關于人才的話題越來越受到重視，關于人才之培養話題也是產業熱議--與很多產業包括學界進行的交流都可以感受到這個問題的迫切性，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，關于工程師這個話題的書不多，一本《工程師史》實在是本巨著，留待慢慢消化，這本小書《Think like an Engineer》倒是不錯，還買了英文版和中文版各一本，網上買書就會犯這種錯誤，中文和英文版名字完全不同，當然圖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毋庸置疑—這一點在智能制造時代尤為突出的展現，來自產業的人最為清楚這一點，無論我們試圖去規劃多么完美的“無人工廠”、“無人商店”，然而卻會發現這一切都需要人來規劃，而這個人，不是一個人，而是一個“工程師”的團體，一個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為是“呆板”的代名詞，他們似乎看上去固執，然而，當我們翻閱人類的進步，工程師這個群體在這里扮演著無處不在的核心角色。

 

人們總會把工程師理解為干活的，苦行僧般的生活，現場調試，與機器、油污打交道，然而，正是這樣的群體創造著我們的社會進步與文明，我們所享用的現代生活方式的便捷，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械工程師為我們設計的注塑機，來自電氣工程師開發的程序，工藝工程師對流體變形材料的研究，以及液壓工程師對油路的設計，機器的每個環節都離不開工程師的工作。

工程師的本職工作即是創新

非常贊同郭朝暉老師的觀點，讓一件事情變得經濟可行本身就是一個創新的過程，的確如此—工程師的職業就是如此，他們是在可能性、可行性和可期待性的交點上工作，他們把源自各種領域的知識的想法綜合在一起完成我們所期待的經濟性產品或服務。

因此工程師的工作本身是一個創新的過程，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交叉點上工作

 

其實，自動化就是一個創新的領域，它似乎沒有一項技術來自于自己，然而，他們卻被用于解決問題，就像我們用MATLAB/Simulink進行仿真，然后通過它自動代碼生成然后運行在控制器上一樣，我們集成實時以太網技術，其實，并不來自于自動化產業，我們研究控制理論與模型，包括設計一個控制器的硬件，可能我們采用的是ARM或Intel的芯片，而我們設計的安全技術，來自于openSource的技術，一切都是“整合”的過程，因為，我們開發其中任何一項技術都是成本巨大的，而我們卻可以用這些廣泛的技術來解決“自動化”控制的精度，傳遞數據，分布式計算任務。

 

自動化技術就是在借助于各種技術來解決實際的問題，并且使得其具有“經濟性”，當我們能夠讓印刷速度達到400m/min時，我們在單位時間消耗材料最少、浪費最小、能效最小而最大的合格品，這個就是讓這件事情擁有了經濟性。

 

工程師思維的核心

模塊化系統思維是工程師思維的核心，這并非是一項單一的才能，而是技術與原則的融合，系統性思考不僅要做到有系統、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，一切皆有關聯。一個系統因其各個模塊之間的關系而成為一個整體，這樣的整體是不能通過單獨分析各組成部分就能理解的。

 

模塊化系統思維的一種特殊技能是解構（把一個較大的系統打散成一個個的模塊）和重構（把這些模塊重新組合起來）的功能性組合，其重點在于確定哪些是強連接，哪些是弱連接（模塊如何運作，如何不運作或如何才可能運作），以及如何把這一知識變成對工程師有用的結果。

 

所有的工程師都是在干“組裝”的工作，包括機械的組件、PLC的模塊、軟件的組件，模塊化是無處不在的，那些經過封裝的軟件模塊也是可以被重復使用的，這在自動化、IT產業是最為普遍的思想，包括土木工程的現澆板、包括集裝箱的發明，都是模塊化設計思想的無處不在的體現。

 

工程師思維的三個特征

圖3-工程師思維的三個特征

首先在沒有結構的情況下“預見”結構的能力

結構化的系統思維過程會考慮各個元素如何在邏輯、時間、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。無論對細節，還是高層次的抽象整體。

其實，任何的機器設計都是有其結構性，就像貝加萊理解機器的運動控制一樣，一切的運動控制在數學上都是一條曲線，當曲線階次為“0”就是電子凸輪曲線，而當曲線階次大于1時就是凸輪曲線，而任何的機器就是一個機器的曲線到另一個曲線的切換，曲線與曲線之間的切換就是以時間、事件、信號各種觸發來切換。一個機器當我們看到的時候，我們就可以解析其“結構”邏輯的、時序的、事件的，你看到任何的機器就可以被這樣解析并構建其控制系統。

 

其次：在約束條件下進行設計

 

制造業的本質是一個約束條件下實現最優解的過程，無論是工藝制程人員，還是機械或者電氣工程師，他們在設計一條產線的時候，他們就是在不斷尋找約束條件下的最優工藝路徑，當我們假設一個產品的加工過程有10個步序，而每個序列會包括材料、控制工藝、邏輯順序、人員、能耗、時間消耗等因素時，我們就在不斷的尋找最優解，而考慮到10個工序會有10個變量，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濟的路徑。

 

因此，制造業的創新來自于這個約束條件下的設計，因為工程師在設計產線、機器時需要面對無數的約束條件，材料、能耗、加工時間、人工消耗等等約束最后都會變成成本，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費的大型企業會在全球建3個研發中心，以確保24小時都有工程師在使用這套軟件在進行設計開發，以降低License成本。

 

工程師們必須在約束條件下設計系統，這就是一個“創新”的過程，使得一個產品的加工具有經濟性，但是，這個經濟性并非是價格，而是綜合的計算。

 

任何場景都存在激發或破壞我們潛能的約束條件，時間約束激發創意和智慧，財力約束和取決于自然規律的物理約束條件也很常見，人類行為也帶來不可預知的約束。

 

第三：關乎取舍

工程師思維的第三個顯著特征是決策--經過深思熟慮后對解決方案和備選方案作出判斷的能力。工程師需要設定設計重點，并進行資源分配，將弱目標從強目標中分離出來。

尋找解決方案，并確定最優的方案，這就是“工程師”的價值，這是人工智能所無法替代的，因為即使是人工智能也需要人為設計最為合理的算法與學習模型，而與目標關聯、選擇資源耦合關系，就是來自人的經驗、智慧。

圖4-科學的發散與工程的收斂

科學的思維是發現，尋找可能性，而工程的思維是壓縮可能性，尋找最優路徑，而對于工程師要具有發散—尋找可能性的解決問題的各種方法，來自于各種技術，例如傳感器、芯片技術、IT技術，而工程的應用則是收斂，讓這些技術最優的組合為解決問題的“最短路徑”。

 

因此，很多學科稱為“科學與工程”，如控制科學與工程、管理科學與工程，就是要將科學的發散與工程的收斂相結合。

 

因此，我們必須清楚的認識到工程師多么重要，我們要去如何訓練工程師的思維，關于此后續再寫更多的讀后感與大家分享。