1844. К ВОПРОСУ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ ПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРНЫХ КАДРОВ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ МИКРОСИСТЕМНАЯ ТЕХНИКА

Отражены приоритеты отечественной высшей школы в подготовке специалистов по ряду дисциплин, определяющих научно-технический прогресс. Предложено определение области профессиональной деятельности дипломированного специалиста по микросистемной технике, дан перечень специальностей, реализуемых в рамках данного направления подготовки специалистов, а также перечень и содержание специальных дисциплин, необходимых для подготовки в области МСТ.

Страны, определяющие научно-технический прогресс, при установлении своих государственных приоритетов используют термин критические технологии . За скупым перечнем критических технологий скрыт уровень интеллектуального потенциала нации и способность государства обеспечить его развитие. Известно, что наиболее значимые научно-технические прорывы происходят на стыке наук. Так было в начале шестидесятых годов, когда объединение потенциалов физики, химии и информатики определило развитие микроэлектроники базиса современных высокоинтеллектуальных систем.

Конец XX века подарил нам фактически вторую, вслед за созданием интегральных схем, революцию на микроуровне, и цеховая легенда Сказ о тульском Левше и стальной блохе стали явью на рубеже XXI века 1 . Как уже отмечалось в работах 2-4 , в основе междисциплинарного научно-технического прорыва, формируемого промышленно развитыми странами, лежит системная интеграция классических принципов электроники, физики твердого тела, механики, оптики, электротехники, химии и биологии, реализуемая в технических решениях на микроуровне с широким использованием материаловедческой и технологической баз электроники и микроэлектроники. Данное направление получило название микросистемная техника . Позволим повторить определение микросистемной техники, впервые представленное одним из авторов данной статьи в работе 2 . Микросистемная техника МСТ это научно-техническое направление, целью которого является создание в ограниченном объеме твердого тела или на его поверхности микросистем, представляющих собой упорядоченные композиции областей с заданным составом, структурой и геометрией, статическая или динамическая совокупность которых обеспечивает реализацию процессов генерации, преобразования, передачи энергии и движения в интеграции с процессами восприятия, обработки, трансляции и хранения информации при выполнении запрограммированных операций и действий в требуемых условиях эксплуатации с заданными функциональными, энергетическими, временными и надежностными показателями.

В мировой практике для обозначения этого направления наиболее часто используются следующие понятия и термины: США MEMS и MOEMS микроэлектромеханические и микрооптоэлектромеханические системы Япония MICROMACHINES микромашины европейские страны MST microsystem technology дословно технология микросистем . В России с 1996 года в Перечне критических технологий Федерального уровня официально используется термин микросистемная техника microsystems engineering .

Мировой рынок микросистемной техники является наиболее динамичным и ежегодный прирост продукции составляет 20%, что по данным организации при Европейской комиссии по проблемам развития микросистемной техники в Европе NEXUS обеспечит к 2002 году ежегодный объем реализации изделий микросистемной техники до 38 млрд долл. США 5 .

Одним из важнейших элементов обеспечения развития нового научно-технического направления, наряду с материально-технической базой, является кадровый потенциал, который формируется в рамках научных и научно-педагогических школ. Так, еще до открытия транзистора в Ленинградском электротехническом институте ныне Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет в 1946 году при поддержке академика А.Ф. Иоффе по инициативе известного отечественного ученого, трижды лауреата государственных премий Н.П. Богородицкого была создана кафедра диэлектриков и полупроводников с 1995 года кафедра микроэлектроники , которая в 1952 году выпустила первых инженеров по специальности 0604 Полупроводники и диэлектрики 6 . С 1961 года кафедра стала выпускающей по специальности 0629 Полупроводниковые приборы .

Особое внимание в то время исходя из потребностей страны уделялось курсам Электротехнические материалы и Материалы радиоэлектронной техники . Известно, что одним из решающих этапов, определивших развитие микросистемной техники, являлось создание планарного электростатического двигателя, разработанного в США в конце 80-х годов М. Мехрегани. Фотографии этого двигателя на фоне острия иглы, обошли практически все издания мира 7 . Однако прообраз данного электростатического двигателя был создан на кафедре диэлектриков и полупроводников ЛЭТИ еще в конце 50-х годов в виде так называемого диэлектрического двигателя, не имеющего магнитных элементов 8 . Впервые практически было использовано явление вращения диэлектрика в электрическом поле, которое наблюдал в 1896 году немецкий исследователь Г. Квинке. Эта высокотехнологичная отечественная разработка была удостоена золотой медали в 1958 году на Международной выставке в Брюсселе, где она выставлялась наряду с такими отечественными экспонатами, как модель первого атомного ледокола или станок с числовым программным управлением.

Анализируя современное состояние в области микросистемной техники, можно наблюдать своеобразный материаловедческий электротехнический ренессанс, но уже на микроуровне. Базисом функционирования элементной базы микросистемной техники являются так называемые функционально-активные и адаптивные умные материалы, использующие пьезоэлектрические и магнитные эффекты, электростатические явления, эффекты памяти формы.

В основе технологии элементной базы микросистемной техники лежат интегрально-групповые экономически эффективные принципы производства, широко используемые при создании изделий электронной техники. Для эффективного применения элементной базы микросистемной техники необходима ее конструкторская и технологическая интеграция с элементной базой микроэлектроники, основой информационного и энергетического обеспечения систем.

Все это позволило нам определить возможную область профессиональной деятельности будущего дипломированного специалиста в области микросистемной техники следующим образом: исследование, разработка, создание и применение сверхминиатюрных приборов, механизмов и микромашин на основе системной интеграции электроники, электротехники, механики, оптики, теплотехники, химии и биологии, реализуемых в конструкторско-технологических решениях на микроуровне с широким использованием интегрально-групповых экономически эффективных принципов производства.

Учитывая, что микросистемная техника относится к критическим направлениям науки и техники, определяющим конкурентоспособность наиболее наукоемких отраслей промышленности, и базируется, в первую очередь, на материаловедческо-технологическом базисе микроэлектроники, представляется возможным дополнить примерный перечень направлений подготовки дипломированных специалистов в рамках Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 41 Электроника и микроэлектроника специальностью Микросистемная техника . Перечень специальностей, реализуемых в рамках данного направления подготовки специалистов, может быть расширен следующим образом:

180600 светотехника и источники света

071400 физическая электроника

200100 микроэлектроника и твердотельная электроника

200300 электронные приборы и устройства

200400 промышленная электроника

200500 электронное машиностроение

микросистемная техника.

Область профессиональной деятельности инженера по направлению Электроника и микроэлектроника включает в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленной на исследование, разработку и производство материалов и изделий электроники и микросистемной техники, совершенствование технологий их получения, а также проектирование и применение приборов и устройств. Объектами профессиональной деятельности выпускника в зависимости от содержания основной образовательной программы подготовки специальности являются материалы, компоненты, приборы и устройства электроники и микросистемной техники, технологические процессы их изготовления, методы исследования, проектирования и конструирования, диагностическое и технологическое оборудование, математические модели процессов и объектов электроники и микросистемной техники, алгоритмы решения типовых задач, относящихся к профессиональной сфере.

В рамках разработки требований к обязательному минимуму содержания основных образовательных программ при подготовке дипломированного специалиста по направлению Электроника и микроэлектроника для специальности Микросистемная техника может быть предложен перечень специальных дисциплин, представленный ниже.

СД. 01. Материалы микросистемной техники 100 ч :

классификация материалов микросистемной техники: конструкционные, функционально активные и адаптивные

критерии выбора и совместимости материалов: кристаллохимическая и термохимическая совместимость, механическая, тепловая и электрическая стойкость, механическая и термомеханическая усталость, электрическая деградация

конструкционные материалы: материалы для механических конструкций, электрических и оптических связей функционально активные материалы для электростатических, электромагнитных, пьезоэлектрических и термоэлектрических преобразователей информации энергии и движения

адаптивные материалы: активные диэлектрики, сплавы с памятью формы, биоорганические материалы, самоорганизующиеся среды.

СД. 02. Микроэлектромеханика 100 ч :

механические свойства твердых тел

поле деформации и напряжений

эффекты масштабирования в микромеханике

виды нагрузок: статические, колебания, линейные ускорения, полигармонические и случайные воздействия, удар, температурные воздействия

структура и виды механизмов и деталей машин: мембраны, балки, пружины, зубчатые и фрикционные передачи, муфты

законы классической электромеханики, электромеханические преобразователи, эффекты масштабирования в микроэлектромеханике

электромагнитные и электростатические объемные и планарные микродвигатели

пьезоэлектрические преобразователи

микропьезодвигатели

микропневмопреобразователи.

СД. 03. Микрооптика 100 ч :

основные положения геометрической, волновой, квантовой, нелинейной и молекулярной оптики

размерные эффекты планарная и объемная элементная база микрооптики: твердотельные источники и приемники излучения, интерференционные покрытия, управляемые зеркала и дифракционные решетки, линзы Френеля, Фурье-преобразующие линзы, оптические резонаторы, электро-, акусто-, магнитооптические модуляторы, планарные и объемные волноводы, оптические кабели и разъемы

оптика движущихся тел: эффекты Доплера, Физо, Саньяка

микрооптомеханические и интегрально-оптические схемы.

СД.04. Микросхемотехника 150 ч :

классификация и стандартизация интегральных микросхем

элементная база интегральных микросхем: физическая структура, топология, законы масштабирования

схемотехника цифровых интегральных микросхем: базовые логические элементы, схемотехническая реализация основных логических функций, типовые и функциональные узлы на основе логических элементов, цифровые интегральные схемы на основе динамических логических элементов, постоянные и оперативные запоминающие устройства

схемотехника аналоговых интегральных схем: операционные усилители, схемотехническая реализация математических операций, компараторы, аналоговые переключатели, активные фильтры

цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи

микропроцессоры

схемотехническая реализация ИМС на основе базовых матричных кристаллов и программируемых логических матриц

логическое схемотехническое и топологическое проектирование ИМС

системы автоматизированного проектирования

перспективные направления традиционной и нетрадиционной микросхемотехники

элементная база для сверхскоростной обработки информации: логические элементы на основе соединений группы А3В5 и сверхпроводников, приборы на поверхностных акустических и магнитостатических волнах

вычислительные среды с нейроподобной архитектурой

ассоциативные принципы обработки информации, самоорганизация.

СД. 05. Компоненты микросистемной техники 175ч :

классификация объектов микросистемной техники: сенсоры, управляемые электрорадио- и оптоэлектромеханические компоненты, микроустройства для хранения информации, микромашины, аналитико-технические микросистемы, микро- и наноинструмент, миниатюрные транспортные средства, минироботы

сенсоры: для контроля основных физических и химических параметров сред, сенсоры ориентации, навигации и управления

биосенсоры для медико-биологических целей

миниатюрные управляемые электрорадиомеханические и оптоэлектромеханические компоненты: конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы, реле, резонаторы, зеркала, линзы, модуляторы, затворы, фильтры, фото переключатели, микродиски, оптомеханические и интегрально-оптические схемы

микромашины: микродвигатели, микрогенераторы, микротурбины, приводы движения, системы микроперемещения

микроманипуляторы

аналитические микросистемы, матричные и микрофлюидные чипы, микрохроматографы, миниатюрные масс-спектрометры

технические микросистемы: микрореакторы, микроклапаны, микродозаторы, кластерные технологические микросистемы, микро- и наноинструмент, миниатюрные транспортные средства и мини-роботы.

СД.06. Проектирование микросистем 150 ч :

математические модели элементной базы микросистемной техники

теория подобия и эффекты масштабирования

механические модели в электромеханике: механическое равновесие, уравнение баланса динамических величин, уравнение движения, термомеханические, статические и динамические модели мембран, балок, струн

физико-топологические модели базовых элементов поверхностной и объемной микромеханики

модели микросистем с электрическими и магнитными полями: полевые уравнения, краевые задачи, общие уравнения для электромагнитного и пьезоэлектрического преобразователя

модели течения жидкости и газа в микрообъемах и микрокапиллярах

имитационное динамическое моделирование микросистем

программные средства обеспечения САПР компонентов микросистемной техники

интеграция элементной базы микроэлектромеханики, микрооптики и микроэлектроники при проектировании микросистем.

СД. 07. Технология микросистем 175 ч :

организационно-технологические основы производства элементной базы микроэлектроники, микроэлектромеханики, микрооптики

базовые технологические операции нанесения, удаления и модифицирования материалов, литографические процессы

специальные технологические операции поверхностной микромеханики: жертвенные слои, избирательное травление

специальные технологические операции объемной микромеханики: ориентационно-чувствительное жидкостное и высокопроизводительное сухое ионно-плазменное травление, стоп-слои

LIGA-технология: синхротронное излучение, гальванопластика, микропрессование

корпускулярно-лучевое формообразование: микростереолитография, лазерное осаждение и полимеризация

процессы сборки микросистем

производственная гигиена: чистота материалов и помещений

ЕСТД и ее применение

системный подход к управлению качеством продукции.

СД. 08. Испытания микросистем 100 ч :

номенклатура показателей качества материалов и компонентов микросистемной техники

выбор модели для определения качества продукции

классификация методов испытаний: испытания на воздействие температуры, влажности, механические и радиационные испытания

ускоренные испытания

базовое контрольно-измерительное и испытательное оборудование

методики проведения испытаний и обработки результатов

стандартизация и сертификация компонентов микросистемной техники

гармонизация национальных стандартов испытаний и качества продукции с международными.

ДС. Дисциплины специализаций 760 ч .

Суммарный объем учебных часов по специальным дисциплинам соответствует проекту разработанного стандарта подготовки дипломированных специалистов по направлению Электроника и микроэлектроника .

В качестве возможных специализаций при подготовке инженеров по специальности Микросистемная техника могут быть Микротехника и Нанотехника .

В рамках единых европейских образовательных программ в настоящее время также принято решение об унификации образовательного процесса в области микросистемной техники с ориентацией на подготовку магистров: Master of Science in Microsystems Engineering .

Представляется, что микросистемная техника для научно-технического процесса может иметь такое же значение, какое оказало появление микроэлектроники на становление и современное состояние ведущих областей науки и техники.

Имеющиеся в России научно-технический и кадровый потенциалы позволяют приступить в 2000 году к подготовке дипломированных специалистов по специальности Микросистемная техника в рамках направления Электроника и микроэлектроника . Организация образовательного процесса по данной специальности будет также способствовать структурной перестройке экономики России с учетом мирового опыта и приоритетов ее социально-экономического развития.

Список литературы

1. Лучинин В.В. Быль о механической блохе // Газета Поиск , 1997, №19-20. С,6.

2. Лучинин В.В. Микросистемная техника. Направления и тенденции развития // Научное приборостроение РАН. 1999. Т. 9, № 1. С. 3-18.

3. Климов Д.М. Васильев А.А. Лучинин В.В. Мальцев П.П. Перспективы развития микросистемной техники в XXI веке // Микросистемная техника. 1999 № 1. С. 3-6.

4. Лучинин В.В. Таиров Ю.М. Васильев А.А. Особенности материаловедческого и технологического базиса микросистем // Микросистемная техника, 1999. № 1. С. 7-11.

5. NEXUS. Market analysis for microsystems. 1996-200 2// MST News. 1998, №3. P. 38-41.

6. Пасынков В.В. Таиров Ю.М. Кафедре микроэлектроники 50 лет // Петербургский журнал электроники. Вып. 3, 1996. С. 3-9.

7. Стикс Г. Микронные механизмы // В мире науки, 1993. № 1 С. 68.

8. Карпов Ю.С. Красноперое В.А. Окунев Ю.Т. Пасынков В.В. О движении диэлектриков в электрическом поле // Физика диэлектриков // Тр. 2-й Всесоюзной конф. ноябрь, 1958, М. Изд-во РАН. I 960. С. 124-131.

Руководство

Генеральный директор

БАЛКИШЕВ СЕРИК ТУРГАНБЕКОВИЧ

Серик Балкишев родился 18 января 1968 года, в г. Макинск Акмолинской области. Имеет два высших образования. В 1992 году окончил Целиноградский Сельскохозяйственный институт по специальности «инженер-электрик», в 2001 году Университет «Туран» по специальности «финансы и кредит» г. Астана.

В 1992 году п о окончанию университета был направлен как молодой специалист в ОАО «Кокшетауская распределительная электросетевая компания», начав трудовую деятельность с должности электрослесаря.

С 1999 года Серик Турганбекович работал заместителем директора компании «Бурабай Энергоопт» Кокшетау .

В 2000 году работал в энергетической компании ОАО «АстанаЭнергоСервис», в должности начальника отдела Астана .

С 2002 года занимал различные руководящие должности в ТОО «Караганды Пауэр», ТОО «Караганды Жылу», ТОО «Онтустык Жарык Транзит» Шымкент , ТОО «Караганды Жарык».

С 2009 года Серик Турганбекович является членом партии «Нур Отан». В 2010 году ему было присвоено звание «Почетный энергетик СНГ».

Женат, воспитывает двоих детей.

Главный инженер

ВИКТОРОВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

Викторов Сергей Николаевич родился 4 ноября 1971 года в г. Караганда.

Образование высшее. В 1995 году окончил Карагандинский вечерний энергостроительный техникум по специальности « техника теплотехника». В 2003 году Карагандинский государственный университет им. Е.А. Букетова по специальности «инженер-физик».

Свою трудовую деятельность начал в 1988 году с должности слесаря по наладке 3 разряда и дошел до должности — главного инженера ТОО «Теплотранзит Караганда».

В 2009 году был награжден почетной грамотой от Акима Карагандинской области за активное участие в общественно политической жизни области.

В 2014 году награжден государственной наградой — медалью « Ерен е?бегі ?шін ».

Женат, воспитывает двоих детей.

Заместитель генерального директора по обеспечению производства

БАЙЖАНОВ ДАНИЯР МАРАТОВИЧ

Байжанов Данияр Маратович родился 6 мая 1982 года в г. Жезказган.

Образование высшее. В 2003 году окончил Казахский экономический университет им. Т. Рыскулова по специальности «экономист международник».

Свою трудовую деятельность начал в 2003 году с должности специалиста по маркетингу логистике и сбыту РГП «Жезказганредмет»

2005 г. экономист 1-ой категории отдела экономического планирования труда и зарплаты РГП «Жезказганредмет».

2009-2011 г. инженер 1-ой категории Управления инвестиций и материально-технического снабжения ТОО « Корпорация Казахмыс»

2011 г. заместитель начальника по поддержанию и улучшению системы менеджмента Производственного объединения «Жезказганцветмет» ТОО «Корпорация Казахмыс».

2011-2012 г. начальник планово-экономического отдела АО «Карагандинский деревообрабатывающий комбинат».

2012-2013 г. начальник отдела снабжения ТОО «Теплотранзит Караганда».

2013г. по настоящее время заместитель генерального директора по обеспечению производства ТОО «Теплотранзит Караганда».

Женат, воспитывает сына.

Заместитель главного инженера

АКИШИН АЛЕКСАНДР ЕВГЕНЬЕВИЧ

Акишин Александр Евгеньевич родился 4 ноября 1972 года в г. Караганда.

Образование высшее. В 1994 году окончил Карагандинский металлургический институт в г. Темиртау, по специальности «металлургические машины и оборудование», с присвоением квалификации «инженер механик».

Свою трудовую деятельность начал в 1994 году в Карагандинском областном производственном объединении по эксплуатации и ремонту систем теплоснабжения. в наст. вр. ТОО «Теплотранзит Караганда» , в должности старшего сменного мастера и дошел до должности- заместителя главного инженера.

В 2012 году нагржден грамотой акима города Каражал за участие в ликвидации аварии поселка Жайрем.

Женат, воспитывает двоих детей.

Главный бухгалтер

УСЕНОВА РАШ САБИТОВНА

Усенова Раш Сабитовна родилась 4 февраля 1967 года, в Ульяновском районе Карагандинской области. Имеет два высших образования. В 1990 году окончила Карагандинский государственный технический университет по специальности «производство строительных конструкций», в 2006 году Карагандинский экономический университет по специальности «учет и аудит».

Методика занятий профессионально-прикладной физической культурой с машинистами тепловых щитов ТЭЦ в условиях резко-континентального климата

2 СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА I. ПРОБЛЕМЫ ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РАБОТНИКОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В ПРОЦЕССЕ ИХ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. 11

1.1. Системный подход к изучению особенностей трудовой деятельности работников тепловых электростанций. 11

1.2. Анализ трудовой деятельности машинистов тепловых щитов специфика труда . 25

1.3. Динамика физического состояния машинистов тепловых щитов

в процессе рабочей смены. 28

1.4. Исследование физической работоспособности человека в производственной деятельности. 33

1.5. Субъективная оценка производственного утомления. 36

1.6. Резюме. 38

ГЛАВА II. ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ. 40

2.1. Задачи исследования. 40

2.2. Методы исследования. 40

2.3. Организация исследования. 48

ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ РАБОТНИКОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. 51

3.1.Особенности климата Волгоградской области. 51

3.2. Влияние температуры воздуха и атмосферного давления

на функциональное состояние человека. 53

3.3. Влияние метеорологических характеристик погоды на функциональное состояние работников ТЭЦ № 1 г. Волжского, Волгоградской области. 70

3.4. Резюме. 86

ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИКИ ЗАНЯТИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРОЙ МАШИНИСТОВ ТЕПЛОВЫХ ЩИТОВ ТЭЦ. 88

4.1. Структура и содержание методики профессионально-прикладной физической культуры машинистов тепловых щитов ТЭЦ № 1 г. Волжского с учётом погодно-климатических условий . 88

4.2. Экспериментальное обоснование методики профессионально прикладной физической культуры машинистов тепловых щитов ТЭЦ № 1г. Волжского с учётом климатических и погодных условий Волгоградской области. 99

4.2.1. Сравнительная характеристика показателей функционального состояния сердечно-сосудистой системы машинистов тепловых щитов за период исследования. 101

4.2.2. Сравнительная характеристика показателей физического состояния машинистов тепловых щитов по данным операторских тестов за период исследования. 102

4.2.3. Сравнительная характеристика показателей психофизиологического состояния машинистов тепловых щитов по данным тестов УСК и MMPI за период исследования. 109

4.3. Резюме. 115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 116

ВЫВОДЫ. 118

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ. 120

СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ. 122

Комментарии запрещены.

Реклама