Desmit gadu eksperiments rūpnieciskās automatizācijas izglītībā
Beikersfīldas koledžas rūpnieciskās automatizācijas programma ir sasniegusi desmito pastāvēšanas gadu, skaidri parādot, ka rūpnieciskās automatizācijas izglītība kļūst cieši saistīta ar reģiona darbaspēka vajadzībām.
Programma sākās kā daļa no Kalifornijas sākotnējā kopienas koledžu bakalaura grāda pilotprojekta ar praktisku mērķi: attīstīt vietējos inženierzinātņu un automatizācijas speciālistus darba devējiem, kuriem bija grūtības atrast kvalificētu personālu.
Pirmajā absolventu grupā bija tikai septiņi studenti. Pēc desmit gadiem programma ir sagatavojusi rekordlielu 34 absolventu grupu un ziņo, ka 98% absolventu, kuri meklē darbu, ir atraduši darbu.
No rūpniecības viedokļa šī attīstība ir nozīmīgāka par uzņemto studentu skaitu vien. Automatizācijas sistēmas kļūst arvien sarežģītākas, taču tehniķu un inženieru pieejamība, kuri izprot gan vadības aparatūru, gan ražošanas procesus, ne vienmēr ir augusi pietiekami strauji.
Nozares pieprasījums radīja programmu
Programmas sākotnējo attīstību noteica vienkārša rūpniecības problēma.
Vietējiem darba devējiem bija vajadzīgi cilvēki, kas spēj strādāt ar automatizācijas sistēmām, taču reģiona talantu kopums bija pārāk mazs. Tāpēc uzņēmumi meklēja darbiniekus ārpus Kērnas apgabala un dažos gadījumos arī ārpus Amerikas Savienotajām Valstīm.
Šī situācija ilustrē svarīgu rūpnieciskās automatizācijas nodarbinātības iezīmi: uzņēmumiem nav vajadzīgi tikai programmētāji.
Mūsdienu automatizācijas speciālistiem var būt jāizprot PLC, rūpnieciskie tīkli, sensori, robotika, kustību sistēmas, mašīnredze, elektroinstalācija, problēmu novēršana un ražošanas programmatūra. Viņiem arī jāizprot, kā šīs tehnoloģijas mijiedarbojas strādājošā rūpnīcā.
Šķiet, ka Beikersfīldas koledža savu programmu ir veidojusi, pamatojoties uz šo plašāko prasību, nevis uzskatot automatizāciju par šauri definētu programmēšanas disciplīnu.
Laboratorija kļūst par īstu mācību telpu
Robotikas laboratorijas paplašināšana ir īpaši svarīga.
Studenti tagad apgūst rūpnieciskos robotus, datorredzi, automatizācijas kontrolierus un jaunākas robotikas platformas, tostarp humanoīdos un četrkājainos robotus.
Šāda laboratorijas vide sniedz to, ko tradicionālā mācība klasē nevar viegli atveidot: iespēju novērst fizisku sistēmu darbības traucējumus.
Reālā automatizācijas iekārtā kļūme reti parādās kā skaidra programmatūras kļūda. Tehniķim var būt jānosaka, vai problēmas cēlonis ir sensors, vadu savienojums, I/O modulis, kontrollera loģika, tīkla saziņa, mehāniskā pozicionēšana vai lietojumprogrammatūra.
Šis diagnostikas process ir viena no vērtīgākajām prasmēm, ko var iemācīt automatizācijas programma.
Robotikas prasmes paplašinās ārpus robotu programmēšanas
Pašreizējie studenti mācās būvēt un programmēt robotus, taču plašāka vērtība slēpjas pilnīgu automatizācijas arhitektūru izpratnē.
Robots parasti darbojas kā viena sastāvdaļa lielākā sistēmā. Tā veiktspēja var būt atkarīga no PLC vadības, drošības ķēdēm, redzes sistēmām, industriālā Ethernet, sensoriem, servopiedziņām, gala efektora aprīkojuma un ražošanas datubāzēm.
Tāpēc nākamajiem automatizācijas inženieriem ir nepieciešamas sistēmu līmeņa zināšanas, nevis tikai izolētas robotikas prasmes.
Beikersfīldas koledžas studentu pieredze atspoguļo šo virzienu. Studenti, attīstot praktiskas problēmu novēršanas prasmes, piedalās robotikas pasākumos, praksē, laboratorijas darbā un mijiedarbībā ar darba devējiem.
Datorredze maina automatizācijas tehniķu lomu
Absolventa Fransisko Ernandesa pieredze sniedz vēl vienu noderīgu piemēru.
Tagad viņš strādā ar datorredzes sistēmu, kas identificē defektus un šķiro lauksaimniecības produktus ražošanas līnijā.
Tas atspoguļo plašāku pāreju rūpnieciskajā automatizācijā. Mašīnredzes sistēmas arvien biežāk pārvieto pārbaudes uzdevumus no cilvēkiem operatoriem uz automatizētu uztveršanu un klasifikāciju.
Tomēr mašīnredzes ieviešana nenovērš vajadzību pēc tehniskā personāla.
Joprojām kādam ir jākonfigurē kameras, jāvalidē noteikšanas parametri, jānovērš saziņas problēmas, jāveic iekārtu apkope, jāizmeklē kļūdaini noteikšanas gadījumi un jāsavieno pārbaudes rezultāti ar ražošanas vadības sistēmu.
Citiem vārdiem sakot, automatizācija maina tehniskās slodzes raksturu, nevis vienkārši to novērš.
Prakse veido tiešu saikni ar nozari
Programmas attiecības ar darba devējiem ir vēl viens svarīgs faktors, kas ietekmē tās ziņotos nodarbinātības rezultātus.
Tā ikgadējais karjeras gadatirgus piesaista uzņēmumus no vairākiem reģioniem, savukārt studenti var iegūt praktisku pieredzi praksē un laboratorijas amatos.
Šī saikne ar nozari samazina attālumu starp akadēmisko apmācību un ražošanas prasībām.
Automatizācijas darba devējam pretendents, kurš jau ir strādājis ar kontrolleriem, robotiem, redzes sistēmām, elektroinstalāciju un problēmu novēršanu, ir pavisam citāds kandidāts nekā cilvēks, kura pieredze aprobežojas ar teorētiskiem kursiem.
Tas pats princips attiecas uz valsts laboratorijām un progresīvas ražošanas organizācijām, kur automatizācijas speciālisti var strādāt ar robotiku, inženiertehniskajām sistēmām un specializētām vadības tehnoloģijām.
Automatizācijas darbaspēka attīstība kļūst par sistēmas prasību
Beikersfīldas piemērs izceļ arī plašāku rūpniecības problēmu.
Automatizācijas darbaspēka trūkumu nevar atrisināt, vienkārši iegādājoties vairāk robotu.
Katra automatizēta ražošanas sistēma rada nepieciešamību pēc inženierijas, nodošanas ekspluatācijā, programmēšanas, apkopes, diagnostikas, kiberdrošības, drošuma validācijas un atbalsta visā dzīves ciklā.
Ieviešot rūpnīcās arvien vairāk savstarpēji savienotu iekārtu, nepieciešamo prasmju kopums kļūst plašāks.
Mūsdienu automatizācijas tehniķis arvien biežāk var strādāt starp elektrotehniku, vadības sistēmu inženieriju, informācijas tehnoloģijām, robotiku un ražošanas operācijām.
Tāpēc starpdisciplināra izglītība ir īpaši vērtīga.
Roboti automātiski nenovērš darbvietas
Profesora Roja Allarda novērojums, ka roboti parasti aizstāj garlaicīgu, bīstamu vai netīru darbu, atspoguļo būtisku atšķirību rūpnieciskajā automatizācijā.
Daudzu robotikas lietojumu galvenais mērķis ir pārnest atkārtotus vai bīstamus uzdevumus no cilvēkiem uz mašīnām.
Pēc tam cilvēkresursi pārorientējas uz darbībām, kurās nepieciešama problēmu novēršana, procesu optimizācija, programmēšana, apkope, uzraudzība un inženiertehniska spriestspēja.
Manuprāt, precīzāks apraksts nav “roboti aizstāj darbiniekus”.
Tā vietā roboti pārdala cilvēku darbu visā ražošanas sistēmā.
Ekonomiskais rezultāts lielā mērā ir atkarīgs no tā, vai uzņēmumi iegulda darbaspēkā, kas nepieciešams šo automatizēto sistēmu ekspluatācijai un uzlabošanai.
Nākamais izaicinājums ir apmācību infrastruktūras mērogošana
Programmas izaugsme rada problēmu, ar ko agrāk vai vēlāk saskaras daudzas veiksmīgas tehniskās programmas: kapacitāti.
Lielākam studentu skaitam nepieciešams vairāk pasniedzēju, laboratorijas iekārtu, darba staciju, robotikas platformu, elektrotehnikas mācību sistēmu un vietas praktiskiem projektiem.
Tas nav tikai izglītības administrācijas jautājums.
Rūpnieciskās automatizācijas iekārtām ir fiziski ierobežojumi. Studenti nevar efektīvi apgūt iekārtu palaišanu, elektroinstalāciju, darbu ar robotiem vai traucējummeklēšanu, ja piekļuve laboratorijai ir pārāk ierobežota.
Tāpēc absolventu skaita palielināšanai nepieciešami paralēli ieguldījumi mācību infrastruktūrā.
Humanoīdie roboti ir interesanti, taču pamati joprojām ir svarīgi
Plānotā humanoīdo un četrkājaino robotu izmantošana liecina par to, kādā virzienā robotikas izglītība varētu attīstīties.
Šīs platformas var iepazīstināt studentus ar progresīvu uztveri, mobilitāti, cilvēka un mašīnas mijiedarbību, autonomu navigāciju un robotu vadību.
Tomēr izglītības vērtību nevajadzētu radīt tikai paša robota novitātei.
Studentiem joprojām jāizprot pamati: sensori, izpildmehānismi, vadības loģika, sakaru tīkli, drošības funkcijas, kustības vadība, diagnostika un sistēmu integrācija.
Šie principi joprojām ir piemērojami arī tad, kad mainās robota fiziskā forma.
Nākamā desmitgade būs integrācijas desmitgade
Beikersfīldas koledžas pirmā desmitgade parāda, cik cieši automatizācijas izglītība var saskanēt ar reģiona rūpniecības pieprasījumu.
Tās izaugsme no septiņiem absolventiem līdz 34 studentu absolventu grupai ir viens izmērāms rādītājs. Vēl viens ir ziņotais 98 % nodarbinātības līmenis.
Vēl svarīgāk — programma virzās uz modeli, kurā robotika, datorredze, rūpnieciskā vadība, prakses un attiecības ar darba devējiem darbojas kopā.
Šis virziens atbilst arī pašas rūpnieciskās automatizācijas attīstībai.
Nākamās paaudzes automatizācijas speciālisti nestrādās ar izolētām iekārtām. Viņi strādās ar savstarpēji savienotām sistēmām, kurās robotika, PLC, redzes sistēmas, tīklošana, programmatūra, dati un cilvēki operatori nepārtraukti mijiedarbojas.
Tāpēc nākamo desmit gadu īstais izaicinājums nebūs iemācīt studentiem darboties ar robotiem.
Tajā viņiem mācīs kā izstrādāt, integrēt, diagnosticēt un nepārtraukti uzlabot pilnīgas automatizētas ražošanas sistēmas.
