Десятилетний эксперимент в области обучения промышленной автоматизации
Десятый год работы программы промышленной автоматизации в Bakersfield College ознаменовался очевидным свидетельством того, что обучение промышленной автоматизации становится тесно связано с потребностями регионального рынка труда.
Программа началась в рамках первоначального пилотного проекта Калифорнии по созданию программ бакалавриата в муниципальных колледжах с практической целью: подготовить местных специалистов по инженерии и автоматизации для работодателей, испытывавших трудности с поиском квалифицированных сотрудников.
В её первом выпуске было всего семь студентов. Десять лет спустя программа выпустила рекордный поток из 34 студентов и сообщает о показателе трудоустройства среди выпускников, ищущих работу, на уровне 98%.
С промышленной точки зрения этот прогресс важнее, чем одни только показатели набора. Системы автоматизации становятся всё сложнее, однако количество техников и инженеров, которые понимают как управляющее оборудование, так и производственные процессы, не всегда успевает за этим ростом.
Спрос промышленности создал программу
Первые этапы развития программы были обусловлены простой промышленной проблемой.
Местным работодателям требовались специалисты, способные работать с системами автоматизации, однако региональный кадровый резерв был слишком мал. Поэтому компании нанимали сотрудников за пределами округа Керн, а в некоторых случаях — за пределами США.
Эта ситуация иллюстрирует важную особенность занятости в сфере промышленной автоматизации: компаниям нужны не только программисты.
Современным специалистам по автоматизации может потребоваться разбираться в ПЛК, промышленных сетях, датчиках, робототехнике, системах управления движением, машинном зрении, электрическом монтаже, диагностике неисправностей и производственном программном обеспечении. Им также необходимо понимать, как эти технологии взаимодействуют на действующем предприятии.
Похоже, Bakersfield College выстроил свою программу с учётом этого более широкого требования, а не рассматривал автоматизацию как узкую программную дисциплину.
Лаборатория становится настоящей аудиторией
Расширение лаборатории робототехники имеет особое значение.
Теперь студенты знакомятся с промышленными роботами, компьютерным зрением, контроллерами автоматизации и новыми роботизированными платформами, включая гуманоидных и четвероногих роботов.
Такая лабораторная среда даёт то, что традиционное обучение в классе не может легко воспроизвести: возможность устранять неисправности физических систем.
В реальной установке автоматизации неисправность редко проявляется как однозначная программная ошибка. Технику может потребоваться определить, связана ли проблема с датчиком, соединением проводов, модулем ввода-вывода, логикой контроллера, сетевым взаимодействием, механическим позиционированием или прикладным программным обеспечением.
Этот диагностический процесс — один из самых ценных навыков, которым может обучить программа по автоматизации.
Навыки в области робототехники выходят за рамки программирования роботов
Текущие студенты учатся создавать и программировать роботов, однако более широкая ценность заключается в понимании архитектуры автоматизации целиком.
Робот обычно работает как один из компонентов более крупной системы. Его производительность может зависеть от управления с помощью ПЛК, цепей безопасности, систем машинного зрения, промышленного Ethernet, датчиков, сервоприводов, концевого оборудования и производственных баз данных.
Поэтому будущим инженерам по автоматизации необходимы знания на уровне системы, а не только разрозненные навыки в области робототехники.
Опыт студентов колледжа Бейкерсфилда отражает это направление. Студенты участвуют в робототехнических мероприятиях, стажировках, лабораторных работах и взаимодействии с работодателями, развивая практические навыки устранения неисправностей.
Компьютерное зрение меняет роли техников по автоматизации
Опыт выпускника Франсиско Эрнандеса служит ещё одним полезным примером.
Теперь он работает с системой компьютерного зрения, которая выявляет дефекты и сортирует сельскохозяйственную продукцию на производственной линии.
Это отражает более масштабный переход в промышленной автоматизации. Системы машинного зрения всё чаще переводят задачи инспекции от операторов-людей к автоматизированному восприятию и классификации.
Однако внедрение машинного зрения не устраняет потребность в технических специалистах.
Кому-то по-прежнему необходимо настраивать камеры, проверять параметры обнаружения, устранять проблемы связи, обслуживать оборудование, расследовать случаи ложного обнаружения и подключать результаты инспекции к системе управления производством.
Иными словами, автоматизация изменяет техническую нагрузку, а не просто устраняет её.
Стажировки создают прямую связь с промышленностью
Связь программы с работодателями — ещё один важный фактор, лежащий в основе заявленных результатов трудоустройства.
Ежегодная ярмарка вакансий привлекает компании из нескольких регионов, а студенты могут получить практический опыт благодаря стажировкам и работе в лабораториях.
Эта связь с промышленностью сокращает разрыв между академической подготовкой и требованиями производства.
Для работодателей в сфере автоматизации кандидат, уже работавший с контроллерами, роботами, системами технического зрения, электропроводкой и поиском неисправностей, представляет собой совершенно иной профиль по сравнению с человеком, чей опыт ограничивается теоретическими учебными курсами.
Тот же принцип применим к национальным лабораториям и организациям передового производства, где специалисты по автоматизации могут работать с робототехникой, инженерными системами и специализированными технологиями управления.
Развитие кадров для автоматизации становится системным требованием
Пример Бейкерсфилда также подчёркивает более масштабную промышленную проблему.
Нехватку специалистов по автоматизации нельзя решить простым приобретением большего количества роботов.
Каждая автоматизированная производственная система создаёт потребность в проектировании, вводе в эксплуатацию, программировании, техническом обслуживании, диагностике, кибербезопасности, проверке безопасности и сопровождении на протяжении всего жизненного цикла.
По мере того как предприятия внедряют всё больше подключённого оборудования, требуемый набор навыков становится шире.
Современный специалист по автоматизации всё чаще может работать на стыке электротехники, управления, информационных технологий, робототехники и производственных операций.
Именно поэтому междисциплинарное образование особенно ценно.
Роботы не устраняют рабочие места автоматически
Наблюдение профессора Роя Алларда о том, что роботы обычно заменяют скучную, опасную или грязную работу, отражает важное различие в промышленной автоматизации.
Основная цель многих роботизированных приложений — передать от людей машинам повторяющиеся или опасные задачи.
Затем рабочая сила переходит к видам деятельности, требующим поиска и устранения неисправностей, оптимизации процессов, программирования, технического обслуживания, надзора и инженерной оценки.
С моей точки зрения, более точное описание звучит не как «роботы заменяют работников».
Напротив, роботы перераспределяют человеческий труд по всей производственной системе.
Экономический результат во многом зависит от того, будут ли компании инвестировать в подготовку кадров, необходимых для эксплуатации и совершенствования этих автоматизированных систем.
Следующая задача — масштабирование инфраструктуры обучения
Рост программы создаёт проблему, с которой в конечном итоге сталкиваются многие успешные технические программы: нехватку мощностей.
Большее число студентов требует большего количества преподавателей, лабораторного оборудования, рабочих мест, роботизированных платформ, систем для обучения электротехнике и пространства для практических проектов.
Это не просто вопрос управления образовательным процессом.
У оборудования для промышленной автоматизации есть физические ограничения. Студенты не смогут эффективно освоить ввод в эксплуатацию, монтаж проводки, управление роботами или устранение неисправностей, если доступ к лабораториям будет слишком ограниченным.
Следовательно, увеличение числа выпускников требует параллельных инвестиций в учебную инфраструктуру.
Гуманоидные роботы интересны, но основы по-прежнему важны
Планируемое использование гуманоидных и четвероногих роботов указывает на возможное направление развития образования в области робототехники.
Эти платформы могут познакомить студентов с передовыми технологиями восприятия, мобильностью, взаимодействием человека и машины, автономной навигацией и роботизированным управлением.
Однако образовательная ценность не должна определяться самой новизной робота.
Студентам по-прежнему необходимо понимать основы: датчики, исполнительные механизмы, логику управления, коммуникационные сети, функции безопасности, управление движением, диагностику и интеграцию систем.
Эти принципы остаются применимыми, даже когда физическая форма робота меняется.
Следующее десятилетие будет посвящено интеграции
Первое десятилетие Bakersfield College демонстрирует, насколько тесно обучение автоматизации может соответствовать промышленному спросу в регионе.
Рост с семи выпускников до выпуска из 34 студентов — один из измеримых показателей. Еще один показатель — заявленный уровень трудоустройства в 98%.
Что еще важнее, программа движется к модели, в которой робототехника, компьютерное зрение, промышленное управление, стажировки и связи с работодателями работают совместно.
Это направление соответствует развитию самой промышленной автоматизации.
Специалисты по автоматизации нового поколения не будут работать с изолированными машинами. Они будут работать со взаимосвязанными системами, в которых робототехника, ПЛК, машинное зрение, сети, программное обеспечение, данные и операторы-люди непрерывно взаимодействуют.
Поэтому настоящая задача на ближайшие десять лет будет заключаться не в том, чтобы научить студентов управлять роботами.
Их будут учить проектировать, интегрировать, диагностировать и непрерывно совершенствовать комплексные автоматизированные производственные системы.
