1 Cơ điện tử - một hớng nghiên cứu u tiên trong chiến lợc phát triển khu công nghệ cao Hoà lạc Chu Hảo 1 , Nguyễn Cao Mệnh 2 , Phạm Anh Tuấn 2 , Nguyễn Nh Vinh 1 1 Ban quản lý khu Công nghệ cao Hoà Lạc, 45 Tuệ Tĩnh, Hà nội 2 Viện Cơ học Hà nội, 264 Đội cấn, Hà nội Tóm tắt: Khu Công nghệ cao Hoà lạc (KCNCHL) đợc xây dựng theo quyết định số 198/1998/QĐ-TTG ngày 12/10/1998 của Thủ tớng Chính phủ nhằm đóng vai trò quan trọng trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, góp phần xây dựng nền kinh tế dựa trên tri thức tại Việt Nam và tạo ra một thành phố khoa học theo mô hình liên kết Khoa học - Đào tạo - Công nghiệp Công nghệ cao. Trong chiến lợc phát triển KCNCHL những Công nghệ cao đợc u tiên là: Công nghệ thông tin, Công nghệ sinh học, Cơ điện tử, Công nghệ vật liệu mới và Công nghệ thân môi trờng. Đối với hớng nghiên cứu Cơ điện tử mục tiêu chính là: "Nghiên cứu, phát triển và chế thử sản phẩm Cơ điện tử trong các lĩnh vực: Năng lợng mới, Robot, Thiết kế Cơ điện tử, Chẩn đoán máy, Công nghệ CAD/CAM, Chế tạo sản phẩm Cơ điện tử". 1 Tổng quan về khu công nghệ cao Hoà Lạc 1.1 Hoàn cảnh ra đời: Tại Việt Nam, Dự án lớn về Công nghệ thông tin (CNTT) do Thủ tớng chính phủ phệ duyệt, có ý nghĩa quan trọng và cần thiết trong đẩy mạnh các ứng dụng của CNTT tại toàn quốc và sự phát triển của ngành công nghiệp CNTT, gồm cả những chơng trình có ý nghĩa lớn tới sự phát triển của CNTT liên quan tới nguồn nhân lực, cơ sở hạ tầng CNTT và v.v Công nghiệp CNTT đã đợc u tiên phát triển hàng đầu của Quốc gia và trở thành ngành công nghiệp chính tại Việt nam ở những năm khởi động của thế kỷ thứ 21. Dự án phát triển KCNCHL (gọi tắt là HHTP) đã đợc ủng hộ cao coi nh u tiên hàng đầu trong dự án Quốc gia về cơ sở vật chất cho nhiệm vụ và mục đích của Quốc gia. Mặt khác, chính phủ Nhật đã tuyên bố đóng góp cho sự phát triển CNTT tại các nớc ASIAN trong phát triển nguồn nhân lực, phát triển cơ sở hạ tầng của CNTT và các hoạt động liên quan khác với CNTT. 1.2 Mục đích của HHTP: Đóng một vai trò quan trọng trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá theo hớng xây dựng nền kinh tế dựa trên tri thức tại Việt nam. Tạo ra một thành phố khoa học dựa trên mô hình sự kết hợp giữa Khoa học - Đào tạo - Công nghiệp công nghệ cao. Nuội dỡng sự phát triển nguồn nhân lực có kiến thức về công nghệ cao. Thúc đẩy các hợp tác trong và ngoài nớc trong việc phát triển và sử dụng công nghệ cao. Rút ra đợc các kinh nghiệm quý báu cho việc tạo lập các khu công nghệ cao khác trong tơng lai ở Việt nam. 1.3 Các giai đoạn phát triển HHTP: Giai đoạn 1 (đến năm 2005, 800 ha): Giai đoạn này nhằm xây dựng cơ sở hạ tầng cơ bản, phát triển phòng ban chính cho R&D&E (Nghiên cứu & Phát triển & Đào tạo); Tạo ra một môi trờng có chức danh; thúc đẩy khuyến khích đầu t; chuyển giao công nghệ tập trung chính vào CNTT; Công nghệ sinh học và Cơ điện tử. 2 Giai đoạn 2 (đến năm 2010, 1200 ha): Hợp nhất mối liên kết giữa Khoa học - Đào tạo - Công nghiệp công nghệ cao trong các công nghệ tiên tiến, làm chủ đợc các công nghệ nhập khẩu, thơng mại hoá các kết quả nghiện cứu và khuyến khích thúc đẩy hợp tác Quốc tế. Giai đoạn 3 (đến năm 2020, 1650 ha): Phát triển và tạo dựng đợc các công nghệ cao và chuyển giao các kinh nghiệm đó tới các khu công nghệ cao khác trên toàn Quốc. 2 Mechatronics - một công nghệ mới Sự thay đổi nhanh chóng trong nhiều lĩnh vực của kỹ thuật do ảnh hởng ngày càng tăng của công nghệ thông tin và kỹ thuật điện tử tiên tiến. Các phơng pháp cổ điển và cách thức tiếp cận truyền thống không còn đáp ứng đợc thực tiễn công nghiệp ngày nay. Sự thách thức kỹ thuật mà chúng ta phải đối mặt trong tơng lai ngày càng tăng. Nhiều vấn đề mới đòi hỏi phải đợc giải quyết bằng cách tiếp cận liên ngành. Các rào chắn giữa các chuyên ngành sẽ bị xoá bỏ khi chúng cản trở, các quy luật mới đợc xây dựng và ngành Mechatronics ra đời. Mechatronics liên kết các yếu tố cấu thành của ngành cơ học, điện tử và điều khiển tạo nên một công nghệ mới, trong đó có sự chuyển biến về chất của t duy công nghiệp mà trọng điểm là t duy công nghệ. Bằng t duy công nghệ mới và sự phối hợp liên ngành chúng ta sẽ tạo nên đổi mới và xúc tiến các phơng pháp giải quyết những vấn đề kỹ thuật tổng hợp và đa ra sản phẩm Mechatronics mới tiên tiến phục vụ nền công nghiệp hiện đại. 3 3 Sự phát triển của Mechatronics trên thế giới Các sản phẩm của các ngành công nghiệp hiện đại không còn là thành quả của từng chuyên ngành riêng biệt mà thờng là thành quả của nhiều chuyên ngành hợp lại. Chúng ta có thể đa ra loạt ví dụ nh: các dây chuyền tự động, thiết bị máy móc đợc điều khiển bằng máy tính, tàu điện từ, ô tô điện, các hệ chuyền động thuỷ khí, trạm phát điện bằng Năng lợng gió, v v Đó chính là sản phẩm của nhiều ngành kết hợp lại mà cụ thể là: cơ hệ nhiều vật, vật rắn biến dạng, kỹ thuật truyền động (điện, khí nén, thuỷ lực), điện tử, kỹ thuật điều khiển tự động và tin học. Do vậy Mechatronics ngày càng phát triển và khẳng định đợc vị trí quan trọng của mình trong thế kỷ 21 này. ở Châu Âu hầu hết các trờng Tổng hợp kỹ thuật đã đào tạo chuyên ngành Mechatronics. Một trung tâm châu Âu nghiên cứu và triển khai Mechatronics đợc thành lập và có trụ sở tại thành phố Aachen (CHLB Đức). ở châu á thì Nhật Bản là nớc đứng đầu trong việc ứng dụng Mechatronics trong việc chế tạo và sử dụng Rôbốt trong các dây chuyền tự động hoá, hệ quang học có điều khiển, ô tô điện vv Trong khối ASEAN thì Học viện AIT Bangkok đã kết hợp với trờng Tổng hợp Hamburg - Harburg (CHLB Đức) đào tạo hệ Master chuyên ngành Mechatronics. Các hội nghị quốc tế chuyên ngành Mechatronics đã đợc liên tục tổ chức trên thế giới và khu vực Châu á nh Nhật Bản, Nam Triều Tiên, Hồng Kông, Malaysia v v. Việc xác định nội dung nghiên cứu và đào tạo Mechatronics của các nớc trên thế giới đều đợc định hớng theo các dự án cụ thể. Do: có kinh phí để thực hiện dự án nghiên cứu có nội dung nghiên cứu và sản phẩm chế thử gắn với nhu cầu thị trờng, có cơ hội triển khai ứng dụng tốt yêu cầu đào tạo linh hoạt, có tính lựa chọn cao và có tính hiệu quả đảm bảo các hoạt động đi kèm về dịch vụ chuyển giao công nghệ, hớng dẫn vận hành và bảo dỡng sửa chữa. 4 Nghiên cứu và ứng dụng Mechatronics ở Việt Nam Để phát triển kinh tế tri thức và công nghệ cao, có khả năng tiếp cận công nghệ hiện đại của thế giới và xây dựng khả năng tự thiết kế, chế tạo các thiết bị, máy móc đợc điều khiển bằng máy tính trong những năm đầu của thế kỷ 21 và chủ động xây dựng các công nghệ tiên tiến đa lại hiệu quả cụ thể cho đất nớc thì việc nghiên cứu Mechatronics, mà cụ thể trớc mắt việc nghiên cứu ứng dụng và triển khai các thành quả lĩnh vực nghiên cứu này sẽ là một trong các bớc đi rất quan trọng. 4.1 Một số hoạt động - Năm 1992 Viện trởng Viện Mechatronics (CHLB Đức) đã giới thiệu Mechatronics tại Việt nam. - Năm 1993 chơng trình alaska - công cụ phần mềm để mô phỏng tính toán động lực học các hệ Mechtronics đã đợc chuyển giao vào Việt nam, Viện Cơ học, ĐH Bách khoa và ĐH Xây dựng là các đơn vị đầu tiên sử dụng chơng trình alaska này. - Năm 1998 Viện Cơ học thuộc Trung tâm KHTN & CNQG thành lập phòng Mechatronics. - Trong những năm qua, việc nghiên cứu kỹ thuật Rôbốt, đặc biệt là nghiên cứu chế tạo Rôbốt phục vụ cho các quá trình sản xuất trong điều kiện độc hại và không an toàn, 4 cũng nh nghiên cứu Rôbốt thông minh đợc quan tâm thực sự tại Việt Nam. Đây cũng là những đề tài nghiên cứu quốc gia và sẽ đợc thực hiện trong những năm tới đây. - Lĩnh vực nghiên cứu về kỹ thuật số, ứng dụng công nghệ thông tin trong các kỹ thuật trợ giúp của máy tính cho các quá trình thiết kế và chế tạo (CAD/CAM-Technics) đợc thực hiện tại ĐHBK Hà Nội và một số Viện nghiên cứu về máy. - Trờng ĐHBK thành phố HCM đã thành lập bộ môn Mechatronics. - Trờng ĐHBK thành phố Hà nội đã thành lập bộ môn Mechatronics. - Nhiều trờng Đại học và trờng Tổng hợp của Việt Nam đã bắt đầu đào tạo sinh viên và cao học cho chuyên ngành Mechatronics. 4.2 Những kết quả ban đầu Viện Cơ học Hà nội: - Viện Cơ học là đơn vị đầu tiên triển khai áp dụng chơng trình alaska vào nghiên cứu ứng dụng tại Việt nam trong việc mô phỏng thiết bị, máy móc nh Turbin, cần trục, búa máy, giàn khoan v v - Có kinh nghiệm trong việc thiết kế và phát triển Rôbôt Viện công nghệ thông tin: - Có kinh nghiệm trong điều khiển Rôbốt và các thiết bị thông minh. ĐH Bách Khoa Hà Nội: - Đa chơng trình alaska vào đào tạo và cho sinh viên thực hiện mô phỏng máy móc, thiết bị và ôto. Đã có nhiều Sinh viên sử dụng alaska làm các đề tài nghiên cứu và luận án tốt nghiệp. ĐH Xây dựng Hà nội: - Mô phỏng máy xây dựng, xe đổ rác .v v bằng các chơng trình mô phỏng - Đào tạo trên Đại học (Master và NCS). Viện Máy nông nghiệp Việt nam: - Mô phỏng máy nông nghiệp bằng chơng trình mô phỏng Mechatronics Liên hiệp Máy xây dựng Việt nam (COMA): - Mô phỏng máy xây dựng, thang máy v v Viên nghiên cứu máy - Các thiết kế máy công cụ CNC Đánh giá sự nghiên cứu và ứng dụng của Mechatronics tại Việt Nam thì thấy đã có sự bắt đầu nhng sự phối hợp giữa các trung tâm nghiên cứu và ứng dụng còn thiếu chặt chẽ, đồng bộ và đi vào chiều sâu nên cha đa ra sản phẩm tiêu biểu. 5 Nhu cầu và các điều kiện ban đầu để xây dựng Trung tâm Mechatronics 5.1 Nhu cầu Khu công nghệ cao Hoà Lạc với nhiệm vụ chính là phát triển công nghệ cao tại Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng và triển khai lĩnh vực Mechatronics, một công nghệ mới của thế giới là rất cấn thiết. Mechatronics đợc sinh ra do đòi hỏi của nền công nghiệp hiện đại, nó đòi hỏi trí tuệ, có cơ sở vật chất và khả năng hợp tác quốc tế rộng rãi.Trong hoàn cảnh nh 5 vậy Mechatronics đợc chọn là một trong những mũi nhọn sẽ đợc xây dựng tại khu nghiên cứu triển khai (R & D&E) và phát triển nguồn nhân lực (HRD) là rất phù hợp. Trung tâm Mechatronics có đủ năng lực chuyên môn và nếu đợc đầu t tài chính thích đáng có thể tiếp nhận công nghệ mới và các sản phẩm Mechatronics từ các nớc tiên tiến để triển khai ứng dụng ở Việt Nam. Trung tâm có vai trò quan trọng là tiếp nhận và chế thử các sản phẩm Mechatronics để rồi chuyển giao cho các đơn vị sản xuất chế tạo tại Việt Nam, đồng thời là nơi tập trung lực lợng khoa học để có thể hợp tác trao đổi với các nớc trên thế giới. Bên cạnh đó trong những năm qua, các trang thiết bị của công nghệ cao thâm nhập vào Việt Nam nh máy công cụ CNC, Trung tâm gia công CNC, Máy gia công tia lửa điện kết nối CNC, các máy cát lazer điều khiển số đặt ra nhu cầu bức thiết về đào tạo cán bộ chuyên môn trong lĩnh vực Mechatronics. 5.2 Các điều kiện ban đầu 5.2.1 Về đội ngũ cán bộ: Dựa trên cơ sở đội ngũ cán bộ nghiên cứu cơ bản và ứng dụng của 3 đơn vị nghiên cứu sau đây: - Viện Cơ học: max. 20 ngời - Viện Công nghệ thông tin: max. 15 ngời - ĐHBK Hà Nội: max. 15 ngời Ngoài ra sẽ mời một số cán bộ nghiên cứu khoa học đầu ngành có liên quan tới Mechatronics tham gia t vấn và hợp tác trong quá trình xây dựng Trung tâm. 5.2.2 Cơ sở vật chất - Hạ tầng cơ sở của Khu công nghệ cao Hoà Lạc - Sự đầu t của Chính phủ Nhật Bản 5.2.3 Hợp tác quốc tế - Lãnh đạo Khu công nghệ cao Hoà Lạc đã có quan hệ với Nhật Bản trong lĩnh vực Mechatronics. - Một số cán bộ nghiên cứu Việt Nam trong lĩnh vực Mechatronics đã có quan hệ chặt chẽ với các Viện nghiên cứu và trờng Tổng hợp đang nghiên cứu Mechatronics ở Châu Âu và Nhật Bản. 6 6 ChiÕn l−îc vµ môc tiªu chÝnh cña Trung t©m Mechatronics 6.1 ChiÕn l−îc VÞ trÝ chiÕn l−îc cña Trung t©m Mechatronics trong nÒn c«ng nghiÖp ViÖt Nam vµ ASEAN . 7 6.2 Mục tiêu chính: - Triển khai việc nghiên cứu ứng dụng và chế tạo ra những sản phẩm Mechatronics trong các ngành sau: + Năng lợng tái tạo (gió, mặt trời) + Rôbốt + Phát triển phần mềm và phần cứng cho thiết kế hệ Mechatronics. + Các sản phẩm Mechatronics cho nghiên cứu và đào tạo. + Thiết bị cho việc chẩn đoán máy + Các thiết bị liên quan đến kỹ thuật điều khiển theo chơng trình số (máy công cụ và thiết bị công nghiệp) - Đào tạo cán bộ nghiên cứu ứng dụng và triển khai trong lĩnh vực Mechatronics. Cấp độ đào tạo từ công nhân kỹ thuật cao trong dịch vụ vận hành sửa chữa bảo dỡng các thiết bị cơ điện tử đến các cán bộ nghiên cứu thiết kế và cán bộ khai thác công nghệ cũng nh đào tạo sau đại học cho lĩnh vực Mechatronics. - Giới thiệu và chuyển giao những công nghệ mới trong lĩnh vực Mechatronics vào thị trờng Việt Nam và khu vực ASEAN. 7 Mô hình tổ chức Trung tâm Mechatronics 8 Chức năng và nhiệm vụ cụ thể của từng phòng nh sau: Phòng thị trờng và chuyển giao công nghệ: - Tìm hiều thị trờng về sản phẩm Mechatronics - Làm công việc t vấn cho việc sử dụng các sản phẩm và công nghệ trong lĩnh vực Mechatronics. - Đa các sản phẩm chế thử vào sản xuất hàng loạt - Thực hiện việc chuyển giao công nghệ Phòng đào tạo và phát triển nguồn nhân lực: - Tổ chức các khoá đào tạo cơ bản và đào tạo nâng cao trong lĩnh vực Mechatronics. Nội dung đào tạo tổ chức theo cấu trúc modun định hớng theo kỹ thuật nghề nghiệp và gắn với cơ hội việc làm. - Tổ chức các buổi hội thảo - Thực hiện chiến lợc phát triển nguồn nhân lực con nguời. Phòng nghiên cứu Bao gồm các nhóm nghiên cứu ứng dụng cụ thể nh: - Năng lợng tái tạo (gió, mặt trời) - Rôbốt - Thiết kế hệ Mechatronics - Thiết bị cho việc chẩn đoán máy. - CAD/CAM Technics Có chức năng nghiên cứu và thiết kế các sản phẩm Mechatronics theo yêu cầu cụ thể của thị trờng và phục vụ cho định hớng lâu dài. Phòng kỹ thuật: Bao gồm các bộ phận: - Máy tính quản lý mạng máy tính của Trung tâm Mechatronics - Bộ phận thí nghiệm - Xởng chế thử có nhiệm vụ chế tạo các sản phẩm mẫu trớc khi đa ra thị trờng sản xuất hàng loạt. Những bớc phát triển: Bớc 1: - Tìm hiểu thị trờng Việt Nam với sản phẩm Mechatronics. Xây dựng Phòng thị trờng và chuyển giao công nghệ. - Xây dựng đội ngũ cán bộ Việt Nam, trớc mắt tập trung vào việc tiếp nhận, sử dụng và chuyển giao các sản phẩm phần mềm đặc trng trong cơ học, điều khiển và điện tử phục vụ cho Mechatronics. - Xây dựng phòng đào tạo và phát triển nguồn nhân lực cho lĩnh vực Mechatronics. - Xây dựng phòng nghiên cứu Mechatronics - Tham gia xây dựng các phần mềm về chuyên gia trong lĩnh vực Mechatronics phục vụ cho các ngành kinh tế Việt nam, đồng thời có khả năng trao đổi với thế giới. - Xây dựng bộ phận máy tính của Trung tâm Bớc 2: - Xây dựng bộ phận thí nghiệm và xởng chế thử các sản phẩm Mechatronics tiêu biểu. - Thúc đẩy việc chuyển giao công nghệ để đa các sản phẩm Mechatronics vào sản xuất hàng loạt và ứng dụng trong nền công nghiệp của Việt Nam và ASEAN. 9 8 Đề xuất trong việc xây dựng Trung tâm Mechatronics: 8.1 Đào tạo nguồn nhân lực: - Mời các chuyên gia hàng đầu Thế giới về Mechatronics sang Việt Nam - Cử các cán bộ chủ chốt của Việt Nam đi đào tạo tại nóc ngoài để nắm bắt những công nghệ mới và học hỏi kinh nghiệm khi xây dựng Trung tâm. - Xây dựng đội ngũ cán bộ nòng cốt của Trung tâm: Giai đoạn 1: 20 cán bộ nghiên cứu và quản lý Giai đoạn 2: 50 cán bộ nghiên cứu và quản lý 8.2 Cơ sở vật chất: - Văn phòng, nhà xởng, phòng nghiên cứu - Hệ thống máy tính phục vụ cho quản lý, chơng trình quản lý và liên kết với bên ngoài - Chơng trình phần mềm cho Mechatronics nh: alaska, ADAMS, NASTRAN, ANSYS, Matlab, Simulink, Matrix-X, v v. - Thiết bị phục vụ cho việc chế thử sản phẩm Mechatronics bao gồm các thiết bị điều khiển hiện đại và thiết bị gia công cơ khí chính xác. - V v. 8.3 Hợp tác quốc tế: Thúc đẩy việc hợp tác quốc tế với các Trờng và Viện nghiên cứu trên Thế giới nh: - Trờng Đại học Tổng hợp Tokyo - Viện Mechatronics - CHLB Đức - Trung tâm Châu Âu về Mechatronics - Học viện AIT - Thái Lan 9 Kết luận - Về chính sách mời các chuyên gia đầu ngành tham gia trong qua trình xây dựng trung tâm, tạo cho các chuyên gia này có thể vẫn làm đợc các đơn vị nghien cứu đồng thời tham gia hợp tác tích cực với khu công nghệ cao Hoà Lạc. - Chính sách đào tạo cán bộ đầu ngành cũng nh chế độ và điều kiện làm việc thích đáng để sau này có thể làm việc một cách toàn tâm toàn ý cho Trung tâm. - Bộ máy quản lý của Trung tâm gọn nhẹ và linh hoạt theo cơ chế thị trờng. - Trung tâm cần hoạt động và hạch toán độc lập trong khuôn khổ chiến lợc phát triển chung của Khu công nghệ cao Hoà Lạc. . - Công nghiệp Công nghệ cao. Trong chiến lợc phát triển KCNCHL những Công nghệ cao đợc u tiên là: Công nghệ thông tin, Công nghệ sinh học, Cơ điện tử, . 1 Cơ điện tử - một hớng nghiên cứu u tiên trong chiến lợc phát triển khu công nghệ cao Hoà lạc Chu Hảo 1 , Nguyễn Cao Mệnh 2 , Phạm Anh