Kỹ sư hệ thống điều khiển là gì?

Cho dù bạn đang ở nơi làm việc hay ở nhà, hầu như mọi thiết bị hoặc hệ thống bạn sử dụng đều có cả một đội ngũ đằng sau - và một trong những thành viên có ảnh hưởng nhất của đội ngũ đó là kỹ sư hệ thống điều khiển. Những kỹ sư lành nghề này nằm trong số những nhân viên được săn đón nhất trong ngành sản xuất, nhờ khả năng thiết kế và phát triển các bộ phận quan trọng của hệ thống điều khiển.

Kỹ sư hệ thống điều khiển là gì?

Kỹ sư hệ thống điều khiển (còn được gọi là kỹ sư hệ thống điều khiển hoặc kỹ sư điều khiển) thiết kế, phát triển và triển khai các khía cạnh và giải pháp của hệ thống điều khiển. Kỹ sư hệ thống điều khiển mang lại sự ổn định cho các hệ thống động cần được phát triển lại và cập nhật để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Hiểu được những điều cơ bản của các hệ thống luôn thay đổi này là rất quan trọng đối với các kỹ sư vì họ phải cung cấp kết quả mong muốn cho người tiêu dùng.

Kỹ sư hệ thống điều khiển làm việc như thế nào?

Mục tiêu của một kỹ sư hệ thống điều khiển là suy nghĩ vượt ra ngoài khuôn khổ và giúp tạo ra một sản phẩm có thể đáp ứng nhu cầu của xã hội thông qua một hệ thống điều khiển.

Phần lớn công việc của các kỹ sư điều khiển là mô hình toán học trên máy tính, nghĩa là họ phải am hiểu máy tính và có kiến thức chuyên môn về toán học. Hiểu cách máy móc và chương trình hoạt động cho phép kiểm soát nhiều hơn trong các giai đoạn thử nghiệm, cập nhật và phát triển.

Nhờ công nghệ hiện đại, máy tính có thể xác định cách các biến số của kỹ sư hệ thống điều khiển được chuyển đổi trong dây chuyền sản xuất. Sử dụng phần mềm mô hình hóa này, kỹ sư hệ thống sẽ thiết kế và phát triển các nguyên mẫu cho sản phẩm thực tế.

Mỗi sản phẩm cuối cùng phải có chất lượng cao và đáp ứng được kỳ vọng của giai đoạn soạn thảo. Kỹ sư hệ thống điều khiển phải đảm bảo rằng tất cả các biến và thành phần hoạt động chính xác và hiệu quả.

Ngành kỹ thuật hệ thống điều khiển có liên quan là gì?

Tin tốt là các kỹ sư đang có nhu cầu cao, vì vậy luôn có rất nhiều việc phải làm trong lĩnh vực này. Theo tuyên bố, có nhiều công việc và lĩnh vực liên quan có thể yêu cầu sử dụng các kỹ sư hệ thống điều khiển:

Kỹ sư hàng không
Kỹ sư nông nghiệp và sinh học
Kỹ sư âm thanh
Kỹ sư sinh học và hóa sinh
Kỹ sư Y sinh
Kỹ sư Gốm sứ & Vật liệu
Kỹ sư hóa học
Kỹ sư xây dựng
Kỹ sư máy tính
Kỹ sư điện
Kỹ sư môi trường
Kỹ sư Địa chất và Địa vật lý
Kỹ sư công nghiệp/sản xuất
Kỹ sư hàng hải
Kỹ sư cơ khí
Kỹ sư khai thác mỏ
Kỹ sư hạt nhân
Kỹ sư dầu khí
Kỹ sư khoa học máy tính

Tuy nhiên, bất kể ngành công nghiệp cụ thể nào, các kỹ sư hệ thống điều khiển là những người sáng tạo dựa vào khoa học và toán học để phát triển các giải pháp cho các vấn đề kỹ thuật. Họ phải sử dụng các ứng dụng thương mại và công nghiệp để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Điều này có thể có nghĩa là giải quyết một đợt thu hồi kỹ thuật nhỏ trong ô tô để phát triển một sản phẩm hoàn toàn mới.

Hệ thống điều khiển là gì?

Hệ thống điều khiển được thiết kế để quản lý, chỉ huy, điều khiển hoặc điều chỉnh hành vi của các thiết bị khác bằng vòng điều khiển. Một trong những phần quan trọng nhất trong công việc của kỹ sư là thiết kế xung quanh chức năng vòng mở và vòng đóng.

Sau đây là một số ví dụ phổ biến về hệ thống điều khiển hàng ngày:

TV
Trò chơi điện tử
Xe ô tô
Lò nướng
Bộ điều chỉnh nhiệt độ
Máy bay
Tủ lạnh

Sự khác biệt chính giữa hai loại này là vòng kín có phản hồi. Phản hồi giao tiếp với bộ điều khiển đầu vào để gửi thông tin quan trọng để có thể thực hiện hành động thích hợp.

Ví dụ, giả sử bạn mua một máy sưởi có kiểm soát nhiệt độ vì phòng ngủ của bạn lạnh vào ban đêm. Trước khi đi ngủ, bạn đặt nhiệt độ của máy sưởi ở mức 75 độ. Máy sưởi bắt đầu hoạt động và thổi khí ấm cho đến khi cảm nhận được nhiệt độ đã đạt đến 75 độ. Sau đó, phản hồi sẽ báo cho bộ điều khiển biết rằng máy đã đạt đến nhiệt độ mong muốn. Đến lượt mình, bộ điều khiển sẽ tắt máy sưởi cho đến khi nhiệt độ xuống dưới 75 độ một lần nữa. Hệ thống vòng kín này giúp ngăn ngừa tình trạng quá nhiệt và làm việc quá sức.

Hệ thống điều khiển trong sản xuất

Trong sản xuất, hệ thống điều khiển được sử dụng để quản lý quy trình và máy móc. Tương tự như tự động hóa, chúng giúp tăng sản lượng và hiệu quả. Do đó, các kỹ sư hệ thống điều khiển có thể thấy mình đang làm việc trong một số lĩnh vực chuyên môn, chẳng hạn như:

Nông nghiệp
Nhà máy hóa chất, điện và hạt nhân
Nhà máy xử lý nước và nước thải
Nhà máy bột giấy và giấy
Kiểm soát chất lượng, lò hơi và môi trường
Thực phẩm và chế biến thực phẩm
Sản xuất dược phẩm

Tuy nhiên, tự động hóa đang nhanh chóng chiếm lĩnh hàng trăm ngành công nghiệp này, điều này có thể khiến các kỹ sư hệ thống điều khiển tự hỏi liệu sự nghiệp của họ có phát triển cùng với công nghệ trong tương lai hay không.

Kỹ sư hệ thống điều khiển và công nghệ tương lai

Không còn nghi ngờ gì nữa, việc sử dụng tự động hóa đang ngày càng tăng. Phổ biến nhất trong môi trường công nghiệp, tự động hóa quy trình, phần mềm công nghiệp và robot, tự động hóa công nghiệp dự kiến sẽ tạo ra 214 tỷ đô la trên toàn thế giới.

Có lý do chính đáng cho điều này: tự động hóa có lợi và nó thay đổi cách mọi thứ được sản xuất. Nó tăng tốc thời gian sản xuất, tăng năng suất và giảm chi phí. Không có gì lạ khi các nhà sản xuất lớn cân nhắc chuyển đổi để đáp ứng tốt hơn tỷ lệ cung và cầu hiện nay.

Nhưng điều này đặt ra những câu hỏi quan trọng: nhân viên con người đã đi đâu? Liệu công việc của các kỹ sư hệ thống điều khiển có bị đe dọa không?

Tự động hóa thực sự đang thay thế nhân viên, nhưng có vẻ như các kỹ sư hệ thống sẽ ở lại. Cuối cùng, nó phụ thuộc vào khả năng thay thế sự sáng tạo và khả năng đào tạo mà người lao động cung cấp - đó là lý do tại sao các kỹ sư hệ thống điều khiển vẫn cần thiết.

Kỹ sư hệ thống điều khiển sẽ chứng kiến mức tăng trưởng 3% trong thập kỷ tới, tương đương với mức trung bình toàn quốc. Tuy nhiên, các lĩnh vực cụ thể như sản xuất và tiện ích sẽ chứng kiến mức tăng trưởng chậm hơn nhưng vẫn tích cực.

Ngoài ra, khi tự động hóa trở nên phổ biến hơn, các kỹ sư hệ thống điều khiển đang đảm nhiệm những vai trò tiên tiến hơn khi thời thế thay đổi. Một số công ty hiện đang cung cấp các chức danh công việc mới như "Kỹ sư hệ thống điều khiển và tự động hóa".

Vai trò kết hợp của hệ thống tự động hóa và điều khiển có nghĩa là các kỹ sư phải quen thuộc với tự động hóa và biết cách làm việc với nó. Điều này không dễ như một số người nghĩ, vì tự động hóa vẫn còn tương đối mới trong nhiều lĩnh vực sản xuất.

Điều này có nghĩa là để trở thành một kỹ sư chuyên gia về hệ thống điều khiển và tự động hóa đòi hỏi phải có sự xuất sắc.

Làm thế nào để trở thành kỹ sư hệ thống điều khiển?

Kỹ sư hệ thống điều khiển chỉ là một trong những con đường sự nghiệp tiềm năng trong thế giới kỹ thuật rộng lớn. Phần lớn, những vai trò này phù hợp với môi trường sản xuất và tự động hóa, đòi hỏi kiến thức chuyên môn. Thông thường, chương trình đào tạo của kỹ sư hệ thống điều khiển sẽ trùng với kỹ thuật điện và cơ khí.

Mặc dù vậy, lợi ích vẫn rất nhiều: mức lương trung bình của một kỹ sư hệ thống điều khiển là 79.879 đô la và có nhu cầu cao đối với những người có bộ kỹ năng này. Vì vậy, nếu bạn quan tâm đến việc trở thành một kỹ sư hệ thống điều khiển, bạn sẽ phải thực hiện một vài bước để đi đúng hướng.

Kiếm được bằng Cử nhân:lấy bằng cử nhân kỹ thuật chung. Chương trình của bạn cũng sẽ bao gồm các khóa học về kỹ thuật điện, cơ khí và xây dựng, cũng như khoa học máy tính.
Kiếm bằng Thạc sĩ:Trong khi nhiều công ty chỉ yêu cầu bằng cử nhân, nếu bạn muốn trở thành kỹ sư hệ thống điều khiển, thì lấy bằng thạc sĩ trong một lĩnh vực kỹ thuật cụ thể là một ý tưởng thông minh. Bạn càng đầu tư nhiều vào giáo dục, mức lương của bạn càng cao và bạn càng có nhiều cơ hội nghề nghiệp.
Nhận giấy phép:Bạn phải có giấy phép kỹ sư chuyên nghiệp (PE). Giấy phép này được yêu cầu ở mọi tiểu bang và bạn không thể bắt đầu làm việc nếu không có giấy phép này. Sau đây là cách nộp đơn xin giấy phép PE.
Nhận kinh nghiệm thực tế:Cho dù bạn quyết định lấy bằng tiến sĩ kỹ thuật, bạn nên bắt đầu tìm kiếm kinh nghiệm thực tế ngay khi còn đang đi học. Nhiều vị trí chuyên môn như kỹ sư điều khiển đòi hỏi nhiều năm kinh nghiệm và làm việc thực tế, và có rất nhiều bằng chứng để chứng minh điều đó.

Ngoài ra, Kỹ sư Hệ thống Điều khiển phải có những kỹ năng cụ thể sau:

Kiến thức và kinh nghiệm trong tự động hóa công nghiệp
Kinh nghiệm với các hệ thống như Hệ thống điều khiển phân tán (DCS), Bộ điều khiển logic lập trình (PLC), hệ thống SCADA và hệ thống thị giác
Hiểu biết về các kỹ năng phát triển phần mềm như C/C++/C#, VB, SQL và Java
Kỹ năng toán học mạnh mẽ, vì bạn sẽ sử dụng các chương trình máy tính dựa trên toán học
Kỹ năng giải quyết vấn đề vì không có hai dự án, vấn đề hoặc sản phẩm nào giống nhau
Giao tiếp tốt để tạo ra các nhóm làm việc hiệu quả và có tính cộng tác
Hiểu biết về các dịch vụ mạng như LAN, WAN, WLAN và VPN

Cho dù bạn đã bắt đầu con đường sự nghiệp trở thành kỹ sư hệ thống điều khiển hay mới bắt đầu nghiên cứu, hướng dẫn nhỏ này có thể giúp bạn xác định xem kỹ thuật có phù hợp với mình không.

Phần kết luận

Kỹ sư hệ thống điều khiển là một trong nhiều loại người có vai trò "hậu trường" quan trọng. Nếu không có chuyên môn, sự sáng tạo và kiến thức mà các kỹ sư hệ thống điều khiển mang lại, nhiều thứ chúng ta sử dụng hàng ngày sẽ không tiên tiến như hiện tại.

Tin tốt là kỹ sư điều khiển là một con đường sự nghiệp đang phát triển và có nhiều phần thưởng, ngay cả khi tự động hóa công nghiệp đang phát triển. Làm việc như một kỹ sư hệ thống điều khiển là một cách tuyệt vời để trở thành chuyên gia về máy tính và thiết kế phi thường, đồng thời cải thiện các kỹ năng toán học của bạn. Tuy nhiên, đó không phải là một con đường dễ dàng để theo đuổi - vì vậy hãy đảm bảo rằng kỹ thuật phù hợp với bạn.