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越高端的电气工程师,要填越大的坑?


前几天和《工控百家谈》杨主编聊起高端电气工程师培训的事情,略略总结了一下高端电气工程师的特质,个人以为,高端电气工程师的一个重要工作就是“高效地填坑”,昨天又看到技成发在今日头条的文章《请善待电气工程师》,朋友圈里对这个文章共鸣十分强烈,电气工程师就是个填坑的活。趁着大家还对这个话题有些热度,来聊聊高端电气工程师这个话题。

关于工程师的文章,有杨主编的《自动化也要全栈工程师么?》和宋总的《谈谈工程师文化》珠玉在前,我谨从十多年的工作经历,来聊聊我对高端电气工程师的看法,以及如何培养高端电气工程师这个话题。由于我十多年的工作经历都在机械设备制造这个圈子里,对流程制造业不熟悉,下面的内容有可能不太适合流程制造业,希望得到读者的指正。

所有的工作到了高端,可能都是需要一点潜质的,这个潜质,包括技术方面的,也包括情商、勤奋程度等方面,有时候还需要一些偶然因素,比如,一个电气工程师到了什么样的企业,遇到什么样的老板,都会对他的职业生涯造成影响。

举例来说,一个小企业的电气工程师的工作范围会包括电气设计、程序开发、机器调试和售后,但在一个大企业,有数十名电气工程师的公司,就分工会很细。比如我的第一份工作,负责过的事务有:电气设计,变频器调试,机器附加功能的PLC处理,但不用管注塑机的程序,那有专门的软件人员会处理。

那一个电气工程师,如何能算高端呢?

我想,首先是在自己岗位上兢兢业业,能够解决岗位上的实际问题,而这个岗位,相对来说是和责任相关的。某个意义上,高端电气工程师,比普通的电气工程师,承担的责任要大。

我们用责任两个字来作为衡量高端工程师的标准,这样,我们可以不用考虑太多技术性的问题。不然的话,很容易陷入一个怪圈,比如很多人觉得运动控制用得好的工程师,比纯逻辑的工程师要高端,用ST语言的,比用梯形图的要高端,写PLC的比画电气图的要高端。。。。

诸如此类,很容易形成一个鄙视链,最常见的鄙视链,就是机械工程师看着比电气工程师要高端了,毕竟,机械公司做总工的,肯定是机械工程师。而制造工厂做总工的,大体上是负责工艺的。

谈完了如何定义高端电气工程师的标准,我们再来看看,高端电气工程师有什么特质?

我个人以为,作为一个高端电气工程师,最核心的工作是两个:

1、帮企业赚钱。用掌握的技术,帮助企业开发能够达到性能指标的产品,并确保其性能指标。PLC工程师要负责让机器运动,而电气设计工程师要确保所有的电气设计和成套工作能匹配机器的各项功能。

2、帮企业省钱。帮助企业省钱,一方面是通过设计选择合适的元器件,不要有多余的浪费,另一方面是做好工作规划,确保机械的调试、售后等环节不产生额外支出。当然,我们可以把第二点用两个字来表述:填坑……

那做好这两个工作,电气工程师要扮演哪些角色呢?高端电气工程师和普通电气工程师会有哪些区别呢?

我们先来看看,一台机器是如何诞生的,它的生命周期是如何的?对于机器,我曾经提了一个说法:从摇篮到重生。一台机器,从摇篮到重生,会经历这样一些过程:概念、研发、设计、制造、销售、使用、售后、翻新、回收。

在这些环节中,我们看看电气工程师都要做什么?普通电气工程师和高端电气工程师是怎么做事的。

越高端的电气工程师,要填越大的坑?

概念阶段

普通工程师会认为,这个阶段是机械工程师的活,只要机械工程师选型好了,电气工程师照办即可。但高端电气工程师会提醒自己,我是这台机器灵魂的塑造者,除了满足机械总工的要求之外,还要考虑,如何在软件上增加卖点,如何突出自己公司的品牌和性能,如何进行数字化,如何让客户快速上手,如何降低服务量…… 这时候,全栈工程师的作用出来了,作为一名高端电气工程师,不一定是一名全栈工程师,但一定是一名全栈思维的电气工程师,除了电气知识之外,还了解各类IT知识,各类人机工程学等等各门知识,并将其应用到自己的项目当中。

近年流行一句话,选择比努力重要,在概念阶段,电气工程师的作用,并不亚于机械工程师,在这个数字化的时代,如果还把电气工程师看成是机械工程师的附属,会给这台机器的未来埋下隐患。

研发阶段

研发阶段,我为什么把研发和设计分开?研发,意味着不确定性,这是研发和设计两个阶段最大的不同。在这个阶段,电气工程师除了做好电气工作,让机器运行之外,还要做好一个医生和教练的角色,不断和机器进行沟通,成为机械工程师和机器之间的桥梁。所有的蛛丝马迹,一定是先反映在电气上的,哪些地方需要数据的监测?哪些地方可以增加传感器?一个高端的电气工程师心里要有谱。

在这个阶段,还有一个很重要的角色,就是工艺工程师,这些工艺算法,可能是用PLC来实现的,但这个角色的重要性,已经和机械工程师一样重要,比如,液压设备,优秀的液压算法,可以在机器的速度、精度、平稳性、寿命等方面获得更好的指标,这会大大提高机器的售价。我们已经不能把这个角色再看成是电气工程师,可能控制算法工程师更合适一些。

关于概念和研发两个阶段,可以参考我之前的拙作《who is Mr.Machine》。

设计阶段

接下去是设计阶段,那么这个时候要考虑的事情就需要细化。

1、电路设计

良好的电气设计,并不是一个简单的事情,从图纸到接线,处处都可能有漏洞发生。

大学时候一位老师讲过,机械高手看公差的处理,电气高手看干扰的处理。一个良好的电气设计,不仅仅在于让机器本身运行,更要考虑各种外部情况。所以,各种该有的电路要有,电气工程师要能顶得住成本压力。

笔者曾经遇到客户将CANOpen电缆剪断后,再用接插件连接的客户,造成通讯干扰,最后原因查明,CANOpen电缆剪断后,屏蔽层没有连接,造成了通讯干扰。就这么点事情,最终客户停机一天,机械制造商差旅两天…… 借用流浪地球一句台词,那就是”接线不规范,老板泪两行“。

另外,机器要出口,欧规了解不?UL了解么?CE认证了解不?

2、选型

选型的坑也见过不少。需要用多圈绝对值编码器的,直接选了个旋变反馈,这个得哭吧?换个欧系电机,交货期基本6周起步。问为啥不选日系的驱动,因为日系驱动在大功率段没什么优势啊。另外,控制器一个品牌,驱动一个品牌,出事找谁?我也是出过事的,因为型号规则改了。照老型号抄了一遍,结果这型号几年前改了命名规则,但这个型号居然还存在,只是规格变了…… 有的品牌附件一大堆,型号稀奇古怪,怎么办?说多了都是泪。

然后是品牌坑,选贵的,市场售价压力大,选便宜的,多便宜的都有,怕不怕…… 还有些品牌产品本体便宜,但附件贵。有些国外品牌出的经济型产品,性能阉割不少,等到这批机器要换代的时候,发现这个系列不能用了,造成要做两个型号的库存…… 能否在选型上拿捏得准,高端电气工程师和普通电气工程师还是有很大差别的。

作为全栈工程师,英语也得过关吧?见过没有中文版说明书的,也见过中文版说明书翻译掉渣的,不看原版说明书和手册,还真容易掉坑,尤其是一些不太常用的元器件。

还有一个技能是谈判技能,作为一个扛责任的高端电气工程师,在这方面是需要有一些敏锐性的,底线是不被人忽悠,尽管货比三家,但还是需要有良好的沟通技巧,一方面确保有合适的价格,一方面,能够确保有足够的技术支持,尤其是选型过程中,由于信息提供不全面,造成品牌商没有做出合适的选型协助,是个很大的问题。比如上面提到的电机编码器问题,板子打谁身上?

3、代码

为什么说要善待电气工程师,个人以为,代码是最大的坑。

原因两个,一个是时间,调试作为机器出厂前最后的步骤,往往没有足够的时间。前面的加工、外协、装配、采购等等环节,耗尽了所有的时间,而客户那边等着安装机器,只好先发到客户那边,等机器装好通电了再调试。但你确定客户哪天通电?!我曾经遇到过原定6月中旬通电,8月验收的,但实际上9月中旬通电,10月初验收,为何?因为机械安装、现场土建等原因通电时间延后了,那10月初为何验收?因为10月初市委书记要来视察这个10亿美元级别的项目。整个调试时间从两个月变成了半个月。又是一个活生生的”项目不规范,调试泪两行“的例子。

至于调试过程中,客户那边还要修修补补的,那也是家常便饭了。

第二个原因,是工艺变动和程序BUG,这两个问题我把他们列在一起,个人以为都是因为认知不足造成的。工艺变动,要么是机械制造商对工艺认知不足,要么是客户提供的工艺要求有问题,总之还是双方对工艺的认知不足。而程序BUG,则是机械制造商对软件开发的认知不足造成,没有给软件留出测试时间,或者是机械制造商厂内无法满足测试条件,只有到客户现场才能有测试条件。

不管是工艺变动,还是程序BUG,高端的电气工程师都会有提前预案,一方面是来自于经验,知道这些客户的需求范围,可以多做一些工艺选项,另一方面,对于BUG,会设计一个测试流程。这样可以最大限度降低调试时间,并能够在最短时间内,让客户能够顺利接手。

写代码的时间,顺带把说明书写了吧。

所以,能够有预见性,并提前做好准备和处理,是高端电气工程师和普通电气工程师的最大区别之一。当然,顶尖的电气工程师可能不用机器,直接把程序写完了,装配完后一次通过。

在现场的气场够不够足,也是高端电气工程师和普通电气工程师重要差别,镇得住场子,让自己思路不受干扰,是确保工作效率的重要条件。之前在倍福上班,很多时候,我要陪着技术人员到现场出差的原因之一,就是为技术人员撑腰。

制造阶段

制造阶段和电气工程师有什么关系呢?一台机器的软件,能否为装配提供便利?能否为调试提供出厂依据?以及对外协件进行一些有数字依据的检测?还是回到上面,用技术为公司省钱。在制造这个环节,一个高端的电气工程师应该就像一把数字化的锤子,看见车间里的一切都是钉子,用数字化这个工具去把钉子解决掉。

如果我们回头看看研发环节,会发现,制造这个环节,电气工程师很多工作,是为研发做反馈和验证。当然,作为普通电气工程师,不做这些事情,世界也照样转的。反正中国制造也就这样。老板再压点成本,售价低点卖,总有人买的。

销售环节

销售环节,这里有很多电气工程师参与的环节,要确认很多技术细节,比如工艺,比如选型。而对于某些元器件的交货期,在这里就要有所体现,比如某些大型减速机需要半年交货,那在销售环节就需要让对方知道这些交货时间的瓶颈,以免签订不合适的合同,造成一些不必要的损失和误会。往往这个时候客户对工艺也不是很清楚,就需要几方一起讨论,这时候良好的沟通技能和思维逻辑,良好的记录习惯,甚至良好的草图水平,对于一个高端电气工程师来说,都是非常必要的。

使用和售后

销售环节之后,就是交货,让客户使用,然后是售后。这里会遇到的问题,基本上在研发和设计环节都有解决。比如干扰的处理,需要电路按照规范设计,也需要电气工程师事先了解环境。客户如何尽快上手使用,如何快速处理故障,那就要在人机界面下工夫。

这些思路,也可以参考拙作《Who is Mr.Machine》。

翻新与回收

翻新,或者说改造,这里往往是电气的升级比较多,毕竟一台机器的机械寿命可以有几十年,而电气寿命往往在十年以内,那如何做好这个工作?最好的办法,可能还是选择倍福这类模块化的产品。但这个算不算坑?可能也不算,因为需要改造的时候,机器保修期已经过去很久了。

回收,暂时不用考虑了,中国设备制造商不干这个,老外公司才干。

看完了一台机器从摇篮到回收的历程,基本上可以看到高端电气工程师要干的活计,可能是一位电气工程师,也可能是多位电气工程师。就像养儿子一样,要做个优秀的电气工程师,操心程度不比当父母少,唯一不同的是,事情想在前面了,机器还是老实的,基本上可以花钱解决,养儿子的事情,一来要花自己的钱,二来很多时候花钱解决不了。

下面,我们列一下高端电气工程师是什么样的,以下排名不分先后:

1、全栈。

2、英语好、知识面广,什么机械的、CE认证的、UL认证的……都得懂点。

3、情商高,搞得定厂内总工,车间装配工,催得了采购,摆得平客户……最终过五关斩六将把事情做好。

4、沟通良好,工作条理好,能写会画……

5、身体健康,熬得了夜,拆得了电柜,吃得了食堂,也能和客户来几盅。

6、.……

如果遇到一位这样的高端电气工程师,他还不出差的话,姑娘你就嫁了吧……

后记,当杨主编聊起高端电气工程师培训的时候,我第一个念头是,高端电气工程师都是“死人堆里爬出来的!”,除了枪林弹雨之外,如果真要培训高端电气工程师,那应该可以发个自动化MBA了。

电气工程师这个工作,不能说是不好的工作,但确实是比较辛苦,而且由于行业的原因,电气工程师可能是中国工资最低的程序员。对于这份工作,我还是认为,电气工程师塑造了机器的灵魂。

如果你身边有个电气工程师,除了善待他,不妨和他聊聊天,听听他的故事,也和他一起,抚摸一下机器的灵魂。

作者简介
周舟,硕士,2003年毕业于河南科技大学,师从张洛平教授,2001年开始接触PC控制和运动控制,先后就职于海天集团、施耐德电气、倍福自动化,宁波致迪自动化,以技术人员和市场人员的身份经历了浙江机械制造的重要发展阶段。

【延伸阅读】

Who is Mr.Machine?

一台机器来到世界上,如同小孩来到世界上,他长成什么样子,一方面是大人的事情,大人怎么培养小孩,对他的成长起了很大作用。另一方面,是小孩自己的事情,小孩在大人抚养的过程中,有了自己的追求,比如解放前,很多革命者,出身于地主和资产阶级家庭,但在读书的过程中看到了真理的方向,投身了革命。

而机器这个小孩,他长不大,他的灵魂,都是制造商给的,你给他什么样子,他就是什么样子。

那,我们需要一个机器有一个什么样的灵魂呢,我们希望他是一个什么样的人呢?

首先,他是一个强健的人,他有强健的体魄,反应灵敏,动作迅速,能够像运动员一样完成动作。

为什么说像运动员一样,而不是像军人一样?因为运动员是为了竞技,为了奖牌,进行了日复一日的训练,他们的每一个动作,都经过了大量的分析和设计,并进行了高强度的训练,让这些动作成为肌肉的记忆,达到动作最快,而且耗能最少,让每一份能量的支出,都用在恰到好处的地方,达到最好的成绩。

这时,我们这位机器小孩,有了一个标签:快速、节能。

不过,我们也知道,很多运动员和动作片演员都伤病缠身,因为人的身体,是一次不可逆的过程,有些部位,一旦损伤,就回不到原来的状态,就像当年刘翔在奥运会弃赛,这肯定不是他希望的,但确确实实发生了。

而机器这个小孩,它比人类要幸运一些,当然,这不是说他不会坏,而是说,这是个数字化的小孩。如果你看过《生化危机》全系列,就会知道主角爱丽丝是实验室造出来的,为了这一个爱丽丝,保护伞公司还造了许多爱丽丝,这些额外的爱丽丝都是研发的成本,而爱丽丝脑子里的记忆,则是被植入的。

机器也是被造出来的,所以,他可以被数字化,确保每次复制出来的是一样的机器,机器以图纸、材料、工艺、流程等等数字的形式被描述,被记录,他的每一次进化,都会体现在数字上。而运动员本身,无法被数字化,这是机器和人的本质区别,我们无法复制刘翔,无法复制科比,人类是上帝的杰作,我们还无法复制神的作品。但我们可以复制机器,即便在改进中出现了重大的意外,我们还可以重新设计,机器存在在图纸上,数字中。

经过千百次的设计、实验、改进、重新设计。。。假设我们有了一台完美的机器,就像一个完美的运动员,他能用刘翔的速度,完成一场马拉松比赛。。。

嗯, 够快,节能,耐用,这应该是新时代的老黄牛了吧。

但马拉松是一个忧伤的故事,飞毛腿菲迪皮茨跑到了雅典,带回了胜利的消息,却耗尽了他的生命。机器会不会累倒呢?

机器也会累倒,一方面,机器有寿命,每个元器件都有寿命,按照木桶定律,寿命最短的那个元件将成为机器的寿命。当然,我们可以用备件更换损坏的元器件。

另一方面,会有意外发生,就像跑步会被石头绊倒,机器也会遇到各种意外,比如,原料里掺杂了杂质。

这些问题,怎么解决?

一个办法,机器得学会呼救。机器不是人类,它不是布尔什维克,也不追求荣耀的瞬间,所以,这台机器得能够开口呼救,他要知道什么时候该呼救,并确保他的声音被听到,以得到必要的救助。

对于第二个问题,运动员在跑步时,得有足够的保障人员和后勤人员,虽然运动员不能同时还是保障人员,但机器可以,机器延展了人,不管在体力上,还是计算力上,都延展了人类的能力。当然,你也可以把负责后勤保障的机器和跑马拉松的机器分开。

在大多数时候,机器就像那个跑马拉松的刘翔,一刻不停向前跑,但比赛还有很多种,比如有山地马拉松,会跑过各种地形,比如铁人三项赛,要跑步、游泳、骑车。当然,马拉松运动员不会去打乒乓球,体操运动员不会搞田径,机器也有自己的适用圈。

以注塑机为例,除了只能完成注塑工作之外,特定型号规格的注塑机还有特定的使用范围,比如模具不能大于模板,也不能太小,螺杆要和材料匹配。。。。

在这个适用范围内,机器可以调整对应的参数,比如不同的材料有不同的塑化温度,塑化速度,以及和模具匹配的注射压力和注塑速度。这些调整,就像运动员遇到了逆风,或者是跑到一个坡度,他需要进行一些动作的调整,来找到最佳的节奏。

但不幸的是,尽管机器能够以刘翔的速度跑马拉松,但他不知道如何适应地形,这是机器和人在思维上最大的区别。

这时,教练登场了,人要将工艺告诉机器,就如教练培训运动员一样。这不是一件顺利的事情,会有很多来来回回的交互。

比如,教练会录下训练过程,以便让运动员了解自己的每一个动作,机器也有这样的录像,就是SPC,SPC记录所有的过程,并和产品的质量进行对照分析。通过SPC,可以来研究工艺参数是否合适,品质和速度是否还可以提高,同时,可以用于产品的追溯。当一件产品有瑕疵时,可以通过历史的工艺数据来查找原因。

下面,我们先讲一个关于高速摄像机的故事,这也是一个关于运动的故事,但主角不是人类,而是马匹。曾有人好奇,马奔跑的时候,是否会四脚离地,于是,在富翁的资助下,他做了一个实验,用一高速相机拍下了马奔跑的相片。当然,如果我们现在再做这个实验,用录像机就可以了。

动作被录像机录下之后,可以回放,还可以用慢镜头来看动作的细节,当然,教练也可以看着直接看着运动员是怎么训练的,而对于机器来说,可以用的工具有示波器,可以像心电图一样跟踪每个变量,可以有节拍流程图,记录每个动作所花的时间。

就像教练会发现运动员的失误一样,我们也可以为机器设置很多目标,当这些目标有偏差的时候,我们会检查这些偏差,比如判断这些偏差的趋势,了解这些偏差的原因。

基本上,每个数字都需要设置一个偏差值或者是多个偏差值,用来产生不同的处理,比如,触发提示信号的偏差上下限,触发报警信号的偏差上下限,触发停机的偏差上下限。

到这里,,我们可以看到,一个优秀的教练,是如何训练一个运动员的。而一台机器,则要像一个优秀的运动员一样,向教练展示他的每个动作,以及每个动作的每个步骤。

一个教练和运动员的关系,可能要持续很久,直到这个运动员退役为止。而机器没有这么幸运,他会不断遇到不同的教练,有时候他也成为教练,每个教练都有他关注的焦点,而有时候,还有队医,还有装备人员,这些人在一起,带出了一名接触的运动员。

一台机器,又比运动员幸运,因为他是数字的,可以不断重来,而运动员和所有的人一样,只有一张人生的单程票。

唯一遗憾的是,机器本身,不会创造。

(文章来源:工控百家谈”公众号 作者 周舟) (责任编辑:子豪)

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