếp nhận và chế thử các sản phẩm Mechatronics để rồi chuyển giao cho các đơn vị sản xuất chế tạo tại Việt Nam, đồng thời là nơi tập trung lực lượng khoa học để có thể hợp tác trao đổi với các nước trên thế giới

Bên cạnh đó trong những năm qua, các trang thiết bị của công nghệ cao thâm nhập vào Việt Nam như máy công cụ CNC, Trung tâm gia công CNC, Máy gia công tia lửa điện kết nối CNC, các máy cát lazer điều khiển số đặt ra nhu cầu bức thiết về đào tạo cán bộ chuyên môn trong lĩnh vực Mechatronics

5.2 Các điều kiện ban đầu

5.2.1 Về đội ngũ cán bộ:

Dựa trên cơ sở đội ngũ cán bộ nghiên cứu cơ bản và ứng dụng của 3 đơn vị nghiên cứu sau đây:

- Viện Cơ học: max 20 người

- Viện Công nghệ thông tin: max 15 người

- ĐHBK Hà Nội: max 15 người

Ngoài ra sẽ mời một số cán bộ nghiên cứu khoa học đầu ngành có liên quan tới

Mechatronics tham gia tư vấn và hợp tác trong quá trình xây dựng Trung tâm

5.2.2 Cơ sở vật chất

- Hạ tầng cơ sở của Khu công nghệ cao Hoà Lạc

- Sự đầu tư của Chính phủ Nhật Bản

5.2.3 Hợp tác quốc tế

- Lãnh đạo Khu công nghệ cao Hoà Lạc đã có quan hệ với Nhật Bản trong lĩnh vực Mechatronics

- Một số cán bộ nghiên cứu Việt Nam trong lĩnh vực Mechatronics đã có quan hệ chặt chẽ với các Viện nghiên cứu và trường Tổng hợp đang nghiên cứu Mechatronics ở Châu

Âu và Nhật Bản

6 ChiÕn l−îc vµ môc tiªu chÝnh cña Trung t©m Mechatronics

6.1 ChiÕn l−îc

VÞ trÝ chiÕn l−îc cña Trung t©m Mechatronics

trong nÒn c«ng nghiÖp ViÖt Nam vµ ASEAN.

6.2 Mục tiêu chính:

- Triển khai việc nghiên cứu ứng dụng và chế tạo ra những sản phẩm Mechatronics trong các ngành sau:

+ Năng lượng tái tạo (gió, mặt trời)

+ Rôbốt

+ Phát triển phần mềm và phần cứng cho thiết kế hệ Mechatronics

+ Các sản phẩm Mechatronics cho nghiên cứu và đào tạo

+ Thiết bị cho việc chẩn đoán máy

+ Các thiết bị liên quan đến kỹ thuật điều khiển theo chương trình số (máy công

cụ và thiết bị công nghiệp)

- Đào tạo cán bộ nghiên cứu ứng dụng và triển khai trong lĩnh vực Mechatronics Cấp độ

đào tạo từ công nhân kỹ thuật cao trong dịch vụ vận hành sửa chữa bảo dưỡng các thiết

bị cơ điện tử đến các cán bộ nghiên cứu thiết kế và cán bộ khai thác công nghệ cũng như đào tạo sau đại học cho lĩnh vực Mechatronics

- Giới thiệu và chuyển giao những công nghệ mới trong lĩnh vực Mechatronics vào thị trường Việt Nam và khu vực ASEAN

7 Mô hình tổ chức Trung tâm Mechatronics

Chức năng và nhiệm vụ cụ thể của từng phòng như sau:

• Phòng thị trường và chuyển giao công nghệ:

- Tìm hiều thị trường về sản phẩm Mechatronics

- Làm công việc tư vấn cho việc sử dụng các sản phẩm và công nghệ trong lĩnh vực Mechatronics

- Đưa các sản phẩm chế thử vào sản xuất hàng loạt

- Thực hiện việc chuyển giao công nghệ

• Phòng đào tạo và phát triển nguồn nhân lực:

- Tổ chức các khoá đào tạo cơ bản và đào tạo nâng cao trong lĩnh vực Mechatronics Nội dung đào tạo tổ chức theo cấu trúc modun định hướng theo kỹ thuật nghề nghiệp và gắn với cơ hội việc làm

- Tổ chức các buổi hội thảo

- Thực hiện chiến lược phát triển nguồn nhân lực con nguời

• Phòng nghiên cứu

Bao gồm các nhóm nghiên cứu ứng dụng cụ thể như:

- Năng lượng tái tạo (gió, mặt trời)

- Rôbốt

- Thiết kế hệ Mechatronics

- Thiết bị cho việc chẩn đoán máy

- CAD/CAM Technics

Có chức năng nghiên cứu và thiết kế các sản phẩm Mechatronics theo yêu cầu cụ thể của thị trường và phục vụ cho định hướng lâu dài

• Phòng kỹ thuật:

Bao gồm các bộ phận:

- Máy tính quản lý mạng máy tính của Trung tâm Mechatronics

- Bộ phận thí nghiệm

- Xưởng chế thử có nhiệm vụ chế tạo các sản phẩm mẫu trước khi đưa ra thị trường sản xuất hàng loạt

Những bước phát triển:

Bước 1:

- Tìm hiểu thị trường Việt Nam với sản phẩm Mechatronics Xây dựng Phòng thị trường

và chuyển giao công nghệ

- Xây dựng đội ngũ cán bộ Việt Nam, trước mắt tập trung vào việc tiếp nhận, sử dụng và chuyển giao các sản phẩm phần mềm đặc trưng trong cơ học, điều khiển và điện tử phục vụ cho Mechatronics

- Xây dựng phòng đào tạo và phát triển nguồn nhân lực cho lĩnh vực Mechatronics

- Xây dựng phòng nghiên cứu Mechatronics

- Tham gia xây dựng các phần mềm về chuyên gia trong lĩnh vực Mechatronics phục vụ cho các ngành kinh tế Việt nam, đồng thời có khả năng trao đổi với thế giới

- Xây dựng bộ phận máy tính của Trung tâm

Bước 2:

- Xây dựng bộ phận thí nghiệm và xưởng chế thử các sản phẩm Mechatronics tiêu biểu

- Thúc đẩy việc chuyển giao công nghệ để đưa các sản phẩm Mechatronics vào sản xuất hàng loạt và ứng dụng trong nền công nghiệp của Việt Nam và ASEAN

8 Đề xuất trong việc xây dựng Trung tâm Mechatronics:

8.1 Đào tạo nguồn nhân lực:

- Mời các chuyên gia hàng đầu Thế giới về Mechatronics sang Việt Nam

- Cử các cán bộ chủ chốt của Việt Nam đi đào tạo tại nưóc ngoài để nắm bắt những công nghệ mới và học hỏi kinh nghiệm khi xây dựng Trung tâm

- Xây dựng đội ngũ cán bộ nòng cốt của Trung tâm:

• Giai đoạn 1: 20 cán bộ nghiên cứu và quản lý

• Giai đoạn 2: 50 cán bộ nghiên cứu và quản lý

8.2 Cơ sở vật chất:

- Văn phòng, nhà xưởng, phòng nghiên cứu

- Hệ thống máy tính phục vụ cho quản lý, chương trình quản lý và liên kết với bên ngoài

- Chương trình phần mềm cho Mechatronics như: alaska, ADAMS, NASTRAN, ANSYS, Matlab, Simulink, Matrix-X, v v

- Thiết bị phục vụ cho việc chế thử sản phẩm Mechatronics bao gồm các thiết bị điều khiển hiện đại và thiết bị gia công cơ khí chính xác

- V v

8.3 Hợp tác quốc tế:

Thúc đẩy việc hợp tác quốc tế với các Trường và Viện nghiên cứu trên Thế giới như:

- Trường Đại học Tổng hợp Tokyo

- Viện Mechatronics - CHLB Đức

- Trung tâm Châu Âu về Mechatronics

- Học viện AIT - Thái Lan

9 Kết luận

- Về chính sách mời các chuyên gia đầu ngành tham gia trong qua trình xây dựng trung tâm, tạo cho các chuyên gia này có thể vẫn làm được các đơn vị nghien cứu đồng thời tham gia hợp tác tích cực với khu công nghệ cao Hoà Lạc

- Chính sách đào tạo cán bộ đầu ngành cũng như chế độ và điều kiện làm việc thích đáng

để sau này có thể làm việc một cách toàn tâm toàn ý cho Trung tâm

- Bộ máy quản lý của Trung tâm gọn nhẹ và linh hoạt theo cơ chế thị trường

- Trung tâm cần hoạt động và hạch toán độc lập trong khuôn khổ chiến lược phát triển chung của Khu công nghệ cao Hoà Lạc