工业互联网重构工科教学

一、开门见山

名词解释：

极简工业：工业互联网极简开发工具，极简接入、分析、显示、控制。

数字双胞胎：通过将工业实际设备上的数据通过设备银行投影到云端，并在云端根据这台设备进行建模。这时云端的这个数字镜像与实际设备之间是完全相同的，简称为数字双胞胎。

EBOX：极简工业超级网关，带一套协议适配软件，支持任意485、以太网协议设备的上云，同时可实现两种任意协议间的互相转换，同时EBOX支持边缘计算，用户可以自定义设备分析。

ECS：极简工业云控制器=超级网关+PLC+边缘计算中心，支持2G、4G、ADSL以太网上云。

实时在线仿真：平常仿真系统同步在实际控制系统，或者通过运行实际系统的历史数据。当进行仿真时，通过离线注入参数的方式进行仿真，同时还可以进行加速仿真，以此来进行未来的预测和规避。

设备镜像

18年的7月，我到深圳职业技术学院机电学院（能源学院），与廖院长、常院长以及文老师、张博士等进行了一次关于工业互联网在教育应用的技术交流，因为大家都是近十年的老朋友，所以整个会议比较轻松，我们主要的话题是工科以及高职类大学的学生教学何去何从，如何让学生学到更多的真本事，让他们的就业更顺利。通过与廖院长、常院长的沟通，我一方面感受到大学老师们的一种紧迫感，大学教育与毕业工作的脱钩，哪怕是深职院这种国内顶级的高职类院校也有此感受。另一方面老师们的很多新想法和新教法让我大感吃惊之余更多了一份尊敬！老师们天天在思考如何让学生更主动学习，学到真实的本领，出去后马上就可以在企业上岗工作，真可以说是呕心沥血。

在与老师们介绍极简工业之前，我已经接触了很多大学老师，他们都表达了希望将极简工业使用到大学实训过程中。但具体工业互联网对教学和实训有什么作用，我并没有很深刻的思考。

这一次因为需要与深职院的领导老师作一个介绍，所以我也做了一些准备，我以为工业互联网是一种技术，可以让自动化专业的学生可以学到一门新的技术，出去社会能有更多的能力。

结果在与老师们深入交流后，我发现我错大了，这绝非只是增加一门实训课这么简单，这玩意是一枚核弹，不限于自动化专业，它将改变整个工科院校和高职类院校教学、实训、考试的整个体系，这是一场革命！

二、妒忌未来的学生

在开始技术讲解前，我们先描述一下未来学生的课堂、教材、上课方式、知识点、实训点、考试，大家可以感受一下。

未来我儿子如果子承父业，学习自动化专业，如果当天天讲解的是3C生产线，他所看到的将会是如下场景：

3C电子厂设备列表

课堂：教室的墙壁上投影着某实际大型电子厂的工业互联网数据，学生们看到的场景与在工业现场能看到的信息是相同的，包括设备的3D动画（极简工业支持动画调用）。可以说学生们看到的是真实的系统，真实的场景，是未来他们毕业工作的内容，是不是很爽？更重要的是可以随意的切换，可以在大学四年中让同学们看到数百个不同的工业场景，在这个学生毕业后，他就己经比咱们现在的专家知识面更宽！

电子厂设备详情

教材：标准化教材会有巨大的改变，如何将理论和实训教材融合进工业实际场景，将是未来的老师的主要工作，是找到一系列实际的工业场景，在里面找出典型代表的知识点、实训点和考试点。

手机APP监控多个项目

上课方式：未来的上课，将是由老师通过极简工业上的信息带领同学们进行实际系统的讲解，比方说讲到电压、电流、功率、效率、电度、功率因数的关系，可以在工业互联网中找一个实际运行的空压机，通过其实时数据、历史数据的计算和分析进行讲解，这样学生会在第一时间就理解到实际系统与理论环境的区别。同时老师也可以切换不同的时间，停止、播放或者快进来讲解一些特殊的事件，比方说故障、轻载、超载等情景。

极简工业监控空压机

知识点：任何大学需要学习的知识点，都可以通过极简工业内的工业实际场景在教学中的投影。特定时间、特定场景的数字镜象，就是最好的教材、最好的知识点。比方说讲解傅里叶，最好的方式是通过分析电机的轴三坐标加速度，通过傅里叶算法将时域转换为频域，再从其中找出特征点进行分析。因为大数据的存在，老师们可以积累到成百上千的场景，从而可以很容易地让学生们明白原理和实际的作用。

大屏网站监控冷水机

实训点：极简工业可以与实时在线仿真系统进行对接，可以将实际系统脱离，进行离线仿真，学生可以在仿真系统上进行操作和实训，包括故障模拟和排除，安装时操作的判定。

根据故障日志进行实训

考试：模式一，老师从工业互联网中切换到一些特定的故障场景，让学生进行分析和排除，同时可以追溯到故障发生前，通过一些特征进行分析将会出现的问题。模式二，仿真特定场景进行分析考试，如果能与实训台结合起来，将装配调试关联起来，效果会更好。

极简工业在木工封边机的应用

三、设备银行在教学中的意义

因为我本人是学工科的，所以能深刻体会到在刚毕业时的无助，就像一个傻小子在大学里练了一身的内功，却不会打架，进入社会后摸爬滚打数年才学了一身残缺不堪的招数。大多数的工程师终身止步于此，大家得到一个结论，内功（理论）大多无用，学了用不了，大家要多教招数。

但等咱们再进一步到更高层次的工程师时，我们才会明白在大学学习的这些内功是多么的重要，会推着我们成长到一个全新的境界，可惜的是大多数工程师都在刚毕业的这几年将这些内功已经放弃，以致终身不能寸进，成为了一个老师傅。

如何让大学教的理论和实操与实际现场保持一致，如何让大学生在一个真实场景中学习成长，如何让大学生毕业后进入工作现场不再手足无措，将理论与实际有机地结合起来，这是多少大学老师和教育专家苦苦追寻的梦想。

极简工业GIS电子地图

极简工业For大学教育，这是一场革命！

在与北方工业大学、北航、湖南师大、湖南大学的老师进行讲解后，大家都觉得非常的兴奋，好像一个武痴突然被选送到了少林寺的藏经阁，眼界豁然开朗！

1）影子工厂：工业实际场景在课堂、实训室、走廊中的投影，让学生学习、生活在一个与未来实际工作环境一致的场景中，从心理到知识到实训都得到深入的影响；

2）事件追溯：通过对特定的故障、报警、事件，进行历史事件的回放，引导学生进行分析、排除；

3）在线仿真：控制、仿真、大数据三位一体，通过实际系统的仿真，将实训设备与工业现场的设备同步镜像仿真起来，让学生的实操真实而高效；

4）毕业设计：通过对特定类型的数据进行归纳、分析、特征处理，就可以生成一份高质量对社会有意义的毕业设计。

极简工业在惠州中医院的应用

四、设备银行在学校中的应用

极简工业是工业互联网的一次革命，其重新定义了工业互联网的应用场景，标准化、模块化、产品化了工业互联网，解决了传统工业互联网难度高、投入大、周期长的问题，将原来需要工艺、控制、通讯、服务器后端、WEB前端、APP等六波人干一年的工作，压缩为一个懂工艺的自动化工程师一天就可以完成整个项目。从17年试运营后，已经在行业内掀起了一场极简化工业互联网的狂风暴雨，改变了整个行业的生态，奠定了极简派掌门人的地位。

极简工业在冷冻水泵中的应用

极简工业在学校中有多个层面的应用，不限于自动化专业：

1）影子工厂在工科教学中的作用；

2）老师可以通过获得企业的许可后，对企业的数据进行分析，一方面可以进行科研，将会产生大量的高质量有意义的论文，另一方面可以帮助企业改进生产工艺提高管理水平；

3）实训设备的物联网，进行动态的评分，增强实训过程中的兴趣，减少老师的工作强度，增加学生操作过程中的安全监控；

4）用极简工业实现智能实训室，智慧校园；

5）让学生在毕业之刻即成为一位见多识广的行业专家。

在前面的文章中，大家以为极简工业主要适合于自动化专业，其实不然，基本上可以涵盖所有的工科专业，连农业专业都可以。

比方说农业专业，可以通过极简工业实现智慧农业，并将农田中的数据投影到教室，用于学生的教学、老师的科研。

极简工业在生物制药的应用

比方说建筑专业，极简工业打通了BIM系统与建筑生产设备之间的关系，学生可以通过极简工业学习图纸在实际的管桩机、扎箍机等设备中的运行机理，同时也可以通过监管一个实现道路建设过程中所有工程机械的工作情况、质量、工期，来让一个学生极速的成长为一个成熟的设计师。

极简工业在智能建筑中的应用

比方说新能源专业，极简工业将实际在运行的太阳能发电、风力发电、智能微电网数据映射到大学的课堂，让学生可以真实直观地学习。

极简工业在深职院能源学院微电网的应用

五、数据的所有权

因为所有工业互联网的数据属于其终端用户，极简工业承诺永不使用和处理用户数据，用户可以进行私有化部署，所以极简工业并不能为大学提供更多的场景，需要学校与企业之间直接进行沟通。

对于企业而言，为何愿意将这些数据提供给学校，主要的目的如下：

1）校企合作，企业提供数据给学校，学校使用数据进行科研教学的过程，帮助企业改进生产过程，节能增效，降成提质，科研的成果应归双方共同所有；

2）定向委培，学校为企业培养人才，企业提供数据和场景，培育出来的学生可以直接上岗，无需企业进行岗前培训；

3）企业将一年前的历史场景提供给学校供教学；

4）数据的重要性相对较低的企业，会更容易接受这种方式，有可能因此而使全年的运营成本大大降低。注塑机数据采集

极简工业在交通管理中的应用

因为大学在过往的岁月中，己经有很多的学生在创业或者是企业的负责人，所以这个问题并不难解决，假以时日，大学会积累大量的场景数据，其中有一部分是有意义的，这些数据我取了一个名字叫数据标本，大学专业需要的是收集和整理这些数据标本，用于长期的教学、科研。

极简工业在注塑机云的应用

我相信在使用极简工业系统后，中国的工科教育一定会超越德国，成为最成功的教学系统，同时也打通了长久以来大学老师纸上谈兵科研与工业脱沟的问题，大学老师立足于中国无数的工业场景和工业数据，会产生大量有意义的科学研究，帮助中国制造成为中国智造！