智能制造的發(fā)展到底需要什么樣的人才

發(fā)展智能制造是未來制造業(yè)的重大趨勢和核心內(nèi)容，也是實現(xiàn)中國制造業(yè)智能升級、跨越發(fā)展的根本途徑。與之相對應，對智能制造應用型人才培養(yǎng)也提出了更高的要求。

那么，智能制造的發(fā)展到底需要什么樣的人才呢？貝加萊大中華區(qū)總裁肖維榮博士在2018第7屆貝加萊學界聯(lián)盟會議發(fā)表了“智能制造時代對于人才能力挑戰(zhàn)”的主題演講，對“智”造人才的要求進行了全面的分析。

圖1-肖維榮博士在學界聯(lián)盟會議演講

這個演講不僅對在校學子提出學習的建議，也對產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)提供了可資借鑒的模式，對于產(chǎn)學合作以及產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)有很強借鑒意義，據(jù)現(xiàn)場演講文稿記錄編寫此文以與產(chǎn)業(yè)學界共分享。

智能時代對于自動化需求的挑戰(zhàn)

要了解人才的培養(yǎng)，必須了解產(chǎn)業(yè)需求的變化，人才的培養(yǎng)必須以產(chǎn)業(yè)發(fā)展。今天，產(chǎn)品周期越來越短、批量個性化產(chǎn)品需求更為迫切，關(guān)聯(lián)技術(shù)越來越復雜—新材料、新制造工藝、智能傳感器、云端應用，并且提供了更為個性化的設(shè)計與服務(wù)。這使得制造業(yè)必須來應對這一需求，并需要在戰(zhàn)略上做出新的選擇、在成本競爭力上改變認知，并且必須重新認識人才以及人才的培養(yǎng)，才能應對這一挑戰(zhàn)。

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圖2-智能時代對于自動化需求的挑戰(zhàn)

肖維榮博士引用2016年德勤的全球CEO關(guān)于制造業(yè)競爭力調(diào)研的報告中顯示，人才是全球CEO所公認的制造業(yè)競爭力第一關(guān)鍵要素。隨著原材料，人力成本等綜合成本的上升，過去我們贏得發(fā)展所依賴的成本優(yōu)勢變得越發(fā)難以為繼。
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? ? ? ? 智能時代的人才能力需求

在智能制造這個時期，我們對于人才的需求不僅僅在于專業(yè)知識的訓練，對于制造業(yè)，或者在職業(yè)場，我們對于人才的需求更多的是在綜合能力，它包括了多個維度：

圖3-智能時代的人才能力需求
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? ? ? ? （1）垂直專業(yè)與跨界應用：最基本的專業(yè)技能方面必須有深厚的根基—這個往往是在學校的基礎(chǔ)課程期間就要打牢，而到了企業(yè)實際則需要跨界，因此，產(chǎn)學的合作聚焦在學校專業(yè)基礎(chǔ)與產(chǎn)業(yè)實踐的平衡點上。

（2）標準與規(guī)范：工程應用不同于學術(shù)研究，講求效率，工程師開發(fā)項目，必須遵循編程標準與代碼注釋這樣的細節(jié)規(guī)范，才能確保項目具有高的可重用性、提升研發(fā)效率。另一方面，跨界的協(xié)作關(guān)鍵也在接口標準與規(guī)范，如通信、語義互操作、軟件調(diào)用等。

（3）全局與結(jié)構(gòu)性思維：能夠全局看待機器與系統(tǒng)的開發(fā)，這正是協(xié)同、跨界的需求，結(jié)構(gòu)性思維代表著具有高效的達到路徑的訓練，避免走彎路。

（4）動手實踐：要高出著眼，小處著手，學生不僅需要專業(yè)知識與技能，也需要小處著手，拿起螺絲刀干活的能力，只有在實踐中才能發(fā)現(xiàn)問題，學以致用的提升自己的整體能力。

（5）創(chuàng)新能力：工程師要求嚴謹?shù)氖諗啃?，也需要發(fā)散的創(chuàng)新性思維，突破原有思維，跨界尋求解決問題的方法與路徑。

（6）協(xié)作與溝通不僅是技術(shù)的，也是能力層面的需求，開放的不僅是通信接口，也是人的開放與交流，準確有效、及時的與團隊成員、客戶進行溝通是避免問題未能及時發(fā)現(xiàn)而造成過程的返工、時間損失等，是效率的關(guān)鍵。

差不多文化要不得

在很多時候，受到文化的影響，“差不多”這個詞匯經(jīng)常在生活中被用到，但 “差不多”對于工程技術(shù)人員而言是不能接受的，如圖3，當我們?nèi)ケ容^歐美與國內(nèi)的裝備能力時，如果這個“差不多”、那個“差不多”—我們會以為我們差距不大，但是這種比較遵循“乘法效應”進行計算，對6個維度的指標進行乘法計算后會顯示一個非常大的差距。

圖4-差不多差很多

因此，工程師在思想上就不能以“差不多”來對待工作，必須精益求精的專注，才能設(shè)計與生產(chǎn)高品質(zhì)、低成本、快速交付的產(chǎn)品。

什么是一個工程師的工作？

圖5-自動化工程師的工作

一個工程師的工作就是通過使用工具，工程方法與流程，實現(xiàn)工程目標與任務(wù)，這個過程需要全局的對目標的把握，對任務(wù)的理解分析、使用合理的方法、按照嚴格的流程、設(shè)計滿足質(zhì)量的軟件與良好的文檔規(guī)范，準時完成高品質(zhì)的控制任務(wù)與響應能力等應用目標。
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? ? ? ?? 貝加萊的學界聯(lián)盟競賽，面向在校學生，但其設(shè)計要求卻是以“一個真正的工程師”該如何工作來進行評估，使得學生經(jīng)歷一次真正的工程師資質(zhì)訓練，為其理解“工程師”工作、規(guī)范標準、流程有一個全面的思想構(gòu)建，為今后的學習和工作奠定堅實基礎(chǔ)。

新時代的能力需求

在數(shù)字時代，今天所推進的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造背景下，人才能力的聚焦也發(fā)生著變化，來自維多利亞州政府教育與培訓部2017年STEM與未來勞動力的報告（如圖6）中對于數(shù)字時代的人才能力訓練進行了產(chǎn)業(yè)研究，對于數(shù)字時代的能力訓練--主動學習、批判性思維、復雜問題解決能力、創(chuàng)造性問題解決的這些能力都是我們講的“創(chuàng)新”—我們必須學會大膽的嘗試，對于工程師而言如此，對于銷售市場、生產(chǎn)管理都是如此，我們要突破既有思維、突破“慣性”尋找更為高效的方法。

圖6-數(shù)字時代的人才能力訓練

而另一方面，在專業(yè)技能方面，F(xiàn)raunhofer奧地利研究院對工業(yè)4.0時代的教育研究闡述了三個主要的專業(yè)技能聚焦，如圖7：

圖7-專業(yè)技能的擴展

（1）系統(tǒng)與接口：包括各種通信、連接的標準與規(guī)范，開發(fā)與實現(xiàn)，而且對于新的大數(shù)據(jù)、機器學習這樣的專業(yè)需要掌握與之配合的接口與系統(tǒng)的特征，以便借助這些技術(shù)來解決新的制造中的問題。

（2）系統(tǒng)的理念與創(chuàng)新的管理方法：需要系統(tǒng)、全局的看問題，智能時代在于協(xié)同，集成，因此必須具有全局的思維與創(chuàng)新的方法，以達成制造協(xié)同。

（3）集成產(chǎn)品與流程規(guī)劃設(shè)計方面：從產(chǎn)品到實際的生產(chǎn)制造有非常大的挑戰(zhàn)，需要借助于機械、電氣、軟件、工藝、精益運營管理等全局的規(guī)劃與設(shè)計，這需要工程師不僅有專業(yè)技能還需要管理協(xié)調(diào)方面的技能。

軟件工程訓練

具體到自動化行業(yè)，肖維榮博士談到，作為智能制造的核心技術(shù)，其智能性更多以軟件形式體現(xiàn)，而自動化已經(jīng)由硬件競爭時代進入軟件時代，并且隨著與IT融合的加強，這方面的趨勢更為明顯，因此，大學的教育必須加強在自動化軟件方面的訓練。

這包括幾個維度的能力升級：

（1）軟件工程：這使得我們對于自動化工程師需要在軟件工程，項目管理、進度、質(zhì)量控制方面更多的訓練；

（2）行業(yè)Know-How，未來自動化行業(yè)競爭的關(guān)鍵在于誰掌握應用Know-How，誰才會贏得競爭，而對于機械制造業(yè)而言同樣如此，通過軟件方式來封裝工藝Know-How是確保自身知識產(chǎn)權(quán)的最有效途徑，而軟件也使得機器變得更為智能—所謂軟件定義智能，即在同樣的硬件平臺上實現(xiàn)生產(chǎn)的柔性、對變化響應能力。

（3）開放與標準的軟件集成：包括Web技術(shù)與PLC的融合、MATLAB/Simulink與控制系統(tǒng)的接口、EPLAN、CAD軟件，也包括基于IEC61131-3、C、C++等標準的開發(fā)與PLC的融合。

（4）軟件的盈利與新業(yè)務(wù)模式：在智能時代，分布式計算架構(gòu)也為企業(yè)帶來了業(yè)務(wù)的變化，租賃、服務(wù)能力的外包等，這些都是依賴于軟件來實現(xiàn)。

圖8-軟件能力

圖8顯示了在整個制造業(yè)機器與工廠系統(tǒng)開發(fā)中軟件所扮演的角色及其價值。

智能時代工程師能力模型

為了更易于理解，我們對工程師的能力參考RAMI4.0進行了三維構(gòu)造：

（1）在垂直架構(gòu)上，自動化、信息化、智能化需要掌握相關(guān)的知識與技能
? ? ? ?（2）按照流程，需要掌握設(shè)計、開發(fā)、測試、維護多個階段的橫向知識與技能；
? ? ? ?（3）在思維上，包括工具、方法、原則、理念多個層級的思考能力，這是一個自上而下的思維架構(gòu)，? 即，全局的思考問題，并且對行動作出判斷的原則（優(yōu)先級、權(quán)重）、運用合適的方法，選擇有效的工具，這些是一個工程師必須能夠掌握的。

圖9-智能時代的自動化人才能力模型

通過這個模型（如圖9），我們可以共同構(gòu)建課程與實訓體系，在不同的流程、自動化到智能化的架構(gòu)上，在設(shè)計理念自上而下到工具多個層級上，都建立相應的訓練，這樣，真正滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的復合型人才就可以被訓練出來，這需要產(chǎn)學的共同努力。

經(jīng)驗分享-貝加萊EC

貝加萊的Engineering Camp直譯為“工程師宿營”，但接受過貝加萊EC培訓的工程師們稱之為為“工程師集中營”—足以體現(xiàn)其訓練之嚴格，它涵蓋了機電工程、通信、軟件工程、項目管理，也包括溝通、表達多維度的技能訓練。
? ? ? ?? 通過EC的工程師能夠快速成為一個具有現(xiàn)場問題解決能力的獨當一面的工程師，快速提升其職業(yè)技能，如圖10。

圖10-貝加萊EC培訓的構(gòu)成

EC關(guān)于人才的訓練正是在規(guī)范與標準，動手實踐、創(chuàng)新、協(xié)作方面的綜合培養(yǎng)，也是產(chǎn)學合作中可借鑒的人才訓練模式。

智能時代的產(chǎn)學合作

貝加萊學界聯(lián)盟是屬于教育部高等血尿自動化類專業(yè)教學指導委員會領(lǐng)導的機構(gòu)，我們致力于產(chǎn)學合作，共同推進產(chǎn)業(yè)與學術(shù)的發(fā)展，將前沿技術(shù)與教育融合。

圖11-產(chǎn)學合作聯(lián)盟的意義

學界聯(lián)盟需要將產(chǎn)業(yè)的需求、應用場景向?qū)W校的科研、學生傳遞，以便他們能夠更為有效的把握方向與學習。而對于企業(yè)同樣需要來自大學的基礎(chǔ)理論支持、科研成果的轉(zhuǎn)化，最終形成知識傳遞、協(xié)作、競賽的系統(tǒng)融合與合作，如圖11所示學界聯(lián)盟的功能。

產(chǎn)學融合的聚焦點在大學的“專業(yè)知識”與企業(yè)的“應用場景”之間的銜接，大學與企業(yè)各自發(fā)揮優(yōu)勢，共同培養(yǎng)滿足產(chǎn)業(yè)需求的人才，為中國制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供堅實的人才基礎(chǔ)。
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? ? ? ? ?人才的收斂與發(fā)散

對于新時代的自動化工程師，肖維榮博士表示，工程師思維的訓練在收斂與發(fā)散兩個維度需要得到平衡：
? ? ? ? ? 工程師的思維收斂性，來自于“工程”的需求，工程師的工作過程是一個約束條件下的最佳路徑探尋過程，本身就是在可實現(xiàn)的各種材料、流程、方法等約束條件下獲得最高成本效率的產(chǎn)品與系統(tǒng)設(shè)計。而另一方面，收斂也是指嚴格的標準與規(guī)范，同樣是效率之根本，可復用的軟件、規(guī)范的文檔、良好的項目時間管理都會讓整個系統(tǒng)開發(fā)效率得到提升。

圖12-工程師思維的收斂與發(fā)散

而工程師思維的發(fā)散是指創(chuàng)新性，突破性，即，不拘泥于現(xiàn)有的方法，尋求更為經(jīng)濟便捷的方法來解決產(chǎn)業(yè)實際問題，敢于嘗試、敢于試錯才能突破既有的思維定式、既有的方法、路徑，走向創(chuàng)新。
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? ? ? ?好奇心驅(qū)動發(fā)散，而嚴謹?shù)氖諗渴沟靡粋€工程師邁向卓越—既能思考變化，又能落地實現(xiàn)。
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? ? ? ?2018年貝加萊學界聯(lián)盟競賽的目的正在于通過這個溫度控制設(shè)計求證“收斂與發(fā)散”—考察學生的嚴謹?shù)墓こ趟季S，也同樣考察他們敢于突破常規(guī)，采用新思維、新方法的能力。

對于競賽的初衷，肖維榮博士表示“我們希望學生可以通過對理論知識的應用，解決實際產(chǎn)業(yè)中遇到的難題，評估的標準就是它是否可以被投入產(chǎn)業(yè)實際應用，第二就是她們不是學生，而是以一個真正的工程師來工作”。