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| 職業 | |
|---|---|
| 名前 | メカトロニクスエンジニア |
職業の種類 | エンジニアリング |
活動分野 | 電気機械産業、エンジニアリング産業 |
| 専門 | 機械工学、電気・電子工学、コンピュータ科学・工学、ソフトウェアプログラミング、システム工学、制御システム、スマートシステム・インテリジェントシステム、自動化・ロボット工学 |
| 説明 | |
| 能力 | 多分野にわたる技術知識、電気機械システムの設計、システム統合および保守 |
就業分野 | 科学、技術、工学、産業、コンピュータ、探査 |
メカトロニクス工学（メカトロニクスとも呼ばれる）は、機械工学、電気工学、電子工学、コンピュータ科学および工学を用いて、機械、電気、コンピュータシステムを相乗的に統合するものであり、[ 1 ]ロボット工学、コンピュータ科学、電気通信、システム、制御、自動化、製品工学の組み合わせを含む。[ 2 ] [ 3 ]
技術の進歩に伴い、工学の様々な分野が適応と拡大の両方に成功してきました。メカトロニクスの目的は、これら様々な分野を統合する設計ソリューションを生み出すことです。当初、メカトロニクスは機械、電気、電子の組み合わせに過ぎないと考えられており、その名称は「mechanics」と「electronics 」を組み合わせた造語です。しかし、技術システムの複雑さが増すにつれて、その定義はより多くの技術分野を含むように拡大されました。
多くの人はメカトロニクスを、自動化、ロボット工学、電気機械工学と同義の現代の流行語として扱っている。[ 4 ]
フランス規格NF E 01-010では、次のように定義されています。「製品の設計と製造において、機械、電子工学、制御理論、およびコンピュータ科学を相乗的に統合し、その機能性を向上させたり最適化したりすることを目的としたアプローチ」。[ 5 ]
遅くとも1951年には、Servomechanisms, Inc.社の広告でメカトロニクスという言葉が使われており、これは雑誌「Nucleonics」第9巻第3号99ページに掲載されている。 [ 6 ]
メカトロニクスという言葉は、日英で生まれ、安川電機株式会社のエンジニアである森哲郎によって作られました。メカトロニクスという言葉は、 1971年に同社によって日本で商標登録され、登録番号は「46-32714」でした。その後、同社はこの言葉の使用権を一般に公開し、この言葉は世界中で使われるようになりました。現在では、この言葉は多くの言語に翻訳され、高度な自動化産業にとって不可欠な用語と考えられています。[ 7 ]
1980年代に情報技術が登場すると、マイクロプロセッサが機械システムに導入され、性能が大幅に向上した。1990年代には、計算機知能の進歩がメカトロニクスに応用され、この分野に革命をもたらした。
メカトロニクスエンジニアは、力学、電気、電子工学、コンピューティングの原理を統合して、よりシンプルで経済的かつ信頼性の高いシステムを生成します。[ 8 ]
工学サイバネティクスは、メカトロニクスシステムの制御工学の問題を扱います。これは、そのようなシステムを制御または調整するために使用されます（制御理論を参照）。メカトロニクスモジュールは、連携を通じて生産目標を達成し、生産計画において柔軟で機敏な製造特性を継承します。現代の生産設備は、制御アーキテクチャに従って統合されたメカトロニクスモジュールで構成されています。最もよく知られているアーキテクチャには、階層型、多階層型、異階層型、およびハイブリッド型があります。技術的効果を達成するための方法は、制御アルゴリズムによって記述され、その設計には形式手法が使用される場合と使用されない場合があります。メカトロニクスにとって重要なハイブリッドシステムには、生産システム、シナジードライブ、 探査ローバー、アンチロックブレーキシステムやスピンアシストなどの自動車サブシステム、およびオートフォーカスカメラ、ビデオ、ハードディスク、CDプレーヤー、電話などの日常的な機器が含まれます。
機械工学はメカトロニクス工学の重要な分野です。これには、物体がどのように動作するかの機械的性質の研究が含まれます。機械的要素とは、メカトロニクスシステムの機械的構造、機構、熱流体、および油圧の側面を指します。熱力学、動力学、流体力学、空気圧、および油圧の研究。機械エンジニアとして働くメカトロニクスエンジニアは、油圧および空気圧システムを専門とすることができ、自動車産業で働いているのを見かけることができます。メカトロニクスエンジニアは、強力な機械的および電子的背景を持っているため、車両の設計もできます。コンピュータ支援設計やコンピュータ支援製造などのソフトウェアアプリケーションの知識は、製品の設計に不可欠です。メカトロニクスは、自動車産業で広く応用されている機械工学のカリキュラムの一部をカバーしています。
メカトロニクスシステムは、自動車の機能の大部分を占めています。センサー、情報処理、アクチュエータ、機械的（物理的）変化によって形成される制御ループは、多くのシステムに見られます。システムの規模は大きく異なる場合があります。アンチロックブレーキシステム（ABS）はメカトロニクスシステムです。ブレーキ自体もメカトロニクスシステムです。また、運転制御（クルーズコントロールなど）、エンジン、現実世界での車両の走行速度、速度測定によって形成される制御ループもメカトロニクスシステムです。[ 9 ]自動車工学におけるメカトロニクスの重要性は、自動車メーカーが「メカトロニクス」という名称の開発部門をしばしば持っているという事実からも明らかです。
電子通信工学は、メカトロニクスシステムの電子機器と通信機器を専門としています。電子通信を専門とするメカトロニクスエンジニアは、コンピュータハードウェアデバイスに関する知識を持っています。信号伝送は、このメカトロニクス分野の主な応用です。デジタルシステムとアナログシステムも、メカトロニクスシステムの重要な部分を占めています。通信工学は、媒体を介した情報の伝送を扱います。
電子工学は、コンピュータ工学や電気工学と関連しています。制御工学は、商用航空機の飛行システムや推進システムから、多くの現代の自動車に搭載されているクルーズコントロールまで、幅広い電子アプリケーションに応用されています。VLSI設計は、集積回路を作成する上で重要です。メカトロニクスエンジニアは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロチップ、半導体に関する深い知識を持っています。電子機器製造業界におけるメカトロニクスの応用は、携帯電話、コンピュータ、カメラなどの民生用電子機器の研究開発を行うことができます。メカトロニクスエンジニアは、電子製品の設計と開発のために、 MATLABやSimulinkなどのコンピュータアプリケーションの操作方法を習得する必要があります。
メカトロニクス工学は学際的な分野であり、電気システムと機械システムの両方の概念を含んでいます。メカトロニクスエンジニアは、高出力変圧器や無線周波数モジュール送信機の設計に携わります。
工業工学の分野には、様々な製造業における機械、組立ライン、工程ラインの設計が含まれます。この分野は、自動化やロボット工学とある程度類似していると言えます。工業エンジニアとして働くメカトロニクスエンジニアは、製造工場のインフラを設計・開発します。また、彼らは機械の設計者であるとも言えます。工業デザイナーとして、製造業のレイアウト設計や工場設立計画を立案したり、工業技術者として、特定の工場の技術要件の監督や修理を行ったりすることもできます。
ロボティクスは、メカトロニクスの最新の分野の一つです。ロボットとその製造方法、操作方法を研究する分野です。2000年以降、このメカトロニクスの分野は多くの志望者を引き付けています。ロボティクスは自動化と密接に関連しており、ここでも人間の介入はほとんど必要ありません。多くの工場、特に自動車工場では、ロボットが組立ラインで穴あけ、取り付け、調整などの作業を行っています。ロボティクスを専門とするにはプログラミングスキルが必要です。プログラミング言語であるROBOTCの知識は、ロボットを機能させる上で重要です。産業用ロボットはメカトロニクスシステムの代表的な例であり、日々の作業を行うために電子工学、機械工学、コンピューティングの側面を含んでいます。
モノのインターネット（IoT）は、電子機器、ソフトウェア、センサー、アクチュエータ、ネットワーク接続が組み込まれた物理デバイスの相互接続であり、これらのオブジェクトがデータを収集および交換できるようにします。IoTとメカトロニクスは相補的です。モノのインターネットに関連するスマートコンポーネントの多くは、本質的にメカトロニクスになります。IoTの開発により、メカトロニクスのエンジニア、設計者、実務者、教育者は、メカトロニクスシステムとコンポーネントがどのように認識され、設計され、製造されるかを研究することを余儀なくされています。これにより、データセキュリティ、機械倫理、人間と機械のインターフェースなどの新しい問題に取り組むことができます。[ 10 ]
プログラミングの知識は重要です。メカトロニクスエンジニアは、PLCプログラミング、ドローンプログラミング、ハードウェアプログラミング、CNCプログラミングなど、さまざまなレベルのプログラミングを行う必要があります。メカトロニクスエンジニアが学ぶべき重要なプログラミング言語には、 Java、Python、C++、Cなどがあります。
米国労働統計局によると、メカトロニクスの職業見通しは、2016年から2026年までは4%の成長でしたが、2021年から2031年までは-4%に低下し、2023年から2033年までは-1%の減少に回復しました。現在、2024年から2034年の予測は1%です。[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: その他 (リンク)