Արդյունաբերական ավտոմատացման կրթության տասնամյա փորձ
Բեյքերսֆիլդի քոլեջի Արդյունաբերական ավտոմատացում ծրագիրը հասել է իր տասներորդ տարվան՝ հստակ ցույց տալով, որ արդյունաբերական ավտոմատացման կրթությունն ավելի սերտորեն է կապվում տարածաշրջանի աշխատուժի պահանջների հետ։
Ծրագիրը մեկնարկել է Կալիֆոռնիայի համայնքային քոլեջների բակալավրի աստիճանի սկզբնական փորձնական ծրագրի շրջանակում՝ գործնական նպատակով. տեղական ինժեներական և ավտոմատացման մասնագետներ պատրաստել այն գործատուների համար, որոնք դժվարանում էին որակավորված աշխատակիցներ հավաքագրել։
Նրա առաջին շրջանավարտների դասարանում ընդամենը յոթ ուսանող կար։ Մեկ տասնամյակ անց ծրագիրը տվել է ռեկորդային՝ 34 ուսանողից բաղկացած ավարտական դասարան և հայտնում է աշխատանքի տեղավորման 98% ցուցանիշ այն շրջանավարտների շրջանում, ովքեր աշխատանք են փնտրում։
Արդյունաբերական տեսանկյունից այս առաջընթացն ավելի նշանակալի է, քան միայն ընդունելության թվերը։ Ավտոմատացման համակարգերը գնալով ավելի բարդ են դառնում, սակայն կառավարման սարքավորումները և արտադրական գործընթացները միաժամանակ հասկացող տեխնիկների ու ինժեներների հասանելիությունը միշտ չէ, որ համընթաց է եղել։
Արդյունաբերության պահանջարկը ստեղծեց ծրագիրը
Ծրագրի սկզբնական զարգացումը պայմանավորված էր արդյունաբերական մի պարզ խնդրով։
Տեղական գործատուներին անհրաժեշտ էին ավտոմատացման համակարգերի հետ աշխատելու ունակ մարդիկ, սակայն տարածաշրջանի մասնագետների ներուժը չափազանց փոքր էր։ Այդ պատճառով ընկերությունները կադրեր էին հավաքագրում Քերն շրջանից դուրս, իսկ որոշ դեպքերում՝ նաև ԱՄՆ-ից դուրս։
Այս իրավիճակը ցույց է տալիս արդյունաբերական ավտոմատացման ոլորտում աշխատանքի մի կարևոր առանձնահատկություն. ընկերություններին պարզապես ծրագրավորողներ պետք չեն։
Ժամանակակից ավտոմատացման մասնագետներին կարող է անհրաժեշտ լինել հասկանալ PLC-ները, արդյունաբերական ցանցերը, տվիչները, ռոբոտաշինությունը, շարժման համակարգերը, մեքենայական տեսողությունը, էլեկտրական լարանցումը, անսարքությունների վերացումը և արտադրական ծրագրային ապահովումը։ Նրանք նաև պետք է հասկանան, թե ինչպես են այս տեխնոլոգիաները փոխազդում գործող գործարանում։
Ըստ ամենայնի՝ Բեյքերսֆիլդի քոլեջը իր ծրագիրը կառուցել է այս ավելի լայն պահանջի շուրջ՝ ավտոմատացումը չդիտարկելով որպես նեղ սահմանված ծրագրավորման ուղղություն։
Լաբորատորիան դառնում է իրական լսարան
Ռոբոտաշինության լաբորատորիայի ընդլայնումը հատկապես կարևոր է։
Ուսանողներն այժմ ծանոթանում են արդյունաբերական ռոբոտներին, համակարգչային տեսողությանը, ավտոմատացման վերահսկիչներին և ավելի նոր ռոբոտային հարթակներին, այդ թվում՝ մարդանման ու քառոտանի ռոբոտներին։
Այս տեսակի լաբորատոր միջավայրը տալիս է մի բան, որը սովորական դասարանային ուսուցումը հեշտությամբ չի կարող վերարտադրել՝ ֆիզիկական համակարգերում խնդիրները ախտորոշելու և վերացնելու հնարավորություն։
Իրական ավտոմատացման տեղակայման ժամանակ անսարքությունը հազվադեպ է դրսևորվում որպես հստակ ծրագրային սխալ։ Տեխնիկը կարող է ստիպված լինել որոշելու՝ խնդիրը ծագում է տվիչից, լարային միացումից, I/O մոդուլից, վերահսկիչի տրամաբանությունից, ցանցային հաղորդակցությունից, մեխանիկական դիրքավորումից, թե կիրառական ծրագրաշարից։
Ախտորոշման այդ գործընթացը ամենաարժեքավոր հմտություններից մեկն է, որը կարող է ուսուցանել ավտոմատացման ծրագիրը։
Ռոբոտաշինության հմտությունները ընդլայնվում են ռոբոտների ծրագրավորումից այն կողմ
Ներկայիս ուսանողները սովորում են կառուցել և ծրագրավորել ռոբոտներ, սակայն առավել լայն արժեքը ամբողջական ավտոմատացման ճարտարապետությունները հասկանալու մեջ է։
Ռոբոտը սովորաբար գործում է որպես ավելի մեծ համակարգի բաղադրիչ։ Դրա աշխատանքը կարող է կախված լինել PLC կառավարմանից, անվտանգության շղթաներից, տեսողության համակարգերից, արդյունաբերական Ethernet-ից, տվիչներից, սերվոշարժիչներից, գործիքի վերջադիր սարքավորումից և արտադրության տվյալների բազաներից։
Հետևաբար, ապագա ավտոմատացման ինժեներներին անհրաժեշտ է համակարգային գիտելիք, այլ ոչ թե ռոբոտաշինության մեկուսացված հմտություններ։
Բեյքերսֆիլդ քոլեջի ուսանողների փորձն արտացոլում է այս ուղղությունը։ Ուսանողները մասնակցում են ռոբոտաշինության միջոցառումներին, պրակտիկաներին, լաբորատոր աշխատանքներին և գործատուների հետ հանդիպումներին՝ միաժամանակ զարգացնելով գործնական խնդիրների ախտորոշման և վերացման հմտությունները։
Համակարգչային տեսողությունը փոխում է ավտոմատացման տեխնիկների դերերը
Շրջանավարտ Ֆրանցիսկո Էռնանդեսի փորձը ևս մեկ օգտակար օրինակ է։
Այժմ նա աշխատում է համակարգչային տեսողության համակարգի հետ, որը արտադրական գծում հայտնաբերում է թերություններ և տեսակավորում գյուղատնտեսական արտադրանքը։
Սա արդյունաբերական ավտոմատացման ավելի լայն անցման դրսևորում է։ Տեսողության համակարգերը գնալով ստուգման առաջադրանքները մարդկային օպերատորներից փոխանցում են ավտոմատացված ընկալման և դասակարգման համակարգերին։
Այնուամենայնիվ, մեքենայական տեսողության ներդրումը չի վերացնում տեխնիկական անձնակազմի անհրաժեշտությունը։
Դեռևս անհրաժեշտ է, որ ինչ-որ մեկը կարգավորի տեսախցիկները, վավերացնի հայտնաբերման պարամետրերը, վերացնի հաղորդակցության խնդիրները, սպասարկի սարքավորումները, ուսումնասիրի կեղծ հայտնաբերումները և ստուգման արդյունքները միացնի արտադրության կառավարման համակարգին։
Այլ կերպ ասած՝ ավտոմատացումը փոխում է տեխնիկական աշխատանքային ծանրաբեռնվածությունը՝ այն պարզապես վերացնելու փոխարեն։
Պրակտիկաները ուղիղ կապ են ստեղծում արդյունաբերության հետ
Ծրագրի՝ գործատուների հետ հարաբերությունները ևս մեկ կարևոր գործոն են՝ դրա արձանագրված զբաղվածության արդյունքների հիմքում։
Դրա ամենամյա կարիերայի տոնավաճառը գրավում է տարբեր տարածաշրջանների ընկերությունների, իսկ ուսանողները կարող են գործնական փորձ ձեռք բերել պրակտիկաների և լաբորատոր պաշտոնների միջոցով։
Արդյունաբերության հետ այս կապը նվազեցնում է ակադեմիական ուսուցման և արտադրական պահանջների միջև եղած հեռավորությունը։
Ավտոմատացման ոլորտի գործատուների համար կառավարիչների, ռոբոտների, տեսողական համակարգերի, էլեկտրալարերի և անսարքությունների վերացման հետ արդեն աշխատած թեկնածուն այլ նկարագիր ունի, քան այն անձը, որի փորձը սահմանափակվում է տեսական դասընթացներով։
Նույն սկզբունքը կիրառվում է ազգային լաբորատորիաների և առաջադեմ արտադրական կազմակերպությունների դեպքում, որտեղ ավտոմատացման մասնագետները կարող են աշխատել ռոբոտաշինության, ինժեներական համակարգերի և կառավարման մասնագիտացված տեխնոլոգիաների հետ։
Ավտոմատացման աշխատուժի զարգացումը դառնում է համակարգային պահանջ
Բեյքերսֆիլդի օրինակը նաև ընդգծում է ավելի լայն արդյունաբերական խնդիրը։
Ավտոմատացման աշխատուժի պակասը հնարավոր չէ լուծել պարզապես ավելի շատ ռոբոտներ ձեռք բերելով։
Յուրաքանչյուր ավտոմատացված արտադրական համակարգ ստեղծում է ինժեներական նախագծման, գործարկման, ծրագրավորման, սպասարկման, ախտորոշման, կիբերանվտանգության, անվտանգության վավերացման և կյանքի ցիկլի աջակցության պահանջներ։
Երբ գործարանները ներդնում են ավելի շատ փոխկապակցված սարքավորումներ, պահանջվող հմտությունների շրջանակն ընդլայնվում է։
Ժամանակակից ավտոմատացման տեխնիկը կարող է ավելի ու ավելի հաճախ աշխատել էլեկտրատեխնիկայի, կառավարման համակարգերի ճարտարագիտության, տեղեկատվական տեխնոլոգիաների, ռոբոտաշինության և արտադրական գործառնությունների միջև։
Դա միջառարկայական կրթությունը դարձնում է հատկապես արժեքավոր։
Ռոբոտները ինքնաբերաբար չեն վերացնում աշխատատեղերը
Պրոֆեսոր Ռոյ Ալարդի այն դիտարկումը, որ ռոբոտները սովորաբար փոխարինում են ձանձրալի, վտանգավոր կամ կեղտոտ աշխատանքին, արտացոլում է արդյունաբերական ավտոմատացման կարևոր տարբերությունը։
Ռոբոտային բազմաթիվ կիրառությունների հիմնական նպատակն է կրկնվող կամ վտանգավոր առաջադրանքները մարդկանցից փոխանցել մեքենաներին։
Այնուհետև մարդկային աշխատուժը տեղափոխվում է այնպիսի գործունեության, որը պահանջում է անսարքությունների վերացում, գործընթացների օպտիմալացում, ծրագրավորում, սպասարկում, վերահսկողություն և ինժեներական դատողություն։
Իմ տեսանկյունից ավելի ճշգրիտ ձևակերպումը «ռոբոտները փոխարինում են աշխատողներին» չէ։
Փոխարենը՝ ռոբոտները մարդկային աշխատանքը վերաբաշխում են արտադրական համակարգի տարբեր հատվածներում։
Տնտեսական արդյունքը մեծապես կախված է նրանից, թե արդյոք ընկերությունները ներդրումներ կանեն այն աշխատուժի մեջ, որն անհրաժեշտ է այդ ավտոմատացված համակարգերը շահագործելու և կատարելագործելու համար։
Հաջորդ մարտահրավերը վերապատրաստման ենթակառուցվածքի ընդլայնումն է
Ծրագրի աճը ստեղծում է մի խնդիր, որին վաղ թե ուշ բախվում են բազմաթիվ հաջողված տեխնիկական ծրագրեր՝ կարողությունների սահմանափակությունը։
Ավելի շատ ուսանողներ պահանջում են ավելի շատ դասախոսներ, լաբորատոր սարքավորումներ, աշխատանքային կայաններ, ռոբոտաշինական հարթակներ, էլեկտրատեխնիկական ուսուցման համակարգեր և գործնական նախագծերի համար նախատեսված տարածք։
Սա պարզապես կրթական կառավարման խնդիր չէ։
Արդյունաբերական ավտոմատացման սարքավորումները ֆիզիկական սահմանափակումներ ունեն։ Ուսանողները չեն կարող արդյունավետորեն սովորել գործարկման կարգաբերումը, լարերի միացումը, ռոբոտների շահագործումը կամ անսարքությունների վերացումը, եթե լաբորատորիաների հասանելիությունը չափազանց սահմանափակ է։
Հետևաբար, շրջանավարտների թիվն ավելացնելու համար անհրաժեշտ է զուգահեռ ներդրում կատարել ուսուցման ենթակառուցվածքներում։
Հումանոիդ ռոբոտները հետաքրքիր են, բայց հիմունքները դեռ կարևոր են
Հումանոիդ և քառոտանի ռոբոտների նախատեսվող օգտագործումը ցույց է տալիս, թե դեպի ուր կարող է շարժվել ռոբոտիկայի կրթությունը։
Այս հարթակները կարող են ուսանողներին ծանոթացնել առաջադեմ ընկալմանը, շարժունակությանը, մարդ-մեքենա փոխազդեցությանը, ինքնավար նավարկմանը և ռոբոտային կառավարմանը։
Սակայն կրթական արժեքը չպետք է բխի հենց ռոբոտի նորարարական լինելուց։
Ուսանողները դեռ պետք է հասկանան հիմունքները՝ տվիչները, կատարիչները, կառավարման տրամաբանությունը, կապի ցանցերը, անվտանգության գործառույթները, շարժման կառավարումը, ախտորոշումը և համակարգերի ինտեգրումը։
Այդ սկզբունքները շարունակում են կիրառելի մնալ նույնիսկ այն ժամանակ, երբ ռոբոտի ֆիզիկական ձևը փոխվում է։
Հաջորդ տասնամյակը ինտեգրման մասին կլինի
Բեյքերսֆիլդի քոլեջի առաջին տասնամյակը ցույց է տալիս, թե որքան սերտորեն կարող է ավտոմատացման կրթությունը համապատասխանել տարածաշրջանի արդյունաբերական պահանջարկին։
Յոթ շրջանավարտից մինչև 34 ուսանող ունեցող ավարտական դասարանի աճը դրա չափելի ցուցանիշներից մեկն է։ Հաղորդվող՝ աշխատանքի տեղավորման 98% ցուցանիշը ևս մեկ ցուցանիշ է։
Ավելի կարևոր է, որ ծրագիրը շարժվում է դեպի այնպիսի մոդել, որտեղ ռոբոտիկան, համակարգչային տեսողությունը, արդյունաբերական կառավարումը, պրակտիկաները և գործատուների հետ կապերը գործում են միասին։
Այդ ուղղությունը համապատասխանում է հենց արդյունաբերական ավտոմատացման զարգացման ընթացքին։
Ավտոմատացման մասնագետների նոր սերունդը չի աշխատի մեկուսացված մեքենաների հետ։ Նրանք կաշխատեն փոխկապակցված համակարգերի հետ, որոնցում ռոբոտիկան, PLC-ները, մեքենայական տեսողությունը, ցանցերը, ծրագրակազմը, տվյալները և մարդկային օպերատորները շարունակաբար փոխազդում են։
Հետևաբար, առաջիկա տասը տարիների իրական մարտահրավերը ուսանողներին ռոբոտներ գործարկել սովորեցնելը չի լինի։
Նրանց կուսուցանվի ինչպես նախագծել, ինտեգրել, ախտորոշել և շարունակաբար կատարելագործել ամբողջական ավտոմատացված արտադրական համակարգերը։
