Ngành cơ điện tử là gì? Tương lai và cơ hội việc làm ngành cơ điện tử

1. Định nghĩa ngành cơ điện tử

Ngành cơ điện tử (Mechatronics Engineering) là lĩnh vực có sự kết hợp giữa kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện và khoa học máy tính nhằm mục đích phát triển tư duy thiết kế, chế tạo, vận hành máy móc và thiết bị thông minh. Đây được coi là sự liên kết cộng năng của nhiều lĩnh vực khác nhau để tạo ra những sản phẩm có những tính năng vượt trội.

Ngành cơ điện tử và kỹ thuật cơ khí đều thuộc khoa học chế tạo máy và khoa học điện tử. Tuy nhiên, hai lĩnh vực này lại có khá nhiều điểm khác nhau. Ngành kỹ thuật cơ điện tử đào tạo các sinh viên có khả năng thiết kế hệ thống cơ điện tử trong quá trình sản xuất. Để lập quy trình khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa các máy móc và các thiết bị cũng như dây chuyền sản xuất tự động, sinh viên phải được đào tạo các môn học cốt lõi cần thiết chuyên về kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện - điện tử, kỹ thuật lập trình.

Sự khác nhau cơ bản giữa kỹ thuật cơ điện tử và kỹ thuật cơ khí là ngành kỹ thuật cơ khí chỉ là một đứa con của ngành kỹ thuật cơ điện tử. Dù cả hai ngành học có thể liên quan đến lĩnh vực cơ điện tử, robot học, nhưng kỹ thuật cơ điện tử lại tập trung học chuyên sâu trong khi kỹ thuật cơ khí lại quan tâm nhiều đến công nghệ nano, vẽ kỹ thuật.

2. Lịch sử phát triển ngành cơ điện tử

Từ Cơ điện tử (Mediationics viết tắt của từ ghép Mechanics và Electronics) được người Nhật sử dụng lần đầu tiên vào năm 1975 khi điều khiển động cơ điện bắt đầu bằng máy tính. Thuật ngữ này trở nên phổ biến ở Nhật và nhanh chóng được các nước trên thế giới dùng khi các linh kiện điện tử, tiếp theo là máy tính được sử dụng trong các hệ thống sản xuất.

Sự phát triển linh kiện thiết bị điện tử số và khoa học máy tính những năm 80 thúc đẩy khả năng áp dụng chúng trong các dự án về công nghệ và sản xuất. Các viện nghiên cứu, các nhà công nghiệp nhận thức ra sự cần thiết trong việc đào tạo cho các kỹ sư cơ khí về vấn đề của ngành đa công nghệ. Gần 25 năm trôi qua thuật ngữ cơ điện tử được xem như là sự tích hợp của kỹ thuật cơ khí, điện, điện tử.

Theo dòng lịch sử, các hệ thống sản xuất được cơ khí hoá hoàn toàn khi bắt đầu có sự hiện diện của động cơ điện hay thuỷ lực trong kết cấu. Sự xuất hiện của các linh kiện bán dẫn vào thập kỷ 50 và máy tính điện tử số trong những năm 70 tạo nên những hệ thống nối ghép giữa kỹ thuật cơ khí với điện tử, điều khiển vi tính có tính đa ngành cao tiếp theo.

Trong giai đoạn những năm 80, công nghệ thông tin phát triển, bắt đầu áp dụng các bộ vi xử lý vào hệ thống cơ khí nhằm cải thiện đặc tính của hệ thống. Máy công cụ và thiết bị điều khiển số, robot trở nên gọn hơn.

Ở thập kỷ 90, công nghệ truyền thông bổ sung vào cơ điện tử tính mềm dẻo và hỗn hợp. Sự phát triển này tạo nên chức năng như vận hành từ xa cánh tay máy và điều khiển hệ thống sản xuất qua mạng… Các hệ thống cơ - điện tử siêu nhỏ (micromechatronics) có xu hướng phát triển công nghệ siêu nhỏ (nanotechnology) trong thế kỷ 21.

3. Các thành phần chính của ngành cơ điện tử

Hệ thống cơ điện tử là lĩnh vực đa ngành của khoa học kỹ thuật, hình thành từ các ngành như: Cơ khí, kỹ thuật điện - điện tử, khoa học tính toán tin học. Hệ thống cơ điện tử (hay sản phẩm cơ điện tử) bao gồm khá nhiều thành phần: Cảm biến, cơ cấu tác động cơ khí, bộ điều khiển, cơ cấu truyền động, phần mềm và giao thức truyền thông.

Trong khi đó, hệ thống điện tử thuần túy có thể bao gồm các thành phần ví dụ như vi mạch điện tử, các linh kiện điện tử, thiết bị điện tử, các mạch điện tử phức tạp hơn ví như hệ thống điều khiển tự động.

4. Ứng dụng thực tế của ngành cơ điện tử

Ngành cơ điện tử có nhiều ứng dụng trong thực tế phục vụ cho cuộc sống của mọi người. Hiện nay, kỹ thuật điện tử là ngành thống lĩnh trên mọi mặt trận sản xuất, đời sống. Các ứng dụng của ngành này vô cùng rộng rãi và có nhiều vai trò quan trọng. Dưới đây là thông tin chi tiết về lĩnh vực này:

4.1. Tự động hóa công nghiệp

Các kỹ sư cơ điện tử có vai trò xây dựng các giải pháp về tự động hoá để cải thiện chất lượng, số lượng, năng suất sản xuất. Những người làm công việc này sẽ quản lý, khắc phục các sự cố liên quan đến robot, thiết bị điện, tự động hoá tuân thủ các tiêu chuẩn về chất lượng, độ an toàn.

Hiện nay, ngành cơ điện tử được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thông tin nhà cửa, các sản phẩm tiêu dùng ví dụ như audio, thiết bị nghe nhìn, máy giặt…và hệ thống bảo vệ nhà cửa, các loại robot phục vụ tự động…

Ngoài ra, các loại máy công nghiệp tự động điều khiển theo chương trình, FMS (hệ thống sản xuất linh hoạt), CAD-CAM, các hệ thống tự động, kho tàng tự động và công cụ vận chuyển thông minh cũng là ứng dụng của ngành này.

4.2. Thiết bị y tế

Ngành y tế cũng là một trong những lĩnh vực sử dụng nhiều công nghệ cơ điện tử ví dụ như các loại thiết bị cắt lớp, thiết bị thí nghiệm về ADN, nhân bản phôi, một số loại máy chiếu tia chụp: X, laser, coban, thiết bị mổ nội soi,…

4.3. Giao thông vận tải

Sinh viên tốt nghiệp cơ điện tử sẽ đảm nhiệm nhiều vị trí trong chuỗi cung ứng vận tải và logistic. Khi tốt nghiệp ra trường, bạn có thể làm việc với máy móc đã được thiết kế riêng, cơ sở hạ tầng máy tính tốt, quy trình và các thiết bị vận chuyển phức tạp… Ngoài ra, lĩnh vực cơ điện tử có nhiều ứng dụng ví dụ như sử dụng trong đo đạc thông số bay, dẫn đường tàu biển, chỉ huy các chuyến bay, lái tự động…

4.4. Năng lượng tái tạo

Cuộc sống hiện đại không thể thiếu các thiết bị sử dụng điện. Nhưng, khi nguồn than dần cạn kiệt, sử dụng điện gió và điện mặt trời, đặc biệt là kết hợp hệ thống điện gió, điện mặt trời trở thành phương án năng lượng xanh. Các ứng dụng của ngành cơ điện tử phục vụ khá nhiều trong lĩnh vực tái tạo năng lượng từ 2 nguồn này.

5. Tương lai và cơ hội việc làm ngành cơ điện tử

Ngành cơ điện tử đang có rất nhiều tiềm năng phát triển với nhiều cơ hội việc làm. Nhu cầu tuyển dụng của ngành cao thúc đẩy nhiều sinh viên quyết định theo đuổi lĩnh vực này.

5.1. Tương lai ngành cơ điện tử

Ngành cơ điện tử đang có bước phát triển mạnh mẽ, được thúc đẩy do những tiến bộ trong công nghệ, nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Đây là ngành hứa hẹn trong tương lai sẽ định hình cách con người sống và làm việc, khám phá thế giới.

Hiện nay, công nghệ cơ điện đang hướng tới việc cho ra đời các thiết bị nhỏ, nhẹ. Sự kết hợp giữa cơ điện tử và AI giúp đưa các hệ thống lên tầm cao mới nơi mà máy móc không chỉ thực hiện lệnh mà còn phải có sự thích nghi, học hỏi. Sau này, cơ điện tử sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc chinh phục vũ trụ, nơi các thiết bị được yêu cầu cần có sự bền bỉ, chính xác, hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.

Ngoài ra, cơ điện tử trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang dần chuyển hướng sang các giải pháp công nghệ xanh nhằm bảo vệ môi trường. Có thể nói cơ điện tử không chỉ là lĩnh vực công nghệ mà còn là động lực thúc đẩy sự tiến bộ của nhân loại. Trong 10 năm tới, đây thực sự là ngành có nhiều tiềm năng, thậm chí còn phát triển vượt xa so với công nghệ thông tin.

5.2. Cơ hội việc làm ngành cơ điện tử

Hiện tại, ngành cơ điện tử là lĩnh vực công nghệ cao và có nhu cầu nhân sự rất cấp thiết. Nhiều địa phương xã định đây là nghề có độ ưu tiên cao với cơ hội việc làm ngày càng rộng mở. Ngày càng nhiều doanh nghiệp cải tiến, chuyển sang sử dụng hệ thống thông minh, tinh vi, kỹ thuật cơ điện tử sẽ tiếp tục phát triển theo nhu cầu này. Dưới đây là các vị trí công việc phổ biến:

Kỹ sư điện tử

Kỹ sư điện điện tử là những người có trách nhiệm thiết kế, kiểm tra giám sát vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng các thiết bị điện ví như: động cơ điện, hệ thống radar và định vị; hệ thống thông tin liên lạc và các thiết bị phát điện, hệ thống điện truyền hình, truyền thông.

Yêu cầu công việc:

• Trực tiếp sản xuất, cài đặt, kiểm tra các thiết bị điện nhằm đảm bảo các sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn về các thông số kỹ thuật, mã số.
• Nghiên cứu, tính toán các tiêu chuẩn, thông số kỹ thuật của thiết bị điện - điện tử phát triển sản xuất.
• Thiết kế các sản phẩm điện điện tử mới.
• Lập kế hoạch phát triển công cụ, ứng dụng điện điện tử.
• Điều tra và phân tích nhu cầu khách hàng, các vấn đề về sản phẩm điện điện tử đưa ra đề xuất cải tiến.
• Phát triển các quy trình bảo trì, thử nghiệm các thành phần, thiết bị điện điện tử.

Kỹ sư tự động hóa

Kỹ sư tự động hóa (Automation Engineer) là người chịu trách nhiệm thiết kế, triển khai, giám sát các hệ thống tự động hóa để cải thiện hiệu quả quy trình sản xuất và vận hành.

Yêu cầu công việc

• Làm việc với những bên liên quan nhằm phân tích nhu cầu vận hành tự động hóa cũng như mục tiêu của thiết kế hệ thống tự động hóa.
• Lập trình PLC, SCADA và HMI cho các thiết bị và dây chuyền sản xuất, lập chương trình điều khiển hệ vi xử lý.
• Thiết kế sơ đồ điện, lựa chọn các thiết bị phần cứng và phần mềm phù hợp ví dụ như biến tần, cảm biến, hệ thống truyền động, bộ điều khiển…
• Kiểm tra, sửa lỗi trong phần mềm và phần cứng nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.
• Triển khai, lắp đặt các hệ thống tự động hóa.
• Kiểm tra, thử nghiệm, điều chỉnh hệ thống tự động hóa.
• Theo dõi, lên kế hoạch bảo trì hệ thống định kỳ.
• Xác định sự cố, khắc phục lỗi khi vận hành hệ tự động hóa.
• Phân tích dữ liệu các hệ thống tự động hóa nhằm nâng cấp, cải tiến hệ thống, nâng cao hiệu suất.

Chuyên viên nghiên cứu phát triển

Chuyên viên nghiên cứu phát triển là những người nghiên cứu và phát triển công nghệ, máy móc và chuyển giao công nghệ cho các viện nghiên cứu.

Yêu cầu công việc:

• Nghiên cứu, phát triển các sản phẩm mới.
• Cải tiến các thiết bị cơ điện tử để đáp ứng nhu cầu thị trường.
• Tối ưu hóa công thức hiện có nhằm nâng cao chất lượng, phù hợp với xu hướng thị trường.
• Phối hợp với đội ngũ marketing và kinh doanh nhằm xây dựng chiến lược để ra mắt các sản phẩm mới, làm demo giải pháp.

6. Những kỹ năng cần thiết để làm việc trong ngành cơ điện tử

Để theo ngành cơ điện, bạn không chỉ cần có kỹ năng chuyên môn mà cần có những tố chất phù hợp với lĩnh vực này.

Yêu cầu chuyên môn:

• Kiến thức vững chắc về cơ khí, điện tử và khoa học máy tính. Thường xuyên cập nhật những tiến bộ công nghệ mới nhất trong lĩnh vực.
• Có kỹ năng lập trình, thiết kế mạch điện tử và kỹ năng thiết kế các hệ thống, thiết bị cơ điện tử.
• Có kỹ năng phân tích các vấn đề kỹ thuật, đưa ra các giải pháp hiệu quả.

Kỹ năng cần thiết:

• Tư duy sáng tạo thiết kế, phát triển các giải pháp công nghệ mới.
• Kỹ năng lập kế hoạch, quản lý dự án đảm bảo tiến độ, chất lượng công việc.
• Kỹ năng giao tiếp tốt để làm việc hiệu quả với những thành viên trong nhóm cùng các bộ phận liên quan.
• Kỹ năng làm việc theo nhóm, có thể hợp tác và phối hợp nhằm đạt các mục tiêu chung.
• Tính tình cẩn thận, tỉ mỉ và chú trọng từng chi tiết.
• Kiên trì, đam mê, yêu thích lĩnh vực cơ điện tử.
• Khả năng tiếng Anh tốt để đọc các tài liệu kỹ thuật quốc tế.

7. Top trường đào tạo ngành cơ điện tử uy tín

Lưu ý: Thông tin trên chỉ có tính chất tham khảo. Bạn có thể truy cập vào website chính thức của các trường để biết chính xác nhất.

8. Những khó khăn và thách thức của ngành cơ điện tử

Ngành cơ điện tử dù có nhiều tiềm năng nhưng cũng phải đối diện với nhiều khó khăn và thách thức. Những nhân viên làm việc trong lĩnh vực này sẽ đối mặt với một số vấn đề dưới đây:

• Thách thức trong quá trình đào tạo nguồn nhân lực cơ điện tử

Cơ điện tử là lĩnh vực liên ngành, do đó việc đào tạo cơ điện tử tại các trường học cũng rất đa dạng. Trên thực tế chưa hình thành một giáo trình chuẩn nào về cơ điện tử ở các trường đại học, do đó khó có thể đa dạng sản phẩm của lĩnh vực cơ điện tử.

Mặt khác, sự phối hợp giữa đào tạo, sản xuất trong lĩnh vực cơ điện tử còn nhiều khó khăn. Sự phát triển của cơ điện tử đòi hỏi tính cập nhật thông tin của nhiều ngành công nghệ, trong đó công nghệ vi điện tử, công nghệ thông tin tốc độ phát triển quá nhanh.

Vì cơ điện tử là ngành có tính ứng dụng cao, đòi hỏi kỹ năng thực hành đặc biệt là công nghệ điều khiển thời gian thực và các hệ nhúng. Do đó, việc đầu tư cho các phòng thí nghiệm cơ điện tử yêu cầu khá nhiều kinh phí và trí tuệ.

• Thách thức đối với nghiên cứu khoa học

Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học hóc búa, cần những nghiên cứu tập trung vào các tác động tương hỗ giữa nhiều lĩnh vực công nghệ khi được tích hợp với nhau một cách hữu cơ. Trong quá trình nghiên cứu, những người làm lĩnh vực này phải đối mặt với những vấn đề hệ thống lớn, nhiều bất định, thay đổi thời gian.

• Thách thức trong thiết kế sản phẩm cơ điện tử

Hiện nay, việc thiết kế những sản phẩm cơ điện tử theo phương pháp liên kết hệ thống nhỏ đi từ dưới lên (bottom - up) sẽ dần dần không đáp ứng được yêu cầu về chất lượng, giá thành và thời gian. Vấn đề thiết kế theo hệ thống lớn là thách thức với cơ điện tử, đòi hỏi các chương trình thiết kế CAD cho sản phẩm phải được mở rộng ở nhiều lĩnh vực, xử lý được độ phức tạp cho những chương trình thiết kế tổng hợp, khả năng mô hình hoá, mô phỏng hệ thống lớn.

• Thách thức với sự tin cậy của sản phẩm

Việc tích hợp công nghệ và chức năng của sản phẩm sẽ làm giảm độ tin cậy của sản phẩm vì độ phức tạp của hệ thống tăng. Về mặt lý thuyết, nếu có độ phức tạp cao, các sai sót trong một chíp sẽ dẫn đến việc ngừng hoạt động toàn hệ thống nếu không được thiết kế hiệu quả. Điều này ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển của ngành cơ điện tử trong tương lai.

• Thách thức trong sản xuất

Sản xuất sản phẩm cơ điện tử đòi hỏi năng lực thiết kế, chế tạo kể cả khi điều kiện lắp ráp. Đối với các cơ sở vừa và nhỏ, việc có đủ điều kiện không phải là dễ dàng. Mức độ hợp tác giữa những chuyên gia cơ điện tử, tự động hoá yêu cầu có sự gắn kết cao. Khâu kiểm tra chất lượng cũng yêu cầu nhiều thiết bị để đánh giá được chất lượng sản phẩm.

Nhìn chung, bạn có thể hiểu ngành cơ điện tử là gì và tầm quan trọng của nó đối với xã hội hiện đại như thế nào qua bài viết trên. Giữa thời đại 4.0, đây là ngành được nhiều doanh nghiệp coi trọng với nhu cầu tuyển dụng nhân sự tăng cao. Nếu muốn theo đuổi việc làm ngành cơ điện bạn có thể truy cập vào Job3s.com.vn để biết thêm thông tin chi tiết.