پیشرفت‌هایی که در طول سال‌ها در زمینه‌های الکترونیک و رباتیک به دست آمده، نحوه عملکرد ماشین‌های مدرن را تغییر داده است. امروزه ماشین‌ها صرفاً مکانیکی، الکترونیکی یا الکتریکی نیستند. مهندسی مکاترونیک یک رشته چند بخشی است که مهندسی مکانیک را با طیف وسیعی از رشته‌های دیگر مانند علوم کامپیوتر و مهندسی مخابرات ادغام می‌کند. در واقع مهندسی مکاترونیک، شاخه‌ای از مهندسی است که بر ترکیبی از سیستم‌های مکانیکی، کامپیوتری و الکتریکی تمرکز دارد. مهندسان مکاترونیک هم در مهندسی برق و هم در مکانیک تخصص دارند و می‌توانند در مشاغل مختلف و در چندین رشته کار کنند. در این مقاله به موضوعاتی که در ذیل اشاره شده است، می‌پردازیم:
- بررسی رشته مهندسی مکاترونیک
- مهندس مکاترونیک چه کاری انجام می‌دهد و در کجا کار می‌کند؟
- مراحلی که میتوانید برای دنبال کردن این مسیر شغلی طی کنید، کدامند؟
- برای ورود به این حوزه و کار کردن در این زمینه، چه مهارت‌هایی لازم است و به شما کمک می‌کند؟
بررسی رشته مهندسی مکاترونیک
مهندسی مکاترونیک یک رشته مهندسی است که شامل بسیاری از رشته‌های مختلف از جمله مهندسی کامپیوتر، مکانیک و الکترونیک می‌باشد. به بیان بهتر، مهندسی مکاترونیک، طراحی سیستم‌های الکترومکانیکی تحت کنترل کامپیوتر است. ماهیت آن نیز این است که طراحی سیستم مکانیکی باید همراه با طراحی بخش‌های کنترل الکتریکی یا الکترونیکی و کامپیوتری انجام شود که در مجموع یک سیستم کامل را تشکیل می‌دهند.
این نوع مهندسی بر هر دو سیستم مکانیکی و الکتریکی متمرکز است و ممکن است استفاده از سیستم‌های کامپیوتری، رباتیک، سیستم‌های کنترل، الکترونیک و مخابرات را در بر گیرد. نمونه‌هایی از محصولاتی که با استفاده از مهندسی مکاترونیک طراحی شده‌اند عبارتند از سیستم ترمز ضد قفل خودرو (ABS) و هارد دیسک‌های کامپیوتر. در حالی که هر یک از این محصولات اساساً ماهیت مکانیکی دارند، اما برای عملکرد به سیستم‌های کنترل کامپیوتری و الکتریکی نیاز دارند. یک مهندس مکاترونیک ماشین آلات و سیستم‌های خودکار چند بخشی را طراحی و نگهداری می‌کند که برخی از این موارد عبارتند از: سیستم مکانیکی، حسگر و سنسور‌ها، سیستم‌های کنترل و نرم‌افزار‌های هوشمند.
این موضوع بیانگر این است که آن‌ها به دانش عمیق محاسبات، رباتیک و اصول مهندسی نیاز دارند. مهندس مکاترونیک این اصول اساسی را در طراحی و توسعه سیستم‌های خودکار به کار می‌گیرد تا راه‌های ساده‌تر و مطمئن‌تری را برای انجام کار‌ها ارائه کنند. نمونه‌هایی از ماشین آلاتی که دارای سیستم مکاترونیک هستند عبارتند از: ربات صنعتی، مایکروویو، گوشی‌های هوشمند، هواپیما و…
برای آشنایی بیشتر با این رشته، میتوانید به مجموعه آموزش های مکاترونیک فرادرس مراجعه کنید:
مهندسان مکاترونیک چه می کنند؟
یک مهندس مکاترونیک ممکن است در زمینه‌های مختلف مهندسی کار کند و چندین وظیفه مختلف را انجام دهد. مهندسان مکاترونیک معمولاً با یک تیم مکانیک، یک تیم مهندسی یا هر دو کار می‌کنند. آن‌ها اغلب با الکترونیک، نرم‌افزار بلادرنگ (real-time)، ابزار دقیق و سایر ماشین‌های مکانیکی و یا الکتریکی کار می‌کنند. یک مهندس مکاترونیک معمولاً نقش اساسی در توسعه محصول ایفا می‌کند و از اصول مهندسی مانند الکترونیک، نرم‌افزار، مکانیک و مهندسی کنترل در طول فرآیند توسعه استفاده می‌کند.
فعالیت‌های روزانه یک مهندس مکاترونیک بسته به مسیر شغلی و صنعت خاص آن‌ها می‌تواند متفاوت باشد. برخی از فعالیت‌های معمول روزانه که ممکن است مسئول آن‌ها باشند عبارتند از:
- بهبود فرآیند‌های موجود در خط تولید کارخانه از طریق اتوماسیون
- اتوماتیک کردن امور صنعتی از طریق طراحی و توسعه سیستم‌های جایگزین
- ایجاد و امکان سنجی راه حل‌های جدید مکاترونیک
- توسعه و بکارگیری سیستم‌های کنترلی برای بهبود عملکرد
- بهبود یا امکان انتقال مواد یا کالا با استفاده از راه حل‌های مکاترونیک
- بهبود کارایی و ایمنی امور بالقوه خطرناک (مانند استخراج معادن یا اکتشاف زیر آب) با معرفی راه حل‌های مکاترونیک
- طراحی و کمک به توسعه کالا‌های مصرفی مانند مایکروویو
- نگهداری و عیب‌یابی سیستم‌های مکاترونیک موجود
- شناسایی و انتخاب مواد مناسب برای طرح‌های مکاترونیک
- انجام نقشه‌های فنی که جزئیات محصول و ساخت نمونه‌های اولیه این محصولات را شرح می‌دهد
وظایف مشترک یک مهندس مکاترونیک عبارتند از:
- استفاده از فناوری مکانیکی، کامپیوتری و یا الکترونیکی برای ایجاد راه حل برای مشکلات
- بهبود فرآیند‌های تولید موجود با پیاده‌سازی اتوماسیون
- توسعه و ساخت محصولات مختلف مرتبط با نیاز‌های مکانیکی و یا الکتریکی
- بررسی قابلیت تجهیزات مکاترونیک جدید
- استفاده از سیستم‌های کنترلی جهت بهبود عملکرد محصول
- شبیه‌سازی و مدل‌سازی سیستم‌های مهندسی
مهندسان مکاترونیک کجا کار می کنند؟
مهندسان مکاترونیک ممکن است در صنایعی کار کنند که شامل رباتیک، ساخت و تولید و هوافضا باشد. آن‌ها اغلب وقت خود را در یک آزمایشگاه یا یک مرکز آزمایشی می‌گذرانند که در آن نمونه‌های اولیه را طراحی و آزمایش می‌کنند و یا در کارخانه‌های تولیدی و شرکت‌ها فعالیت می‌کنند. همچنین ممکن است بخشی از کار خود را در مراحل تولید ماشین آلات و سیستم‌های جدید، شبیه‌سازی یا مدل‌سازی کامپیوتری بگذرانند.
درآمد مهندسی مکاترونیک چقدر است؟
با توجه به اداره آمار کار ایالات متحده، متوسط حقوق در ایالات متحده برای تکنسین‌ها و تکنسین‌های الکترومکانیک و مکاترونیک در سال ۲۰۲۱، برابر با ۵۸۳۵۰ دلار در سال است، اگرچه این رقم ممکن است تغییر کند. با این حال، دستمزد‌ها بسته به عواملی مانند صنعت، سطح تجربه، کارفرما و مکان متفاوت است.
چگونه مهندس مکاترونیک شویم؟
برای اینکه یک فرد به مهندس مکاترونیک تبدیل شود و بتواند در این رشته فعالیت کند، باید مراحل زیر را طی کند:
1. اخذ مدرک لیسانس
اولین قدم این است که پس از فارغ التحصیلی در رشته‌های فنی دبیرستان (مقطع متوسطه) و گرفتن دیپلم، در کنکور فنی و مهندسی شرکت کرده و در مقطع کارشناسی تحصیل کنید. در اکثر کشور‌ها برای اینکه واجد شرایط لازم برای کار به عنوان مهندس مکاترونیک باشید، از شما می‌خواهند حداقل مدرک لیسانس داشته باشید. رشته‌های متداول برای مهندسان مکاترونیک شامل مهندسی مکاترونیک، مهندسی مکانیک، رباتیک یا یک رشته مرتبط است. این مراحل معمولاً برنامه‌های چهار تا پنج ساله هستند و دانش اصول مهندسی مرتبط با صنعت مکاترونیک را به دانشجویان ارائه می‌دهند. با این حال، ثبت نام در یک دوره اختصاصی مکاترونیک، به شما کمک می‌کند تا در معرض پذیرش چندین رشته مهندسی قرار بگیرید. این دوره‌ها معمولاً می‌تواند شامل طراحی دیجیتال، برنامه‌نویسی و PLC، الکترونیک، طراحی خودرو، فیزیک، شیمی، رباتیک، شبکه و سیستم‌های کامپیوتری باشند.
لازم به ذکر است، کسب مدرک فوق لیسانس می‌تواند باعت پیشرفت و ارتقای شغلی شما در مهندسی مکاترونیک شود. بسته به رشته‌ای که می‌خواهید در آن تخصص داشته باشید، میتوانید مدارکی مانند مدرک کارشناسی ارشد در رباتیک، مهندسی مکانیک یا مهندسی هوافضا را انتخاب کنید.
2. کسب تجربه
بسیاری از کارفرمایان به داوطلبان مهندسی مکاترونیک نیاز دارند که چند سال تجربه کار در یک صنعت مشابه به عنوان کارآموز یا مهندس را داشته باشند. فعالیت و کار کردن در بخش اتوماسیون، بخش تولید کارخانه یا یک حوزه مرتبط، می‌تواند به کسب تجربه عملی کمک کند. علاوه بر این، برای دریافت گواهینامه کار مستقل به عنوان یک مهندس مکاترونیک، باید حداقل چهار سال تجربه کار به عنوان مهندس داشته باشید.
3. اخذ گواهینامه عملی
دوره‌های مختلفی وجود دارد که میتوانید برای پیشرفت شغلی خود به عنوان یک مهندس مکاترونیک در این دوره‌ها شرکت کنید و گواهینامه مرتبط با هر دوره را بگیرید. تعدادی از رایج‌ترین گواهینامه‌های معتبر خارجی عبارتند از:
- PMMI Mechatronics (برق صنعتی ۱ و ۲)
- PMMI Mechatronics (اجزای مکانیکی ۱)
- PMMI Mechatronics (کنترلر‌های منطقی برنامه‌پذیر PLC)
این گواهینامه‌ها توسط مؤسسه PMMI (Packaging Machinery Manufacturing Institute) ارائه می‌شوند.
مهارت های لازم برای مهندسان مکاترونیک
مهندسان مکاترونیک علاوه بر دانش عمیق در مباحث فنی مانند مدل‌سازی داده‌ها، طراحی سیستم و علوم کامپیوتر، به طیف گسترده‌ای از مهارت‌های نرم نیز نیاز دارند که شامل موارد زیر است:
تفکر خلاق: مهندسان مکاترونیک از خلاقیت خود برای طراحی ماشین‌های هوشمند جدید و سیستم‌های مهندسی با فناوری پیشرفته استفاده می‌کنند که عملکرد‌های جدید و روش‌های بهبود یافته برای انجام کار‌ها را ارائه می‌دهند.
مهارت‌های ارتباطی: مهندسان مکاترونیک اغلب سیستم‌هایی را برای مشتریان طراحی می‌کنند. بنابراین مهارت‌های ارتباطی و شنیداری خوب برای درک نیاز‌های مشتری و همچنین اشتراک در بینش و ایده‌های آن‌ها کلیدی است.
بودجه‌بندی: مهندسان مکاترونیک به غیر از طراحی سیستم‌هایی که عملکرد بهبود یافته‌ای را ارائه می‌دهند، باید هزینه تولید سیستم‌ها و ماشین‌هایی را که طراحی می‌کنند نیز برآورد کنند. اگر ممکن است از بودجه فراتر بروند، مهندسان مکاترونیک باید هزینه‌ها را کاهش دهند و در حد بودجه کار کنند.
تصمیم‌گیری: یک مهندس مکاترونیک باید چندین مورد را برای پیشبرد پروژه در نظر بگیرد، از جمله هزینه‌ها و مزایای نسبی یک محصول یا سیستم.
همکاری: توسعه و تولید یک سیستم یا محصول جدید مستلزم همکاری و پذیرش نظرات بسیاری از کارشناسان و متخصصان دیگر، مانند مدیران پروژه، تکنسین‌ها و کارکنان اداری است.
حل مسأله: یک مهندس مکاترونیک باید به صورت تحلیلی فکر کند و برای حل مشکلاتی که ممکن است در مراحل طراحی و آزمایش یا در طول تولید پیش بیاید، به توانایی قدرتمند برای حل مسأله نیاز دارد.
برای ارتقای مهارت‌های فردی خود، میتوانید از مجموعه آموزش توسعه مهارت فردی که توسط فرادرس منتشر شده است استفاده کنید:
مشاغل مهندسی مکاترونیک
چندین شغل مختلف وجود دارد که یک مهندس مکاترونیک می‌تواند دنبال کند. در ادامه تعدادی از متداول‌ترین مشاغلی که ممکن است یک مهندس مکاترونیک انجام دهد آورده شده است:
1. مهندس خودرو
یک مهندس خودرو به توسعه و بهبود وسایل نقلیه از جمله اتومبیل، وانت، اتوبوس، کامیون و موتور سیکلت می‌پردازد. به عنوان یک مهندس خودرو، میتوانید از مهارت‌های مهندسی مکاترونیک خود برای طراحی مکانیزم‌ها و سیستم‌های وسایل نقلیه استفاده کنید. مهندسان خودرو همچنین برای حل مشکلات موجود در سیستم‌های خودرو و همچنین نظارت بر ساخت خودرو‌ها کار می‌کنند.
2. مهندس پروژه
یک مهندس پروژه بر یک تیم مهندسی در طول طراحی و ایجاد یک پروژه مهندسی مکانیک یا فنی، نظارت می‌کند. مهندسان پروژه معمولاً با همه طرف‌های مرتبط با یک پروژه از جمله سهامداران و تیم‌ها کار می‌کنند. آن‌ها مستقیماً مسئول برنامه‌ریزی، بودجه و پرسنل پروژه در طول مدت یک پروژه مهندسی هستند.
3. مهندس سیستم
مهندسان سیستم در درجه اول مسئول توسعه و حفظ کارایی سیستم‌ها و فرآیند‌ها هستند. آن‌ها ممکن است در زمینه‌های مختلفی از جمله نرم‌افزار، توسعه محصول و ساخت، کار کنند. هدف یک مهندس سیستم ایجاد سیستم‌هایی است که بتوانند محصولات را از ابتدا تا انتها بدون دخالت انسان یا با دخالت کمتر توسعه دهند.
4. مهندس نرم افزار
مهندس نرم‌افزار کسی است که از اصول مهندسی نرم‌افزار برای توسعه، طراحی و ساخت نرم‌افزار کامپیوتری استفاده می‌کند. انواع متداول نرم‌افزار‌های که این مهندس ممکن است توسعه دهد عبارتند از میان‌افزار، برنامه‌های کاربردی تجاری، بازی‌های ویدئویی و رایانه‌ای و سیستم‌های کنترل شبکه. همچنین یک مهندس نرم‌افزار، ممکن است طراحی، نصب و نگهداری برنامه‌های کامپیوتری و کاربردی را برای مشاغل مختلف بر عهده داشته باشد یا اینکه به عنوان یک توسعه دهنده نرم‌افزار، برنامه‌نویس و یا مهندس کامپیوتر نیز شناخته شود.
5. مهندس ابزار دقیق
6. تکنسین شبکه
تکنسین‌های شبکه سخت‌افزار و نرم‌افزار سیستم‌های شبکه یک سازمان را مدیریت می‌کنند. آن‌ها شبکه‌ها، از جمله شبکه‌های LAN، WAN، اینترنت، اینترانت و اکسترانت را نصب، نگهداری و عیب‌یابی می‌کنند.
7. تکنسین الکترومکانیک
تکنسین‌های الکترومکانیک با قطعات و مدار‌های الکتریکی و سیستم‌های مکانیکی برای کار، آزمایش و تعمیر آن‌ها کار می‌کنند. آن‌ها از نزدیک با مهندسان و مدیران پروژه کار می‌کنند و باید با آن‌ها آشنا باشند.
8. تکنسین مکاترونیک
تکنسین‌های مکاترونیک به مهندسان و طراحان در مونتاژ و نگهداری ماشین آلات و سیستم‌ها و آزمایش نمونه‌های اولیه کمک می‌کنند و می‌توانند در طیف وسیعی از صنایع از جمله کشاورزی، رباتیک، صنایع دفاعی، فناوری اطلاعات و مراقبت‌های بهداشتی کار کنند. تکنسین‌های مکاترونیک معمولاً مدرک لیسانس خود را در مهندسی مکاترونیک یا سایر رشته‌های مرتبط با مهندسی کسب می‌کنند.
9. تکنسین تجهیزات کشاورزی
تکنسین‌های تجهیزات کشاورزی با ماشین آلات کشاورزی مانند تراکتور، حمل و نقل، تریلر و سیستم‌های آبیاری کار می‌کنند. آن‌ها این تجهیزات را نصب، تنظیم، تعمیر یا تعویض می‌کنند. تکنسین‌های تجهیزات کشاورزی باید فرآیند‌های کشاورزی و بهترین شیوه‌ها را درک کنند.
10. مهندسی کنترل
مهندسان کنترل، کنترلر سیستم‌ها یا قسمت‌هایی از سیستم را طراحی و اجرا می‌کنند که قادر به ارائه نتایج تعریف شده هستند. آن‌ها این سیستم‌ها را تحت شرایط مختلف آزمایش می‌کنند و در مورد بهبود‌های مورد نیاز بازخورد جمع‌آوری می‌کنند. مهندسان کنترل دارای حداقل مدرک لیسانس در رشته‌های مرتبط با مهندسی هستند.
11. مهندس زیست پزشکی
مهندسین بیوپزشکی تجهیزات و دستگاه‌های پزشکی مانند اندام‌های مصنوعی، ابزار‌های تشخیصی و تجهیزات جراحی را طراحی و آزمایش می‌کنند. آن‌ها از امکانات و آژانس‌هایی که از این تجهیزات استفاده می‌کنند پشتیبانی می‌کنند و به عیب‌یابی مشکلات کمک می‌کنند. مهندسان بیومدیکال نیازمند مدرک لیسانس در مهندسی پزشکی هستند ممکن است برای بیمارستان‌ها، شرکت‌های داروسازی یا سازمان‌های تحقیقاتی کار کنند.
12. مهندس اتوماسیون
مهندسان اتوماسیون فناوری اتوماسیونی را طراحی و آزمایش می‌کنند که با حداقل نیروی انسانی کار می‌کند. آن‌ها اغلب در صنعت خودرو کار می‌کنند و ابزار‌هایی مانند کروز کنترل و سیستم‌های کمک ترمز، کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی و سایر کارخانه‌ها با فرآیند‌های بسیار خودکار ایجاد می‌کنند.
13. مهندس فرآیند
مهندسان فرآیند، فرآیند‌های سازمان را ارزیابی و تجزیه و تحلیل می‌کنند تا به طراحی استراتژی‌های صرفه‌جویی در هزینه و کارآمدتر به ساخت و تولید کمک کنند. آن‌ها از نزدیک با مهندسان، مدیران تأسیسات و تکنسین‌های تولیدی کار می‌کنند.
14. مهندس مکانیک
مهندسان مکانیک ماشین‌هایی را طراحی و آزمایش می‌کنند که نیرو را تولید یا استفاده می‌کنند؛ از جمله وسایل برقی، ژنراتور‌ها، موتور‌ها و توربین‌ها. آن‌ها می‌توانند در طیف وسیعی از صنایع کار کنند و تجهیزات و ماشین آلات را برای فروش یا استفاده در تولید ایجاد کنند. مهندسان مکانیک باید مدرک مهندسی مکانیک یا رشته‌های مهندسی دیگر را کسب کنند.
15. مهندس برق
مهندسان برق، تحقیق، توسعه، آزمایش و پیاده‌سازی سیستم‌ها و دستگاه‌های الکتریکی را انجام می‌دهند. آن‌ها همچنین استاندارد‌های دقیقی را برای استفاده از محصولات و سیستم‌های الکتریکی برای تولید و ساخت و ساز ایجاد می‌کنند. مهندسان برق ممکن است برای تکمیل پروژه‌ها با سایر متخصصان مانند تکنسین‌های برق، مهندسان مکانیک و مدیران پروژه همکاری نزدیک داشته باشند.
16. مهندس رباتیک
مهندسان رباتیک از فناوری، مکانیک و نوآوری برای طراحی سیستم‌ها و قطعات رباتیک و نرم‌افزار‌ها و برنامه‌هایی که این سیستم‌ها را کنترل می‌کنند، مانند جاروبرقی‌های خودکار و سیستم‌های فعال با صدا، استفاده می‌کنند. آن‌ها در دفاتر، کارخانه‌های تولیدی یا آزمایشگاه‌ها کار می‌کنند. افراد حرفه‌ای ممکن است مدرک لیسانس خود را در مهندسی رباتیک، مهندسی مکانیک یا مهندسی نرم‌افزار کسب کنند.
نتیجه گیری
با توجه به گستردگی مطالبی که در حوزه مهندسی مکاترونیک وجود دارد، برای شروع یادگیری یا کسب مهارت‌های بیشتر نیاز به منابع آموزشی جامعی است که مسیر یادگیری را هموار کند. آموزش‌های فرادرس در این زمینه می‌توانند برای شما مفید باشند: