一、自動(dòng)化的焦慮
此文背景，是5月初在蘭州參加自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)類(lèi)教指委會(huì)議，包括同期舉辦的全國(guó)自動(dòng)化院系主任聯(lián)席會(huì)議上，學(xué)界對(duì)于智能制造時(shí)代的自動(dòng)化教育展開(kāi)了熱烈的討論，工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)的人總是保持著坦誠(chéng)直面問(wèn)題的態(tài)度是一貫的作風(fēng)，這里聚焦點(diǎn)在于“人工智能與自動(dòng)化的融合問(wèn)題”，即在新的時(shí)代教育如何與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求與國(guó)家戰(zhàn)略的匹配—可以看出大家存在著一些焦慮的成分，可以概括為幾點(diǎn)：
（1）.自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的吸引力在下降嗎？
（2）.人工智能如何與自動(dòng)化相融合來(lái)解決智能制造的問(wèn)題？
雖然這是一個(gè)學(xué)界的會(huì)議，看上去大家有些焦慮:)，但是，其實(shí)對(duì)于產(chǎn)業(yè)同樣如此也存在著一定的焦慮，產(chǎn)業(yè)當(dāng)然關(guān)注的焦點(diǎn)是如何尋找增長(zhǎng)點(diǎn)，傳統(tǒng)的市場(chǎng)已經(jīng)處于飽和狀態(tài)，而如何通過(guò)“數(shù)字轉(zhuǎn)型”帶來(lái)新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，今天的智能制造已經(jīng)被“互聯(lián)網(wǎng)+”“人工智能”、“云計(jì)算”等來(lái)自IT的理念渲染的熱火朝天，但是，如何把握這個(gè)數(shù)字化潮流，是每個(gè)自動(dòng)化行業(yè)人必須思考的問(wèn)題，困惑在某種程度存在著必然。

第一個(gè)問(wèn)題是顯然的，大學(xué)采用通識(shí)教育，因此，以大類(lèi)招生，而在大三才選擇專(zhuān)業(yè)，那么自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)面臨學(xué)生越來(lái)越少選擇的困境，而同樣，由于自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的學(xué)生往往都不會(huì)去制造業(yè)（機(jī)械、系統(tǒng)、自動(dòng)化企業(yè)本身），因?yàn)椤袄骝?qū)動(dòng)靈魂”—那里賺錢(qián)多?。【拖裼幸淮螀⒓覵COM（供應(yīng)鏈管理）會(huì)議上一位獵頭談到的，阿里巴巴你問(wèn)薪水多少—人家會(huì)告訴你，薪水只是你的零花錢(qián)?。∧悴挥藐P(guān)心這個(gè)。
對(duì)于產(chǎn)業(yè)的焦慮在于人才的流失，目前大學(xué)畢業(yè)的學(xué)生都流向了ATM等所代表的移動(dòng)互聯(lián)、IT企業(yè)，包括金融產(chǎn)業(yè)，能來(lái)到制造業(yè)的已經(jīng)比較少了，人才招聘遇到了難題，在制造業(yè)盈利能力欠缺的情況下，缺乏對(duì)學(xué)生的吸引力。
第二個(gè)問(wèn)題在于提升吸引力，而競(jìng)爭(zhēng)的是“計(jì)算機(jī)”類(lèi)專(zhuān)業(yè)，這里牽扯到非常多的科研資源傾向問(wèn)題，國(guó)家將“人工智能”看到如此之重的位置，以至于連高中都開(kāi)始進(jìn)行AI的教育，而這個(gè)似乎又被劃分到了“計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)”領(lǐng)域，而非自動(dòng)化，這意味著專(zhuān)業(yè)的邊緣化和未來(lái)在資金、項(xiàng)目上的劣勢(shì)，會(huì)造成惡性循環(huán)。當(dāng)人才流向了IT與人工智能等領(lǐng)域后，也使得自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的升級(jí)遇到了困難，因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)的人才，使得僅停留于概念階段而無(wú)法落地。
IT與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不同，在最初IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時(shí)候，缺乏足夠的支撐，因此，IT是在純市場(chǎng)化的環(huán)境下運(yùn)作起來(lái)的，而計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)也得益于IT技術(shù)的快速成長(zhǎng)，更好的融合了產(chǎn)業(yè)，因此，相較而言，計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)與IT的融合就非常緊密，而且，從實(shí)踐的角度而言，IT主要提供了編程條件—一臺(tái)筆記本即可，而自動(dòng)化則需要裝置，并且需要現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜環(huán)境支撐，對(duì)于穩(wěn)定與可靠的要求使得自動(dòng)化產(chǎn)品生命周期往往較長(zhǎng)，而且，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的環(huán)境使得產(chǎn)業(yè)缺乏吸引力，在創(chuàng)新性方面相對(duì)吸引力就不能與IT相比。
二、焦慮與質(zhì)疑并不產(chǎn)生價(jià)值嗎？
其實(shí)就像會(huì)議之前幾天非常熱鬧的北京大學(xué)林校長(zhǎng)所遇到的危機(jī)一樣，讀錯(cuò)字了并非關(guān)鍵，而更多的批評(píng)來(lái)自于他那句“焦慮與質(zhì)疑并不創(chuàng)造價(jià)值……”。
焦慮才會(huì)產(chǎn)生變革的動(dòng)力，才會(huì)讓人們?nèi)ッ鎸?duì)問(wèn)題尋找解決之道，對(duì)于學(xué)界如此，產(chǎn)業(yè)界同樣如此，因?yàn)镮T與OT的融合過(guò)程中，傳統(tǒng)的OT相對(duì)還是開(kāi)放度會(huì)低，其實(shí)，IT想進(jìn)入OT同樣遇到問(wèn)題：
（1）.IT的迭代在OT上不能發(fā)生
很多IT人想進(jìn)入制造業(yè)，他們的思維有時(shí)候會(huì)比較慣性：“如果這個(gè)精度達(dá)不到，那么我是否可以先接近，然后再慢慢迭代到目標(biāo)精度”-但是，客戶(hù)是不允許你提供的系統(tǒng)這樣來(lái)迭代的，你只有達(dá)到0.1mm的精度，才能和他們展開(kāi)合作，而不是先達(dá)到0.3，然后慢慢達(dá)到0.1mm，這里牽扯到巨大的測(cè)試成本的，因此，這種迭代不像手機(jī)的HMI上的操作體驗(yàn)，僅軟件層面的優(yōu)化，不產(chǎn)生物理的材料成本。

（2）.IT不會(huì)有非常強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性要求
IT其實(shí)在某種意義上也把制造業(yè)的問(wèn)題想簡(jiǎn)單了，單說(shuō)IT想訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)這件事情就變得極其困難，各種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、各種約束條件，因此，IT可以干非實(shí)時(shí)、非人身安全、非緊急的任務(wù)，但對(duì)于復(fù)雜的控制場(chǎng)景而言，IT仍然不要輕易涉足，因?yàn)樽詣?dòng)化人干這個(gè)數(shù)十年也是有道理的。
其實(shí)在人工智能與自動(dòng)化融合這個(gè)過(guò)程，我們必須清楚的認(rèn)知自己的優(yōu)勢(shì)：
（1）.自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)在于行業(yè)知識(shí)
無(wú)論是流程工業(yè)、大型水電工程、電網(wǎng)、制藥、食品飲料等工業(yè)而言，自動(dòng)化一直在過(guò)去數(shù)十年兢兢業(yè)業(yè)的在實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量控制、高速切削加工、滲碳工藝以及流程優(yōu)化等，包括MPC模型預(yù)測(cè)控制、APC-高級(jí)過(guò)程控制，這些本身已經(jīng)屬于智能的范疇。
這些行業(yè)的Know-How是累積了數(shù)十年的，而且問(wèn)題的提出在于收益更大，凡是具有大的收益的控制任務(wù)、人工智能任務(wù)顯然最早來(lái)自于工業(yè)領(lǐng)域，而過(guò)去之所以沒(méi)有采用人工智能等，只是因?yàn)镮T所提供的計(jì)算能力、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)能力沒(méi)有達(dá)到，而今天，IT為我們提供了這些條件，我們借助于此發(fā)揮而已。
（2）.自動(dòng)化與人工智能在制造業(yè)為場(chǎng)景
目前計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的人工智能主要聚焦在語(yǔ)音、視覺(jué)，而其應(yīng)用場(chǎng)景往往是消費(fèi)類(lèi)的，這些與工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谌斯ぶ悄艿男枨笫遣煌模s束條件更多，因此，計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的人工智能專(zhuān)家并不擅長(zhǎng)于解決制造業(yè)的問(wèn)題，而自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的人卻擅長(zhǎng)，因此，這并不矛盾。
（3）.痛苦的何止于自動(dòng)化？
而事實(shí)上是，我與非自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)如計(jì)算機(jī)、機(jī)械專(zhuān)業(yè)的老師交流的結(jié)果，他們同樣焦慮，因?yàn)镮T相關(guān)專(zhuān)業(yè)想進(jìn)入制造業(yè)也同樣找不到合適的場(chǎng)景，他們也很痛苦，因?yàn)樗麄冎荒芙虒W(xué)生解決一些APP的開(kāi)發(fā)或者圖書(shū)管理系統(tǒng)、交通信號(hào)燈系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，對(duì)于智能制造的場(chǎng)景他們也無(wú)能為力，機(jī)械專(zhuān)業(yè)也焦慮，因?yàn)樗麄兣c產(chǎn)業(yè)實(shí)際結(jié)合也出現(xiàn)了問(wèn)題。
（4）.何止需要自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)
其實(shí)，還有一個(gè)很重要的問(wèn)題，這是一個(gè)必須大家相互學(xué)習(xí)合作的時(shí)代，自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)都不能很好的融合解決問(wèn)題，因?yàn)?，人工智能其?shí)是一個(gè)對(duì)“數(shù)學(xué)”要求非常高的專(zhuān)業(yè)，因此，數(shù)學(xué)的分析方法與模型也同樣要深刻的融入到這個(gè)場(chǎng)景里。
（5）.創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)才能拉動(dòng)教育
產(chǎn)業(yè)總是覺(jué)得教育有問(wèn)題，不能培養(yǎng)合適的人才，但是，產(chǎn)業(yè)自身也是有一定的責(zé)任，中國(guó)的制造業(yè)本身缺乏創(chuàng)新，在很多產(chǎn)業(yè)都是“抄襲”—這也使得基于原理性的正向設(shè)計(jì)與研發(fā)并不真正的存在，企業(yè)因此也普遍不重視工程師的工作，也不能對(duì)“知識(shí)”給予足夠的重視，自身的盈利能力也普遍較弱，無(wú)法提供足夠的科研資金以及優(yōu)渥的待遇，這不僅是教育的問(wèn)題，也是需求的問(wèn)題，產(chǎn)業(yè)缺乏自主創(chuàng)新，就對(duì)大學(xué)沒(méi)有那么明確的橫向拉動(dòng)。
三、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)該如何發(fā)展？
自去年開(kāi)始，新工科就變得流行起來(lái)，包括復(fù)旦共識(shí)、天大行動(dòng)，為整個(gè)工科教育提出了綱領(lǐng)性的指導(dǎo)，這個(gè)看上去不錯(cuò)，面向制造業(yè)2025培養(yǎng)人才，新興專(zhuān)業(yè)、復(fù)合交叉的學(xué)科培養(yǎng)、結(jié)合產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)培養(yǎng)實(shí)用人才、創(chuàng)新型技術(shù)人才。

圖1-新工科之復(fù)旦共識(shí)

圖1所示為復(fù)旦共識(shí)之總結(jié)，實(shí)際上，可以相信這個(gè)也是對(duì)目前存在的問(wèn)題以及尋找解決問(wèn)題的指導(dǎo)性綱領(lǐng)，對(duì)于問(wèn)題認(rèn)知也不能說(shuō)不深刻，此共識(shí)應(yīng)該是凝聚了數(shù)十年教育問(wèn)題以及方向的把握。
天大行動(dòng)的總結(jié)
天大行動(dòng)則提出了幾個(gè)關(guān)鍵“問(wèn)題”：
（1）.問(wèn)國(guó)際、建標(biāo)準(zhǔn):建立合理的教學(xué)質(zhì)量、方法、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，CDIO、華盛頓協(xié)議等也被引入并推廣。
（2）.問(wèn)需求、建專(zhuān)業(yè)：緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)實(shí)際，目前的確開(kāi)展了“機(jī)器人”、“人工智能”、“物聯(lián)網(wǎng)”等專(zhuān)業(yè)。
（3）.問(wèn)技術(shù)、改內(nèi)容：目前學(xué)校的內(nèi)容已經(jīng)與實(shí)際產(chǎn)業(yè)脫節(jié)，必須修改教材內(nèi)容以滿(mǎn)足與前沿接軌，另一個(gè)方面就是要加強(qiáng)思維性培養(yǎng)，而不能僅限于技術(shù)本身。
（4）.問(wèn)志趣、變方法:現(xiàn)在的學(xué)生不像以前，他們更具有個(gè)性，沒(méi)有興趣的驅(qū)動(dòng)，就會(huì)放棄學(xué)習(xí)，如果沒(méi)有吸引力的教學(xué)方法和對(duì)未來(lái)顯著的驅(qū)動(dòng)，那么無(wú)法吸引學(xué)生投入其中。
（5）.問(wèn)資源、創(chuàng)條件：這一點(diǎn)不是很明了，暫不表述。
（6）.問(wèn)學(xué)校、推改革：改革首先要明確問(wèn)題，需求，才能有的放矢，改革需要魄力，需要大的設(shè)計(jì)。

圖2-新工科之天大行動(dòng)

看上去挺不錯(cuò)，該如何執(zhí)行，就怕出現(xiàn)定量考核—KPI已經(jīng)不是一個(gè)好的方法，必須結(jié)合產(chǎn)業(yè)實(shí)際，我們研究產(chǎn)業(yè)的變化才能更有效的了解教育的發(fā)展，因?yàn)?，教育服?wù)于產(chǎn)業(yè)，并與產(chǎn)業(yè)形成良性互動(dòng)，互相促進(jìn)，才是最佳的狀態(tài)。
四、智能制造對(duì)教育的需求背景
自2014年德國(guó)提出工業(yè)4.0，中國(guó)政府提出“制造業(yè)2025”,這過(guò)去的幾年里，概念風(fēng)起云涌，思潮也是變幻多端，然而，究其本源，智能制造仍然是要回到其服務(wù)于客戶(hù)需求，提供更為成本效率的生產(chǎn)與制造過(guò)程，而不是為了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”而去工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，為了智能制造而智能制造，而很多學(xué)校積極迎合市場(chǎng)發(fā)展，推動(dòng)智能制造專(zhuān)業(yè)的建設(shè)，但是，如果不從制造業(yè)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)，你就無(wú)法了解制造業(yè)。
很多已經(jīng)討論的概念也不去討論了，只從數(shù)字制造的整體來(lái)看自動(dòng)化、智能化等應(yīng)用場(chǎng)景如何，這樣才能分辨出自動(dòng)化、智能化需要進(jìn)一步發(fā)展的技術(shù)，以及要解決的問(wèn)題。
3.1制造場(chǎng)景分析

圖3-Mckinsey數(shù)字化工廠

圖3是麥肯錫關(guān)于數(shù)字工廠的描述，包括了連接、優(yōu)化、傳輸、預(yù)防性、敏捷等多個(gè)方面，可以看到，先基礎(chǔ)的連接包括物理設(shè)備、通信、軟件的連接，進(jìn)而通過(guò)數(shù)據(jù)采集、匯總、回歸、分析實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，并能夠達(dá)到預(yù)防/預(yù)測(cè)的能力，并對(duì)工廠進(jìn)行指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)敏捷制造，而這里牽扯到了自動(dòng)化控制、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、精益運(yùn)營(yíng)等綜合性問(wèn)題。
AI與ML的應(yīng)用場(chǎng)景主要在于優(yōu)化方面，下圖則反應(yīng)了在各個(gè)領(lǐng)域里AI的應(yīng)用優(yōu)先級(jí)與潛力大小。

圖4-機(jī)器學(xué)習(xí)過(guò)程

機(jī)器學(xué)習(xí)其實(shí)在原有的工業(yè)場(chǎng)景已經(jīng)有很多應(yīng)用，只是今天又被計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)拿來(lái)講—因?yàn)橥獠織l件更為成熟。其實(shí)在現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)所提供的能力就可以實(shí)現(xiàn)本地的機(jī)器學(xué)習(xí)（作為AI的一個(gè)分支），也可以通過(guò)延展到Edge Computing平臺(tái)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，解決規(guī)劃、優(yōu)化、策略問(wèn)題。
3.2pWC關(guān)于數(shù)字工廠的全景

圖5-pWC數(shù)字化制造的應(yīng)用場(chǎng)景需求

pWC的這個(gè)全景的圖片描述有助于我們理解在整個(gè)數(shù)字化工廠里的智能分級(jí)，其實(shí)，采用的技術(shù)自然是多有不同的，但是，這張圖比較完整的呈現(xiàn)了數(shù)字化制造的全景。
1.Digital Twin:在這個(gè)場(chǎng)景里，數(shù)字孿生包括了針對(duì)工廠本身的、生產(chǎn)設(shè)備與設(shè)施的、產(chǎn)品本身的數(shù)字孿生，而這個(gè)就包括了目前數(shù)字孿生的幾個(gè)方面（圖中1/2/3）
2.連接的工廠（Connected Factory），在pWC的圖中，其實(shí)指用于連接工廠單元之間的AGV、物流、機(jī)器人，用于將生產(chǎn)變?yōu)椤斑B續(xù)型”集成的輔助設(shè)備。
3.模塊化的生產(chǎn)單元：這些即是裝備的設(shè)計(jì)與制造，例如啤酒飲料工廠的獨(dú)立設(shè)備，可以根據(jù)生產(chǎn)的變化進(jìn)行重組，而這里又牽扯到數(shù)字孿生里的生產(chǎn)設(shè)備本身的建模仿真。
4.柔性制造方法：
5.過(guò)程可視化/自動(dòng)化：SCADA角色被重新定義，基于新的IT技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)測(cè)已經(jīng)變得非常容易，基于Mobile技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)這些。
6.集成規(guī)劃：基于MES/ERP的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠的架構(gòu)。
7.數(shù)據(jù)應(yīng)用的分析：
a.預(yù)測(cè)性維護(hù)
b.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的過(guò)程/質(zhì)量?jī)?yōu)化
c.數(shù)據(jù)使能的資源優(yōu)化
d.生產(chǎn)參數(shù)的傳輸
e.質(zhì)量追溯與跟蹤
我們可以看到，無(wú)論Mckinsey和pWC均是來(lái)自于對(duì)產(chǎn)業(yè)大量企業(yè)的研究，并對(duì)數(shù)字制造進(jìn)行了目標(biāo)與方向的總結(jié)，但是，融合是必然的，自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、精益管理都需要共同合作來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。
五、觀察：智能制造與傳統(tǒng)相比異同在哪里？
1.回到第一性原理-制造的本質(zhì)
無(wú)論是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)還是自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，都無(wú)需焦慮，保持冷靜，回到本源，其實(shí)，生產(chǎn)制造的本質(zhì)一定是服務(wù)于產(chǎn)品的成本效率，最大的區(qū)別在于連接、數(shù)字化、智能，但是，傳統(tǒng)自動(dòng)化本身所積累的行業(yè)應(yīng)用、軟件并不會(huì)因?yàn)橹悄苤圃於褪r(jià)值，相反，自動(dòng)化要更為加強(qiáng)這方面的積累，才能更具價(jià)值。
2.有哪些改變？
我們可以發(fā)現(xiàn)智能制造的應(yīng)用場(chǎng)景具有其顯著的特點(diǎn)，這些是教育培訓(xùn)需要考慮的：
2.1集成與連接技術(shù)變得更為關(guān)鍵
2.1.1硬的連接問(wèn)題：傳統(tǒng)上，離散制造都是“離散的”—就是工廠各個(gè)單元設(shè)備間就是物理分散的，而今天，通過(guò)連接技術(shù)，包括機(jī)器人、AGV、輸送系統(tǒng)（包括最新的輸送系統(tǒng)如SuperTrak、ACOPOStrak、iTrak等）將生產(chǎn)變?yōu)橐粋€(gè)連續(xù)的過(guò)程。
2.1.2軟件的連接問(wèn)題：連接技術(shù)的另一個(gè)方面是軟件的連接，指數(shù)據(jù)的連接問(wèn)題，這包括了通信的互聯(lián)（物理接口與標(biāo)準(zhǔn)）、互通（數(shù)據(jù)對(duì)象定義）、語(yǔ)義互操作三個(gè)層面，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)到實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，再到未來(lái)發(fā)展到TSN解決底層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，而OPC UA /DDS等解決語(yǔ)義層面的數(shù)據(jù)連接。

圖6-總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展

2.1.3系統(tǒng)的連接
系統(tǒng)的連接則是包括了功能性、全局的集成問(wèn)題，將機(jī)器-機(jī)器、機(jī)器到產(chǎn)線(xiàn)、到管理系統(tǒng)、到分析與智能系統(tǒng)的集成。
因此，教育的問(wèn)題在于解決連接的框架，連接的方法問(wèn)題，全局的給予理解。一種是需要增加對(duì)全局集成的認(rèn)知與關(guān)聯(lián)關(guān)系的介紹。
2.2軟件/數(shù)字仿真
連接的設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)邏輯順序、時(shí)間節(jié)拍的協(xié)同、定位與速度的匹配問(wèn)題，因此，DigitalTwin針對(duì)生產(chǎn)的過(guò)程就是對(duì)其進(jìn)行建模仿真，然后，在需要變化的時(shí)候解決其協(xié)同問(wèn)題。
Digital Twin通常涵蓋整個(gè)生命周期，當(dāng)然，在不同的階段如產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段、制造階段、售后服務(wù)—系統(tǒng)的服務(wù)方面，Digital Twin包括了從虛擬到現(xiàn)實(shí)的一些對(duì)應(yīng)關(guān)系，包括一些新的工具與方法如FMU/FMI的學(xué)習(xí)。

圖7-德勤數(shù)字孿生的構(gòu)建

Digital Twin本身也是一個(gè)連接與集成的問(wèn)題，從應(yīng)用角度而言，主要在集成，而不在開(kāi)發(fā)。自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)并不會(huì)去開(kāi)發(fā)類(lèi)似于MATLAB/Simulink這樣的軟件，而是把這個(gè)軟件學(xué)習(xí)用于解決實(shí)際的問(wèn)題，自動(dòng)化是一個(gè)解決問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)，因此，必須認(rèn)識(shí)到問(wèn)題，才能解決。

圖8-自動(dòng)化與數(shù)字孿生的融合

2.3人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)的介入
其實(shí)，就自動(dòng)化本身的控制機(jī)理模型優(yōu)化而言，這個(gè)已經(jīng)是非常的完善，在流程工業(yè)，各種控制模型已經(jīng)應(yīng)用于控制的各個(gè)領(lǐng)域，在離散領(lǐng)域，運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人也是非常成熟的，智能制造所引入的機(jī)器學(xué)習(xí)很多本身就是屬于原有的問(wèn)題的新解決方案。
而模塊化的機(jī)器設(shè)計(jì)本身牽扯到建模仿真，這是與創(chuàng)新有關(guān)，基于這些方法則可以進(jìn)行優(yōu)化，包括機(jī)器學(xué)習(xí)的算法在控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化方面進(jìn)行的工作。
下圖則反應(yīng)了未來(lái)各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的成長(zhǎng)性，在預(yù)測(cè)性維護(hù)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量與過(guò)程優(yōu)化方面潛力最大，這些其實(shí)，自動(dòng)化仍然是有優(yōu)勢(shì)的。

圖9-大數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景（統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)與機(jī)器學(xué)習(xí)）

六、創(chuàng)新才能贏得未來(lái)
回到問(wèn)題的本源來(lái)看待自動(dòng)化在人工智能時(shí)代的競(jìng)爭(zhēng)，我們要回到本源問(wèn)題，即，什么才是關(guān)鍵問(wèn)題，根本性問(wèn)題，如果不思考根本性問(wèn)題，那么教育就沒(méi)有出路。
1.并非誰(shuí)占主導(dǎo)，而是誰(shuí)解決問(wèn)題？
其實(shí)，我們討論誰(shuí)占主導(dǎo)，但是，客戶(hù)卻要問(wèn)的問(wèn)題是誰(shuí)能解決問(wèn)題？
如果不能很好的解決問(wèn)題，那么—你占據(jù)著這個(gè)地方也總歸會(huì)被取代的，邊緣化即是如此。
從這點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，產(chǎn)業(yè)就不會(huì)有學(xué)界那么焦慮，因?yàn)椋a(chǎn)業(yè)本身就是問(wèn)題導(dǎo)向、方案導(dǎo)向的，因此，都是解決客戶(hù)實(shí)際問(wèn)題的，而且，在很多時(shí)候，IT所謂的解決問(wèn)題也并非像他們所描述的那樣，其實(shí)很多問(wèn)題，自動(dòng)化的方案已經(jīng)解決的很好了。
2.做好自己的事情
自動(dòng)化與人工智能必然是融合的工作，各自發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，并通過(guò)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的接口進(jìn)行融合，而且，自動(dòng)化在發(fā)展智能化方面有其自身的優(yōu)勢(shì)—當(dāng)然了，從產(chǎn)業(yè)的角度而言，這很容易理解
其實(shí)，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)一直很困惑，就是因?yàn)檫@個(gè)專(zhuān)業(yè)也像理論研究一樣的方式考核，而大學(xué)也沒(méi)有與產(chǎn)業(yè)實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，為產(chǎn)業(yè)解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)能夠解決問(wèn)題的人才，這是產(chǎn)業(yè)覺(jué)得大學(xué)培養(yǎng)的人才難以快速應(yīng)用的原因。
沒(méi)有把自己的教育做好，而是看著人工智能課題多、項(xiàng)目多，這樣的出發(fā)點(diǎn)首先就是偏離了其工作的本心，很容易走偏，似乎迫不得已，但，實(shí)際卻因?yàn)檫@種所謂的“迫不得已”，又讓自己不斷的下降，走向惡性循環(huán)。
3.跨界學(xué)習(xí)
自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本身不是一個(gè)理論專(zhuān)業(yè)，它就是一個(gè)應(yīng)用學(xué)科，實(shí)踐性在這個(gè)專(zhuān)業(yè)里扮演非常重要的角色，而且，自動(dòng)化技術(shù)本身是跨界技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它的優(yōu)勢(shì)在于“融合”，因此，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)培訓(xùn)不同于其它專(zhuān)業(yè)，就是一個(gè)“混合”、“交叉”的教育，這個(gè)專(zhuān)業(yè)不能按照垂直方向去發(fā)展，而應(yīng)該橫向去發(fā)展。
在這個(gè)思想上，自動(dòng)化應(yīng)該是一個(gè)“接口”學(xué)科，其競(jìng)爭(zhēng)力是在于采用綜合的方法解決實(shí)際的問(wèn)題，包括對(duì)最新的軟件工具、芯片技術(shù)等的學(xué)習(xí)，而解決的問(wèn)題則圍繞制造過(guò)程中的優(yōu)化（質(zhì)量、成本與效率問(wèn)題）。
NNMI主要研究方向是如何通過(guò)制造創(chuàng)新來(lái)解決在新材料的制造工藝方面，包括碳纖維復(fù)合材料、柔性混合電子、增材制造、寬帶隙功率電子等領(lǐng)域，這些跨界的融合使得傳統(tǒng)行業(yè)煥發(fā)新的生命，也使得新興產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性提升，都是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)未來(lái)可以關(guān)注的。

圖10-解決制造過(guò)程實(shí)際問(wèn)題同樣屬于創(chuàng)新的范疇

對(duì)于不同的大學(xué)，其可以結(jié)合其實(shí)際聚焦自動(dòng)化在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用—這本身是一些學(xué)校已經(jīng)做的比較好的。
4.實(shí)用性與創(chuàng)新性
人才實(shí)用，能解決具體問(wèn)題，與創(chuàng)新一點(diǎn)不矛盾，現(xiàn)在大學(xué)里拿著各家的手冊(cè)做教材這個(gè)事情很普遍，也有很多人對(duì)此提出異議，不過(guò)，有些學(xué)校老師似乎也頭頭是道“這個(gè)容易就業(yè)”—是啊！其實(shí)，我真想說(shuō)這是在毀了這些孩子，因?yàn)?，他們只是學(xué)會(huì)了“術(shù)”而沒(méi)有學(xué)會(huì)“道”，設(shè)計(jì)思想與方法，這在未來(lái)將會(huì)嚴(yán)重制約他們的發(fā)展，而那些做的好的學(xué)校則不會(huì)如此局限。
創(chuàng)新則是另一個(gè)企業(yè)最為關(guān)注的話(huà)題，創(chuàng)新其實(shí)需要扎實(shí)的基本原理性的理解、批判性思維、動(dòng)手能力相配合，這個(gè)話(huà)題就不多說(shuō)了，因?yàn)?，?chuàng)新并非是件容易的事情，但是，掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)是創(chuàng)新的前提。
創(chuàng)新，不僅是產(chǎn)業(yè)也包括教育，不僅是技術(shù)，也包括思想、方法與工具。
七、行動(dòng)-產(chǎn)學(xué)融合跨界學(xué)習(xí)
自動(dòng)化的教育一定是必須與產(chǎn)業(yè)實(shí)際結(jié)合的，否則，肯定是沒(méi)有前途的，這已然共識(shí)，必須解決幾個(gè)問(wèn)題：
1.產(chǎn)業(yè)結(jié)合-聚焦應(yīng)用
既然是應(yīng)用學(xué)科，那肯定是每天用的人水平比較高，但是，自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)、基礎(chǔ)軟件架構(gòu)這些都是歐美、日本企業(yè)的天下，這個(gè)現(xiàn)實(shí)也需要我們?nèi)ゴ蚱疲詣?dòng)化專(zhuān)業(yè)要么可以干這個(gè)事情，要么就是干可以為學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，企業(yè)需要這樣的人才。
新工科的確提出結(jié)合產(chǎn)業(yè)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)來(lái)發(fā)展專(zhuān)業(yè)，每個(gè)學(xué)校都可以結(jié)合當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展，聚焦相關(guān)應(yīng)用，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)過(guò)去發(fā)展不好，主要是因?yàn)榕c產(chǎn)業(yè)脫節(jié)，而之所以與產(chǎn)業(yè)脫節(jié)，由于產(chǎn)業(yè)脫節(jié)而無(wú)法帶來(lái)在實(shí)際問(wèn)題的解決方面的能力培養(yǎng)，使得形成惡性循環(huán)，變成了大學(xué)里閉門(mén)造車(chē)，研究各種高大上的理論。
產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)：
●大量的應(yīng)用場(chǎng)景和亟待解決的問(wèn)題；
●產(chǎn)品與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)并非僅在技術(shù)，還包括更為全面的能力需求；
●有成果驗(yàn)證，推進(jìn)理論前進(jìn)；
●可以教學(xué)中更為生動(dòng)的實(shí)際案例有助于學(xué)生的理解；
●對(duì)于驅(qū)動(dòng)學(xué)生興趣和職業(yè)發(fā)展有引導(dǎo)作用；
●更為前沿的技術(shù)。
其實(shí)，產(chǎn)業(yè)的培訓(xùn)也同樣需要大學(xué)的理論基礎(chǔ)，很多人在讀書(shū)的時(shí)候并未能理解很多基礎(chǔ)理論，而工作往往又是跨界，例如開(kāi)發(fā)機(jī)器，需要軟件工程思想，而機(jī)械專(zhuān)業(yè)又需要電氣理論，大學(xué)的基礎(chǔ)理論就可以在這里為產(chǎn)業(yè)提供補(bǔ)充性教學(xué)。
大學(xué)和產(chǎn)業(yè)必須緊密融合，發(fā)揮各自所長(zhǎng)，一個(gè)長(zhǎng)于實(shí)踐，一個(gè)長(zhǎng)于理論，那么合作就會(huì)產(chǎn)生“知行合一”的效果，理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐反饋優(yōu)化理論，進(jìn)入正向循環(huán)。
2.師資力量需要升級(jí)
大學(xué)的教師很多是缺乏產(chǎn)業(yè)實(shí)踐歷練的，有一些有條件的學(xué)校往往會(huì)有機(jī)會(huì)參與眾多的項(xiàng)目，有一些自身看重實(shí)踐惠去通過(guò)承接項(xiàng)目、創(chuàng)辦公司來(lái)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)融合，而大部分老師，也沒(méi)有這樣的條件，因此，往往缺乏實(shí)踐使得其無(wú)法與產(chǎn)業(yè)結(jié)合的角度來(lái)授課，教學(xué)。而大學(xué)又類(lèi)似于一個(gè)封閉的體制，無(wú)法從產(chǎn)業(yè)吸引人才進(jìn)入教學(xué)領(lǐng)域，這使得師資的名頭都很大，卻缺乏產(chǎn)業(yè)實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，而缺乏經(jīng)驗(yàn)的師資很多根本無(wú)法介紹清楚這些教材的內(nèi)容與學(xué)生未來(lái)的工作之間有什么關(guān)系？
為什么大學(xué)與產(chǎn)業(yè)不能互動(dòng)呢？大學(xué)的人到企業(yè)，可以通過(guò)多種靈活的方式互相展開(kāi)交流培訓(xùn)，都是好的方法?？缃缃虒W(xué)是最好的方法，OT領(lǐng)域的企業(yè)如制造業(yè)、自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)應(yīng)該引入軟件工程專(zhuān)業(yè)、機(jī)械專(zhuān)業(yè)來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)理論教學(xué)，以增強(qiáng)工程師的綜合能力。
3.改變考核
你若問(wèn)大學(xué)何以今天的局面，大部分在大學(xué)的教授們都非常清楚的告訴你“都是考核指標(biāo)造成的”，我最驚訝的事情正在于此，似乎每個(gè)人都很清楚癥結(jié)之所在，然而，也最難以改變的就在這里。
戰(zhàn)略管理最講求執(zhí)行，而戰(zhàn)略執(zhí)行的設(shè)計(jì)第一要?jiǎng)?wù)的確在于考核，利益驅(qū)動(dòng)靈魂，的確如此，只有利益才能讓人改變。
設(shè)定一些定量的考核，例如看發(fā)表論文數(shù)和引用，會(huì)造成幾個(gè)不良后果，為了完成任務(wù)而工作，數(shù)據(jù)看上去達(dá)標(biāo)了，而不在乎教育本該怎樣進(jìn)行，甚至有些投機(jī)主義者就會(huì)鉆營(yíng)其中，上有其好，下有其效，大約制定這些考核指標(biāo)的人受到了科學(xué)思想的影響吧！覺(jué)得定量才能顯示出“能觀能控”性吧？
另一個(gè)問(wèn)題就在于約束了發(fā)揮，其實(shí)，很多大學(xué)的考核還挺嚴(yán)格、全面，各項(xiàng)都有指標(biāo)，卻使得老師們疲于應(yīng)付，無(wú)心教學(xué)。KPI這樣的考核本身特別適合于在工廠計(jì)件工資，標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)下的工作而設(shè)計(jì)，卻被應(yīng)用于大學(xué)這種依賴(lài)于“思考”“創(chuàng)新”的領(lǐng)域，的確是會(huì)造成不良后果，只是不知道考核的設(shè)計(jì)者們究竟把老師們當(dāng)做“機(jī)器”呢？還是當(dāng)做“靈魂的工程師”呢？
改變肯定是艱難的，甚至是痛苦的，然而，不改變—卻仍然是如此繼續(xù)痛苦，焦慮，十年如一日的抱怨，卻于事無(wú)補(bǔ)，脫節(jié)越來(lái)越嚴(yán)重。
自動(dòng)化教育，必然走向融合發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，而跨界、產(chǎn)學(xué)融合是未來(lái)必然走向。