關(guān)于人才的話題越來越受到重視，關(guān)于人才之培養(yǎng)話題也是產(chǎn)業(yè)熱議--與很多產(chǎn)業(yè)包括學(xué)界進(jìn)行的交流都可以感受到這個(gè)問題的迫切性，陳冰老師總是說要回到第一性原理，問題的本源去思考問題，那么，去了解“工程師”就成為了必要，其實(shí)，關(guān)于工程師這個(gè)話題的書不多，一本《工程師史》實(shí)在是本巨著，留待慢慢消化，這本小書《Think like an Engineer》倒是不錯(cuò)，還買了英文版和中文版各一本，網(wǎng)上買書就會(huì)犯這種錯(cuò)誤，中文和英文版名字完全不同，當(dāng)然圖1是英文版，我看的是中文版：）.有些感受，著文以分享。

圖1-像工程師一樣思考

人才之重要性似乎已經(jīng)毋庸置疑—這一點(diǎn)在智能制造時(shí)代尤為突出的展現(xiàn)，來自產(chǎn)業(yè)的人最為清楚這一點(diǎn)，無論我們試圖去規(guī)劃多么完美的“無人工廠”、“無人商店”，然而卻會(huì)發(fā)現(xiàn)這一切都需要人來規(guī)劃，而這個(gè)人，不是一個(gè)人，而是一個(gè)“工程師”的團(tuán)體，一個(gè)普遍存在卻似乎又容易被人忽視的群體，工程師總是被人們認(rèn)為是“呆板”的代名詞，他們似乎看上去固執(zhí)，然而，當(dāng)我們翻閱人類的進(jìn)步，工程師這個(gè)群體在這里扮演著無處不在的核心角色。

 

人們總會(huì)把工程師理解為干活的，苦行僧般的生活，現(xiàn)場調(diào)試，與機(jī)器、油污打交道，然而，正是這樣的群體創(chuàng)造著我們的社會(huì)進(jìn)步與文明，我們所享用的現(xiàn)代生活方式的便捷，無處不在的有著工程師的存在，你的身邊無處不在的注塑件來自機(jī)械工程師為我們設(shè)計(jì)的注塑機(jī)，來自電氣工程師開發(fā)的程序，工藝工程師對(duì)流體變形材料的研究，以及液壓工程師對(duì)油路的設(shè)計(jì)，機(jī)器的每個(gè)環(huán)節(jié)都離不開工程師的工作。

工程師的本職工作即是創(chuàng)新

非常贊同郭朝暉老師的觀點(diǎn)，讓一件事情變得經(jīng)濟(jì)可行本身就是一個(gè)創(chuàng)新的過程，的確如此—工程師的職業(yè)就是如此，他們是在可能性、可行性和可期待性的交點(diǎn)上工作，他們把源自各種領(lǐng)域的知識(shí)的想法綜合在一起完成我們所期待的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)品或服務(wù)。

因此工程師的工作本身是一個(gè)創(chuàng)新的過程，因此，我們必須重視工程師的工作，給予更多的理解與支持。

圖2-工程師就是在可能性、可行性與可期待性三個(gè)交叉點(diǎn)上工作

 

其實(shí)，自動(dòng)化就是一個(gè)創(chuàng)新的領(lǐng)域，它似乎沒有一項(xiàng)技術(shù)來自于自己，然而，他們卻被用于解決問題，就像我們用MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真，然后通過它自動(dòng)代碼生成然后運(yùn)行在控制器上一樣，我們集成實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)，其實(shí)，并不來自于自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)，我們研究控制理論與模型，包括設(shè)計(jì)一個(gè)控制器的硬件，可能我們采用的是ARM或Intel的芯片，而我們設(shè)計(jì)的安全技術(shù)，來自于openSource的技術(shù)，一切都是“整合”的過程，因?yàn)?，我們開發(fā)其中任何一項(xiàng)技術(shù)都是成本巨大的，而我們卻可以用這些廣泛的技術(shù)來解決“自動(dòng)化”控制的精度，傳遞數(shù)據(jù)，分布式計(jì)算任務(wù)。

 

自動(dòng)化技術(shù)就是在借助于各種技術(shù)來解決實(shí)際的問題，并且使得其具有“經(jīng)濟(jì)性”，當(dāng)我們能夠讓印刷速度達(dá)到400m/min時(shí)，我們在單位時(shí)間消耗材料最少、浪費(fèi)最小、能效最小而最大的合格品，這個(gè)就是讓這件事情擁有了經(jīng)濟(jì)性。

 

工程師思維的核心

模塊化系統(tǒng)思維是工程師思維的核心，這并非是一項(xiàng)單一的才能，而是技術(shù)與原則的融合，系統(tǒng)性思考不僅要做到有系統(tǒng)、有條理，它更需要你能理解在生活中的起起落落，沒有什么事物是真正靜止的，一切皆有關(guān)聯(lián)。一個(gè)系統(tǒng)因其各個(gè)模塊之間的關(guān)系而成為一個(gè)整體，這樣的整體是不能通過單獨(dú)分析各組成部分就能理解的。

 

模塊化系統(tǒng)思維的一種特殊技能是解構(gòu)（把一個(gè)較大的系統(tǒng)打散成一個(gè)個(gè)的模塊）和重構(gòu)（把這些模塊重新組合起來）的功能性組合，其重點(diǎn)在于確定哪些是強(qiáng)連接，哪些是弱連接（模塊如何運(yùn)作，如何不運(yùn)作或如何才可能運(yùn)作），以及如何把這一知識(shí)變成對(duì)工程師有用的結(jié)果。

 

所有的工程師都是在干“組裝”的工作，包括機(jī)械的組件、PLC的模塊、軟件的組件，模塊化是無處不在的，那些經(jīng)過封裝的軟件模塊也是可以被重復(fù)使用的，這在自動(dòng)化、IT產(chǎn)業(yè)是最為普遍的思想，包括土木工程的現(xiàn)澆板、包括集裝箱的發(fā)明，都是模塊化設(shè)計(jì)思想的無處不在的體現(xiàn)。

 

工程師思維的三個(gè)特征

圖3-工程師思維的三個(gè)特征

首先在沒有結(jié)構(gòu)的情況下“預(yù)見”結(jié)構(gòu)的能力

結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)思維過程會(huì)考慮各個(gè)元素如何在邏輯、時(shí)間、順序和功能方面相連接，以及在什么條件下起作用或不起作用。無論對(duì)細(xì)節(jié)，還是高層次的抽象整體。

其實(shí)，任何的機(jī)器設(shè)計(jì)都是有其結(jié)構(gòu)性，就像貝加萊理解機(jī)器的運(yùn)動(dòng)控制一樣，一切的運(yùn)動(dòng)控制在數(shù)學(xué)上都是一條曲線，當(dāng)曲線階次為“0”就是電子凸輪曲線，而當(dāng)曲線階次大于1時(shí)就是凸輪曲線，而任何的機(jī)器就是一個(gè)機(jī)器的曲線到另一個(gè)曲線的切換，曲線與曲線之間的切換就是以時(shí)間、事件、信號(hào)各種觸發(fā)來切換。一個(gè)機(jī)器當(dāng)我們看到的時(shí)候，我們就可以解析其“結(jié)構(gòu)”邏輯的、時(shí)序的、事件的，你看到任何的機(jī)器就可以被這樣解析并構(gòu)建其控制系統(tǒng)。

 

其次：在約束條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)

 

制造業(yè)的本質(zhì)是一個(gè)約束條件下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)解的過程，無論是工藝制程人員，還是機(jī)械或者電氣工程師，他們在設(shè)計(jì)一條產(chǎn)線的時(shí)候，他們就是在不斷尋找約束條件下的最優(yōu)工藝路徑，當(dāng)我們假設(shè)一個(gè)產(chǎn)品的加工過程有10個(gè)步序，而每個(gè)序列會(huì)包括材料、控制工藝、邏輯順序、人員、能耗、時(shí)間消耗等因素時(shí)，我們就在不斷的尋找最優(yōu)解，而考慮到10個(gè)工序會(huì)有10個(gè)變量，那么在理論上它是有10的10次方種組合的可能的，也即工程師在10億種可能中尋找最經(jīng)濟(jì)的路徑。

 

因此，制造業(yè)的創(chuàng)新來自于這個(gè)約束條件下的設(shè)計(jì)，因?yàn)楣こ處熢谠O(shè)計(jì)產(chǎn)線、機(jī)器時(shí)需要面對(duì)無數(shù)的約束條件，材料、能耗、加工時(shí)間、人工消耗等等約束最后都會(huì)變成成本，選擇一種材料非常容易加工，但成本卻很高，或者選擇一種成本較低的加工過程卻消耗人工非常大，甚至包括軟件License的消耗，有些以年度支付軟件授權(quán)費(fèi)的大型企業(yè)會(huì)在全球建3個(gè)研發(fā)中心，以確保24小時(shí)都有工程師在使用這套軟件在進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，以降低License成本。

 

工程師們必須在約束條件下設(shè)計(jì)系統(tǒng)，這就是一個(gè)“創(chuàng)新”的過程，使得一個(gè)產(chǎn)品的加工具有經(jīng)濟(jì)性，但是，這個(gè)經(jīng)濟(jì)性并非是價(jià)格，而是綜合的計(jì)算。

 

任何場景都存在激發(fā)或破壞我們潛能的約束條件，時(shí)間約束激發(fā)創(chuàng)意和智慧，財(cái)力約束和取決于自然規(guī)律的物理約束條件也很常見，人類行為也帶來不可預(yù)知的約束。

 

第三：關(guān)乎取舍

工程師思維的第三個(gè)顯著特征是決策--經(jīng)過深思熟慮后對(duì)解決方案和備選方案作出判斷的能力。工程師需要設(shè)定設(shè)計(jì)重點(diǎn)，并進(jìn)行資源分配，將弱目標(biāo)從強(qiáng)目標(biāo)中分離出來。

尋找解決方案，并確定最優(yōu)的方案，這就是“工程師”的價(jià)值，這是人工智能所無法替代的，因?yàn)榧词故侨斯ぶ悄芤残枰藶樵O(shè)計(jì)最為合理的算法與學(xué)習(xí)模型，而與目標(biāo)關(guān)聯(lián)、選擇資源耦合關(guān)系，就是來自人的經(jīng)驗(yàn)、智慧。

圖4-科學(xué)的發(fā)散與工程的收斂

科學(xué)的思維是發(fā)現(xiàn)，尋找可能性，而工程的思維是壓縮可能性，尋找最優(yōu)路徑，而對(duì)于工程師要具有發(fā)散—尋找可能性的解決問題的各種方法，來自于各種技術(shù)，例如傳感器、芯片技術(shù)、IT技術(shù)，而工程的應(yīng)用則是收斂，讓這些技術(shù)最優(yōu)的組合為解決問題的“最短路徑”。

 

因此，很多學(xué)科稱為“科學(xué)與工程”，如控制科學(xué)與工程、管理科學(xué)與工程，就是要將科學(xué)的發(fā)散與工程的收斂相結(jié)合。

 

因此，我們必須清楚的認(rèn)識(shí)到工程師多么重要，我們要去如何訓(xùn)練工程師的思維，關(guān)于此后續(xù)再寫更多的讀后感與大家分享。