phân tích vai trò và cơ hội nghề nghiệp của ngành kỹ thuật cơ điện tử ở lĩnh vực đời sống và sản xuất trong giai đoạn cuộc cách mạng công nghiệp 4 0 hiện nay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

HIỆN NAY

KHÁNH HÒA, THÁNG 12 NĂM 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC KHÁNH HOÀ

HIỆN NAY

KHÁNH HÒA, THÁNG 12 NĂM 2022

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học NhaTrang đã tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập và hoàn thành để tài nghiên cứunày.

Trước hết, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Định Giảng viên môn Cơ Điện Tử trưởng Đại học Nha Trang Thầy đã dày côngtruyền đạt kiến thức và hướng dẫn em trong quá trình làm bài Chính nhữngkiến thức quý báu mà thầy đã truyền đạt là nguồn tư liệu quý báu để em hoànthành tốt bài tiểu luận này.

-Sau cùng em xin cảm ơn đến tất cả các bạn sinh viên trong ngành - đã đóng gópý kiến, chia sẻ kinh nghiệm trong suốt quá trình hoàn thành tiểu luận Em xinchân thành cảm ơn.

Với những kiến bổ ích của môn học Cơ Điện Tử trong học kỳ, bản thân em đãhết sức cố gắng vận dụng Nhưng do giới hạn về thời gian và kiến thức nên sẽkhó tránh khỏi những thiếu sót Kính mong nhận được những ý kiến và bổ sungcủa Thầy/Cô để bài tiểu luận của em được hoàn thiện hơn.

Xin trấn trọng cảm ơn!

1.3 Mục tiêu của đề tài 7

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 7

1.5 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 7

1.6 Phạm vi nghiên cứu đề tài 7

1.7 Phương pháp nghiên cứu đề tài 7

CHƯƠNG 2: PHẦN NỘI DUNG 9

2.1 Một số khái niệm liên quan 9

2.1.1 Khái niệm cơ điện tử 9

2.1.2 Khái niệm ngành cơ điện tử 9

2.2 Phân tích vai trò của ngành kỹ thuật cơ điện tử hiện nay 10

2.3 Phân tích cơ hội nghề nghiệp ngành kỹ thuật cơ điện tử hiện nay 14

2.3.1 Kỹ năng trong ngành kỹ thuật cơ điện tử 14

2.3.2 Các vị trí công việc đối với kỹ sư ngành Công nghệ kỹ thuật cơ điệntử 15

2.3.3 Cơ hội phát triển ở hiện tại và tương lai trong ngành Kỹ thuật Cơ điện tử 17

CHƯƠNG 3: PHẦN KẾT LUẬN 19

Tài liệu tham khảo 20

CHƯƠNG 1PHẦN MỞ ĐẦU1.1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay, nhân loại đã trải qua 3 cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật và đangtrong thời đại cuộc cách mạng khoa học công nghệ lần thứ tư Xuất phát từ sựphát triển của khoa học công nghệ làm thay đổi mạnh mẽ chuỗi cung ứng và sứcép trước việc quản trị chuỗi cung ứng trong bối cảnh có rất nhiều thay đổi từbên trong chuỗi cung ứng trong thời gian sắp tới đã đặt ra nhiều cơ hội và tháchthức trong việc tìm hiểu và đón nhận những tác động từ cuộc cách mạng côngnghiệp 4.0 Do đó, quốc gia nào đưa ra được các sản phẩm có sức cạnh tranhcao sẽ có được thị phần và cơ hội phát triển Trong đó, cơ điện tử là một lĩnhvực chuyên môn kết nối đa ngành kỹ thuật cho phép tạo ra các sản phẩm trí tuệ.Dây chuyền tự động hóa, xe tự lái, robot… chính là các hướng phát triển của Kỹthuật cơ điện tử

Mặc dù cơ điện tử chưa được liệt kê vào danh mục các ngành công nghiệp tạiViệt Nam mà chỉ tồn tại dưới dạng một lĩnh vực trong ngành công nghiệp chếtạo - chế biến nhưng ngành công nghiệp này đóng vai trò lớn trong nội hàm củacuộc cách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay và cũng là chìa khóa cho nền Côngnghiệp Việt Nam nói chung với khả năng đẩy mạnh hiệu quả kinh tế bằngnhững sản phẩm có tính thông minh và giá trị gia tăng cao.

Vì vậy tôi đã chọn đề tài: “ Phân tích vai trò và cơ hội nghề nghiệp của ngànhkỹ thuật cơ điện tử ở lĩnh vực đời sống và sản xuất trong giai đoạn cuộc cáchmạng công nghiệp 4.0.” nhằm ghi nhận thực trạng, tầm quan trọng và đưa ragiải pháp về cơ hội nghề nghiệp trong giai đoạn hiện nay

1.2 Lịch sử nghiên cứu

- Các ứng dụng của điều khiển tự động xuất hiện ở Hy Lạp từ những năm 300đến năm thứ nhất trước CN, với sự phát triển của cơ cấu điều chỉnh bằng phao.Ví dụ như đồng hồ nước của Ktesibios và đèn dầu của Philon Đến giữa thế kỷ17 và 19, ở Châu Âu, nhiều máy móc quan trọng được tạo ra mà sau này thamgia vào cơ điện tử Cornelis Drebbel (Hà Lan, 1572-1633) nghĩ ra máy điềuchỉnh nhiệt độ được xem là hệ thống có phản hồi đầu tiên

- Sau đó, Dennis Papin (1647-1712) sáng chế ra cơ cấu điều chỉnh an toàn ápsuất nồi hơi vào năm 1681 Máy tính cơ khí đầu tiên được tạo ra bởi Pascal vàonăm 1642 Sự phát triển xa hơn trong tự động hóa được thúc đẩy bởi lý thuyếtđiều khiển tự động với khởi nguồn là máy điều tốc ly tâm của Watt vào năm1769 Máy điều tốc ly tâm dùng để điều chỉnh tốc độ của động cơ hơi nước Nódùng phép đo tốc độ của trục đầu ra và sử dụng sự chuyển động của quả văngđể điều chỉnh van, do đó lượng hơi nước vào động cơ được điều chỉnh Đây làmột thí dụ về hệ thống điều khiển có phản hồi mà tín hiệu phản hồi và cơ cấuchấp hành điều khiển được ghép hoàn toàn trong phần cứng cơ khí

- Đến thế kỷ 19, hàng loạt các phát minh ra đời Tiền thân của máy điều khiểnsố (NC) xuất hiện đầu thế kỷ 19 với điều khiển feed-forward khung dệt củaJoseph Jacquard (Pháp)

- Vào thập niên 1830, Michael Faraday miêu tả định luật cảm ứng là nền tảngcủa động cơ điện và máy phát điện Sau đó, vào những năm cuối thập niên1880, Nikola Tesla phát minh ra động cơ điện xoay chiều Ý tưởng cơ bản củaviệc điều khiển hệ thống cơ khí một cách tự động được thiết lập vững chắc vàocuối thế kỷ 19 Sự phát triển của tự động tăng lên nhanh chóng trong thế kỷ 20.Sự tiến triển của phần tử điều khiển khí nén vào những năm 1930 đã tìm đượcứng dụng trong công nghiệp Suốt thập niên 1940, sự tiến bộ trong phương phápgiải tích và toán học củng cố khái niệm kỹ thuật điều khiển như là môn học kỹthuật độc lập Thế chiến thứ 2 đem đến những bước tiến trong lý thuyết và thựctiễn của điều khiển tự động nhằm thiết kế và xây dựng hệ thống dẫn đường máy

bay tự động, hệ thống súng – vị trí, hệ thống điều khiển anten rađa, và các hệthống quân sự khác Sự phức tạp của các hệ thống quân sự này mở ra các côngnghệ điều khiển và cổ vũ sự quan tâm điều khiển hệ thống Thập niên 1950, sựphát minh ra cam, các liên kết, và xích xe trở thành những công nghệ chính choviệc tìm ra các sản phẩm mới cũng như sản xuất, lắp ráp với độ chính xác tốc độcao Sự phát minh ra bộ vi xử lý trong những năm cuối thập niên 1960 mang lạihình thái của điều khiển bằng máy tính trong xử lý và thiết kế sản phẩm Nhữngthành tựu trong sản xuất bán dẫn và mạch tích hợp (IC) đem đến sự tiến bộ củamột lớp các sản phẩm mới kết hợp chặt chẽ cơ khí và điện tử trong hệ thốngđồng thời yêu cầu cả hai gắn chặt chức năng của chúng Thuật ngữ cơ điện tửđược đưa ra bởi Yasakawa Electric Company vào năm 1969 để giới thiệu các hệthống như thế Yasakawa đăng ký độc quyền thuật ngữ này vào năm 1972,nhưng sau đó để dùng rộng rãi trên thế giới, thuật ngữ đó được phổ biến vàonăm 1982 Ban đầu, cơ điện tử dùng để chỉ các hệ thống chỉ có các thành phầncơ khí và điện tử – không yêu cầu sự tính toán Ví dụ như của trượt tự động,máy bán hàng tự động, hệ thống mở của nhà để ô tô

- Vào cuối thập niên 1970, Hội xúc tiến công nghiệp máy của Nhật (the JapanSociety for the Promotion of Machine Industry – JSPMI) phân chia sản phẩm cơđiện tử thành 4 loại:

Loại I: Các sản phẩm cơ khí là chính với sự kết hợp của điện tử để nâng caochức năng Ví dụ như các công cụ máy được điều khiển số hoá và điều chỉnhtốc độ biến thiên trong máy sản xuất

Loại II: Các hệ thống cơ khí truyền thống với sự hiện đại hoá đặc biệt các thiếtbị bên trong bằng việc kết hợp điện tử Giao diện người dùng bên ngoài khôngđổi Ví dụ như máy khâu hiện đại và các hệ thống sản xuất được tự động Loại III: Các hệ thống giữ lại chức năng của hệ thống cơ khí truyền thốngnhưng máy móc bên trong được thay thế bằng điện tử Ví dụ như đồng hồ sốhóa

Loại IV: Các sản phẩm được thiết kế với các công nghệ cơ khí và điện tử tíchhợp hỗ trợ nhau Ví dụ như máy photocopy, máy làm khô và rửa thông minh,nồi cơm điện, và lò tự động Các công nghệ cho mỗi loại sản phẩm cơ điện tửminh họa sự tiến bộ của các sản phẩm cơ - điện với bước dài của những sự pháttriển lý thuyết điều khiển, các công nghệ tính toán, và các bộ vi xử lý Các sảnphẩm loại I dùng công nghệ servo, điện tử công suất, lý thuyết điều khiển Cácsản phẩm loại II dùng khả năng của các thiết bị nhớ vào tính toán, khả năngthiết kế mạch theo đơn đặt hàng Các sản phẩm loại III dựa vào bộ vi xử lý vàcác mạch tích hợp thay thế các hệ thống cơ khí Cuối cùng, các sản phẩm loạiIV đánh dấu sự bắt đầu của hệ thống cơ điện tử thực sự, thông qua sự tích hợpcác hệ thống cơ khí và điện tử Đến tận những năm 1970 với sự phát triển bộ vixử lý của Intel thì việc kết hợp hệ thống máy tính với hệ thống cơ khí mới trởnên thực tế

- Sang thập niên 1980, công nghệ thông tin được hình thành thì các bộ vi xử lýđược nhúng vào trong các hệ thống cơ khí để nâng cao tính năng của hệ thống.Máy công cụ điều khiển số và robot trở nên hoàn hảo hơn, trong khi đó các ứngdụng trong ôtô như hệ thống điều khiển động cơ điện tử và hệ thống phanhchống bó cứng được dùng rộng rãi Trong thập niên 1990, công nghệ truyềnthông được đưa vào các sản phẩm cơ điện tử làm chúng có khả năng kết nốitrong mạng rộng Sự phát triển này mang đến những chức năng mới như điềukhiển cánh tay robot từ xa Trong thời gian này, các công nghệ sensor vàactuator mới, nhỏ hơn – thậm chí cấp độ micro –được dùng ngày càng nhiềutrong các sản phẩm mới Hệ thống vi cơ-điện như vi gia tốc kế silicon dùng đểkhởi động túi khí ôtô là một ví dụ mới nhất Sự phát triển của cơ điện tử đếngiai đoạn này tạo nên một hệ nhất quán và là một giai đoạn phát triển về chấtchứ không đơn thuần chỉ là sự phát triển rầm rộ về số lượng Máy tính và cácchíp vi xử lý đó mạnh và rẻ để có thể nhúng vào các sản phẩm cùng với cáccông nghệ cao khác như sensor, actuator, công nghệ phần mềm, công nghệ điềukhiển 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 thểlà một thuật toán, mạng nơron, hệ mờ trong máy tính của sản phẩm Như vậy cơđiện tử là một công nghệ tổng hợp ngày càng nhiều các công nghệ khác trongnó để có thể có được các sản phẩm ngày càng hoàn hảo hơn

1.3 Mục tiêu của đề tài

- Phân tích và đánh giá thực trạng nghề nghiệp của ngành kỹ thuật cơ điện tử hiện nay.

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu những vấn đề cơ bản của ngành cơ điện tử về cuộc CMCN 4.0 vàtác động của nó lên tình hình của nhà nước ta.

- Phân tích và đánh giá thực trạng các điều kiện để tận dụng tác động tích cựcvà hạn chế các tác động tiêu cực của nó đến ngành cơ điện tử trong cuộc CMCN4.0

1.5 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

Phân tích vai trò và cơ hội nghề nghiệp

1.6 Phạm vi nghiên cứu đề tài

Phạm vi giới hạn từ năm 2022 đến 2025

1.7 Phương pháp nghiên cứu đề tài

Để tiến hành nghiên cứu các nội dung như trong nhiệm vụ nhiên cứu đã đề ra,đề tài áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương Pháp phân tích tài liệu: Tác giả nghiên cứu tổng hợp các tài liệu, côngtrình nghiên cứu đề tài đã công bố, các tài liệu tiếng Anh, tiếng Việt được thamkhảo và trích dẫn trong đề tài được trình bày trong danh mục tài liệu tham khảonhắm phục vụ cho việc xây dựng cơ sở lí luận của đề tài.

- Phương pháp điều tra bằng bảng hỏi: lập những câu hỏi trắc nghiệm sát thựccủa sinh viên hay những ai đang làm việc ở ngành này.

- Phương pháp phỏng vấn: số mẫu điều tra, cách chọn mẫu, địa điểm chọn điềutra thăm dò trực tiếp để thấy rõ những vấn đề, khó khắn trong ngành

- Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp:

+ Từ sách báo tạp chí, internet, + Giáo trình, tài liệu tham khảo, Phương pháp xử lý số liệu: + Phân tích ảnh hưởng của ngành.

+ Dựa trên những giđã thu thập được đưa ra những kết luận.

CHƯƠNG 2PHẦN NỘI DUNG2.1 Một số Khái niệm cơ bản

2.1.1 Khái niệm cơ điện tử

- Định nghĩa đầu tiên về cơ điện tử của Yasakawa Electric Company: “Từ

mechatronics (cơ điện tử) được tạo thành bởi “mecha” trong mechanism (máymóc) và “tronics” trong electronics (điện tử) Nói cách khác, các công nghệ vàsản phẩm phát triển sẽ hợp nhất điện tử một cách mật thiết và hữu cơ ngày càngnhiều vào trong máy móc, và làm nó không thể nói nơi một cái kết thúc và cáikhác bắt đầu”.

- Harashima, Tomizuka và Fukada quan niệm cơ điện tử là “sự tích hợp của kỹthuật cơ khí, cùng với điện tử và điều khiển máy tính thông minh trong thiết kếvà sản xuất các sản phẩm và quá trình công nghiệp”

- Theo Auslander và Kempf (1996): “cơ điện tử là một ứng dụng của việc tạoquyết định liên hợp để điều hành các hệ thống vật lý”

- W.Bolton đề xuất định nghĩa: “Một hệ thống cơ điện tử không chỉ là sự kếthợp chặt chẽ các hệ thống cơ khí - điện và còn hơn cả một hệ thống điều khiển;nó là sự tích hợp hoàn toàn của tất cả những thứ đó”

2.1.2 Khái niệm ngành kỹ thuật cơ điện tử

Cơ điện tử (hay ngành Kỹ thuật cơ khí và ngành Điện tử học) là ngành nghề kếthợp giữa ngành kỹ thuật cơ khí, ngành kỹ thuật điện tử và ngành kỹ thuật máytính Đây là ngành rất quan trọng và không thể thiếu trong sự phát triển củakhoa học kỹ thuật hiện đại Mục đích của ngành khoa học tổng hợp liên ngànhnày là nhằm phát triển tối đa tư duy hệ thống trong thiết kế và phát triển sảnphẩm để tạo ra những sản phẩm mới có những tính năng vượt trội Robot chínhlà một sản phẩm tiêu biểu của ngành Kỹ thuật cơ điện tử.

2.2 Phân tích vai trò của ngành kỹ thuật cơ điện tử hiện nay

Việt Nam là một trong số ít các quốc gia có khả năng duy trì mức tăng trưởngkhá cao trong suốt một thập niên vừa qua với chỉ số tăng GDP trung bình là6,5% - 7%/năm Sự tăng trưởng kinh tế ổn định và bền vững trong thời gian quađã góp phần không nhỏ làm thay đổi thói quen tiêu dùng của người Việt Nam vàtạo ra một nhu cầu và thị trường rộng lớn cho các sản phẩm cơ điện tử trong tiêudùng, cũng như các sản phẩm cơ điện tử khác Sau đây là đối với một số ngànhcụ thể:

- Đối với ngành Cơ khí chế tạo: Theo dự báo của Hiệp hội Doanh nghiệp cơ khíViệt Nam (VAMI), từ nay đến năm 2030, tổng nhu cầu về máy móc, thiết bịtrong nước có giá trị lên tới khoảng 350 tỷ USD, trong đó, ngành Công nghiệpChế tạo thiết bị đồng bộ là 8 đến 10 tỷ USD/năm; ngành Công nghiệp Sản xuấtô tô là 18 tỷ USD/năm; ngành Công nghiệp Chế tạo máy nông nghiệp, máycanh tác, máy chế biến sau thu hoạch là 3 tỷ USD/năm; ngành Công nghiệpKhai thác và chế biến khoáng sản là 3 tỷ USD/năm; ngành Đường sắt là 30 tỷUSD; hệ thống tàu điện ngầm là 20 tỷ USD và ngành Công nghiệp chế tạo thiếtbị công nghiệp tiêu chuẩn là 2 tỷ USD/năm Trong khi đó, cũng theo báo cáocủa VAMI, ngành Cơ khí hiện nay mới chỉ đáp ứng khoảng 32% so với nhu cầusản phẩm cơ khí trong nước Với tiềm năng thị trường lớn của ngành Cơ khí chếtạo như trên, nhu cầu các sản phẩm cơ điện tử cho ngành này cũng sẽ rất lớn.- Đối với ngành Điện: theo Quy hoạch điện VII, từ năm 2012 đến năm 2030,nước ta sẽ có khoảng 40 nhà máy nhiệt điện than công suất 1.200 MW được xâydựng với giá trị thiết bị và xây lắp khoảng 64 tỷ USD Đến năm 2025, tổng côngsuất các nhà máy điện khoảng 96.500 MW Theo Quyết định số 1791/QĐ-TTgngày 29/11/2012 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt cơ chế thực hiện thí điểmthiết kế, chế tạo trong nước thiết bị các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2012- 2025 và Quyết định số 1670/QĐ-TTg ngày 08/11/2012 của Thủ tướng Chínhphủ phê duyệt Đề án phát triển Lưới điện Thông minh tại Việt Nam, nếu ngành

Cơ khí chế tạo trong nước được chấp nhận triển khai thiết kế, chế tạo và cungcấp các thiết bị cho các nhà máy nhiệt điện than, các nhà máy điện gió, điện mặttrời cũng như lưới điện thông minh thì dung lượng thị trường các sản phẩm cơđiện tử và hệ cơ điện tử phục vụ ngành Điện sẽ vô cùng lớn.

- Đối với ngành Hàng không - Vũ trụ (quân sự và dân sự): trong xu thế hội nhậpkinh tế toàn cầu và bối cảnh chính trị thế giới hiện nay, việc duy trì trạng thái ổnđịnh, sẵn sàng hoạt động một cách linh hoạt, tin cậy, thông qua sửa chữa, thaythế, nâng cấp các loại phương tiện quân sự cũng như cung cấp mới để đảm bảophát triển kinh tế - xã hội và an ninh quốc phòng là rất quan trọng Đối vớingành Khoa học và Công nghệ vũ trụ, trong “Chiến lược nghiên cứu và ứngdụng công nghệ vũ trụ đến năm 2020” đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệttại Quyết định số 137/2006/QĐ - TTg ngày 14/6/2006, mục tiêu đến năm 2020là “Việt Nam phải làm chủ công nghệ chế tạo các trạm mặt đất, tự chế tạo cáctrạm mặt đất có giá cạnh tranh; làm chủ công nghệ vệ tinh nhỏ, tự thiết kế vàchế tạo vệ tinh nhỏ quan sát trái đất thay thế một phần nhu cầu mua ảnh vệ tinhcủa nước ngoài; làm chủ được công nghệ và kỹ thuật tên lửa; hoàn chỉnh hệthống các trạm định vị nhờ vệ tinh và đưa các ứng dụng của công nghệ vũ trụvào phục vụ rộng rãi và thường xuyên cho nhu cầu của các ngành sản xuất, dịchvụ, giáo dục, y tế, mở rộng và thương mại hóa các sản phẩm ứng dụng côngnghệ vũ trụ” Những mục tiêu nêu trên của lĩnh vực hàng không - vũ trụ chỉ cóthể giải quyết được khi ngành Công nghiệp Cơ điện tử phát triển một cách toàndiện.

- Đối với ngành Đóng tàu: Việt Nam nằm ở vị trí trung tâm Đông Nam Á, nằmtrên tuyến vận tải biển nhộn nhịp từ châu Âu, Trung Đông và châu Á Thái BìnhDương với 144 cảng, 2 hệ thống sông nội địa lớn là sông Hồng và sông Mêkông là điều kiện thuận lợi để phát triển kinh tế biển cũng như ngành Hàng hải,đóng tàu Theo Tổng công ty Công nghiệp tàu thủy (SBIC), năm 2017, giá trịlĩnh vực đóng tàu đạt hơn 3.071 tỷ đồng, bằng 69% kế hoạch Các lĩnh vực khác