上周结课,改完最后一组学生的综合设计作业,对着屏幕发了半小时呆。
当初要把这块内容加进机械设计综合课,好多人劝我没必要,瞎折腾。现在回头看,折腾得值,坑也踩得真疼。
最初想加这个,完全是被逼的
之前上了十几年的机械设计综合课,有个问题一直绕不开:学生做的产线设计,全是纸上谈兵。传送带画得规规整整,电机选型参数算得一分不差,装配图连公差都标得丝毫不差。问他们,设计完的设备,怎么接入工厂现成的数据系统?全懵。
前年有个毕业的学生回校找我吃饭,说刚入职做的第一个项目,就是给客户设计一台包装设备,所有机械部分都合格,就是因为不知道怎么对接客户的物联平台,硬生生拖了一个月交付,被领导骂到狗血淋头。他说,学校里根本没人提过这回事,出去全靠自己摸。
那时候我就打定主意,要把这块内容加进课程里。找系里申请了几台树莓派当边缘网关,找合作企业要了一套工厂物联平台的试用授权,找实验室腾了半间房间放模拟产线,就开干了。

第一节课就炸了。一半学生连什么是设备点位都不知道,更别说把自己设计的传感器信号对接进平台了。我当初想当然,觉得平台有现成的SDK,拖拖拽拽就能连上,哪想到机械设计的培养方案里,根本没开工业通讯相关的基础课。
我站在教室后排,看着一群翻着机械设计手册的学生对着平台后台发呆,瞬间反应过来:第一个坑踩实了,把工程师已经熟练的东西,想当然当成了学生的基础能力。
学生卡得最多的点,完全不在我预设里
我当初备课,把百分之七十的精力放在了平台数据大屏配置、异常告警规则设置这些我以为的重难点上。结果开课之后发现,百分之八十的学生,卡第一步死活动不了。
把自己设计设备的输出信号,变成工厂物联平台能读的数据,这居然是最大的坎。
举个例子,一组做小型分拣产线的学生,光电传感器的位置算得准准的,3D装配模型做得漂漂亮亮,选型也完全符合要求,就是不知道怎么把传感器的计次开关量,转成平台能接收的数值格式。在他们原来的知识体系里,传感器就是图纸上一个符号,一个选型参数,不是能产生流动数据的节点。
说实话,我那时候才反应过来,我们教了这么多年设计,从来没把「数据」当成设计的一部分,只把零件、结构、公差当成设计的核心。
没办法,当场停掉原来的进度,加了一次两小时的实操 Workshop,不讲什么通讯原理,就一步一步教:怎么把IO信号转成平台认的JSON格式,怎么填设备的唯一标识,怎么测通不通。

调通了通讯,还是出问题。有一组学生折腾了一整节课,平台一直显示设备离线,最后查出来是实验室的WiFi封了边缘网关的对外端口。我跟着他们蹲在实验台底下查IP改端口,汗顺着脖子往下流,突然就想通了,我们教设计,从来没教过「现场适配」这回事。你设计得再完美,符合所有图纸要求,连不上工厂现有网络,就是废的。
上完这轮课,才懂加这块内容的意义

之前系里教研会,还有老教师说,工厂物联是自动化、计算机那边的事,我们机械设计教好画图选型就行,凑什么热闹。我之前也犹豫,上完这轮课,不犹豫了。
现在去工厂看看,新进场的设备,哪有不要求连入甲方物联平台的?你设计出来的设备,不能提供运行数据,不能远程看状态,人家根本不会用你的。只会画图画公差的机械设计师,早就跟不上现在的需求了。
这次课印象最深的一个学生,原来做设计永远选参数最高、余量留最大的零件,这次做完自动改了设计。原来他选的是1.5kw的电机,连入平台之后,运行的能耗曲线一直飘红,负载率才不到百分之三十,他自己都不好意思,回头改成0.75kw的,刚好满足要求,还省了成本降了能耗。
我们在课堂上喊一万遍「面向全生命周期设计」「轻量化设计」,不如学生自己在物联平台上,亲眼看到自己设计的设备跑出来的能耗曲线,来得印象深刻对吧。
不过话说回来,这次尝试还是留了一堆遗憾。比如这次只做了数据采集,没让学生做反向控制,下次开课得加上。还有,这次用的是平台给的通用模板,下次得留足够的空间,让学生根据不同的设计场景改自己需要的监控界面。
我把这轮课学生踩过的所有坑,整理成了一张对接检查清单,下次上课直接发给学生,不用大家再绕同样的弯。当老师不就是这样,把外面工厂已经在发生的变化,提前搬到课堂上,让学生现在踩坑,总比出去工作了再踩坑强。