Một số định hướng trong nghiên cứu khoa học và đào tạo ngành điện của trường Đại học Công nghiệp Hà Nội thời kỳ Cách mạng Công nghiệp 4.0

TS. Phạm Văn Minh

Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

I. TÓM TẮT

Thế kỷ 21 là thế kỷ của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, yêu cầu thực tiễn của đào tạo và nghiên cứu khoa học (NCKH) cũng luôn đòi hỏi phải nhanh chóng đổi mới để đáp ứng các yêu cầu của thời đại. Việc xây dựng một định hướng phát triển, một tầm nhìn có tính chiến lược để định hướng cho sự phát triển trong đào tạo ngành Điện của Đại học Công Nghiệp Hà Nội (ĐHCNHN) là đòi hỏi cấp thiết.

Báo cáo này phân tích những vấn đề đặt ra trong NCKH và đào tạo trong thời gian tới và một số định hướng trong việc phát triển chương trình đào tạo ngành Điện trước yêu cầu của thực tiễn. Trên cơ sở đó phát huy được tiềm năng trí tuệ của sinh viên để nắm bắt được những cơ hội mới mà Cách mạng công nghiệp 4.0 mang lại, đồng thời đảm bảo những kiến thức và kỹ năng phù hợp sẵn sàng tham gia thị trường lao động sau khi tốt nghiệp.

Từ khóa: Cách mạng công nghiệp 4.0; IoT; Điều khiển; Tự động hóa

Abtract

The 21st century is the century of the fourth industrial revolution, the practical requirements of training and scientific research for electrical fields always required for rapidly innovation. Building a development orientation and a strategic vision to guide the development of the Faculty of Electrical Engineering Technology - Haui is an urgent requirement.

This report analyzes the issues raised in scientific research and training for electrical fields in the coming time and shows some orientations in developing the training programs of the Faculty of Electrical Engineering Technology in advance of the requirements. On that basis, promoting the intellectual potential of students to grasp the new opportunities brought by the Industrial Revolution 4.0, while ensuring that their knowledge and skills are ready to participate for the human resource market of Electrical engineering.

Keywords: Industrial revolution 4.0; IoT; Control; Automation

II. NỘI DUNG

2.1. Những vấn đề đặt ra cho nghiên cứu khoa học và đào tạo nguồn nhân lực ngành Điện nhằm đáp ứng cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

Cách mạng công nghiệp 4.0 dựa trên nền tảng cốt lõi là sự kết hợp chặt chẽ của 3 lĩnh vực Công nghệ thông tin - Trí tuệ nhân tạo và Tự động hóa. Công nghệ thông tin với nhiều cách thức truyền tải và xử lý thông tin một cách đa dạng, đa chiều theo cả không gian và thời gian là hình thức giúp cho việc giao tiếp giữa trí tuệ nhân tạo với các thiết bị có nền tảng là tự động hóa. Nói cách khác, công nghệ thông tin giống như hệ thần kinh trong cơ thể, nó giúp truyền tải các thông tin từ não bộ đến các bộ phận trên cơ thể con người.

Trí tuệ nhân tạo cũng ngày càng phát triển với khả năng xử lý dữ liệu lớn (big data), công nghệ điện toán đám mây (cloud computing) và khả năng tư duy trí tuệ nhân tạo ngày càng được phát triển mạnh mẽ. Nó sẽ thay thế con người trong việc tư duy có khả năng tự học, tự phát triển khi được kết hợp với các thiết bị tự động hóa thông qua việc truyền thông, làm cho các thiết bị tự động ngày nay đã thông minh nhưng ngày càng thông minh hơn, nhanh chóng thay thế con người trong nhiều lĩnh vực.

Khi ứng dụng trí tuệ nhân tạo và kết hợp với các phương thức truyền đạt thông tin, nó trở nên vô cùng linh hoạt, đặc biệt là có ảnh hưởng sâu rộng đến mọi mặt của đời sống xã hội, trong công nghiệp, nông nghiệp, y tế, giao thông hay trong sinh hoạt hằng ngày. Từ các dây truyền tự động, các robot lắp ráp trong các nhà máy đến các robot có thể thay thế con người trong các lĩnh vực tưởng như không thể thay thế, như robot bác sĩ có khả năng tư vấn và khám bệnh, robot nhà báo có khả năng thu thập và phân tích thông tin, robot phát thanh, robot kiểm tra an ninh, robot chiến đấu có khả năng nhận diện địch, ta trên chiến trường.

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ (KH&CN) giúp cho tất cả các mặt đời sống được cải thiện, các thiết bị điện tử tự động hóa với mức độ thông minh cao ngày càng trở nên thân thiện với con người và sẽ có ở khắp mọi nơi. Đào tạo nguồn nhân lực góp phần đáp ứng được xu thế của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 sẽ là một khó khăn và thách thức rất lớn đối với các đơn vị đào tạo. Đào tạo nguồn nhân lực ngành Điện, Điện tử và ngành công nghệ kỹ thuật Tự động hóa của Trường ĐHCNHN cũng không phải là ngoại lệ. Vì vậy, việc xác định và chọn được định hướng đúng các yêu cầu đặt ra trong giai đoạn hiện nay là rất quan trọng đối với cơ sở đào tạo.

2.2. Những mục tiêu đặt ra cho Nhà trường trong giai đoạn hiện nay

Cách mạng công nghiệp 4.0 được tạo nên bởi sự hội tụ của các công nghệ mới, xác định được đúng các mục tiêu đặt ra trong giai đoạn hiện nay cho khoa Điện là hết sức khó khăn, cần phải có sự nghiên cứu kỹ và thực hiện nghiêm túc.

Hình 1: Các lĩnh vực cần nghiên cứu và phát triển của cách mạng công nghiệp 4.0

a) Về NCKH:

Mục tiêu, chiến lược:

- Thay đổi nhận thức: Thường xuyên cập nhật các tiến bộ mới nhất của KHCN vào trong nghiên cứu và đào tạo.

- Tìm vấn đề, dùng công nghệ để giải quyết vấn đề: NCKH là tìm kiếm và giải quyết các vấn đề cho bài toán thực tế nhờ việc ứng dụng các thành tựu KHCN mới nhất sao cho vấn đề giải quyết đó thông minh hơn, thực tế hơn, tiện lợi hơn hoặc giá thành rẻ hơn... Ngoài ra cần tìm kiếm doanh nghiệp và các đơn vị nghiên cứu đặc biệt là các đối tác nước ngoài để phối hợp thực hiện.

- Chọn hướng nghiên cứu: Nghiên cứu theo hướng ứng dụng, đặt trọng tâm nghiên cứu vào các lĩnh vực thế mạnh của đơn vị như: Truyền tải điện, Điện tử công suất, Truyền thông công nghiệp, Tự động hóa, Điện tử công suất. Cần tập trung các nghiên cứu theo hướng ứng dụng các thành tựu của KH&CN vào trong thực tiễn, phải sát với yêu cầu từ thực tế đời sống và sản xuất. Đặc biệt là đối với việc ứng dụng thành tựu mới kịp thời, các lĩnh vực nghiên cứu trọng tâm gồm:

• Mạng cảm biến không dây các giải pháp về truyền thông và ứng dụng của IoT trong công nghiệp, nông nghiệp và trong đời sống;
• Vật liệu điện, năng lượng mới, năng lượng tái tạo và Tiết kiệm năng lượng;
• Tự động hóa trong công nghiệp, nông nghiệp, trong các toàn nhà.
• Điều khiển robot công nghiệp và các giải pháp ứng dụng, tích hợp robot vào quá trình sản xuất
• Nghiên cứu xu hướng ngành nghề trong tương lai để có thể nhanh chóng cải tiến chương trình đào tạo.

Mục tiêu đặt ra đến năm 2020 là: sẽ có 1-2 những nhóm nghiên cứu đủ mạnh để mỗi năm cán bộ, giảng viên của Trường thực hiện được 3-5 đề tài, dự án cấp trường, 1-2 đề tài dự án cấp bộ và cấp nhà nước thuộc ngành Điện.

b) Về đào tạo:

Nghiên cứu xu hướng, vị trí việc làm và yêu cầu về kiến thức, kỹ năng của kỹ sư ngành Điện trong tương lai để kịp thời cải tiến chương trình đào tạo, với 3 mục tiêu chung như sau:

Mục tiêu 1: Xác định đúng mục tiêu và nội dung đào tạo phù hợp với định hướng ứng dụng công nghệ. Sinh viên sau khi tốt nghiệp phải biết thiết kế, ứng dụng các công nghệ và biết vận hành, bảo trì, bảo dưỡng các hệ thống điện, điều khiển, tự động hóa và các robot di động. Để làm được điều đó, cần phải trả lời câu hỏi đào tạo ngành Điện cần phải đào tạo cái gì, vì sao lại phải đào tạo? Trên cơ sở đó, Nhà trường sẽ xác định được nội dung cần phải đào tạo, đây là vấn đề cấp bách, đòi hỏi phải giải đáp ngay và kịp thời.

Mục tiêu 2: Xác định phương pháp và cách thức đào tạo phải dựa trên phương châm “Học để làm việc, học cái thực tiễn cần, thực hành công việc cụ thể để biết mình cần phải học và phải biết thêm gì?” Các phương pháp đào tạo đều phải hướng đến việc vừa học lý thuyết, vừa kết hợp với thực hành thí nghiệm. Để thực hiện mục tiêu này, cần có sự thống nhất và trả lời đúng câu hỏi “đào tạo ngành Điện cần đào tạo như thế nào?”. Khi đã xác định được mục tiêu đào tạo cái gì, thì việc đào tạo như thế nào để đạt mục tiêu cũng rất quan trọng, vì nếu không có phương pháp phù hợp sẽ khó thực hiện được mục tiêu đặt ra. Đây cũng là cách mà chúng ta tiếp cận với KH&CN và sử dụng hiệu quả các nguồn lực.

Mục tiêu 3: Xác định nguồn lực cho đào tao, nguồn lực đó phải bao gồm nguồn nhân lực và cơ sở vật chất. Nguồn nhân lực luôn là quan trọng nhất. Chất lượng nguồn nhân lực không những phụ thuộc vào hiệu quả của việc tuyển dụng, đào tạo, tự đào tạo mà còn phụ thuộc cả vào chính sách đãi ngộ và thu hút nhân tài. Để thực hiện tốt những nhiệm vụ đó, cần phải có đầu tư trọng điểm cả về thời gian và kinh phí.

2.3. Những giải pháp nhằm đạt được mục tiêu

2.3.1. Đối với hoạt động NCKH:

Thông qua đề án đánh giá thực trạng NCKH của cán bộ, giảng viên Khoa Điện và đề xuất giải pháp phát triển KH&CN cho Khoa Điện giai đoạn 2018-2023, cần phải được cụ thể hóa thành các quy định hoạt động KH&CN của đơn vị đào tạo, nêu cao vai trò tiên phong của các cán bộ có trình độ chuyên môn cao, các chuyên gia đầu ngành.

Thành lập các nhóm nghiên cứu, tìm kiếm và thực hiện các đề tài/dự án theo nhiều nguồn tài trợ khác nhau, chủ động thực hiện việc khảo sát, đề xuất các giải pháp và đề án có tính thực tế và tính khả thi.

Xây dựng hướng nghiên cứu, tìm kiếm bài toán thực tế, tìm kiếm doanh nghiệp và các đơn vị nghiên cứu đặc biệt là các đối tác nước ngoài để phối hợp thực hiện.

Đặt trọng tâm nghiên cứu vào các lĩnh vực thế mạnh của đơn vị như: Truyền tải điện, Điện tử công suất, Truyền thông công nghiệp, Tự động hóa, Điện tử công suất.

2.3.2. Đối với hoạt động đào tạo:

Để có thể thực hiện tốt các mục tiêu về đào tạo, cần phối hợp nhiều giải pháp khác nhau trong đó tập trung vào các giải pháp:

a) Giải pháp thiết kế, vận hành, cải tiến chương đào tạo:

Việc xác định đúng mục tiêu và chương trình đào tạo phải dựa trên những cơ sở khoa học có tính khách quan và phải phù hợp với sự phát triển của KHCN. Thực hiện xây dựng chương trình theo chuẩn CDIO[1]. Tuy nhiên, điều đó chỉ có thể tạo ra sự tin cậy nếu thu thập đầy đủ và khách quan các ý kiến góp ý của các doanh nghiệp, các nhà tuyển dụng và ý kiến của các nhà giáo, chuyên gia. Thực tế cho thấy việc thu thập này khá khó khăn, vì vậy việc phân tích đánh giá để xây dựng mục tiêu và nội dung đào tạo cần rất nhiều ở kinh nghiệm và ý chí của các nhà giáo và các chuyên gia. Chương trình đào tạo ngành Điện chỉ có thể tốt khi xác định rõ xu thế phát triển của KHCN, đặc biệt là xu thế của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 với những vấn đề và thách thức đặt ra để chúng ta giải quyết. Do vậy, chương trình đào tạo cần đạt các tiêu chí sau:

- Đảm bảo tính linh hoạt, luôn được điều chỉnh và cập nhật mới;

- Giúp người học nhận thức được: học để làm được và làm để biết mình phải học thêm cái gì? Điều này có nghĩa trong chương trình, đòi hỏi phải kết hợp chặt chẽ giữa học lý thuyết - thực hành - thí nghiệm và từ thực hành - thí nghiệm để người học thấy mình phải bổ sung thêm những gì.

Trong chương trình đào tạo cần định hướng đến các lĩnh vực sau:

- Các đối tượng được điều khiển: Máy điện, các thiết bị điện, điện tử, nhưng chú trọng ở việc tìm hiểu, cập nhật các kiến thức mới về các thiết bị điều khiển thông minh và cách thức tích hợp chúng, cách khai thác và sử dụng của chúng trong công nghiệp và đời sống;

- Các loại cảm biến có và không có dây: cần chú trọng tới việc khai thác, sử dụng và tích hợp chúng trong các hệ thống hoặc các thiết bị tự động, các robot di động;

- Nghiên cứu về công nghệ khai thác, lập trình điều khiển, vận hành, bảo trì, bảo dưỡng robot;

b) Giải pháp tổ chức và xây dựng nguồn lực:

• Việc xây dựng nguồn lực là quan trọng, nhưng việc tổ chức khai thác và sử dụng các nguồn lực đòi hỏi phải rất khoa học, linh hoạt và khách quan. Giải pháp về xây dựng nguồn nhân lực là quan trọng nhất, dựa trên cơ sở tuyển dụng, bồi dưỡng, nguồn lực này phải đảm bảo:
• Có khả năng tiếp cận các thành tựu của KHCN vào trong đào tạo;
• Có khả năng đổi mới tư duy, phương pháp NCKH và đào tạo;
• Luôn phải đổi mới, việc xây dựng nguồn lực về cơ sở vật chất đòi hỏi phải đảm bảo hiện đại, sát thực tế và đạt hiệu quả sử dụng cao.
• Cơ sở vật chất phải đồng bộ, xuất phát từ yêu cầu của nghề nghiệp, vì vậy các Bộ môn chính là nơi đề xuất và đưa ra các ý tưởng để xây dựng các phòng thực hành - thí nghiệm, cơ sở vật chất phải đáp ứng yêu cầu thực tập cơ bản đến nâng cao;
• Các trang thiết bị thí nghiệm phải đảm bảo đáp ứng yêu cầu học tập và nghiên cứu khoa học. Mạnh dạn thay thế các cơ sở vật chất “cứng” bằng cơ sở vật chất “mềm” - đó là tăng cường việc giới thiệu các quy trình công nghệ, cách rèn luyện các thao tác thông qua hình ảnh, video, với ứng dụng công nghệ thực tế ảo trong thiết kế, chế tạo và mô phỏng kỹ thuật;
• Cần nghiên cứu và đề xuất cơ chế để kết hợp nguồn lực của các Bộ môn, các Khoa trong và ngoài Trường và đặc biệt là nguồn lực cơ sở vật chất của các doanh nghiệp.

c) Giải pháp về thay đổi phương pháp đào tạo, nghiên cứu:

Phương pháp đào tạo phải kết hợp chặt chẽ chương trình đào tạo với việc sử dụng hiệu quả các nguồn lực. Đối chiếu chương trình đào tạo để cân nhắc sử dụng nguồn lực như thế nào cho hiệu quả? Sử dụng ra sao để sinh viên có thể hiểu được kiến thức, rèn luyện được kỹ năng nghề nghiệp là hết sức quan trọng và có ý nghĩa. Phương pháp phải đảm bảo:

• Đa dạng các hình thức dạy và học, học tại trường, tại phòng thực hành, thí nghiệm và học tại nhà, hoặc tham quan, kiến tập tại các nhà máy, xí nghiệp, học trực tuyến qua mạng internet...
• Dạy sinh viên cách tìm kiếm tài liệu, cách tự học, tự chuẩn bị bài trước khi lên giảng đường, tăng cường kiểm tra việc thực hiện làm bài tập lớn, đồ án môn học;
• Đào tạo theo hướng tích cực, phát triển năng lực tự học, tự nghiên cứu, đề xuất các phương pháp kiểm tra, đánh giá hợp lý và đạt mục tiêu chương trình đào tạo.

III. KẾT LUẬN

Để đáp ứng được yêu cầu mới về NCKH và đào tạo kỹ sư cho ngành Điện, Điện tử và Tự động hóa, cơ sở đào tạo cần phải cập nhật thường xuyên những vấn đề mới, tiên tiến trong nước và quốc tế; đổi mới chương trình và phương pháp đào tạo, đáp ứng yêu cầu thực tiễn. Người thầy cần đổi mới tư duy, làm tốt vai trò của người huấn luyện và truyền cảm hứng cho người học; tăng cường chất lượng nguồn lực về cơ ở vật chất và con người, trong đào tạo, NCKH.

IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. TS. Phạm Văn Minh, TS. Bùi Văn Huy (2018), Một số vấn đề về đào tạo nguồn nhân lực Điện, điện tử và tự động hóa trước yêu cầu của cuộc cách mạng 4.0, Hội thảo Đào tạo nguồn nhân lực ngành Điện-Điện tử-viễn thông và tự động hóa trông gia đoạn mới-ĐHGTVT, pp.100-107.

2. GS.TSKH Nguyễn Đình Đức (2018), Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4: Những thách thức và cơ hội với ngành Tự động hóa Việt Nam, Hội thảo Đào tạo nguồn nhân lực ngành Điện-Điện tử-viễn thông và tự động hóa trông gia đoạn mới-ĐHGTVT, pp.21-26.

3. Thanh Thủy (2017), Giáo dục Việt Nam trước yêu cầu của cách mạng công nghiệp 4.0, Báo chính Phủ (http://baochinhphu.vn/Khoa-hoc-Cong-nghe/Giao-duc-Viet-Nam-truoc-yeu-cau-cua-cach-mang-cong-nghiep-40/308970.vgp.

4. PGS, TS. Nguyễn Cúc (2017), Tác động của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 đối với cơ sở giáo dục đại học ở Việt Nam và gợi ý chính sách cho Việt Nam, Tạp chí Cộng Sản 8/2017 (http://www.tapchicongsan.org.vn/Home/Van-hoa-xa-hoi/2017/46536/Tac-dong-cua-cuoc-Cach-mang-cong-nghiep-40-doi-voi-co.aspx )

5. Trần Kiên (2017), Người thầy trong thời đại 4.0, Báo Giáo Dục & Thời Đại (20/11/2017), http://giaoducthoidai.vn/giao-duc/nguoi-thay-trong-thoi-dai-40-3907061.html

6. Khánh Hiền (2017), Từ cách mạng công nghiệp 4.0 đến giáo dục 4.0, Báo dân trí (30/9/2017) (http://dantri.com.vn/khoa-hoc-cong-nghe/tu-cach-mang-cong-nghiep-40-den-giao-duc-40-2017092923441956.htm).

7. Maciej Kranz (2016), Building the Internet of Things: Implement New Business Models, Disrupt Competitors, Transform Your Industry, Wiley; 1 edition (November 21, 2016)

8. ADITYA NUGUR (2017), Design and developmentof an internet-of-things(iot) gateway for smart building applications, Thesis submitted to the faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science In Electrical Engineering.