VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ - KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRONG NỀN CÔNG NGHIỆP 4.0

VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ - KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRONG NỀN CÔNG NGHIỆP 4.0

                                                                                Th.s Đàm Hải Quân

Trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0, kỹ thuật điện và điện tử được xem là hai ngành khoa học kỹ thuật rất quan trọng và cần thiết để đưa con người và các thiết bị, máy móc vào kỷ nguyên số. Điện và điện tử đang đóng một vai trò tối quan trọng trong sự phát triển của công nghiệp hiện đại.

Cùng với sự phát triển của công nghệ và khoa học, những tiến bộ của kỹ thuật điện và điện tử ngày càng được đẩy mạnh. Việc sử dụng loa, đèn, máy tính, điện thoại di động và hầu hết các thiết bị điện tử khác đã đưa chúng ta vào một thế giới kỹ thuật số hiện đại hơn.

Trong Công nghiệp 4.0, kỹ thuật điện và điện tử được coi là hạt nhân của sự phát triển. Những tiến bộ trong lĩnh vực này là công cụ phổ biến để tạo ra các sản phẩm tự động và thông minh. Sự phát triển của các linh kiện và công nghệ điện tử đã tăng cường hiệu quả sản xuất mà các ngành công nghiệp cần, bao gồm cả ngành ô tô, đóng tàu, hàng không và nhiều ngành khác.

Việc tạo ra các hệ thống điện tử kết nối, mạch tích hợp và các thiết bị điện tử khác đã đẩy nhanh tốc độ sản xuất các sản phẩm khi đáp ứng yêu cầu cao về độ chính xác, hiệu quả và độ tin cậy. Những phần cứng và phần mềm mới sẽ được đưa ra để tạo ra các sản phẩm và dịch vụ mới tiên tiến hơn.

Ngoài ra, các ứng dụng Internet of Things (IoT) cũng đang làm thay đổi nền công nghiệp hiện tại. Công nghệ IoT cho phép các thiết bị đơn lẻ liên kết với nhau để tạo thành hệ thống thông minh và đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Kỹ thuật điện và điện tử là những công nghệ chủ chốt để xây dựng hệ thống IoT hoạt động một cách ổn định và hiệu quả.

Với đà phát triển của Công nghiệp 4.0, kỹ thuật điện và điện tử sẽ tiếp tục được nghiên cứu và phát triển để đưa công nghệ lên một tầm cao mới. Nó kết hợp linh hoạt giữa nền tảng sản xuất vật liệu và vật dụng mới, với việc áp dụng công nghệ thông tin và các hệ thống điện tử.

Tóm lại, kỹ thuật điện và điện tử không chỉ quan trọng đối với sự phát triển của Công nghiệp 4.0 mà còn đóng vai trò hết sức quan trọng trong cả cuộc sống của con người. Với những tiềm năng phát triển lớn, công nghệ điện và điện tử sẽ trở thành tiền đề quan trọng trong sự phát triển và cải tiến các sản phẩm và dịch vụ trong tương lai.

Lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử là một lĩnh vực phát triển liên tục và không ngừng nghỉ. Dưới đây là một số công nghệ mới được phát triển trong lĩnh vực này:

1. Công nghệ 5G: Công nghệ 5G đã được triển khai và được coi là một bước đột phá trong việc kết nối thế giới thông qua internet. 5G không chỉ cung cấp tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn, mà còn cải thiện khả năng kết nối của các thiết bị IoT (Internet of Things).

Công nghệ mạng 5G là một bước phát triển đáng kể về kết nối không dây, cung cấp tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn, độ trễ thấp hơn và khả năng kết nối của các thiết bị thông minh cao hơn. 5G được coi là công nghệ quan trọng nhất của Cách mạng công nghiệp 4.0, và đã được phát triển qua nhiều giai đoạn hơn nhiều năm. Sự xuất hiện của công nghệ 5G bắt đầu từ những năm 2000, khi các nhà khoa học và kỹ sư đã bắt đầu phát triển các kỹ thuật mạng di động thế hệ tiếp theo. Ý tưởng ban đầu là sử dụng băng tần rộng hơn và kỹ thuật xử lý tín hiệu tiên tiến hơn để tăng tốc độ truyền tải dữ liệu và độ tin cậy. Vào những năm 2008 và 2009, Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã đưa ra một dự án nghiên cứu về mạng 5G và đã đi đầu trong việc triển khai các bài kiểm tra cơ sở vật chất. Ngày nay, Trung Quốc đứng đầu thế giới về số lượng cơ sở hạ tầng mạng 5G được triển khai. Đến năm 2013, Viện kỹ thuật điện tử và thông tin của Đức (VDE) đã phát hành một báo cáo về công nghệ 5G đầu tiên. Báo cáo này gợi ý rằng 5G sẽ được phát triển và đưa vào sử dụng rộng rãi trong thời gian từ năm 2020 đến 2025. Sau đó, vào năm 2016, Liên minh châu Âu đã triển khai một chương trình nghiên cứu lớn về 5G, với mục tiêu phát triển các kỹ thuật cơ bản và chuẩn hóa việc triển khai cơ sở hạ tầng 5G. Các hoạt động tiếp theo của chương trình bao gồm thử nghiệm công nghệ mạng 5G trên cơ sở các tiêu chuẩn và văn bản chuẩn hóa của ETSI và ITU.

Hiện nay, công nghệ 5G đang trải qua giai đoạn triển khai và thử nghiệm trên thế giới, đã được áp dụng và sử dụng rộng rãi ở một số quốc gia như Mỹ, Trung Quốc, Hàn Quốc và một số quốc gia châu Âu. Các quốc gia khác trên thế giới đang tích cực triển khai cơ sở hạ tầng 5G để kết nối các thiết bị thông minh và tạo ra một môi trường kết nối chất lượng cao, nhanh chóng và ổn định nhất có thể.

2. Công nghệ pin Lithium-sulfur (LiS): Công nghệ pin LiS đang được phát triển để thay thế các pin Li-ion. Pin LiS có công suất cao hơn, được cho là an toàn hơn và có thể tái sinh.  Công nghệ pin Lithium-sulfur (LiS) được phát triển bắt đầu từ những năm 1990. Trong những năm đầu của thế kỷ 21, các nhà khoa học đã tiếp tục nghiên cứu và nâng cao hiệu suất của công nghệ này. Trong cấu trúc của một pin Lithium-sulfur, thanh cathode bao gồm lớp chứa lượng lớn sulphur, trong khi đó hạt anode chứa lithium. Các ion lithium di chuyển giữa cathode và anode để tạo ra điện tích và tạo ra dòng điện. Công nghệ pin Li-S được cho là an toàn hơn và thân thiện với môi trường hơn so với pin Lithium-ion (Li-ion) truyền thống. Nó có khả năng lưu trữ năng lượng cao hơn, được cho là có thể tái sinh và có thể sản xuất với giá thành thấp hơn so với các loại pin truyền thống. Tuy nhiên, công nghệ pin Li-S vẫn đang trong quá trình phát triển và cần được các nhà khoa học và kỹ sư tiếp tục nghiên cứu và cải tiến để tăng độ bền và độ tin cậy của sản phẩm. Hiện nay, công nghệ pin Li-S đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng và trong các ứng dụng không gian và quân sự.

3. Internet of Things (IoT) và Mạng cảm biến không dây (WSN): IoT và WSN đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đo lường, giám sát và bảo trì hệ thống. Các thiết bị IoT và WSN thường được sử dụng trong các ứng dụng tại cơ sở hạ tầng, nhà máy và các ngành công nghiệp khác.

Internet of Things (IoT) là một hệ thống kết nối giữa các thiết bị điện tử, máy móc và các đối tượng thông qua mạng internet. IoT cho phép các thiết bị và đối tượng trao đổi dữ liệu và tương tác với nhau một cách thông minh, dẫn đến việc tăng khả năng tự động hóa và giảm chi phí sản xuất, hoạt động và bảo trì.

Mạng cảm biến không dây (WSN) là một loại mạng cảm biến bao gồm nhiều công cụ cảm biến thu nhận và truyền thông tin từ các điểm giám sát (như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm) đến một trung tâm điều khiển. Mạng này có thể được sử dụng để giám sát các hệ thống, phân tích các dữ liệu truyền tải và giúp cải thiện quản lý hệ thống.

Mạng cảm biến không dây

Cả IoT và WSN đều có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm các ứng dụng tại cơ sở hạ tầng, sản xuất, nông nghiệp, y tế, môi trường và nhiều lĩnh vực khác. Chúng đã thay đổi cách chúng ta tương tác với thế giới xung quanh và mang lại nhiều lợi ích cho cuộc sống của con người.

4. Tấm năng lượng mặt trời linh hoạt: Các tấm năng lượng mặt trời linh hoạt được phát triển để cải thiện khả năng sử dụng năng lượng mặt trời và thuận tiện hơn trong việc lắp đặt.

Công nghệ trong pin mặt trời liên quan đến cách tạo ra điện năng từ ánh sáng mặt trời thông qua các tế bào quang điện. Các pin mặt trời thông thường được làm bằng silic, chất lượng và hiệu suất phụ thuộc vào mật độ và kích thước của các tế bào quang học.

Tuy nhiên, công nghệ mới như tấm năng lượng mặt trời linh hoạt đang được nghiên cứu và phát triển để tạo ra các giải pháp năng lượng mặt trời linh hoạt, nhẹ và dễ dàng di chuyển. Tấm năng lượng mặt trời linh hoạt có thể được sản xuất bằng cách in hoặc phun chất chống nước tiên tiến trên tấm vải hoặc nhựa, tạo ra các tấm pin linh hoạt có thể dễ dàng mang theo và sử dụng trong các ứng dụng di động.

Tấm pin mặt trời linh hoạt

Các công nghệ mới này đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm tàu thủy không người lái, máy bay không người lái, đèn đường, túi đeo, quần áo và nhiều sản phẩm khác. Nó giúp giảm chi phí sản xuất, tăng sức mạnh và hiệu suất của các tấm năng lượng mặt trời và cung cấp các giải pháp năng lượng sạch linh hoạt cho con người.

5. Công nghệ in 3D: Công nghệ in 3D đang được ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất các bộ phận máy và các phụ kiện điện tử khác. Công nghệ in 3D được phát triển từ những năm 1980 với ý tưởng tạo ra các mô hình bằng cách sử dụng các lớp được chồng lên nhau. Những năm đầu tiên, công nghệ này chỉ được sử dụng trong các ngành công nghiệp và nghiên cứu. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, công nghệ in 3D đã trở nên phổ biến hơn với việc giảm giá thành và sự phát triển của các công nghệ liên quan. Công nghệ in 3D cho phép người dùng tạo ra các sản phẩm theo yêu cầu một cách đơn giản, nhanh chóng và tiết kiệm chi phí. Các ứng dụng của công nghệ in 3D ngày càng đa dạng, từ sản xuất sản phẩm đơn giản, các linh kiện máy móc, đồ trang sức, cho đến cả các sản phẩm y tế như răng giả và tóc giả. Công nghệ in 3D cũng đang được sử dụng để tạo ra các bộ phận máy bay, các hệ thống bảo vệ môi trường và nhiều ứng dụng khác. Tổng quan về công nghệ in 3D cho thấy rằng nó đã và đang thay đổi cách chúng ta sản xuất và tiếp cận các sản phẩm, cũng như mang lại nhiều tiềm năng phát triển cho các lĩnh vực khác nhau trong tương lai.

Chi tiết máy được làm từ máy in 3D kim loại

6. Mạng lưới điện thông minh: Mạng lưới điện thông minh đang được phát triển để cải thiện hiệu suất hoạt động và quản lý năng lượng điện thông qua các công nghệ như các máy đo đạc thông minh, dữ liệu phân tích sâu, trí tuệ nhân tạo và các hệ thống phản hồi.

7. Công nghệ ứng dụng trong xe tự động: Các công nghệ như kết nối xe thông minh (V2X), hình ảnh 3D và trí tuệ nhân tạo đang được sử dụng trong xe tự động để cải thiện khả năng tự lái và an toàn.

Công nghệ kết nối xe thông minh, hay còn được gọi là V2X (Vehicle-to-Everything), là công nghệ cho phép các phương tiện giao thông cùng kết nối với nhau và với hạ tầng giao thông, bao gồm đèn giao thông, cơ sở dữ liệu và hệ thống thông tin địa lý, để cải thiện an toàn và sự liên kết giữa các phương tiện và nơi đến. Công nghệ V2X bao gồm các chuẩn kết nối như Dedicated Short Range Communications (DSRC) và Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X), cho phép truyền thông tin về tốc độ, hướng đi, tình trạng đường và các yếu tố khác giữa các phương tiện và hệ thống giao thông. Ứng dụng của công nghệ V2X là cải thiện an toàn giao thông bằng cách giảm thiểu tai nạn và tăng cường tương tác giữa các phương tiện. Nó cũng có thể cải thiện thông lượng giao thông và giảm tắc nghẽn trên đường, giúp cải thiện môi trường sống và tiết kiệm thời gian cho người dùng. Công nghệ V2X đang được phát triển và triển khai rộng rãi trên toàn thế giới với các dự án thử nghiệm và triển khai thực tế, và dự kiến ​​sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển các hệ thống giao thông thông minh.

Đó chỉ là một vài ví dụ về những công nghệ mới được sử dụng trong lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử. Các nhà khoa học và kỹ sư đang liên tục nghiên cứu và phát triển những công nghệ mới để cải thiện hiệu suất và hiệu quả của các hệ thống điện và điện tử.

Trong những năm gần đây, Trường Cao đẳng Thái Nguyên đã có những bước tiến đáng kể trong việc thúc đẩy các ngành học liên quan đến kỹ thuật điện, điện tử và truyền thông để đáp ứng sự phát triển của nền công nghiệp 4.0. Trong thời gian qua, trường đã tập trung vào nâng cao chất lượng đào tạo, cập nhật các tiến bộ công nghệ mới nhất và đưa vào hoạt động các phòng thực hành, thí nghiệm với trang thiết bị hiện đại để hỗ trợ việc giảng dạy, nghiên cứu, đào tạo nghề.

Những nỗ lực này đã mang lại những kết quả đáng kể, giúp cho các sinh viên được tiếp cận với những kiến thức và trau dồi kỹ kỹ năng trong các lĩnh vực này. Điều này nhằm giúp sinh viên của trường không chỉ rèn luyện được những kỹ năng cần thiết để tham gia vào các hoạt động liên quan đến nền công nghiệp 4.0 mà còn giúp các sinh viên có cơ hội tiếp cận với các công việc tương lai trong các lĩnh vực này.

Việc thúc đẩy các ngành học liên quan đến kỹ thuật điện, điện tử và truyền thông của Trường Cao đẳng Thái Nguyên sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp nhân lực chất lượng cao cho các doanh nghiệp và nền kinh tế trong bối cảnh số hóa đang diễn ra nhanh chóng tại Việt Nam.