Phòng thí nghiệm ảo
I. Mở đầu
Những thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện công nghiệp tiêu tốn nhiều thời gian và thường đòi nguồn lực lớn về tài chính và nhân lực, đặc biệt trong lĩnh vực tạo hình kim loại.
Giải pháp thay thế đã từng được đưa ra là dựa trên những thí nghiệm mô phỏng vật lý, trong đó những thí nghiệm đồng dạng được thay thế những thí nghiệm thực. Ví dụ như những thí nghiệm biến dạng dẻo (cán, ép) chất dẻo, hoặc chì thay thế cho vật liệu kim loại. Việc thực hiện những thí nghiệm đồng dạng vật lý trên chất liệu mềm sẽ làm giảm kích cỡ, quy mô của thiết bị thí nghiệm. Thí nghiệm đồng dạng vật lý đóng một vai trò quan trọng trong đào tạo. Thực vậy, giá thành của thực nghiệm đồng dạng thường hợp lý và mục tiêu đào tạo thường đạt được.
Ngoài ra, gần đây với sự phát triển của công nghệ phần mềm, nhiều thí nghiệm ảo đã được thực hiện trên máy tính nhằm tiên đoán kết quả quá trình xử lý vật liệu, đây cũng là một giải pháp tốt cho đào tạo.
Tuy nhiên, một thực tế cần được nhận thức là cho dù giá thành của thực nghiệm đồng dạng vật lý không cao so với thực nghiệm thực tế theo điều kiện công nghiệp. Nhưng sẽ tiêu tốn một khoản tiền rất lớn và khó có thể cân bằng một cách kinh tế để xây dựng cho mỗi một cơ sở đào tạo trên toàn quốc một phòng thí nghiệm đầy đủ.
Với phương pháp phỏng trên phần mềm máy tính, hoặc thí nghiệm ảo trên máy tính, người ta cũng cần khoản tiền lớn cho việc mua bản quyền, không phải cơ sở nào cũng đủ điều kiện để trang bị phần mềm và chuẩn bị nhân lực sử dụng.
Đặc biệt, trong những năm tới, với tốc độ phát triển hiện nay của Việt nam, nhu cầu việc đào tạo kỹ sư tạo hình kim loại, kỹ sư vật liệu nói chung và chuyên viên kỹ thuật cho các nhà máy nói riêng sẽ rất lớn. Các cơ sở đào tạo sẽ hình thành tại mỗi khu công nghiệp hoặc mỗi tỉnh thành. Việc tạo ra một phòng thí nghiệm ảo (Virtual Lab viết tắt là V-Lab), nhằm phục vụ đào tạo cho tất cả các cơ sở có nhu cầu là hoàn toàn cần thiết, nó sẽ tiết kiệm được một khối lượng kinh phí khổng lồ. Hơn nữa nó sẽ tạo ra sự liên kết, tương trợ lẫn nhau giữa các cơ sở đào tạo, các nhà máy sản xuất tham gia V-Lab.
Trong bài viết này, ý tưởng về một V-Lab sẽ được đưa ra để thảo luận.
II. Ý tưởng
Khái niệm về V-Lab được dựa trên phòng TN thực gồm các máy móc thực được điều khiển từ xa, vì vậy nó không chỉ đơn thuần liên quan đến các mô phỏng ảo. Cốt lõi của V-Lab là các thiết bị thí nghiệm, trong nhiều trường hợp là các thiết bị thí nghiệm dành cho quá trình thí nghiệm đồng dạng hoặc mô phỏng vật lý. Thiết bị thí nghiệm được điều khiển từ xa thông qua liên kết mạng. Do vậy, khái niệm "ảo" ở đây được hiểu là "Sử dụng phòng thí nghiệm thông qua truy cập mạng".
Để đạt được một V-Lab. Điều đầu tiên là phải có một phòng thí nghiệm thực được tự động hoá hoàn toàn. Việc này cũng đòi hỏi phải có các phần mềm chịu trách nhiệm điều khiển các quá trình công nghệ, cũng như các phần cứng bổ xung được thiết kế và cài đặt vào các thiết bị thí nghiệm.
Tiếp theo đó, V-Lab được xây dựng dựa trên việc tạo ra sự kết nối thông qua mạng internet từ người sử dụng đến những thí nghiệm và tổng hợp các kết quả thử nghiệm tại phòng thí nghiệm thực. V-Lab cũng phải đảm bảo việc truyền đi các kết quả nhận được từ quá trình nghiên cứu và các thực nghiệm mang tính đào tạo cho học viên. Học viên của các đơn vị tham gia vào V-Lab sẽ được quan sát những thí nghiệm thực bằng việc sử dụng máy tính, internet và những phần mềm đã được tạo dựng. Đồng thời, tất cả các dữ liệu từ những thử nghiệm sẽ được phân tích bằng những phần mềm mô phỏng để đạt được những thông số công nghệ.
Nhiệm vụ chính của việc thiết kế V-Lab được chia thành 2 đối tượng mang tính kĩ thuật và giáo dục. Mỗi một đối tượng bao hàm những mục tiêu riêng dành cho những nhiệm vụ cụ thể khác nhau.
Đối tượng mang tính kĩ thuật:
Tạo ra hệ thống V-Lab dựa trên kiến trúc đã được phân bố của không gian làm việc. Hệ thống V-Lab kiểm soát tất cả các chi tiết của các thiết bị thí nghiệm. Trong một hệ thống V-Lab sơ khai, hệ thống này chỉ có một thiết bị được điều khiển từ xa. Việc tăng số lượng của thiết bị thí nghiệm cho hệ thống về nguyên tắc hoàn toàn khả thi, nó không đòi hỏi thêm những gì phức tạp cho việc phát triển hệ thống.
Hệ thống V-Lab thể hiện tính ưu việt trong trường hợp số lượng thí nghiệm lớn, người ta có thể thực hiện đồng thời tại những thiết bị khác nhau và thậm trí đặt ở những địa điểm khác nhau. Một máy chủ chính sẽ chịu trách nhiệm cho việc sắp xếp các nhiệm vụ theo thứ tự từ những người sử dụng bên ngoài thông qua thủ tục internet đẵ được chuẩn hoá. Người sử dụng không cần có thêm những phần mềm bổ sung cho kết nối, chỉ đơn giản là lướt web.
Hệ thống camera được cài đặt trên mỗi thiết bị sẽ cung cấp khả năng quan sát quy trình đang hoạt động trên dây truyền công nghệ ở phòng thí nghiệm thực. Vì thế giải pháp được tạo ra sẽ cho phép truy cập nhanh và chính xác vào phòng thí nghiệm mà không cần sử dụng những công cụ đắt tiền và sự can thiệp nào khác từ con người.
Đối tượng mang tính giáo dục và đào tạo
Trang bị hệ thống V-Lab với module giáo dục trực tuyến (e-learning module) được kết nối với những thiết bị thí nghiệm và phần mềm mô phỏng. Những kết quả đạt được sẽ được tập hợp tại cơ sở dữ liệu chung, chúng sẽ được phân tích và sử dụng cho những chương trình đào tạo từ xa tiếp sau đó.
Nó cũng cho phép sinh viên và các kỹ sư công nghiệp truy cập để xem xét những số liệu đã được thực hiện bởi những người sử dụng khác. Vì có sự trao đổi ý tưởng và kết quả nghiên cứu thông qua hệ thống V-Lab, nên chất lượng tự học sẽ tăng lên một cách có thệ thống.
Hệ thống giáo cụ trực quan bằng hình ảnh của quy trình công nghệ cũng sẽ đáp ứng được yêu cầu cho giáo dục và đào tạo hướng nghiệp.
Công việc cuối cùng của V-Lab là phát triển hệ thống web bao gồm những thông tin như tài liệu hướng dẫn, mô tả thiết bị, v.v... Hệ thống Web này sẽ được mở rộng cho phép người sử dụng muốn tham phát triển hơn nữa hoặc cho những chuyên gia chịu trách nhiệm về chất lượng đào tạo từ xa.
III. Lời kết
Việc xây dựng V-Lab phục vụ cho đào tạo và nghiên cứu khoa học là hoàn toàn cần thiết cho nhu cầu đào tạo trực tuyến trong thời điểm hiện nay và tương lai gần. Hệ thống V-Lab sẽ đem lại những lợi ích lớn về mặt kinh tế. Hơn nữa nó cũng sẽ tạo ra một môi trường chung cho các đơn vị tham gia, thúc đẩy hợp tác giữa các cơ sở đào tạo, nghiên cứu khoa học và sản xuất.
Bản quyền bài viết thuộc về
[You must be registered and logged in to see this link.]__________________
Trang Chính 
