工業(yè)AI時(shí)代的大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)

一、新工業(yè)時(shí)代需要哪種人才？

新工業(yè)時(shí)代各制造業(yè)強(qiáng)國的發(fā)展戰(zhàn)略

縱觀世界經(jīng)濟(jì)，制造業(yè)一直是世界各國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、繁榮和創(chuàng)新的引擎。據(jù)德勤報(bào)告統(tǒng)計(jì)，美國、中國和德國位列全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力指數(shù)排名前三。除了以上三個(gè)國家，日本、法國、英國、韓國也都為下一代數(shù)字制造提出了長(zhǎng)遠(yuǎn)展望與未來布局。

美國國家制造業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，其目標(biāo)是牢牢掌握住工業(yè)價(jià)值鏈當(dāng)中價(jià)值含量最高的部分，并實(shí)現(xiàn)再工業(yè)化。美國處在制造業(yè)價(jià)值鏈的上游，其制造業(yè)核心并不是機(jī)器與設(shè)備，而是來自于對(duì)于隱形不可見世界，也就是其通過數(shù)據(jù)產(chǎn)生價(jià)值的能力，是IT技術(shù)與CPS（Cyber-Physical System信息物理系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱CPS）的結(jié)合，通過數(shù)據(jù)建模使得數(shù)字世界與物理世界能夠互相映射與交互。

德國在2013年提出工業(yè)4.0，目標(biāo)是通過智能工廠和智能生產(chǎn)，增強(qiáng)德國制造的競(jìng)爭(zhēng)力，從而將重心從產(chǎn)品端向服務(wù)端轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)德國工業(yè)產(chǎn)品的持續(xù)盈利能力。其技術(shù)核心同樣提出了CPS，并強(qiáng)調(diào)了與工業(yè)領(lǐng)域知識(shí)的結(jié)合。

中國在戰(zhàn)略層面陸續(xù)提出了智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，制定了10-30年的發(fā)展規(guī)劃，并且在CPS的推進(jìn)方面也毫不落后，于2017年出版了《信息物理系統(tǒng)白皮書》，將CPS作為我國指導(dǎo)智能制造的核心技術(shù)。中國制造處在由大變強(qiáng)的歷史關(guān)頭，新一代信息技術(shù)與制造需要更加深度地融合，實(shí)現(xiàn)未來走到全球價(jià)值鏈頂端的目標(biāo)。

新工業(yè)時(shí)代的“新物種”— 智造型人才

新一代工業(yè)浪潮是工業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的新物種，行業(yè)跨領(lǐng)域，技術(shù)多類別。隨著物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、云計(jì)算等技術(shù)的成熟，以及計(jì)算資源成本持續(xù)降低，很多十年前難以復(fù)制與推廣的問題得到解決，大量新技術(shù)開始支撐新工業(yè)時(shí)代的發(fā)展，如今面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)不再是技術(shù)，而是缺少與其相匹配的智造型人才。

人才是制造強(qiáng)國的根本

德勤《全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力指數(shù)》提出的六大制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力驅(qū)動(dòng)因素中，人才是公認(rèn)的最重要因素之一。高技能的人才可以對(duì)一個(gè)國家的整體競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)生強(qiáng)大的影響。

2017年國家教委、人社部、工信部聯(lián)合印發(fā)《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》，規(guī)劃指出2015年十大制造行業(yè)總?cè)藬?shù)3206萬，2025年需求6192萬，人才缺口2986萬。這些數(shù)據(jù)為我國高校培養(yǎng)未來人才指明了方向。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代所連接的主題是人，而物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代要連接的是所有的物，這也將引發(fā)更大的技術(shù)浪潮帶來更多的機(jī)會(huì)。隨著中國智能制造戰(zhàn)略的推行，制造從業(yè)者將從只擅長(zhǎng)單一門類的專業(yè)性人才，演變?yōu)槟軐⒍鄠€(gè)學(xué)科和專業(yè)融合在一起的復(fù)合型人才。

二、人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

美國人才培養(yǎng)-跨學(xué)科融合的復(fù)合型智造人才培養(yǎng)

美國非常注重政府、企業(yè)以及院校之間的合作。第二次工業(yè)革命的策源地辛辛那提是美國制造業(yè)的搖籃，GE航空、寶潔總部等都坐落于此。辛辛那提大學(xué)更被稱為工業(yè)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的“西點(diǎn)軍?！?，自2000年起致力于工業(yè)大數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)性維護(hù)技術(shù)在產(chǎn)業(yè)的落地，同時(shí)在NSF（美國國家科學(xué)基金）的發(fā)起下成立了IMS（智能維護(hù)系統(tǒng)）中心。

IMS更注重人才復(fù)合技能的培養(yǎng)，更關(guān)注行業(yè)多場(chǎng)景應(yīng)用的融合和理論的創(chuàng)新。他們把工業(yè)大數(shù)據(jù)融入機(jī)械工程學(xué)科之內(nèi)，并將課程分為DT數(shù)據(jù)技術(shù)、AT分析技術(shù)、PT平臺(tái)技術(shù)、OT運(yùn)營技術(shù)4條主線。IMS中心認(rèn)為只有跨領(lǐng)域技術(shù)相互融合后才能融會(huì)貫通，行業(yè)之間相互借鑒才可能產(chǎn)生更加通用化的技術(shù)。李杰教授的CPS 5C架構(gòu)就是從實(shí)踐中提煉而出的理論框架。

IMS人才培養(yǎng)模式的成功從另外一個(gè)維度來印證的話，當(dāng)屬美國制造工程學(xué)會(huì)“30 Under 30” （30歲以下30位制造業(yè)杰出青年領(lǐng)袖）評(píng)選。作為美國工業(yè)界每年一度最有影響力的人才評(píng)選活動(dòng)，由全美制造業(yè)企業(yè)共同投票決定，申請(qǐng)人年齡必須在30歲以下，在推動(dòng)制造業(yè)的發(fā)展以及在STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）等跨學(xué)科領(lǐng)域均展現(xiàn)出幾道的潛力和技能。近些年IMS中心培養(yǎng)出數(shù)位工業(yè)界杰出青年入選該榜單。

德國人才培養(yǎng)-雙元制的復(fù)合型人才培養(yǎng)

德國提出“沒有職業(yè)教育4.0，就沒有德國的工業(yè)4.0”，傳統(tǒng)的學(xué)徒制教育傳承至今雖然有一些改變，但宗旨仍然是理論與技能相結(jié)合，即企業(yè)與學(xué)校合作辦學(xué)，根據(jù)企業(yè)的需求量身打造未來工人所需具備的技能。

德國的教育體系秉承CPS理念，將數(shù)字化技術(shù)貫穿始終，因?yàn)橹圃鞓I(yè)正在發(fā)生的改變對(duì)于人才技能的要求是，由傳統(tǒng)行業(yè)服務(wù)者和機(jī)器操作者，轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€(gè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的多方位行業(yè)技術(shù)人才。

中國人才培養(yǎng)-多學(xué)科融合人才培養(yǎng)意識(shí)已初顯

中國在多學(xué)科人才培養(yǎng)方面已經(jīng)有了非常好的認(rèn)知，2016年“新工科”在成都吹響號(hào)角，之后“復(fù)旦共識(shí)”、“天大行動(dòng)”、“北京指南”三部曲夯實(shí)新工科建設(shè)基礎(chǔ)。與老工科相比，“新工科”更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性，尤其注重信息通訊、電子控制、軟件設(shè)計(jì)等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的緊密結(jié)合。

此外，近兩年舉辦的中國工業(yè)大數(shù)據(jù)創(chuàng)新競(jìng)賽、全國智能制造創(chuàng)業(yè)大賽等競(jìng)賽也是一種非常不錯(cuò)的人才培養(yǎng)方式，通過競(jìng)教結(jié)合讓理論實(shí)踐融會(huì)貫通。在同濟(jì)大學(xué)首屆中國大學(xué)生機(jī)械工程創(chuàng)新創(chuàng)意大賽中，比賽成績(jī)更是可直接納入研究生的成績(jī)。

高等工程教育從 “技術(shù)范式”轉(zhuǎn)換為 “科學(xué)范式”，又轉(zhuǎn)換成為注重實(shí)踐的“工程范式”，并時(shí)刻瞄準(zhǔn)未來的新范式。相對(duì)于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。

國內(nèi)人才培養(yǎng)基礎(chǔ)環(huán)境良好

中國的工業(yè)場(chǎng)景和工業(yè)數(shù)據(jù)量均為世界之最。以高鐵為例，作為中國工業(yè)的縮影，其350公里以上的多類型地區(qū)運(yùn)行數(shù)據(jù)是其他國家目前都沒有的。這些數(shù)據(jù)非常有用，我們通過數(shù)據(jù)可以知道設(shè)備在運(yùn)維過程中如何調(diào)優(yōu)、如何重新設(shè)計(jì)等。針對(duì)這些數(shù)據(jù)分析出來的洞察以及對(duì)未來發(fā)展的啟示，能夠幫助我們?cè)诟?jìng)爭(zhēng)談判中掌握更多的主動(dòng)權(quán)。

此外，中國人才儲(chǔ)備非常充裕，政府的支持力度也相當(dāng)給力。去年信通院舉辦的第一屆中國工業(yè)大數(shù)據(jù)競(jìng)賽，就有超過1500人參賽，其中60%以上來自于高校學(xué)生。今年將繼續(xù)舉辦第二屆競(jìng)賽，天澤智云與富士康合作將數(shù)據(jù)脫敏后作為賽題，預(yù)計(jì)會(huì)吸引來更多的團(tuán)隊(duì)參與。

三、復(fù)合型智造人才培養(yǎng)體系

工業(yè)AI時(shí)代需要DT/AT/PT/OT融合的復(fù)合型智造人才

目前很多院校都有設(shè)立DT數(shù)據(jù)技術(shù)、AT分析技術(shù)、PT平臺(tái)技術(shù)、OT運(yùn)營技術(shù)相關(guān)的課程和專業(yè)，但需注意的是，并不是計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)又學(xué)了算法課程就是融合人才。需要有基于大數(shù)據(jù)的工業(yè)場(chǎng)景作為牽引，將這四方面的技術(shù)和知識(shí)納入到整體的培養(yǎng)體系當(dāng)中，這樣的融合才是一個(gè)體系化的融合。

工業(yè)AI時(shí)代人才培養(yǎng)需要理論學(xué)習(xí)、工程實(shí)踐與產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合

除了體系化的課程融合，還需有理論與實(shí)踐的結(jié)合。

>> 立體化的理論體系培養(yǎng)計(jì)劃

在現(xiàn)有的課程資源基礎(chǔ)上，以DT、AT、PT、OT四個(gè)維度設(shè)立人才培養(yǎng)脈絡(luò)，開始建立工業(yè)大數(shù)據(jù)和工業(yè)智能人才培養(yǎng)體系，制定符合中國特色的人才發(fā)展戰(zhàn)略。

>> 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新為目標(biāo)的理論實(shí)踐融合

整合政府、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)資源，通過工程實(shí)踐、企業(yè)實(shí)習(xí)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合的方式，推動(dòng)人才在產(chǎn)業(yè)研究方面的理論創(chuàng)新。

>> 針對(duì)性的工程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)

綜合豐富的工業(yè)場(chǎng)景資源，結(jié)合理論課程體系，以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際問題出發(fā)，設(shè)立定制化的實(shí)訓(xùn)課程，協(xié)助學(xué)生以理論課程為工具，解決復(fù)雜多樣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)問題。

四、“讓工業(yè)無憂”，需要復(fù)合型智造人才的助力

培養(yǎng)工業(yè)AI時(shí)代的復(fù)合型智造人才，是天澤智云的使命

>> 技術(shù)融合

天澤智云基于DT、AT、PT、OT四個(gè)方面完成工業(yè)智能研發(fā)人才體系化建設(shè)，將各個(gè)工業(yè)應(yīng)用能力培養(yǎng)需求解耦為不同技術(shù)版塊，分別進(jìn)行模塊化培訓(xùn)及開發(fā)實(shí)踐，以流水線方式實(shí)現(xiàn)集成，協(xié)助院校實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能應(yīng)用能力建設(shè)的快速落地。

這套能力培養(yǎng)體系已經(jīng)協(xié)助天澤智云在兩年內(nèi)完成了整個(gè)企業(yè)的工業(yè)智能人才體系培養(yǎng)和建設(shè)。基于天澤智云工業(yè)智能實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐案例和美國智能維護(hù)系統(tǒng)中心（IMS）內(nèi)訓(xùn)課程，天澤智云設(shè)計(jì)了自己的專業(yè)課程體系，包括工業(yè)4.0的技術(shù)框架等思維框架類課程、PHM等算法技術(shù)類課程、工業(yè)智能建模平臺(tái)使用方法等工具使用類課程，以及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的無憂風(fēng)場(chǎng)等前沿實(shí)踐類課程。

>> 行業(yè)實(shí)踐融合

第一是策劃競(jìng)賽。我們和上海交大、同濟(jì)大學(xué)等高校以及工信部等部門開展合作，聯(lián)合舉辦工業(yè)數(shù)據(jù)相關(guān)競(jìng)賽，為比賽提供數(shù)據(jù)及命題、評(píng)審等支持。

其次，參與國家、院校技術(shù)示范線與測(cè)試平臺(tái)。天澤智云提供可靠的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)境及工具平臺(tái)，供智能制造研究及深入場(chǎng)景和數(shù)據(jù)的挖掘。同時(shí)基于工業(yè)智能項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和場(chǎng)景，建立有清晰演示效果的示范產(chǎn)線，讓研究者真正將理論和實(shí)踐相結(jié)合。

最后是培訓(xùn)、實(shí)訓(xùn)和標(biāo)準(zhǔn)。天澤智云開設(shè)工業(yè)智能相關(guān)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)，滿足綜合實(shí)訓(xùn)需要，并逐步建立CPS測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，為企業(yè)落地應(yīng)用提供參考依據(jù)。

>> 創(chuàng)新融合

天澤智云協(xié)助院校完成工業(yè)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)與教學(xué)體系結(jié)合應(yīng)用落地，助力人才培養(yǎng)與國家標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，參與制定的國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)包括工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)、CPS參考體系架構(gòu)等。

同時(shí)，與IMS中心、瑞典皇家科學(xué)院院士、瑞典呂勒奧理工大學(xué)合作探討軌道交通等工業(yè)智能技術(shù)；與中車青島四方、東方電氣、富士康等企業(yè)合作進(jìn)行智能高鐵、風(fēng)場(chǎng)、機(jī)加工等體系設(shè)計(jì)研究。

天澤智云能夠?qū)⑷虻那把毓I(yè)智能化技術(shù)引入教學(xué)與實(shí)驗(yàn)，與企業(yè)應(yīng)用無縫對(duì)接，為學(xué)校以及企業(yè)提供合作平臺(tái)。同時(shí)，借助企業(yè)資源和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)院校課程與工業(yè)企業(yè)實(shí)踐、理論創(chuàng)新相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)院校人才培養(yǎng)體系價(jià)值閉環(huán)，為我國培養(yǎng)高端復(fù)合型智造人才提供良好的環(huán)境和高價(jià)值的服務(wù)。

Reference：

[1] 《2016全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力指數(shù)》，德勤有限公司和美國競(jìng)爭(zhēng)力委員會(huì)

[2] 《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》，國家教委、人社部、工信部

[3] 《工業(yè)大數(shù)據(jù)》，李杰，機(jī)械工業(yè)出版社