IT和OT 之间的教育鸿沟

         自动化行业正在大力倡导开放自动化系统，使更多IT技术能够导入传统的自动控制行业。并且提出让开放自动化系统消除IT和OT 之间的鸿沟。笔者看来，IT和OT 之间除了技术上的鸿沟之外，还存在着人才鸿沟。近年来，面向智能制造行业的软件公司明显缺乏机械，控制，计算机硬件工程师。而自动化集成公司，设备控制公司又缺乏网络，云平台，数据库软件工程师。仅存的软件工程师主要使用C#，甚至VB 程序员做一些上位机软件。 IT和OT 之间的人才鸿沟严重影响了IT/OT 的相互融合。

    导致IT/OT 人才鸿沟的一个主要原因是IT和OT 之间的教育鸿沟。由于工程师的知识结构过于专业，互相老死不相往来。企业中有一个普遍的现象，在自动化集成公司，IT工程师是配脚，而在软件公司，OT工程师，硬件工程师是配脚。公司的老总不熟悉配脚的技术领域，自然不可能提出合理的，创新的研发任务，仅停留在模仿和应付交付的阶段。目前，企业更需要具有跨学科知识，他既能解决机械方面的问题，有能够处理计算机编程的问题。特别是公司的技术高层更需要具备跨学科知识。

    新系统的出现需要我们有另一种教育和继续教育。大学培养IT/OT 工程师是划分在不同的学院和系中的。而这种划分标准大多数是根据上世纪的工业需求制定的。二十世纪六七十年代设立了计算机科学系（我国是八十年代），以后又开设了机电一体化，物联网等专业。在不断专业化的过程中，缺乏一种教育，理解全局，能领导和负责一个复杂计算系统的开发。笔者看来，这并不是又要去设立一个新的专业和院校，实际上是现存科系及专业教育中彼此贯穿渗透的问题。

  这种相互渗透主要包括课程，教材，实验装配等方面的渗透。工业部门的继续教育和能力拓展中心也是如此。

在文章的下半部分，以德国工业4.0 教育装备为例，介绍IT/OT 融合教育方面的具体做法。

目前国内教育装备的现状

• 面向职业教育的多，面向本科，研究生和高级工程师培训的少
• 设备操作多，软件编程少
• 成熟技术多，前沿技术少
• 重装备，轻教材和课程开发
• 与工业领域脱节

国外教育实验装备

装置的内部结构

学习的主要知识

 

• 机电一体化和自动控制的基本知识
• 气动和电子气动
• 工业4.0
• PLC 编程，网络编程
• HMI的优化
• 智能制造原理和应用
• 传感器技术

• 通过RDID进行用户管理
• IO-Link技术
• HMI 配置
• IoT，物联网
• 云计算
• 数据采集，存储和分析，数据安全和保护
• Node-RED 编程，MQTT消息传递
• 维护和故障排除

学习的项目

通过 IO-Link 传感器进行压缩空气监测

通过激光传感器对弹匣进行液位控制

通过光学传感器对溜槽进行液位监测

采用 IO-Link 技术的传感器控制通信

通过无线射频识别进行产品跟踪

记录生产价值和产品可追溯性

通过 RFID 进行访问和用户

基于角色向用户分配可用的工厂功能

通过智能灯光学显示系统状态

通过物联网仪表板进行在线工厂监测和控制

在线订购或订单调度

通过 PC 和 / 或移动设备（平板电脑、智能手机）访问系统和数据

通过虚拟网络计算 （VNC ） 控制和监控系统

用于工厂监控、错误检测和故障纠正的远程访问

自动通知某些事件（通过 MQTT ）

基于软件的生产数据整合

工业典型关键人物的数据分析、确定与展示 生产

以图形方式显示所选特征值的时间历程

预测性维护

子系统和其他设备之间的 WiFi 连接

系统和移动设备之间的蓝牙连接

OPC UA 通信

数据存储在本地服务器或云服务器上

MQTT 代理和客户端通信

节点红色应用程序（例如仪表板等）

HTML， CSS ， PHP 编程

可能通过 SSH 进行网络连接 / 通信

通过 JSON 进行数据交换

通过OpenVPN 建立虚拟专用网络的可能性

使用OpenSSL 加密通信数据

通过 IBM Watson IoT Platform 进行在线数据监控

通过二维码直接检索用户和组件信息

其它教学装备

 机电一体化

过程控制

教育装备的特色

• 模块化 控制器厂商，执行部件，传感器可选
• 灵活
• 可拓展性
• 紧凑，占地面积小
• 适合大学本科教育，教师和研究生的科研平台，也可以作为技术培训，智能制造系统展示和企业产品展示。
• 以软件为中心。

国外许多研究论文都是以festo，SMC 的培训工作站为实验平台的。

        从国外这些教学装备看出，这一类教学装备不是实操为主，而是以软件编程和操作为中心。支撑了HTTP，MQTT，OPCUA 等协议，物联网，云平台，设备监控，分布式控制等应用，以及RFID，IO-Link ，HMI 等OT技术。

如果使用不同厂商的PLC和控制器，还能够支撑类似IEC61499，数字孪生，仿真等科目。

配套的教材和辅导员培训

结束语

作为一个教育的门外汉，没有多少资格来谈教育。只是个人的想法而已。