Dziś jest poniedziałek, 9 grudzień 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.85 -0.17% 1EUR 4.2721 -0.13% 1GBP 5.0527 -0.24%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
IIX edycja Targów Energetycznych ENERGETICS już w listopadzie!
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
12 grudzień 2019
XII EDYCJA SEMINARIUM Z ZAKRESU "Eksploatacji urządzeń elektrycznych w strefach zagrożenia wybuchem Ex ATEX" 
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
18 wrzesień 2009.

Mechatronika - moda, czy nieuchronność? cz.2

Nieuchronność mechatroniki
W dzisiejszej dobie produktów przemysłowych o przedstawionej powyżej  strukturze funkcjonalnej jest coraz więcej . Są nimi przykładowo: samochody, inteligentne systemy napędowe, kombajny górnicze, aparatura medyczna, ale i  znacznie mniejsze oraz powszechnie dostępne w handlu urządzenia - nowoczesny sprzęt multimedialny, czy też sprzęt AGD. Tej bogatej i zróżnicowanej listy nie da się łatwo zamknąć, ani szybko wyczerpać. Bez ogródek można powiedzieć, że w przeciągu kilkunastu ostatnich lat narodził się i gwałtownie rozwija nowy przemysł - przemysł mechatroniczny. Trzeba też zgodzić się i zaakceptować to, że mechatronikę tak naprawdę wymyślili nie naukowcy, ale sam rynek, a jeszcze ściślej, że "wymyślił" ją przemysł, który zaoferował nowe, złożone produkty,  cieszące się stale rosnącym zainteresowaniem i popytem, których żadną miarą nie da się przypisać jednemu wydziałowi politechniki. Nie są to bowiem produkty mechaniczne, ani elektryczne, ani elektroniczne, ani pneumatyczne, ani hydrauliczne, ale po prostu  - produkty w zupełności "mechatroniczne". I tak, jak kiedyś radio i radiotechnika, dała początek produktom elektronicznym (szokującym i zadziwiającym ówczesnych nabywców), tak po kilkudziesięciu latach  - roboty i robotyka dają początek produktom mechatronicznym, coraz szerzej i coraz liczniej zapełniającym zakłady przemysłowe, fabryki, biura i instytucje użytku publicznego, jak też - nasze własne mieszkania.

Mechatronika jako nowa gałąź nauki
 Mechatronika może być bez wątpienia rozumiana jako nowy interdyscyplinarny kierunek nauk stosowanych (wyróżniający się szerokim zakresem wiedzy), który skupia się na prototypach urządzeń i systemów, cechujących się złożoną i zróżnicowaną naturą oraz wysokim stopniem nietypowości w odniesieniu zarówno do struktury, technologii,  jak i zasady działania. Przy takim podejściu  -naukowiec - mechatronik - jawi się jako specjalista od "zadań specjalnych": trudnych i niekonwencjonalnych, przekraczających granice tradycyjnego podziału wiedzy inżynierskiej. Cechować go powinna odwaga i gotowość do podejmowania wciąż nowych wyzwań. Cel teoretyczny powinien polegać na kształtowaniu i rozwoju teorii integracji funkcjonalnej i technologicznej systemów mechatronicznych o złożonej strukturze i o wysokim stopniu różnorodności.
Zasadne wydaje się sięgnięcie też do analogii, związanej z rozwojem elektrotechniki. W latach 50-tych i 60-tych ubiegłego wieku elektrotechnika rozpadła się na dwa zasadnicze kierunki: elektrotechnikę silnych prądy i elektrotechnikę słabych prądów. Wydaje się to nieuniknione również w przypadku mechatroniki, dla której widoczne są wyraźnie dwie drogi: mechatronika dużych systemów oraz mechatronika systemów typu MEMS (Microelectromechanical Systems). Na obecnym etapie rozwoju wiedzy wydaje się, że w obrębie mechatroniki dużych systemów będzie dominowała problematyka integracji funkcjonalnej, a w przypadku mechatroniki systemów MEMS - bardziej istotna i aktualnie ważniejsza jest integracja technologiczna i strukturalna. Ten stan rzeczy może jednak zmienić - i to w niedługim czasie -  rozwój  inżynierii materiałowej, a w szczególności materiałów typu SMART (zwanych też materiałami inteligentnymi) jak też rozwój inżynierii wytwarzania oraz nowych technik formowania i kształtowanie materiałów.
Jedno jest pewne, instytucje naukowo-badawcze przemysłu mechatronicznego staną się wkrótce powszechną rzeczywistością. Będą w nich powstawać m.in. nowe elementy mechatroniki o wielu stopniach swobody, umożliwiające bezpośrednie realizowanie złożonych trajektorii (bez skomplikowanych układów przenoszenia sił i momentów), mikroaktuatory w technologii MEMS, bezpośrednio dostosowane i ukierunkowane na potrzeby mikrorobotyki medycznej, czy też energy harvesting, aktuatory realizowane na bazie materiałów typu SMART, pozwalające na bezpośrednie przekształcanie różnych form energii, czy też wysokoobrotowe zasobniki energii kinetycznej nowej generacji, wykorzystujące szeroko zjawisko lewitacji magnetycznej w zawieszeniu elementów wirujących. Należy również wyrazić pełne przekonanie, że klasyczne urządzenia technologiczne np. obrabiarki zyskają dzięki "mechatronicznemu myśleniu" nowe możliwości i nowe zastosowania.

Mechatronika jako nowy kierunek kształcenia na studiach technicznych
 W kształceniu z zakresu mechatroniki najistotniejszą rzeczą jest nie to, jaką wiedzę student otrzymuje, ale to, w jaki sposób ją wykorzystuje i jak nią operuje. Oczywiście, musi on dysponować szeroką wiedzą z klasycznej inżynierii, ale o tym, czy jest się mechatronikiem, czy nie, świadczy przede wszystkim to, jakie ścieżki i drogi dostępu do nagromadzonej przez siebie wiedzy wypracował i jak posiadaną wiedzę oraz nabyte umiejętności umie połączyć i spożytkować dla rozwiązania postawionego zadania. Sprawą najistotniejszą w edukacji mechatroniki jest to, że student musi sobie poradzić z każdym systemem mechatronicznym, składającym się z podukładów o różnej i niejednolitej strukturze - i że, powinien umieć go zaprojektować, skonstruować, eksploatować, serwisować, a w razie potrzeby - również zdiagnozować uszkodzenie.
Postęp wiedzy jest tak wielki, że niemożliwe jest przygotowanie studenta na wszystkie problemy i wyzwania, które mogą się pojawić. Mechatronika to jednak również nowy system edukacji i nowa metodologia kształcenia. Stąd też wykładowcy, związani z kierunkiem mechatronika, muszą - po pierwsze - dostarczać studentom odpowiednio rozległej i wyczerpującej wiedzy, a następnie - pokazywać na konkretnych przykładach, jak można ją umiejętnie wykorzystać, do analizy, a na wyższym poziomie - do syntezy złożonego systemu mechatronicznego (problem-based learning). Istotnym wymogiem dydaktycznym jest również przekazanie studentom umiejętności biegłego posługiwania się programami komputerowego wspomagania prac inżynierskich. Ważne jest również to, by studenci zdobyli umiejętność samokształcenia (self-learning). Do realizacji projektu systemu mechatronicznego, należy więc włączać elementy, które student poznał na studiach, ale także takie, których jeszcze nie zna. Brakującą wiedzę student musi zatem pozyskać samodzielnie. Musi zrozumieć również, że w dalszym życiu będzie skazany na stałe dokształcanie (life time learning). Student-mechatronik powinien wyróżniać się szeroką wiedzę, ale także wykazywać stałą gotowość do jej dalszego poszerzania oraz odwagę do stawiania czoła coraz to nowym wyzwaniom. Wszystko to składa się na nową filozofię inżynierii, która nie dzieli wiedzy na kierunki i specjalności, ale je łączy i pozwala zrozumieć wzajemne oddziaływania i synergiczne relacje pomiędzy różnymi działami inżynierii.

Dlaczego mechatronika powinna znaleźć się na Wydziałach Elektrycznych w Polsce?
 W rozdziale "Robot jako pierwszy system mechatroniczny" scharakteryzowano pokrótce strukturę blokową systemu mechatronicznego, a z niego wprost wynika, na ile bliscy mechatronice są inżynierowie - mechanicy, a na ile inżynierowie - elektrotechnicy. Mechaniczny układ wykonawczy (w robocie jest nim manipulator) jest bez wątpienia domeną mechaników, ale odnośnie do napędów - to szala coraz wyraźniej przechyla się na stronę elektrotechniki. Postęp w technologii maszyn elektrycznych (wysokoenergetyczne magnesy trwałe, magnesy proszkowe, materiały amorficzne, nowe konstrukcje z polem magnetycznym promieniowym lub osiowym itp.) oraz rozwój energoelektronicznych i mikroprocesorowych układów sterowania przetworników elektromechanicznych (silników elektrycznych, siłowników, aktuatorów, elementów wykonawczych automatyki) powoduje, że napędy elektryczne  uzyskują coraz większą przewagę w stosunku do napędów pneumatycznych i hydraulicznych. Odnośnie do układów sterowania, algorytmów sterowania i programów,  to są one domeną automatyków, elektroników i informatyków. Rozwojem układów pomiarowych i sensoryki zajmują się specjaliści z zakresu metrologii elektrycznej i nieelektrycznej, mikroelektroniki i optoelektroniki. Dlaczego więc w powyższym kontekście, stawiającym elektrotechnikę i elektronikę w wyraźnie uprzywilejowanej pozycji, Wydziały Elektryczne w Polsce tak nieśmiało sięgają po Mechatronikę? Należy przypomnieć, że dopiero dwa lata temu Ministerstwo  Nauki i Szkolnictwa Wyższego ustanowiło nowy kierunek studiów - Mechatronikę, ale też i to, że mechatronika jest w Polsce już od blisko 20 lat rozwijana w ramach specjalności na innych kierunkach studiów, przede wszystkim na kierunkach: Mechanika i Budowa Maszyn oraz Automatyka i Robotyka na różnych uczelniach. Wydaje się, że do powyższego stanu rzeczy przyczyniło się dosłowne i zbyt wierne przetłumaczenie terminu angielskiego. W języku polskim bowiem to, co elektryczne i elektroniczne wyraża się poprzez przedrostek "elektro", to zaś, co mechaniczne - przez przedrostek - mecha?. W przypadku mechatroniki zawiniło dosłowne tłumaczenie, które nie zawsze - jak widać - jest dobrym tłumaczeniem, oddającym właściwie sens i istotę terminu. W polskim języku końcówka "tronika" w niewystarczający sposób wskazuje na związek z elektroniką. Może więc w języku polskim dobrze byłoby, chociażby od czasu do czasu, używać terminu: elektromechatronika, uzasadniając go  - zresztą słusznie tym? że mechatronika to: elektrotechnika + mechanika + elektronika, na co dobitnie wskazuje analiza schematu funkcjonalnego systemu mechatronicznego.

Mechatronika jako kierunek kształcenia jest odpowiedzią uczelni technicznych na zapotrzebowanie przemysłu, który obecnie wytwarza produkty, będące w zdecydowanej większości systemami mechatronicznymi. Według prognoz zapotrzebowanie na mechatroników będzie wzrastało w sposób bardzo dynamiczny, a inżynierowie mechatronicy będą coraz bardziej poszukiwani na rynku pracy. Na nowym, szeroko otwierającym się i obiecującym polu kształcenia inżynierów mechatroników nie może zabraknąć Wydziałów Elektrycznych i Wydziałów Elektroniki w Polsce.

Wnioski
 Narodziny mechatroniki są nieuchronnym następstwem i logiczną kontynuacją rozwoju techniki, a w szczególności: elektrotechniki, mechaniki, elektroniki, automatyki, robotyki i informatyki. Stąd też należy przykładać dużą wagę do zapewnienia właściwego i prawidłowego kształtowania się tej nowej, interdyscyplinarnej gałęzi wiedzy inżynierskiej jako ważnego pola badań naukowych oraz obiecującego, nowatorskiego kierunku kształcenia na studiach technicznych.
 Niezbędne jest rozważenie powstania w Polsce przemysłowego instytutu naukowego - badawczego mechatroniki.
 Na Wydziałach Elektrycznych i Wydziałach Elektroniki w Polsce należy otwierać i rozwijać (również we współpracy z innymi wydziałami) kierunek kształcenia Mechatronika.

LITERATURA
[1] Kluszczyński K., Centre of Education in Mechatronics (CEM), Global Journal of Engineering Education, 8 (2004), n. 1, 77-84
[2] Kluszczyński K., Mechatronika - w kierunku nowej edukacji inżynierów, Biuletyn Politechniki Śląskiej, 191 (2009), nr 1, 4-7
[3] Kluszczyński K., O kształceniu inżynierów - ogólne rozważania i rozwiązania praktyczne, Przegląd Elektrotechniczny, 1995, nr 2
[4] Kluszczyński K., Elektrotechnika w pierwszych latach nowego Milenium, Śląskie wiadomości Elektryczne, 2001, nr 4, 4-7
[5] Kluszczyński K., Krawczyk D., Mechatronics - a new interdyscyplinarny course for electrical engineering students,  Proc. 1st Baltic Sea Workshop on Education in Mechatronics, 2001, 129-133
[6] Kluszczyński K., Krawczyk D., Pochopień B., Sosnowski R., How the idea of Mechatronics Has developer and evolved at the Silesian University of Technology, Proc. 3rd Global Congress on Engng. Educ., 166 (2002), 163-166
[7] Kluszczyński K., Serdyńska J., Witeczek J., History of industrial architecture: means for tranforming engineering students? attitude towards the environment, Proc. Global Congress on Engng. Educ., 1998, 37-40
[8] Kluszczyński K., Witeczek J., Serdyńska J., History of industrial architecture for engineers, Proc. Int. Congress of Engineering Deans and Industry Leaders, 1995, 419-423
[9] Turowski J., Problems of transformation of higher education from a centralised to free market system, Proc. Int. Congress of Engineering Deans and Industry Leaders, 1995, 47-50
[10] Turowski J., Podstawy mechatroniki, Wydawnictwo WSHE, 2008


Autor: prof. dr hab. inż. Krzysztof Kluszczyński, Politechnika Śląska, Katedra Mechatroniki, ul. Akademicka 10a, 44-100 Gliwice,
E-mail: Krzysztof.Kluszczynski@polsl.pl

Źródło: Politechnika Śląska, Katedra Mechatroniki
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl