序

自动化技术使工程师的愿景成为现实

2019年底爆发的新冠肺炎疫情开启了一场席卷全球的颠覆性变革。在短短数周内，每个人无论年龄大小，都需要变换新的生活方式。儿童和学生进入了家庭教育和远程教学等新的教育方式。老年人被强烈建议待在家中，不要外出采购日常所需物品。许多工厂停工，甚至整个行业停摆，这些都对全球经济产生了巨大影响。失业、兼职、严格保持工作距离、在家办公和经济严重放缓等都成为了新冠肺炎疫情的后果。

多年来，“数字化转型”一直是个潮词，但是在新冠肺炎疫情的期间，这项技术的力量才得以变得清晰可见。社交媒体平台和类似的机制在几天之内支持了从课堂教学到远程授课的转变。虚拟会议无论是出于私人还是商业目的，差不多在一夜之间建立。即使在旅行和私人会议受阻的情况下，对工厂、机器和流程实施远程访问也可以使生产保持正常进行。研发工程师可以在仿真的基础之上继续投身于他们的项目。即使在新冠肺炎疫情的关键阶段，“数字化转型”也在许多层面上帮助我们管理和改善我们的生活条件。

新冠肺炎疫情不会减缓或阻止知识的扩展，相反，工程师必须开发新的方法和策略来克服由疫情所带来的限制条件引起的局限性。过去的几年中，研究人员在大学实验室和工业实验室里取得了众多科研成果，为许多行业和领域带来了巨大的变化。科研工作者始终以改善人类生活质量、效率、安全以及可持续性为工作目标。换句话说，改善人类生活标准和经济效能是科研工作者的共同目标和任务。科研成果体现在人类生活的方方面面，新冠肺炎疫情将“数字化转型”技术转移到了全球的聚光灯下。但是，我们不应忘记让消费者从中受益的所有其他非常重要的研究领域：新型包装材料减轻了重量，使储藏更加方便、长久，改善了用户的全方位体验；新型合成材料能节省大量的原材料，广泛用于汽车、机器人以及纺织工业中；生产、分配以及使用能源的新策略，从结构上改变了电厂的需求。消费者从中获益良多，而这些只是众多科研成果的其中几例而已。

如果我们更近距离地观察工业世界，那么我们会看到各项新技术的诞生有着一个共同的基础：自动化技术。

每一台机器、每一个车间、每一座工厂都需要自动化技术赋予的灵活性和能量。工业生产中，每个开环、闭环控制任务都可由PLC系统加以实现。当代工业生产中，PLC控制系统功能众多，尤其是在批次控制、统计数据和质量数据的拘束管理等方面，PLC控制系统已经有了标准化的解决方案。PLC系统支持使用各种型号的电动机，这大大提高了生产的效率及灵活性。我们在机器中发现了越来越多的AI（人工智能）和DL（深度学习）。基于AI/DL的传感器，例如视觉系统，为提高生产柔性和质量控制开启了新的策略。友善的人机界面使操作员可以按照产品需求来控制机器或工厂，使得生产效率达到最优化。如今，大多数机器都集成了安全技术，不仅如此，基于标准实时的网络技术，例如，Powerlink也使得机电一体化的愿景变成了现实。以上所提到所有技术都是当今自动化技术的基本要素，然而最关键的要素还是自动化软件。自动化技术使机器、设备和工厂能实现“数字化转型”。

自动化工程师必须精通多个不同领域。在过去，生产流程和机器研发是用顺序步骤来实现的。而如今，并行研发阶段的项目组织变得越来越重要。随着项目数量的不断增加，不同专业领域的协调管理往往是由自动化工程师来完成的，而这也正是优化机械设计，使其满足工艺技术要求的一条有效途径。因此，自动化工程师面临着严峻挑战：必须广泛掌握多学科的技能。当然，首先他们必须是软件领域的专家；其次，也需要掌握许多其他技术领域的知识，例如，数学、物理、力学以及电气工程。没有这些技能，他们就无法研发机器人系统和流程工业的高性能闭环控制系统。

对于大学教育而言，教育学生掌握如此广泛的技能无疑是一个巨大的挑战。教师必须每年都要学习新的知识，并激励和鼓舞学生深入学习各种不同的课题。总而言之，学生和教师都应做出巨大的努力，这样才能保证将来的工程师们具有足够的知识去设计和开发富有创新的工业方案。

在这里，我要对齐蓉教授为这本好书给出的创意和贡献表示深深的感谢！

知识是愿景的种子！

愿景是创新的基础！

创新来自于工程师的开发！

弗朗茨·恩胡博

贝加莱自动化学院院长