10月28日在上海交通大學舉辦的“卓越工程師教育培養計劃”經驗交流會上，受邀作為企業代表分享智能時代的工程師能力需求

，以下根據會議報告撰文。

此次卓越工程師分享是在“新工科”理念的背景下，新工科可以被理解為“卓越工程師2.0”版ban本ben，對dui於yu教jiao育yu的de重zhong視shi從cong國guo家jia的de推tui動dong力li度du可ke見jian一yi斑ban，新xin工gong科ke正zheng是shi為wei了le智zhi能neng製zhi造zao國guo家jia戰zhan略lve的de實shi現xian而er推tui出chu的de
，其qi旨zhi在zai為wei智zhi能neng時shi代dai提ti供gong高gao品pin質zhi的de人ren才cai。

一
、企業的痛點-求才若渴

企業對於人才的需求事實上在任何時候都是迫切的，但是，卻遇到非常大的困境

圖1-智能時代的企業人才痛點

（1）.需要大量優秀的自動化專家

盡管大量的言論傾向於Internet+，但是

，從產業的角度而言，無論裝備自動化、生產製造其實首先是自動化的問題
，即使是人工智能但最終還是依賴於自動化係統的分布式執行，包括運動控製的高精度定位與同步、機器人與CNC的同步等來實現，另一方麵，IT係統的數據也是來自於自動化係統的直接現場數據采集。

因(yin)此(ci)，自(zi)動(dong)化(hua)專(zhuan)家(jia)的(de)需(xu)求(qiu)仍(reng)然(ran)對(dui)於(yu)產(chan)業(ye)而(er)言(yan)是(shi)大(da)量(liang)的(de)，並(bing)非(fei)因(yin)為(wei)智(zhi)能(neng)化(hua)升(sheng)級(ji)就(jiu)會(hui)降(jiang)低(di)對(dui)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)人(ren)才(cai)需(xu)求(qiu)，而(er)另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，自(zi)動(dong)化(hua)也(ye)是(shi)正(zheng)在(zai)向(xiang)IT延伸的
，這是明顯的趨勢。

（2）.人才培養需要大量的財力與時間成本

盡管今天的大學生越來越多—danshi，rencaideyaliquejiaozhiguoqugengda，zheshiqiyedepubianganshou
，yinweidaxueyuchanyedetuojiezheyixianshishideqiyeyaohuafeijudadedaijialaipeiyangrencai，erduiyunaxiezhuankuaiqiandechanyeeryanyoubuyuanyihuafeishijianjinglilaipeiyangrencai。

（3）.不能立即為企業產生效益

通常一個畢業生到了企業也需要平均2年左右才能為企業帶來效益，而這之前的培訓

、指導都是成本
，而如此巨大的成本由企業負擔，則無法有很好的經濟性。

（4）.人員流失造成損失

相較於金融、地產、IT、通(tong)信(xin)而(er)言(yan)
，其(qi)收(shou)入(ru)水(shui)平(ping)而(er)言(yan)，製(zhi)造(zao)業(ye)包(bao)括(kuo)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)業(ye)的(de)確(que)無(wu)法(fa)相(xiang)比(bi)，這(zhe)使(shi)得(de)大(da)學(xue)專(zhuan)業(ye)出(chu)身(shen)轉(zhuan)向(xiang)了(le)收(shou)入(ru)更(geng)高(gao)的(de)產(chan)業(ye)，而(er)自(zi)動(dong)化(hua)行(xing)業(ye)裏(li)很(hen)多(duo)轉(zhuan)行(xing)也(ye)是(shi)到(dao)了(le)更(geng)高(gao)收(shou)入(ru)的(de)領(ling)域(yu)，這(zhe)使(shi)得(de)製(zhi)造(zao)業(ye)人(ren)員(yuan)流(liu)失(shi)非(fei)常(chang)大(da)，對(dui)企(qi)業(ye)而(er)言(yan)，也(ye)是(shi)成(cheng)本(ben)極(ji)高(gao)。

二、未來智能時代的工程師能力發展需求

事shi實shi上shang
，很hen多duo時shi候hou，我wo們men注zhu重zhong了le工gong程cheng師shi的de專zhuan業ye知zhi識shi，而er忽hu視shi了le在zai企qi業ye裏li，工gong程cheng師shi麵mian對dui的de更geng為wei複fu雜za的de環huan境jing，而er且qie是shi具ju有you非fei常chang大da壓ya力li下xia的de運yun營ying效xiao率lv的de需xu求qiu，包bao括kuo工gong作zuo中zhong的de多duo部bu門men協xie作zuo需xu求qiu
、複雜的應用場景都需要工程師掌握的技能遠非技術知識本身所能涵蓋。

圖2-麵向未來智能時代的工程師能力重要性分布

圖2是一份在很多教育類報告中出現未能發現來源的關於智能時代的工程師能力需求（本圖引用自維多利亞州政府教育與培訓部2017年STEM andthe Future Workforce報告中），我們可以看到主動學習、批判性思維、複雜問題解決能力、創造性問題解決能力、人際交往能力等未來會變得更為重要。

圖3-自動化行業工程師能力需求調研

這zhe個ge調tiao研yan是shi在zai會hui議yi之zhi前qian微wei信xin朋peng友you圈quan裏li做zuo的de，但dan是shi，後hou來lai深shen入ru思si考kao發fa現xian複fu雜za問wen題ti解jie決jue能neng力li與yu係xi統tong思si維wei可ke以yi合he並bing

，而er溝gou通tong表biao達da與yu團tuan隊dui協xie作zuo實shi際ji上shang有you很hen大da的de關guan聯lian關guan係xi，因yin此ci，我wo們men會hui有you這zhe樣yang一yi個ge結jie論lun：

（1）.思維能力更甚於專業知識本身

（2）.溝通協作更重要專業知識本身

這zhe兩liang點dian認ren知zhi是shi從cong企qi業ye的de角jiao度du看kan待dai工gong程cheng師shi的de能neng力li，如ru果guo大da學xue階jie段duan能neng夠gou有you效xiao的de訓xun練lian學xue生sheng在zai係xi統tong思si維wei與yu溝gou通tong表biao達da方fang麵mian的de能neng力li，自zi然ran對dui於yu企qi業ye而er言yan是shi再zai好hao不bu過guo的de事shi情qing了le。

三、工程師的工作分析與能力需求

要分析工程師能力的需求發展，需要對其工作以及在智能製造時代的工作任務需求進行分析。

3.1工程師工作全景

圖4-自動化工程師的工作全景分析

圖4為作者與公司技術支持與培訓部經理周靖進行交流，對自動化工程師工作的一個全景描述：

（1）.基於工具的開發

很多人會有一個細節的混淆
，常常把理工科
，都稱為理科，其實理科是Science而工科是Engineering
，兩者仍然是有不同的，工程師主要是借助於工具來實現任務，因此
，各種開發平台（如Automation Studio、Portal）、仿真軟件（MATLAB/Simulin,MapSim）、選型工具（ServoSoft），包括在IT級采用SQL數據庫、Hadoop學習軟件等，都是屬於工具。

但是，工具隻是工具，最重要的是解決問題。

（2）.工程化

工程就包括係統需求分析
、選型配置、軟件模塊劃分、軟件封裝測試、軟硬件調試、係列化（應用標準化）的幾個過程，在不同階段可以使用不同的工具來完成任務。

（3）.KPI

對於工程師而言，在整個過程中要確保項目主要的目標管理任務：項目質量、時間進度控製
，以及文檔的標準化與規範化指標。

（4）.任務目標

為客戶提供更好控製精度代表產品質量更高，快速換單代表生產效率的提升
，而項目周期更短則意味著麵市時間更快（讓客戶更快搶的市場先機），包(bao)括(kuo)易(yi)用(yong)性(xing)的(de)設(she)計(ji)
，在(zai)未(wei)來(lai)智(zhi)能(neng)時(shi)代(dai)將(jiang)會(hui)強(qiang)化(hua)與(yu)生(sheng)產(chan)運(yun)營(ying)相(xiang)關(guan)的(de)任(ren)務(wu)包(bao)括(kuo)預(yu)測(ce)性(xing)維(wei)護(hu)帶(dai)來(lai)的(de)生(sheng)產(chan)運(yun)營(ying)成(cheng)本(ben)的(de)下(xia)降(jiang)，而(er)能(neng)源(yuan)優(you)化(hua)降(jiang)低(di)單(dan)件(jian)產(chan)品(pin)成(cheng)本(ben)，質(zhi)量(liang)預(yu)測(ce)與(yu)優(you)化(hua)提(ti)升(sheng)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)。

3.2通信互聯

圖5-麵向智能製造時代的工業互聯層級

大學裏目前講的技術已然落後產業實際，例如：很多停留在現場總線階段，而產業已經普遍采用實時以太網技術例如POWERLINK、Profinet、SERCOSIII、EtherCAT等。包括OPC UA已經成為了產業的共識，各個自動化企業都已經開發並應用OPC UA技術來實現產線的集成

、與IT係統的互聯。包括TSN技術也即將投入運營，新的技術已經為IIoT、CPS構建打下基礎
，雖然，我們說未來要提高IT能力，但是，目前大學的課程仍然是基於RS485
、CAN的技術—即使是理論基礎
，其實已經發生了較大的變化，尤其是在IT領域。

3.3機械領域的延伸

智能製造一定是與設備、產線相關的，而類似於SuperTrak

、iTrak及XTS等線性輸送係統的推出，也標誌著運動控製技術與機械更為密切的融合，SuperTrak是一種長定子直線驅動技術，它是一種典型的機械、電氣傳動、測ce量liang技ji術shu於yu一yi體ti的de係xi統tong，可ke以yi讓rang生sheng產chan係xi統tong達da到dao最zui大da的de靈ling活huo性xing
，是shi未wei來lai智zhi能neng時shi代dai最zui具ju發fa展zhan的de技ji術shu
，而er大da學xue的de很hen多duo運yun動dong控kong製zhi課ke程cheng隻zhi是shi在zai提ti供gong變bian頻pin器qi的de控kong製zhi—變頻器更多是傳動作用，真正實現“智能”是以利於伺服控製
、機器人
、線性輸送係統這些技術的實現。

圖6-SuperTrak技術所代表的機電軟一體化

3.4軟件工程需求

在之前的調研中
，我們也發現自動化工程師的未來知識結構擴張中“軟件工程”的需求最為迫切，這一點也不為過
，自動化已經遠非過去的“順序邏輯”控製時代。尤其是IT與OT融合的時代。

圖7-軟件成為自動化未來競爭的焦點

圖7為作者2015年繪製的關於軟件價值的定義，來自於貝加萊在各個領域裏的項目應用集成總結的經驗。包括以下幾個方麵的說明：

（1）.集成開發平台

事實上要實現集成，必須建立在全集成的開發平台，才能把分布的對象（PLC,HMI,Motion）通過軟件平台的軟件實現“無縫集成”

，中國目前本土尚無這樣高度集成的開發平台軟件
，這也是中國製造業2025所設定的目標

，包括基礎的RTOS、應用平台、行業庫。像Automation Studio、Portal、Logix
、TwinCAT幾個就是屬於典型的集成開發平台。

（2）.軟件工程能力：這zhe是shi自zi動dong化hua行xing業ye解jie決jue方fang案an提ti供gong給gei客ke戶hu價jia值zhi的de必bi由you之zhi路lu，通tong過guo軟ruan件jian組zu件jian和he複fu用yong技ji術shu


，可ke以yi讓rang自zi身shen降jiang低di開kai發fa時shi間jian，也ye可ke以yi讓rang客ke戶hu降jiang低di研yan發fa周zhou期qi與yu研yan發fa成cheng本ben。

（3）.軟件定義智能

自動化所麵對的行業都有其特殊屬性，因此
，每個行業的工藝Know-How都是可以通過軟件進行封裝，像貝加萊在印刷套色、機器人慣量前饋

、防搖算法
、張力庫等行業特性的開發上積累數十年經驗。

（4）.開放的軟件集成

IT與OT在智能時代的融合需要PLC、工業PC
、Panel PC都具有與IT互聯的能力，包括OPC UA接口、IE瀏覽器的訪問、MATLAB/Simulin接口、EPLAN等。

（5）.標準軟件集成

PLCopen是實現軟件標準化的最佳通道，PLCopen的彭瑜老師、嚴義老師以及機電一體化協會一直致力於PLCopen在自動化行業的應用，包括ABB
、SIEMENS等主流自動化廠商都是PLCopen的支持者。

（6）.軟件服務：軟件已經成為了自動化行業未來盈利的關鍵，這也是業界的共識，未來，隨著IT的介入，硬件成本將會大幅度下降，而軟件則更加具有價值
，它所體現的Know-How封裝，生產柔性，智能都將使得其發揮更為重要的作用，而自動化行業也逐漸成為一個軟件行業。

四、工程師能力模型分析

基於對產業的了解與工程師能力的需求，繪製了一個參考RAMI4.0三維架構的工程師能力模型.

圖8-工程師能力模型（作者繪製）

圖8是與周靖關於工程師能力模型的探討
，我們想按照業務流程、工廠層級、能力需求的三個層級來進行全景建模—參考RAMI4.0的三維模型來設計。

（1）.工作流程各個階段的能力

在係統的概念設計、開發（配置選型/編程/仿真）、測試（軟件/軟硬件/現場測試）、生產維護四個環節對於工程師的能力需求都會有不同。

（2）.業務層級的能力需求

zhinengshidai
，chulezidonghuanengli，yebaokuolexinxihuajichengyijizhinenghuadeyouhuajuece，jiuquanjingeryan，gengdadexitongxueximoxingyeshuyukongzhifanchou，ji，dongtaidehuanjingxiadecelveyouhuayulujingsheji。

（3）.能力需求層級

--工具：對於工程師而言，工具是最基礎的能力
，包括對基礎的軟件工具
、Office、Visio、AutoCAD等軟件工具的使用，也包括示波器
、萬用表這些基礎工具的使用。

--方法：建模方法（如V-Mode開發）、工作方法如5W2H-如何能夠將一件事情描述清楚也是一種能力，就像小學時教的記敘文三要素-人物、地點
、事件。這也包括軟件變量命名、版本控製等係列方法來支撐工程師有效的管理項目。

--原則：設計係統的原則，例如：手動與自動的兼容
、用戶友好的原則都是屬於工程師所需掌握的原則。

--理念：理念層，例如模塊化設計理念“高內聚、低耦合”，理念屬於思想級，屬於更高層麵看待問題的概念性技能。

總結：未來自動化領域的工程師
，需要更為係統的思維、創造性的問題解決能力，以及良好的溝通與表達，知識也是工具之一，讓我們完成任務。

從知識結構角度而言，對於工程師則需要增強軟件工程、計算機網絡互聯與智能算法方麵的知識擴展。