Tài liệu Cơ điện tử - ngành mũi nhọn phát triển KHCN doc

Cơ điện tử - ngành mũi nhọn phát
triển KHCN
Tại Hội nghị quốc tế về cơ điện tử lần thứ 8 vừa diễn ra tại Hà Nội (từ
9/11-12/11/2004), Phó Thủ tướng Phạm Gia Khiêm khẳng định :
"Chính phủ Việt Nam, giới khoa học Việt Nam coi cơ điện tử là một
trong những ngành khoa học công nghệ cần được ưu tiên phát triển
phục vụ kinh tế xã hội của đất nước và hội nhập quốc tế."
Vậy cơ điện tử là gì và có vai trò như thế nào trong việc thúc đẩy phát
triển khoa học công nghệ cũng như nền kinh tế Việt Nam phát triển và hội
nhập? Tại sao người ta lại nói cơ điện tử - "cơ hội vàng" cho những nước
chậm phát triển trong đó có Việt Nam trong đó có Việt Nam?
CƠ ĐIỆN TỬ
-MỘT CÔNG NGHỆ MỚI
Thuật ngữ cơ điện tử được hình thành vào năm 1969 do ông Tesuro Mori
người Nhật Bản, Tổng giám đốc của Công ty Seibu Electric and
Machinery nêu ra, khi ông đề xuất một công nghệ mới sản xuất các máy
công cụ tiên tiến với sự kết hợp chặt chẽ giữa cơ khí và điện tử. Ban
đầu,Cơ điện tử dùng để chỉ các hệ thống chỉ có th
ành phần cơ khí và điện
tử-không yêu cầu sự tính toán. Ví dụ như cửa trượt tự động, máy bán
hàng tự động, hệ thống mở cửa gara Đến những năm 90 của thập niên
trước, khi công nghệ truyền thông được đưa vào các sản phẩm CƠ ĐIỆN
TỬ đã làm cho CƠ ĐIỆN TỬ có khả năng kết nối trong mạng rộng. Sự
phát triển này mang đến những chức năng mới như điều khiển từ xa.
Trong thời gian này, các công nghệ cảm biến và cơ cấu chấp hành mới,
nhỏ hơn- thậm chí cấp độ micro-được dùng ngày càng nhiều trong các sản
phẩm mới. Hệ thống Vi CƠ ĐIỆN TỬ như gia tốc kế silicon dùng để khởi
động túi khí
ô tô là ví dụ mới nhất. Sự phát triển của CƠ ĐIỆN TỬ đến
giai đoạn này tạo nên một hệ nhất quán-phát triển về chất chứ không đơn
thuần chỉ là sự phát triển rầm rộ về số lượng. Máy tính và các chíp vi xử

lý đ
ã mạnh và rẻ để có thể nhúng vào các sản phẩm cùng với các công
nghệ cao khác như cảm biến, cơ cấu chấp hành, công nghệ phần mềm,
công nghệ điều khiển số hiện đại cho ra những sản phẩm thông minh.
Các chức năng của máy móc và hệ thống kỹ thuật hiện nay phụ thuộc chủ
yếu vào phần mềm có thể là một thuật tóan, mạng nơron, hệ mờ trong
máy tính của sản phẩm. CƠ ĐIỆN TỬ là một công nghệ tổng hợp ngày
càng nhi
ều các công nghệ khác để có thể có được các sản phẩm hoàn hảo
hơn. Hay nói cách khác CƠ ĐIỆN TỬ li
ên kết các yếu tố cấu thành của
ngành Cơ học, Điện tử và Điều khiển để tạo n
ên một CÔNG NGHỆ MỚI,
trong đó có sự chuyển biến về chất của tư duy công nghiệp m
à trọng điểm
là TƯ DUY CÔNG NGHỆ. Bằng tư duy công nghệ mới v
à sự phối hợp
liên ngành, con người sẽ đổi mới, xúc tiến các phương pháp giải quyết
những vấn đề kỹ thuật tổng hợp và đưa ra các sẩn phẩm CƠ ĐIỆN TỬ
tiên tiến phục vụ nền công nghiệp hiện đại. Nhưng cũng phải hiểu rằng
CƠ ĐIỆN TỬ l
à một thể thống nhất chứ không phải là sự gộp đơn thuần
của nhiều công nghệ khác nhau như cơ khí, điện tử, máy tính, cảm biến
Cấu trúc của các công nghệ này phải thay đổi để trở thành một cấu trúc
thống nhất trong một sản phẩm CƠ ĐIỆN TỬ. Các sản phẩm cơ điện tử
có một hàm lượng "thông minh" riêng tạo nên tính năng của thiết bị trong
các lĩnh vực giao thông, robot, hệ thống sản xuất, năng lượng mới, thiết bị
y tế, hàng không vũ trụ
CƠ ĐIỆN TỬ
-"CƠ HỘI VÀNG" CHO NHỮNG NƯỚC CHẬM PHÁT

TRIỂN
Để hội nhập với nền kinh tế toàn cầu, Việt Nam đang phải tìm lời giải cho
bài tóan c
ạnh tranh về giá cả lẫn chất lượng sản phẩm trên thị trường
trong nước và nước ngo
ài. Theo các chuyên gia kinh tế một trong những
điểm yếu m
à sản phẩm của Việt Nam khó có thể cạnh tranh, thậm chí
thua ngay trên sân nhà là thiếu những sản phẩm có tính "thông minh". Ví
d
ụ trong hoàn cảnh hàng hóa cơ khí xuất khẩu của Việt Nam hiện nay
mới chủ yếu là phần cứng thô sơ, phi tiêu chuẩn có hàm lượng "thông
minh" thấp, giá cả thường tính trên khối lượng sản phẩm. Bên cạnh đó,
nền công nghiệp Việt Nam còn tụt hậu đòi hỏi phải đầu tư nhiều nên đã
làm tăng giá thành sản phẩm, do đó khó có khả năng cạnh tranh ngay tại
Việt Nam cũng như trong khu vực. Để có khả năng tiếp cận công nghệ
hiện đại của thế giới, từng bước có thể tự thiết kế, chế tạo các thiết bị,
máy móc điều khiển thông minh trong những năm đầu thế kỷ 21, Nghị
quyết Trung ương 2 khóa VIII và kết luận của Hội nghị Trung ương 6
khóa IX khẳng định: việc nghiên cứu và ứng dụng CƠ ĐIỆN TỬ là một
bước đi rất quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa
và hiện đại hóa
đất nước. CƠ ĐIỆN TỬ cho phép những nước ngh
èo, chậm phát triển
không nhất thiết phải đi theo trình tự phát triển của những nước công
nghiệp đã đi qua-phương pháp cổ điển và cách thức tiếp cận truyền thống-
n
ữa mà có thể "đi tắt đón đầu". Đó là các nước chậm phát triển có thể tạo
ra những đột phá trong tư duy CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP, tạo ra những
sản phẩm mới có tính cạnh tranh trên thế giới. Việt Nam cũng không nằm

ngoài quy luật này nếu chúng ta biết tận dụng truyền thống THÔNG
MINH-SÁNG TẠO-CẦN CÙ của dân tộc. Điều này sẽ giúp cho hàng hóa
c
ủa Việt Nam đứng vững trên thị trường quốc tế trong bối cảnh toàn cầu
hóa đang diễn ra mạnh mẽ. Để thực hiện được điều n
ày, theo Tiến sĩ
Phạm Anh Tuấn, Viện Cơ học: Việt Nam phải có đội ngũ cán bộ khoa
học công nghệ có tính sáng tạo cao, đặc biệt là trong việc sử dụng và phát
tri
ển các phần mềm ứng dụng trong thiết kế và chế tạo. Điều này quyết
định sự th
ành bại của sản phẩm CƠ ĐIỆN TỬ vì nó là phần "hồn" trong
việc phát triển "trí tuệ" của các sản phẩm. Bên cạnh đó, Việt Nam có thể
bỏ qua một số giai đoạn đầu tư tốn kém trong phát triển công nghiệp, đặc
biệt là cơ khí, điện tử để đi thẳng vào ứng dụng công nghệ cao tạo ra
sản phẩm mới. Trong những năm qua trên con đường hội nhập và sự gia
tăng đầu tư nước ngoài vào Việt Nam, các trang thiết bị của công nghệ cơ
điện tử từ nước ngoài đang thâm nhập vào nước ta ng
ày một nhiều như
robot, máy công cụ, máy cắt laser điều khiển số, máy in, máy ảnh Vấn
đề này đặt ra nhu cầu bức thiết cho cá
c doanh nghiệp về nguồn nhân lực
tiếp nhận đầu tư nước ngoài. Hãy thử tính xem phần trí tuệ của sản phẩm
CƠ ĐIỆN TỬ sẽ l
à phầm chiếm tỷ trọng ngày càng lớn trong giá cả của
máy móc và thiết bị. Mười lăm năm trước đây, tỷ lệ giữa cơ khí/phần
cứng/phần mềm là 60/25/15. Vào những năm 1998, tỷ lệ này còn
30/15/55 và hi
ện nay tỷ lệ phần mềm còn cao hơn nhiều. Do vậy với khả
năng sáng tạo của người Việt Nam cần phải chú trọng đến giải pháp sáng

tạo trong thiết kế, tích hợp tổng thể liên ngành, các phương pháp điều
khi
ển và công nghệ lập trình để tạo dựng được phần "trí tuệ" gắn bó hữu
cơ với "phần cứng" của máy móc để tạo ra sản phẩm có sức cạnh tranh.
Đây chính là "cơ hội vàng" cho các nước chậm phát triển như Việt Nam
có thể "đi tắt đón đầu", đi thẳng vào nền kinh tế tri thức, phát huy tài năng
trí tuệ để tạo ra những sản phẩm đủ sức cạnh tranh trong quá trình hội
nhập kinh tế quốc tế.
TƯƠNG LAI CƠ ĐIỆN TỬ Ở VIỆT NAM
Hiện nay, điểm yếu của các doanh nghiệp Việt Nam là chưa có khả năng
thiết kế tổng hợp và có hiệu quả các sản phẩm mới nhằm đáp ứng yêu cầu
của thị trường trong thời gian ngắn nhất. Nếu ngành chế tạo máy của Việt
Nam chỉ tạo ra những sản phẩm cơ khí đơn thuần thì rất khó cạnh tranh
trong xu thế hội nhập kinh tế toàn cầu. Ứng dụng cơ điện tử để chế tạo ra
các máy công cụ thông minh, thiết bị thông minh là giải pháp đột phá tạo
ra sức cạnh tranh cho ngành chế tạo máy. Để chế tạo được thiết bị "phần
cứng" của các thiết bị này như: cơ cấu chấp hành, sensor ,Việt Nam cần
nhiều thời gian, thế nhưng các phần cứng này thường đã được chuẩn hóa
và bán rộng rãi trên thị trường với giá cả hợp lý. Do đó, Việt Nam chỉ cần
tập trung vào phần cứng đặc thù (phi tiêu chuẩn) và phần mềm "trí tuệ" để
tạo ra sản phẩm mới có khả năng cạnh tranh trong khu vực và thế giới.
Theo giáo sư
-viện sĩ Nguyễn Văn Đạo, Chủ tịch Hội cơ học Việt Nam:
chúng ta cần phải đặt ra 2 câu hỏi lớn để giải bài toán CƠ ĐIỆN TỬ. Một
là loại sản phẩm CƠ ĐIỆN TỬ nào cần được phát triển tại Việt Nam để từ
đó chúng ta có thể "đi tắt đón đầu" công nghệ, không mất thời gian đi v
ào
nh
ững sản phẩm phần cứng mà thế giới đã tiêu chuẩn hóa. Hai là vai trò
c

ủa các kỹ sư cơ học kỹ thuật đối với sự phát triển các sản phẩm này.
C
ũng theo giáo sư-viện sĩ Nguyễn Văn Đạo: tại thời điểm này các sản
phẩm cần được tập trung phát triển là robot thông minh làm việc trong
môi trường nguy hiểm v
à sản xuất các sản phẩm công nghệ cao, trạm phát
điện năng lượng gió v
à mặt trời, các cảm ứng vi cơ, máy bay siêu nhẹ, các
tàu lặn, thiết bị vệ tinh nhỏ Còn theo tiến sĩ Phạm Anh Tuấn: Để phát
triển CƠ ĐIỆN TỬ, Việt Nam phải bắt đầu bằng việc đào tạo kỹ sư, cao
học và tiến sĩ chuyên ngành CƠ ĐIỆN TỬ. Hiện nay, có nhiều cán bộ
khoa học, kỹ thuật khá giỏi ở các chuyên ngành như cơ khí, điện, điện tử,
điều khiển Nhưng Việt Nam lại rất thiếu kỹ sư có kiến thức chuy
ên
ngành và t
ổng hợp liên ngành (kỹ sư cơ điện tử) giữ vai trò "nhạc trưởng"
trong tổ chức nghiên cứu, ứng dụng khoa học công nghệ tạo ra sản phẩm
mới có hiệu quả tối ưu. Chính vì vậy, việc đào tạo đội ngũ cán bộ khoa
học kỹ thuật ngành cơ điện tử là việc cần làm ngay ở nước ta. Để CƠ
ĐIỆN TỬ trở th
ành ngành công nghệ mũi nhọn của chiến lược phát triển
khoa học công nghệ của đất nước, công tác nghiên cứu ưu tiên việc MÔ
PH
ỎNG và THIẾT KẾ hệ cơ điện tử tích hợp bao gồm kỹ thuật phần
cứng lẫn phần mềm để tạo ra các sản phẩm sự nghệip công nghiệp hóa
hiện đại hóa đất nước. Cụ thể các nhà khoa học và lý thuyết tập trung
nghiên cứu các phương pháp điều khiển hiện đại, như: lý thuyết điều
khiển mờ, mạng noron, điều khiển thời gian thực và công nghệ điều khiển
nhúng. Nghiên cứu chế tạo có lựa chọn một số sản phẩm cơ điện tử như:
máy công cụ, máy động lực, thiết bị kỹ thuật điện- điện tử, cơ khí ô tô và

các thiết bị đo lường điều khiển phù hợp với yêu cầu trong nước và có
kh
ả năng cạnh tranh ở khu vực. Ngoài ra, Việt Nam cần tiến tới tự chế tạo
sản phẩm công nghệ cao( phần mềm và phần cứng) phục vụ thiết kế hệ cơ
điện tử, robot thông minh v
à các công cụ khác thay thế con người trong
m
ột số lĩnh vực đặc biệt. Trạm phát điện gió năng lượng mặt trời tàu lặn
phục vụ công tác nghiên cứu đại dương. Để tạo ra đột phá trong tương lai
cần đẩy mạnh nghiên cứu ứng dụng như các lĩnh vực: vi cơ điện
tử(MEMS) và nano cơ điện tử (NEMS) Không phải ngẫu nhiên mà Tạp
chí công nghệ của Viện Công nghệ Massachusetts(một tạp chí khoa học
công nghệ nổi tiếng thế giới) xếp chuyên ngành CƠ ĐIỆN TỬ là một
trong 10 công nghệ có thể thay đổi thế giới trong thế kỷ 21. Nhận định
này không chỉ phù hợp cho các nước trên thế giới mà hết sức phù hợp với
tiềm năng của Việt Nam trong tương lai gần.