Tízéves kísérlet az ipari automatizálási oktatásban
A Bakersfield College ipari automatizálási programja elérte tizedik évét, egyértelműen jelezve, hogy az ipari automatizálási képzés szorosan összekapcsolódik a regionális munkaerőpiaci igényekkel.
A program Kalifornia eredeti közösségi főiskolai alapképzési kísérleti programjának részeként indult, gyakorlati céllal: helyi mérnöki és automatizálási szakemberek képzése olyan munkáltatók számára, amelyek nehezen tudtak megfelelően képzett munkaerőt toborozni.
Az első végzős évfolyam mindössze hét hallgatóból állt. Egy évtizeddel később a program 34 fős, rekordlétszámú végzős évfolyamot képzett, és a munkát kereső végzősök körében 98%-os elhelyezkedési arányról számol be.
Ipari szempontból ez a fejlődés jelentősebb, mint önmagukban a beiratkozási adatok. Az automatizálási rendszerek egyre összetettebbé válnak, de a vezérlőhardvert és a termelési folyamatokat egyaránt értő technikusok és mérnökök elérhetősége nem mindig tartott lépést ezzel.
Az ipari kereslet hozta létre a programot
A program kezdeti fejlődését egy egyszerű ipari probléma ösztönözte.
A helyi munkáltatóknak olyan emberekre volt szükségük, akik képesek automatizálási rendszerekkel dolgozni, a regionális szakemberállomány azonban túl kicsi volt. Ezért a vállalatok Kern megyén kívül, egyes esetekben pedig az Egyesült Államokon kívül toboroztak.
Ez a helyzet az ipari automatizálásban való elhelyezkedés egyik fontos jellemzőjét szemlélteti: a vállalatoknak nem csupán programozókra van szükségük.
A modern automatizálási szakembereknek ismerniük kell a PLC-ket, az ipari hálózatokat, az érzékelőket, a robotikát, a mozgatórendszereket, a gépi látást, az elektromos vezetékezést, a hibakeresést és a termelési szoftvereket. Azt is érteniük kell, hogyan működnek együtt ezek a technológiák egy üzem működése során.
Úgy tűnik, a Bakersfield College a programját e tágabb követelmény köré építette, ahelyett hogy az automatizálást szűken értelmezett programozási tudományágként kezelte volna.
A laboratórium valódi tanteremmé válik
Különösen fontos a robotikai laboratórium bővítése.
A hallgatók ma már ipari robotokkal, gépi látással, automatizálási vezérlőkkel és újabb robotikai platformokkal ismerkednek, köztük humanoid és négylábú robotokkal.
Ez a fajta laboratóriumi környezet olyasmit biztosít, amit a hagyományos tantermi oktatás nehezen tud reprodukálni: a fizikai rendszerek hibakeresésének lehetőségét.
Egy valódi automatizálási telepítésben a hiba ritkán jelenik meg egyértelmű szoftverhibaként. Előfordulhat, hogy a technikusnak kell meghatároznia, hogy a probléma egy érzékelőtől, egy vezetékkapcsolattól, egy I/O-modultól, a vezérlőlogikától, a hálózati kommunikációtól, a mechanikai pozicionálástól vagy az alkalmazásszoftvertől ered-e.
Ez a diagnosztikai folyamat az egyik legértékesebb készség, amelyet egy automatizálási program oktathat.
A robotikai készségek túlmutatnak a robotprogramozáson
A jelenlegi hallgatók robotokat tanulnak építeni és programozni, de a szélesebb körű érték abban rejlik, hogy megértik a teljes automatizálási architektúrákat.
Egy robot általában egy nagyobb rendszer egyik komponenseként működik. Teljesítménye függhet a PLC-vezérléstől, a biztonsági áramköröktől, a látórendszerektől, az ipari Ethernettől, az érzékelőktől, a szervohajtásoktól, a robotkar végére szerelt eszközöktől és a termelési adatbázisoktól.
Ezért a jövő automatizálási mérnökeinek elszigetelt robotikai készségek helyett rendszerszintű ismeretekre van szükségük.
A Bakersfield College hallgatóinak tapasztalatai ezt az irányt tükrözik. A hallgatók robotikai tevékenységekben, szakmai gyakorlatokon, laboratóriumi munkában és a munkaadókkal folytatott együttműködésekben vesznek részt, miközben gyakorlati hibakeresési készségeiket fejlesztik.
A számítógépes látás megváltoztatja az automatizálási technikusok szerepét
Francisco Hernandez, az intézmény egykori hallgatójának tapasztalata egy másik hasznos példát kínál.
Most egy olyan számítógépes látórendszerrel dolgozik, amely azonosítja a hibákat, és szétválogatja a mezőgazdasági termékeket a gyártósoron.
Ez az ipari automatizálás szélesebb körű átalakulását jelzi. A látórendszerek egyre inkább az emberi kezelőktől az automatizált érzékelés és osztályozás felé helyezik át az ellenőrzési feladatokat.
A gépi látás bevezetése azonban nem szünteti meg a műszaki szakemberek iránti igényt.
Továbbra is szükség van valakire, aki beállítja a kamerákat, ellenőrzi az érzékelési paramétereket, elhárítja a kommunikációs problémákat, karbantartja a berendezéseket, kivizsgálja a téves érzékeléseket, és összekapcsolja az ellenőrzési eredményeket a termelésirányítási rendszerrel.
Más szóval, az automatizálás megváltoztatja a műszaki munkaterhelést, nem pedig egyszerűen megszünteti azt.
A szakmai gyakorlatok közvetlen kapcsolatot teremtenek az iparral
A program munkaadókkal való kapcsolata egy másik fontos tényező a jelentett foglalkoztatási eredmények hátterében.
Éves állásbörzéje több régió vállalatait vonzza, a hallgatók pedig szakmai gyakorlatokon és laboratóriumi pozíciókban szerezhetnek gyakorlati tapasztalatot.
Ez az iparági kapcsolat csökkenti az akadémiai képzés és a termelési követelmények közötti távolságot.
Az automatizálással foglalkozó munkáltatók számára más profilt képvisel az a jelentkező, aki már dolgozott vezérlőkkel, robotokkal, látórendszerekkel, vezetékezéssel és hibaelhárítással, mint az, akinek a tapasztalata kizárólag elméleti tanulmányokra korlátozódik.
Ugyanez az elv vonatkozik a nemzeti laboratóriumokra és a fejlett gyártással foglalkozó szervezetekre is, ahol az automatizálási szakemberek robotikával, mérnöki rendszerekkel és speciális vezérléstechnológiákkal dolgozhatnak.
Az automatizálási munkaerő fejlesztése rendszerszintű követelménnyé válik
A Bakersfield-i példa egy szélesebb körű ipari problémára is rávilágít.
Az automatizálási munkaerő hiánya nem oldható meg egyszerűen több robot megvásárlásával.
Minden automatizált termelési rendszer mérnöki tervezést, üzembe helyezést, programozást, karbantartást, diagnosztikát, kiberbiztonságot, biztonsági validációt és teljes életciklus-támogatást igényel.
Ahogy az üzemek egyre több összekapcsolt berendezést vezetnek be, a szükséges készségek köre is szélesebbé válik.
Egy modern automatizálási technikusnak egyre inkább az elektrotechnika, a vezérléstechnika, az információtechnológia, a robotika és a gyártási műveletek határterületein kell dolgoznia.
Ez különösen értékessé teszi az interdiszciplináris oktatást.
A robotok nem szüntetik meg automatikusan a munkahelyeket
Roy Allard professzor megfigyelése, miszerint a robotok jellemzően az unalmas, veszélyes vagy piszkos munkát váltják ki, fontos különbségtételre világít rá az ipari automatizálásban.
Számos robotikai alkalmazás elsődleges célja az ismétlődő vagy veszélyes feladatok áthelyezése az emberektől a gépekhez.
Az emberi munkaerő ezután a hibaelhárítást, a folyamatoptimalizálást, a programozást, a karbantartást, a felügyeletet és a mérnöki döntéshozatalt igénylő tevékenységek felé mozdul el.
Az én szemszögemből a pontosabb megfogalmazás nem az, hogy „a robotok leváltják a dolgozókat”.
Ehelyett a robotok újraosztják az emberi munkát a termelési rendszeren belül.
A gazdasági eredmény nagymértékben attól függ, hogy a vállalatok beruháznak-e az automatizált rendszerek üzemeltetéséhez és fejlesztéséhez szükséges munkaerőbe.
A következő kihívás a képzési infrastruktúra bővítése
A program növekedése olyan problémát teremt, amellyel sok sikeres műszaki program előbb-utóbb szembesül: a kapacitást.
Több hallgatóhoz több oktatóra, laboratóriumi berendezésre, munkaállomásra, robotikai platformra, elektrotechnikai oktatórendszerre és gyakorlati projektmunkára alkalmas térre van szükség.
Ez nem pusztán oktatási adminisztrációs kérdés.
Az ipari automatizálási berendezéseknek fizikai korlátaik vannak. A hallgatók nem tudják hatékonyan elsajátítani az üzembe helyezést, a bekötést, a robotok működtetését vagy a hibaelhárítást, ha túl korlátozott a laboratóriumi hozzáférés.
Következésképpen a végzősök számának növeléséhez párhuzamosan be kell fektetni a képzési infrastruktúrába is.
A humanoid robotok érdekesek, de az alapok továbbra is fontosak
A humanoid és négylábú robotok tervezett használata jelzi, milyen irányt vehet a robotikaoktatás.
Ezek a platformok megismertethetik a hallgatókat a fejlett érzékeléssel, a mobilitással, az ember–gép interakcióval, az autonóm navigációval és a robotvezérléssel.
Az oktatás értékét azonban nem magának a robotnak az újdonsága kell hogy adja.
A hallgatóknak továbbra is meg kell érteniük az alapokat: az érzékelőket, a beavatkozókat, a vezérlési logikát, a kommunikációs hálózatokat, a biztonsági funkciókat, a mozgásvezérlést, a diagnosztikát és a rendszerintegrációt.
Ezek az alapelvek akkor is érvényesek maradnak, ha a robot fizikai formája megváltozik.
A következő évtized az integrációról szól majd
A Bakersfield College első évtizede megmutatja, milyen szorosan igazítható az automatizálási képzés a regionális ipari kereslethez.
A hét végzősről 34 fős végzős évfolyamra való bővülés ennek egyik mérhető mutatója. A jelentett 98%-os elhelyezkedési arány egy másik.
Még fontosabb, hogy a program olyan modell felé halad, amelyben a robotika, a számítógépes látás, az ipari vezérlés, a szakmai gyakorlatok és a munkáltatói kapcsolatok együtt működnek.
Ez az irány magának az ipari automatizálásnak a fejlődését tükrözi.
Az automatizálási szakemberek következő generációja nem elszigetelt gépekkel fog dolgozni. Olyan összekapcsolt rendszerekkel dolgoznak majd, amelyekben a robotika, a PLC-k, a gépi látás, a hálózatok, a szoftverek, az adatok és az emberi kezelők folyamatosan együttműködnek.
A következő tíz év valódi kihívása ezért nem az lesz, hogy megtanítsuk a hallgatókat a robotok működtetésére.
Azt fogja tanítani nekik, hogyan tervezzenek, integráljanak, diagnosztizáljanak és folyamatosan fejlesszenek teljes automatizált gyártórendszereket.
