作者：

北京化工大學(xué) 張貝克

西門(mén)子（中國）有限公司 元娜

清華大學(xué) 張昕

“西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽秘書(shū)處 彭惠

清華大學(xué) 蕭德云

摘要：本文先簡(jiǎn)單介紹“西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽的概況，再詳細論述挑戰賽倡導的理念——在競賽中練就成為未來(lái)的新工程師，同時(shí)建議在工程教育過(guò)程中不斷灌輸工程師文化，加強工程實(shí)踐教學(xué)，為實(shí)現挑戰賽倡導的理念創(chuàng )造條件。

關(guān)鍵詞：智能制造挑戰賽；新工程師；工程教育；工程師文化

Abstract: This article briefly introduces the general situation of “Siemens Cup” China Intelligent Manufacturing Challenge, and then discusses in detail the idea advocated by the Challenge -- to become a new engineer of the future in the competition. At the same time, it is suggested that engineer culture should be instilled in the process of engineering education, and engineering practice teaching should be strengthened so as to create conditions for the realization of the idea advocated by the Challenge.

Key words: Intelligent manufacturing challenge; New engineer; Engineering education; Engineer culture

 1　引言

“西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽（原全國大學(xué)生“西門(mén)子杯”工業(yè)自動(dòng)化挑戰賽，下面簡(jiǎn)稱(chēng)“挑戰賽”）是教育部與西門(mén)子公司簽訂的戰略合作框架下國家A類(lèi)賽事，也是目前國內自動(dòng)化領(lǐng)域規模最大的一項比賽。每年吸引約400所院校、3000多支參賽隊、近2萬(wàn)名大學(xué)生，在全國范圍分14個(gè)賽區進(jìn)行比賽，得到許多高校學(xué)生的強烈響應和學(xué)校領(lǐng)導與教師的積極支持。挑戰賽涉及與工業(yè)4.0智能制造相關(guān)的離散/連續過(guò)程智能自動(dòng)化、智能邏輯控制、智能機器人、智能硬件研制、智能軟件開(kāi)發(fā)、智能工業(yè)網(wǎng)絡(luò )、智能創(chuàng )新研發(fā)及全生命周期數字化智能設計等技術(shù)與應用，以培養自動(dòng)化、信息化、數字化和智能化卓越工程應用人才為目的，以搭建工業(yè)界與教育界交流平臺，促進(jìn)人才培養供需結合，給工程教育改革提供開(kāi)放式試驗田為宗旨。截至今年，已連續舉辦12屆，屆屆口碑相傳。挑戰賽2010年起納入教育部質(zhì)量工程資助項目，2012年被中國--歐盟工程教育論壇列為唯一支持的大學(xué)生競賽項目，2015年成為教育部《產(chǎn)學(xué)合作專(zhuān)業(yè)綜合改革項目和國家大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練計劃聯(lián)合基金》主題項目，2017年選為“金磚國家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng )新大賽”的核心賽事，2016至2018年遴選為教育部“中德青少年交流活動(dòng)”、“中德高層次人文交流”項目。

本文首先簡(jiǎn)要介紹“西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽概況，然后詳細論述挑戰賽倡導的理念，同時(shí)建議在工程教育過(guò)程中不斷灌輸工程師文化，加強工程實(shí)踐教學(xué)，為實(shí)現挑戰賽倡導的理念創(chuàng )造條件。

2　挑戰賽概況

在中國面臨從制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉型的歷史時(shí)期，“中國制造2025”已成為新的國家發(fā)展戰略，為了提升大學(xué)生的工程技能素養和實(shí)踐動(dòng)手能力，教育部高等學(xué)校自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導委員會(huì )、西門(mén)子（中國）有限公司和中國仿真學(xué)會(huì )于2006年共同創(chuàng )辦了“西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽。

2.1　挑戰賽的宗旨

挑戰賽立足智能制造技術(shù)，以培養優(yōu)秀的自動(dòng)化智能技術(shù)人才為宗旨，以推廣和應用智能制造技術(shù)為任務(wù)。

就人才培養而言，以培養下面兩類(lèi)人才為目標，與之對應設置了兩大類(lèi)10個(gè)比賽項目。

（1）具有商業(yè)意識、創(chuàng )新意識、扎實(shí)技術(shù)的創(chuàng )新研發(fā)型人才。

（2）具備智能系統綜合設計、開(kāi)發(fā)和優(yōu)化能力的工程應用型人才。

第一類(lèi)培養的是具有創(chuàng )造力與研發(fā)能力的人才，對應的職位是產(chǎn)品經(jīng)理、系統架構師、研發(fā)工程師；第二類(lèi)培養的是具有綜合設計、系統開(kāi)發(fā)與優(yōu)化能力的人才，對應的職位是系統設計、技術(shù)應用工程師。

2.2　賽項設置

根據當前國內工程教育的現狀和挑戰賽的宗旨，設計了“創(chuàng )新研發(fā)”和“工程應用”兩種類(lèi)型的賽項，其中工程應用類(lèi)賽項分本科組與高職組。

（1）創(chuàng )新研發(fā)類(lèi)

“創(chuàng )新研發(fā)”類(lèi)賽項針對不確定的需求問(wèn)題，以產(chǎn)品與服務(wù)創(chuàng )新、設計和開(kāi)發(fā)為主，共設置包括“智能創(chuàng )新研發(fā)”、“協(xié)作機器人”、“PLM（Product Lifecycle Management）產(chǎn)線(xiàn)規劃”、“工業(yè)硬件研制”和“工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)”等5個(gè)賽項，其中“智能創(chuàng )新研發(fā)”賽項為開(kāi)放型賽項，“協(xié)作機器人”、“PLM產(chǎn)線(xiàn)規劃”、“工業(yè)硬件研制”和“工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)”賽項為征集型賽項^[1]。

“智能創(chuàng )新研發(fā)”賽項以智能產(chǎn)品、智能裝備、智能服務(wù)的研發(fā)過(guò)程為背景，參賽隊以創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)團隊的角色參與競賽。主要考察參賽選手在產(chǎn)品創(chuàng )意、設計、研發(fā)過(guò)程中技術(shù)與商業(yè)的結合能力，綜合運用跨學(xué)科知識與技術(shù)的能力。有趣的是，為了真實(shí)模擬商業(yè)環(huán)境，激發(fā)產(chǎn)品創(chuàng )新熱情，該賽項采用對抗的比賽形式，以?xún)?yōu)秀產(chǎn)品經(jīng)理所需的能力為參照，考察參賽選手在多方激烈的攻擊與反擊氛圍中表現出對商業(yè)價(jià)值的敏銳判斷力、對核心問(wèn)題的辨別能力、對深層問(wèn)題的分析能力、對支撐產(chǎn)品核心競爭力的技術(shù)能力、對競爭對手的快速學(xué)習能力和嚴謹的產(chǎn)品研發(fā)管理能力。

“協(xié)作機器人”賽項以采用人機協(xié)作生產(chǎn)方式的企業(yè)為背景，針對某項復雜的工作任務(wù)，運用工作流和人因工程方法，對任務(wù)動(dòng)作進(jìn)行分解，在滿(mǎn)足質(zhì)量管理的要求下，設計、開(kāi)發(fā)需要的人機協(xié)作工位，并完成工程實(shí)施，主要考察參賽選手的任務(wù)分析、研發(fā)和實(shí)施能力。

“PLM產(chǎn)線(xiàn)規劃”賽項以制造業(yè)工廠(chǎng)升級改造為背景，針對某項生產(chǎn)任務(wù)，在有限的車(chē)間面積和資源投入條件下，設計一條投入產(chǎn)出比最優(yōu)的生產(chǎn)線(xiàn)，包括零件規劃與驗證、裝配規劃與驗證、機器人與自動(dòng)化規劃、工廠(chǎng)設計與優(yōu)化、質(zhì)量生產(chǎn)管理及制造流程管理等。參賽選手以乙方的角色參與企業(yè)的升級改造過(guò)程，以仿真手段對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行模擬，以產(chǎn)能、投入、靈活性和品質(zhì)控制為綜合指標，考察參賽選手對PLM軟件的使用能力和創(chuàng )新能力。

“工業(yè)硬件研制”賽項以智能制造領(lǐng)域的智能產(chǎn)品，或智能生產(chǎn)線(xiàn)智能設備的研發(fā)過(guò)程為背景，以賽項專(zhuān)家組指定的相關(guān)智能硬件研制為題目，參賽選手根據題目要求，自由選擇所需的器件、軟件，完成指定的硬件開(kāi)發(fā)，主要考察參賽選手硬件研制過(guò)程中的技術(shù)水平、工作方法和工程能力等。

“工業(yè)軟件開(kāi)發(fā)”賽項以智能制造領(lǐng)域的智能產(chǎn)品、智能裝備、智能服務(wù)，或智能生產(chǎn)線(xiàn)應用軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程為背景，以企業(yè)專(zhuān)家指定的相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)為題目，參賽選手根據題目要求，自由選擇所需的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、編程平臺，完成軟件開(kāi)發(fā)，主要考察參賽選手軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的設計能力、開(kāi)發(fā)能力和良好的規范習慣。

（2）工程應用類(lèi)

“工程應用”類(lèi)賽項針對比較具體的項目需求，要求完成項目設計、開(kāi)發(fā)、實(shí)施和優(yōu)化等任務(wù)，共設“連續過(guò)程設計開(kāi)發(fā)”、“邏輯控制設計開(kāi)發(fā)”、“運動(dòng)系統設計開(kāi)發(fā)”、“工業(yè)信息設計開(kāi)發(fā)”和“企業(yè)命題”等5個(gè)賽項。主要考察參賽選手對不同行業(yè)復雜系統在多目標優(yōu)化環(huán)境下的綜合分析、設計及控制系統的開(kāi)發(fā)、實(shí)施與調試能力；強調控制方案的創(chuàng )新性，鼓勵參賽選手采用智能控制算法解決復雜系統的優(yōu)化問(wèn)題^[1]。

“連續過(guò)程設計開(kāi)發(fā)”賽項以流程行業(yè)連續生產(chǎn)過(guò)程的智能升級改造為背景，參賽隊以乙方角色承接項目任務(wù)，內容包括生產(chǎn)工藝與對象特性分析、控制系統設計、系統實(shí)施調試及優(yōu)化等。同時(shí)，從流程行業(yè)的安全生產(chǎn)角度考慮，完成系統的風(fēng)險辨識、評估，監控、報警及安全連鎖等的設計與實(shí)施，項目完成后移交甲方驗收。

“邏輯控制設計開(kāi)發(fā)”賽項以智能工廠(chǎng)、智能車(chē)間、智能生產(chǎn)線(xiàn)離散過(guò)程為應用背景，參賽隊以乙方角色承接項目任務(wù)。重點(diǎn)考察參賽選手對離散系統的綜合分析、控制系統設計、智能調度優(yōu)化、HMI界面組態(tài)、工業(yè)云開(kāi)發(fā)、工程實(shí)施及異常事故處理能力，強調工程方法的嚴謹性和控制系統應用的完整性，在控制優(yōu)化、調度方面鼓勵創(chuàng )新。

“運動(dòng)系統設計開(kāi)發(fā)”賽項以智能工廠(chǎng)、智能車(chē)間、智能生產(chǎn)線(xiàn)運動(dòng)系統為應用背景，以印刷、包裝、纏繞、剪切、抓取、機床、機器人等工業(yè)場(chǎng)景中的精準定位、同步、跟蹤為應用主題，參賽隊以項目乙方角色參與競賽。重點(diǎn)考察參賽選手對運動(dòng)控制系統（如張力控制、多軸同步、速度控制等）的綜合分析、智能算法開(kāi)發(fā)、控制方案設計、實(shí)施、模塊開(kāi)發(fā)及異常事故處理能力，鼓勵控制方案及算法的創(chuàng )新。

“工業(yè)信息設計開(kāi)發(fā)”賽項以工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )為應用背景，主要考察參賽選手面向實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)所需的實(shí)時(shí)冗余通信網(wǎng)絡(luò )的需求分析、網(wǎng)絡(luò )拓撲結構設計、優(yōu)化、實(shí)施及故障處理能力，鼓勵在滿(mǎn)足通信需求的條件下在網(wǎng)絡(luò )結構設計、網(wǎng)絡(luò )功能和網(wǎng)絡(luò )信息安全方面的創(chuàng )新。

“企業(yè)命題”賽項從企業(yè)真實(shí)需求出發(fā)，以“中國制造2025”戰略下企業(yè)轉型升級為背景，由合作企業(yè)提供生產(chǎn)過(guò)程中存在的有關(guān)質(zhì)量、效率、靈活性及安全等課題，參賽選手根據需求進(jìn)行問(wèn)題解析、方案設計及專(zhuān)用設備原型機研制，在設計方案論證的基礎上，要求在仿真環(huán)境下對原型機進(jìn)行實(shí)際驗證。該賽項涉及管理、機械、電子、材料、物料及工藝等綜合知識，除了由企業(yè)專(zhuān)家進(jìn)行評審和第三方測試外，還要經(jīng)歷參賽隊之間的對抗競爭。該賽項一方面可以幫助企業(yè)解決實(shí)際問(wèn)題，另一方面也能考察參賽選手解決實(shí)際問(wèn)題的能力和水平。

2.3　挑戰賽的執行效果

挑戰賽從2006年第一屆10個(gè)賽隊發(fā)展到2018年的3100多個(gè)賽隊，比賽項目也從單一的仿真控制拓展到過(guò)程控制、運動(dòng)控制、邏輯控制、工業(yè)網(wǎng)絡(luò )、算法研發(fā)、硬件研制、軟件開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品生命周期管理、工程創(chuàng )新和企業(yè)命題等多個(gè)賽項。十幾年過(guò)去了，挑戰賽得到學(xué)校和企業(yè)的充分認可，影響逐漸深入人心，參賽選手逐年增加，學(xué)校的關(guān)注度不斷提升，企業(yè)也開(kāi)始爭搶獲獎人才。

2018年的挑戰賽歷時(shí)6個(gè)月，在全國分14個(gè)賽區進(jìn)行，通過(guò)層層選拔，最終從399所學(xué)校的3100多個(gè)參賽隊中選出140所學(xué)校300多個(gè)賽隊進(jìn)入總決賽。挑戰賽為企業(yè)、高校和學(xué)生三方搭建了互動(dòng)平臺，構成一種“鮮活型”的育人模式，推動(dòng)理論與實(shí)踐的有機結合，促進(jìn)大學(xué)生綜合工程能力的提高。近年挑戰賽涉及面逐步擴大，難度不斷增加，賽項更加接近工程化要求，覆蓋的知識面更廣。連續過(guò)程控制賽項要求選手從系統特性分析入手，自行設計控制系統，包括檢測點(diǎn)的確定，執行機構的選擇和控制回路的構成，真正像一名工程師完成項目設計的全過(guò)程。邏輯控制賽項的對象不僅限于仿真環(huán)境下的資源調度問(wèn)題，增加了實(shí)物生產(chǎn)線(xiàn)的調試，并要求將控制系統的信息通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構建云端的信息化系統，無(wú)疑給參賽選手增加許多復雜難度。運動(dòng)控制賽項對參賽選手提出更有壓力的精準控制要求，參賽選手倍感比賽不再那么輕松。工程創(chuàng )新賽項采取限定主題，但不限硬件品牌的比拼方式，使得參賽選手的創(chuàng )造力更具針對性，才智的發(fā)揮具有更大的空間。硬件研制賽項和工業(yè)網(wǎng)絡(luò )賽項涉及的知識內容非常廣泛，對參賽選手是一種嚴峻的考驗。

每屆參賽選手的參賽熱情都極為高漲，在激烈的競爭中，碰撞出思想火花，個(gè)人的能力得到發(fā)揮、意志得到歷練。許多參賽選手在賽題難度加大的情況下依然能獲得高分，在激烈的挑戰賽面前表現談定。從參賽選手身上，看到了自動(dòng)化、智能化事業(yè)的未來(lái)。參賽選手的指導教師不再是參賽選手的依靠，而更像一株木棉，作為樹(shù)的形象，默默地和參賽選手站在一起，鼓勵支持他們獨立完成任務(wù)。

從參賽過(guò)程看，參賽選手最大的收獲是獲得一次跨專(zhuān)業(yè)、跨學(xué)科的綜合鍛煉，在逼近工業(yè)實(shí)際的多元環(huán)境下，鍛煉其系統化思維、結構化解決問(wèn)題的工程能力。通過(guò)比賽讓參賽選手了解到企業(yè)的實(shí)際需求，并思考如何運用所學(xué)知識去解決問(wèn)題，幫助其實(shí)現工程與職業(yè)思維的轉換，從中也不斷體驗到未來(lái)職業(yè)生涯所需的服務(wù)意識、安全理念、追求卓越精神，在競爭對抗中激發(fā)潛能，培養熱愛(ài)專(zhuān)業(yè)的精神。

挑戰賽的評審專(zhuān)家陣容強大，有領(lǐng)銜的權威教授、有實(shí)力派專(zhuān)家、還有企業(yè)一線(xiàn)行家，他們認真盡職的精神、成熟智慧的表現、嚴格公正的評審、擊中要害的點(diǎn)評，使參賽選手心服口服，倍感專(zhuān)業(yè)知識的力量和工程經(jīng)驗的光芒，評出來(lái)的獎項很有權威性。

然而,從挑戰賽的情況看，參賽選手在工程思維方式、系統分析能力方面還存在較大的不足。系統分析設計以及調試、排除故障的能力還比較差。有些參賽選手的思維方式還停留在課堂作業(yè)的解題上，以追求高分為目的采用反復試錯的方法，對工程能力的培養來(lái)說(shuō)是不可取的。挑戰賽有意識地引導參賽選手依靠扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識和技能，通過(guò)分析和設計，學(xué)會(huì )站在甲方角度來(lái)思考，以解決工程實(shí)際問(wèn)題。對工科學(xué)生而言，編寫(xiě)的設計文檔、答辯報告的水平及答辯的表達能力也有待提高。由于日常缺乏思維訓練，在對抗賽中攻擊或反擊能力往往還不能有力地擊中關(guān)鍵點(diǎn)。

3　挑戰賽倡導的理念

挑戰賽涉及智能制造領(lǐng)域的科技創(chuàng )新、產(chǎn)品研發(fā)、工程設計、技術(shù)應用及品牌管理等知識，面向全國控制科學(xué)與工程、電氣工程、機械工程、儀表科學(xué)與工程、信息與通訊工程、計算機科技與技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的研究生、本科生和全國自動(dòng)化類(lèi)、機電設備類(lèi)、機械設計制造類(lèi)、電子信息類(lèi)、計算機類(lèi)及網(wǎng)絡(luò )通信類(lèi)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高職高專(zhuān)學(xué)生。

挑戰賽以“立足培養，重在參與，面向工程，追求卓越”為指導思想，旨在促進(jìn)高等學(xué)校的工程實(shí)踐能力教育，提高學(xué)生的工程興趣、工程素養、工程設計能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、工程創(chuàng )新和工程研發(fā)能力，即培養提高如下11個(gè)方面的基本能力^[2,5]。

（1）具有能夠應用自然科學(xué)和工程科學(xué)基本原理，借助文獻資料和他人經(jīng)驗，探究復雜工程問(wèn)題的研究能力。

（2）具有能夠應用自然科學(xué)、工程基礎和專(zhuān)業(yè)知識與技能，解決實(shí)際復雜工程問(wèn)題的實(shí)踐能力。

（3）具有能夠針對復雜工程問(wèn)題，設計滿(mǎn)足特定需求的系統、單元部件或工藝流程，在設計中體現創(chuàng )新意識，考慮與社會(huì )、健康、安全、法律、文化及環(huán)境保護等相關(guān)聯(lián)的設計能力。

（4）具有能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復雜工程問(wèn)題進(jìn)行剖析，包括實(shí)驗驗證、現象解釋、數據整合，并通過(guò)信息綜合得到合理結果的分析能力。

（5）具有能夠針對復雜工程問(wèn)題，選擇與使用恰當的技術(shù)、現代工程和信息技術(shù)工具，進(jìn)行富有預測性的開(kāi)發(fā)能力。

（6）具有能夠基于工程相關(guān)背景知識進(jìn)行合理綜合，對復雜工程問(wèn)題的解決方案，及其對社會(huì )、安全、法律、文化和可持續發(fā)展的影響和應承擔的社會(huì )責任的評估能力。

（7）具有人文科學(xué)素養、社會(huì )責任感，能夠在工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德，履行責任的職業(yè)規范。
（8）具有能夠在多學(xué)科背景下承擔個(gè)體責任、協(xié)同合作的團隊精神。

（9）具有能夠就復雜工程問(wèn)題與業(yè)界同行及社會(huì )公眾進(jìn)行溝通與交流，包括撰寫(xiě)報告和設計文稿，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行交流的溝通能力。

（10）具有能夠應用工程管理原理與經(jīng)濟決策方法，在多學(xué)科環(huán)境中組織項目的管理能力。

（11）具有自主學(xué)習和終身學(xué)習的意識，不斷進(jìn)取和適應發(fā)展的學(xué)習能力。

以上基本能力是智能互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代未來(lái)新工程師的素養，其實(shí)質(zhì)也就是強調同時(shí)具備技術(shù)創(chuàng )新、經(jīng)營(yíng)意識和人文情懷的能力。近年來(lái)，挑戰賽有意識地倡導一種理念——“在競爭中練就成為未來(lái)的新工程師”，也即向參賽選手呼吁，要將自身練就成兼備以上基本能力的人才。這種理念逐漸為參賽選手所接受，慢慢成為挑戰賽的靈魂，成為參賽選手的一種信仰，主宰參賽選手的行為。

新工程師，包括從事產(chǎn)品（或裝備）創(chuàng )新和創(chuàng )造的技術(shù)工程師，從事產(chǎn)品（或裝備）設計和研制的開(kāi)發(fā)工程師，從事生產(chǎn)管理、制造和運營(yíng)的管理工程師，從事規劃、設計和建造的項目工程師，從事產(chǎn)品推廣、營(yíng)銷(xiāo)和服務(wù)的營(yíng)運工程師，從事調研、設計和培訓的咨詢(xún)工程師等。在智能化和互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下，對這些新工程師而言，在從事技術(shù)研發(fā)、經(jīng)營(yíng)管理、商業(yè)咨詢(xún)和技術(shù)服務(wù)時(shí)，要求具備系統的思維方式，跨專(zhuān)業(yè)、跨學(xué)科完成復雜任務(wù)的能力，包括掌握和運用新技術(shù)解決問(wèn)題的能力，以及自我管理和創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)所需的技術(shù)與商業(yè)結合的能力和人文智商能力。簡(jiǎn)單地說(shuō)，即做事的能力和管理的能力，也即新時(shí)代下創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)所需的商業(yè)與技術(shù)結合的能力。這些能力要求是挑戰賽倡導的理念所涵蓋的實(shí)質(zhì)性?xún)群?/p>

挑戰賽倡導的這種理念在組織行為學(xué)里叫“勝任力”，既要勝任專(zhuān)業(yè)技術(shù)要求，又要勝任崗位對于溝通能力、系統思考能力的要求。綜合而言，就是專(zhuān)業(yè)知識、技能與素養的綜合，構成新工程師能力。

下面從四個(gè)維度對新工程師“勝任力”做進(jìn)一步的描述^[3]。

第一維度：技術(shù)能力，包括專(zhuān)業(yè)技術(shù)和公共技術(shù)能力。專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力表現為運用科學(xué)知識、專(zhuān)業(yè)知識、專(zhuān)業(yè)工具、專(zhuān)業(yè)方法解決問(wèn)題的能力；公共技術(shù)能力表現為運用信息化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、數字化技術(shù)、智能化技術(shù)和安全與綠色制造技術(shù)解決問(wèn)題的能力。

第二維度：管理能力，指能適當運用所學(xué)和可用的資源，獲得最優(yōu)化的工作輸出，也即通常所說(shuō)的包括自我管理能力、人際管理能力、團隊管理能力、業(yè)務(wù)管理能力等，能以系統的思維方式梳理工作流程、處理好人際關(guān)系、搞好團隊合作。

第三維度：商業(yè)能力，表現在技術(shù)與商業(yè)結合的價(jià)值創(chuàng )造過(guò)程中，包括戰略思維、品牌思維、商業(yè)概念、財務(wù)觀(guān)念和銷(xiāo)策略等。

第四維度：人文能力，指的是人文藝術(shù)、價(jià)值觀(guān)以及跨文化的能力，體現在項目設計、品牌營(yíng)銷(xiāo)等方面的人文藝術(shù)修養。

上述從四個(gè)維度論述未來(lái)新工程師的“勝任力”，它代表新工程師的核心競爭力。若用公式描述可以寫(xiě)成^[3]：

技術(shù)能力（Technical competence）×管理能力（Management capacity）+商業(yè)能力(Business capacity）+人文能力（Art ability）

該公式表明，未來(lái)新工程師的技術(shù)能力與管理能力是不可或缺的兩個(gè)方面，商業(yè)能力和人文能力也是很重要的，四方面的綜合能力才是未來(lái)新工程師的“勝任力”。

挑戰賽倡導成為未來(lái)新工程師的理念得到企業(yè)和學(xué)校的認同，同時(shí)也得到有關(guān)領(lǐng)導、專(zhuān)家的肯定和支持，他們給未來(lái)新工程師語(yǔ)重心長(cháng)的寄語(yǔ)，對挑戰賽是極大的鼓勵和鞭策。

寄語(yǔ)未來(lái)的新工程師^[1]

教育部原副部長(cháng)，全國工程教育專(zhuān)業(yè)認證專(zhuān)家委員會(huì )主任委員 吳啟迪

工程師作為一個(gè)持續六千年的職業(yè)，創(chuàng )造了人類(lèi)的文明史，推動(dòng)著(zhù)社會(huì )生產(chǎn)力的發(fā)展，不斷改善人們的生活質(zhì)量。中國的工程師也構筑了萬(wàn)里長(cháng)城、都江堰、京杭大運河等偉大工程，載入了人類(lèi)文明發(fā)展的史冊，更有現代三峽工程、高鐵、港珠澳大橋、航天載人飛船、深海工程、超級計算機、量子通信、智能手機等，無(wú)不體現了中國工程師的貢獻。在當今的新時(shí)代，我們要建設創(chuàng )新型國家，要從制造大國發(fā)展為制造強國，我們又提出了“一帶一路”的倡議，讓全世界共享中國發(fā)展的成果，我們呼喚數以百萬(wàn)千萬(wàn)計的卓越工程師和各類(lèi)工程技術(shù)人員。讓更多年輕人參加到我們工程師的隊伍中來(lái)吧！感謝西門(mén)子，在中國制造到中國創(chuàng )造的進(jìn)程中一直相伴！

西門(mén)子（中國）有限公司執行副總裁，數字化工廠(chǎng)集團總經(jīng)理 王海濱

數字化時(shí)代需要數字化的人才。西門(mén)子愿意將自身在電氣化、自動(dòng)化和數字化領(lǐng)域的先進(jìn)經(jīng)驗和人才培養理念引入中國，通過(guò)競賽來(lái)助力中國工程人才培養，希望更多學(xué)生通過(guò)競賽學(xué)習和了解西門(mén)子的技術(shù)和理念，成長(cháng)為優(yōu)秀的新工程師。

“西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽專(zhuān)家組組長(cháng)，清華大學(xué)自動(dòng)化系教授，博士生導師 蕭德云

“西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽秉承培養技術(shù)創(chuàng )新、經(jīng)營(yíng)意識和人文情懷兼備的新工程師理念，構建“問(wèn)題空間”，以運動(dòng)的方式，為培育未來(lái)新工程師營(yíng)造一種競爭的第二課堂。期望參賽選手充分利用這個(gè)舞臺，在爭先恐后的氛圍中，在激烈碰撞的思潮下，樹(shù)立正確的價(jià)值觀(guān)和使命感，以興趣為動(dòng)力，馳騁在時(shí)間軸的未來(lái)點(diǎn)上，陶醉在“超自然”的樂(lè )趣中，不要過(guò)分拘泥專(zhuān)業(yè)細節，用工程的思維方式和科學(xué)的系統觀(guān)，養育多學(xué)科交叉觀(guān)察現象、多方位思考問(wèn)題的習慣，增強與他人交往的關(guān)聯(lián)力，提升獨立判斷、綜合解決問(wèn)題的能力。

相信，技術(shù)是一種力量，“西門(mén)子杯”將助你塑造個(gè)人魅力。

4　實(shí)現挑戰賽理念的幾點(diǎn)建議

就作者多年參與挑戰賽的真實(shí)體驗及當前高等工程教育的狀況，為實(shí)現挑戰賽倡導的理念，建議在工程教育過(guò)程中要不斷灌輸工程師文化，而且需要大力度地加強工程實(shí)踐教學(xué)，為努力鍛造成長(cháng)為未來(lái)的新工程師創(chuàng )造條件。下面是具體的幾點(diǎn)建議^[4,5]：

（1）見(jiàn)縫插針地灌輸工程師文化

工程師是一種職業(yè)，文化是這個(gè)職業(yè)群體特有的一種風(fēng)格，潤物細無(wú)聲。簡(jiǎn)單地說(shuō)，工程師文化就是對創(chuàng )造的欲望，對專(zhuān)業(yè)的好奇，永遠不滿(mǎn)足現狀，相信有能力改造世界，做事總覺(jué)得有可以改進(jìn)的地方，有可以?xún)?yōu)化的地方，有可以完善的地方，也就是所謂的工匠精神。在工程教育過(guò)程中，為了潛移默化地把學(xué)生培養成未來(lái)的新工程師，應該有意識、見(jiàn)縫插針地灌輸工程師文化，為學(xué)生成長(cháng)為未來(lái)新工程師提供營(yíng)養和土壤，也就是學(xué)會(huì )利用知識，解構問(wèn)題，保持好奇，動(dòng)手做事。通過(guò)耳濡目染，滲透到細胞中，才有可能練就成未來(lái)的新工程師。

（2）鼓勵學(xué)生參與全國性技術(shù)類(lèi)競賽

經(jīng)歷了12屆“西門(mén)子杯”挑戰賽，事實(shí)證明，這種反傳統的方式為培育專(zhuān)業(yè)人才另辟一條蹊徑，是高等院校業(yè)工程教育的一種有益補充。這種方式體現一種運動(dòng)的學(xué)習模式，在競爭的氛圍下、在碰撞的思潮中，通過(guò)合作穿插著(zhù)新奇有趣的環(huán)節，依靠個(gè)人的魅力，獲取專(zhuān)業(yè)知識和技能，與課堂教學(xué)相比，無(wú)不顯現出令人嘆為觀(guān)止的效果。因此，應該鼓勵學(xué)生積極參與像“西門(mén)子杯”挑戰賽這樣的全國性賽事，它能點(diǎn)燃學(xué)習的激情，發(fā)揮個(gè)性的潛能。

（3）提倡案例教學(xué)，增強工程認知感

提倡案例教學(xué)，以豐富專(zhuān)業(yè)教育的內容，提高工程教育水平。對企業(yè)而言，工程應用案例非常豐富，如果能將如何考慮項目的著(zhù)眼點(diǎn)、如何分析項目的難度、如何評估項目的風(fēng)險、如何進(jìn)行項目的全局架構設計、如何應用軟件平臺功能與方法實(shí)現工藝封裝、如何為提高易用性設計HMI界面，那么專(zhuān)業(yè)教學(xué)就可以與工程需求結合起來(lái)，能有效地提高專(zhuān)業(yè)教學(xué)水平。

案例教學(xué)雖然只能是專(zhuān)業(yè)教育的一種輔助手段，但是可以起到事半功倍的效果。受過(guò)案例教學(xué)的學(xué)生會(huì )具備工程師的基本素養，將來(lái)能夠更好地與企業(yè)實(shí)際結合，快速融入企業(yè)的實(shí)際，更有利于人才的成長(cháng)。

（4）注重培養創(chuàng )新、開(kāi)放思維的能力

創(chuàng )新是基于一種可規劃的邏輯，開(kāi)放思維是在不受約束和限制的氛圍中接受新知識，這些在教學(xué)環(huán)節中是可以組織的，可以培養的。在培養創(chuàng )新和開(kāi)放思維的過(guò)程中，應該大處著(zhù)眼、小處著(zhù)手，重視規劃與設計，才能育成具有多維度思考、腳踏實(shí)地的人才。

（5）提倡主動(dòng)式學(xué)習，提升適應性

用人單位都希望企業(yè)員工具有快速適應的能力，隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，具備較強適應能力的人才往往會(huì )得到企業(yè)更多的重視?？焖龠m應能力的培養不能靠傳統的課堂教學(xué)，必須在積極的環(huán)境下，以主動(dòng)參與的方式，提升自身的適應能力。這種主動(dòng)性與體驗式的學(xué)習（Active and Experiential Learning）稱(chēng)作主動(dòng)式學(xué)習法，是德國工程教育普遍采用的一種學(xué)習方法，也是美國CDIO工程教育方法的核心內容之一。通過(guò)體驗來(lái)主動(dòng)學(xué)習的方法源于構建主義理論和認知發(fā)展論[6]，其基本觀(guān)點(diǎn)是將新的知識不斷整合并入已有的認知結構中，形成新的認知結構。挑戰賽的實(shí)踐證明，倡導主動(dòng)式學(xué)習，更有利于提升適應性，更有利于把理論應用于實(shí)際。

（6）教學(xué)要適應人才需求的變化

到工業(yè)4.0時(shí)代，對系統工程師來(lái)說(shuō)，不僅需要具備一個(gè)環(huán)節的開(kāi)發(fā)和運行的知識，還需要具備與其他單元協(xié)同工作的知識。比如數據采集工程師，不僅要有液位、壓力、流量這些工程參數的知識，還要有設備類(lèi)型、維護、診斷、配置、累積量統計等知識，而且可能需要與其他數據協(xié)同封裝。因此，未來(lái)工程師的知識結構會(huì )發(fā)生很大的變化，可能是一種基于商業(yè)價(jià)值鏈的知識結構，包括全生命周期服務(wù)、不同層級垂直集成和全局建模的知識。高等學(xué)校的教學(xué)必須適應這種變化，否則培養的人才會(huì )與社會(huì )需求脫節。

以上幾點(diǎn)建議對實(shí)現挑戰賽的理念是重要的，對造就未來(lái)新工程師是有益的。

5　結束語(yǔ)

“西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽是為深化中德合作關(guān)系，教育部與西門(mén)子公司簽訂教育合作備忘錄，雙方共同舉辦的一項國家級賽事。通過(guò)與西門(mén)子等跨國公司的合作，引入德國工程教育思想和工業(yè)技術(shù)，將德國的工程師文化與國內實(shí)際相結合，引導學(xué)生樹(shù)立精益求精的匠心精神，以競賽的方式，培養創(chuàng )新能力強，具有國際視野、能適應經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展需要的工程技術(shù)人才。挑戰賽積極踐行教育部的“雙元制教育”戰略，結合德國雙元制職業(yè)教育方法，以促進(jìn)企業(yè)與院校的深入交流和廣泛合作。這些做法和目標促使形成了挑戰賽倡導的理念——在競爭中練就成為未來(lái)的新工程師。也即在智能制造與互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，根據企業(yè)對工程技術(shù)人才的要求，把工程教育的培養方法從過(guò)去單一的專(zhuān)業(yè)培養逐步轉變?yōu)榭鐚?zhuān)業(yè)、跨學(xué)科的綜合培養，使之兼備工程技術(shù)、商業(yè)管理和人文能力。這種理念在挑戰賽中始終得以堅持，增強了參賽選手競爭成為未來(lái)新工程師的意識和渴望。

作者簡(jiǎn)介：

張貝克（1976-），男，浙江湖州人，教授，工學(xué)博士，現任職于北京化工大學(xué)，研究方向是智能制造工程人才培養、系統工程、數字建模與仿真。

元　娜（1981-），女，北京人，工程師，工學(xué)學(xué)士，現任職于西門(mén)子（中國）有限公司，研究方向是自動(dòng)化與數字化技術(shù)、智能制造工程人才培養與管理。

張　昕（1971-），女，北京人，教務(wù)員，本科，現任職于清華大學(xué)，研究方向是自動(dòng)化技術(shù)、自動(dòng)化本科培養與教學(xué)管理。

彭　惠（1988-），女，湖北武漢人，PM（Project Management），雙學(xué)位本科，現就職于“西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽秘書(shū)處，研究方向是智能制造工程人才培養與管理。

蕭德云（1945-），男，福建人，教授，博士生導師，本科，現就職于清華大學(xué)，研究方向是控制理論與控制工程、系統辨識、故障診斷。

參考文獻：

[1] “西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽組委會(huì ). “西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽介紹 [Z]. http:// siemenscup.buct. edu.cn, 2016,2017, 2018.

[2] “西門(mén)子杯”中國智能制造挑戰賽組委會(huì ). 工程教育認證標準 [Z]. http://siemenscup. buct.edu.cn, 2017.

[3] 張貝克, 于立群, 柏雋. 新工程師：智能互聯(lián)時(shí)代的“新物種”[J]. 中國工業(yè)評論,2017,(11).

[4] 蕭德云, 張貝克, 王紅, 張昕, 彭惠. 從中國智能制造挑戰賽談自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)工程教育的缺失 [C]. 全國自動(dòng)化教育學(xué)術(shù)年會(huì ), 南京, 2017.

[5] 張昕. 關(guān)于高等工程教育問(wèn)題的思考 [J]. 當代教研論叢, 2018, (5).

[6] Edward F. Crawley, Johan Malmqvist, S?ren ?stlund, Doris R. Brodeur, Kristina Edstr?m. Rethinking Engineering Education The CDIO Approach [M]. 2nd Edition, 2014.

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年8月刊