自动化的发展历史与前景

动化的发展历史与前景 自动化的发展历史与前景2010年03月13日星期六2134引言我国的自动化专业最早源于1952年全国高校院系调整时首批设立的专业之一工业企业电气化第一次正式被称为自动化专业是1995年国家教委颁布的工科本科引导性专业目录而到了今天全国设有自动化专业的高等院校已发展到200余所。一部自动化专业的发展史实际上是新中国高等教育事业发展史的一个缩影同时也是新中国工业发展史的一个缩影。伴随国家不同发展阶段的需求我国自动化专业的名称多次改变、专业内容不断调整。但在专业培养目标上一直坚持宽口径通才从而使自动化成为我国工科专业中为数极少的没有对口行业的专业之

一。 今天当我们进入21世纪的时候自动化科学技术不仅面临着挑战、也遇到了前所未有的发展机遇12而与此同时在世界范围内掀起了高等科学工程教育的改革浪潮34。这两方面的因素必将深刻地影响大学自动化专业的发展。 本文通过回顾自动化专业发展过程中的多次专业名称的改变、与相关专业的分合分析、总结了我国自动化专业的特色与特点并在此基础上结合对世界范围内科学与工程教育的整体发展趋势的分析探讨大学本科自动化专业的发展前景与发展趋势以供同行参考。 1我国自动化专业的发展历史 在我国自动化专业的发展历史中有工业自动化专业与自动控制专业两条发展主线其中工业自动化专业最早源于工业企业电气化专业。 20世纪50年代新中国刚成立百废待兴学习苏联组建高等教育体制细分专业。于是分别对应着国家工业建设中的自动化与国防、军事建设中的自动控制先后建立了工业企业电气化专业与自动控制专业当时在不少学校自动控制专业是保密专业。前者经过多次专业名称的演变详见下文逐步发展成为偏重应用、偏重强电的自动化专业而后者保持专业名称自动控制基本不变在早期也有称为自动学与远动学、自动控制系统专业的逐步发展成为偏重理论、偏重弱电的自动化专业并于1995年走到一起合二为一成为统一的自动化专业。1998年按照国家教育部公布的最新高等学校本科专业目录经调整、合并而成的新的自动化专业不仅包括了原来的自动化专业含工业自动化专业与自动控制专业还增加了液压传动与控制专业部分、电气技术专业部分与飞行器制导与控制专业部分。 由此可见一部我国自动化专业的发展史实际上是新中国高等教育事业发展史的一个缩影同时也是新中国工业发展史的一个缩影。下面以工业自动化专业这条发展主线为例详细回顾在其发展过程中的多次专业名称的改变实质是专业内容的变化及其与当时我国工业建设的密切关系。 首先简要回顾一下世界与中国的专业划分历史。我们知道现在通行的专业划分大体上是从19世纪下半叶开始到20世纪上半叶定型的就工科来说基本上是以行业产品为对象来划分的因而被人们形象地称为行业性的专业或行业公会。目前国际上两大类教育体制中以英美为代表的教育体制虽未摆脱行业性的专业体系但一直走的是通才教育之路而以前苏联欧洲接近苏联为代表的教育体制一开始实行的就是专才教育专业分得很细虽然屡经改革但到目前行业性的专业特征仍极为明显。 50年代新中国刚成立后全面学习苏联专业分得很细改革开放以来才逐步向以英美为代表的教育体制靠拢逐渐淡化专业推行通才教育通过多次的专业调整与合并专业总数从最多时的1343种逐步减少到目前的249种虽未摆脱行业性的专业的美名但高校的许多系中大多是一个系只有1个专业而不是过去的多个专业了。 前已提到我国的自动化专业最早源于1952年全国高校大调整时第一批设立的专业--工业企业电气化专业。当时苏联援助我国兴建156个大型工业企业急需电气自动化方面的工程技术人才而培养这类专业技术人才很符合当时以及随后我国工业建设的需要。到了60年代专业名称改为工业电气化及自动化70年代末恢复招生时又改为工业电气自动化专业。这不只是专业名称上的变化而是有其深刻内涵的它反映了我国工业从电气化一步一步向自动化迈进的那段真实历史与发展趋势反映了我国自动化专业如何急国家所急、为国家经济建设服务的那段真实历史与发展总方向。 1993年在历经4年之久的全国第三次本科专业目录修订工作后国家教委颁布了称之为体系完整、比较科学合理、统一规范的普通高等学校本科专业目录。将工业电气自动化和生产过程自动化两个专业合并成立属于电工类的工业自动化专业并由当时的机械工业部归口管理成立高等学校工业自动化教学指导分委员会负责全国工业自动化专业的教学指导工作与此同时自动控制专业则被归属到电子信息类并由当时的电子工业部归口管理成立高等学校自动控制教学指导分委员会负责全国自动控制专业的教学指导工作。经这次专业调整进一步明确了工业自动化专业与自动控制专业的强弱电并重、软硬件兼顾、控制理论和实际系统相结合面向运动控制、过程控制和其他对象控制的共同特点与培养目标也基本确定了工业自动化专业偏重强电、偏重应用自动控制专业偏重弱电、偏重理论的专业特点与分工格局。1995年国家教委颁布了高等学校工科本科引导性专业目录将电工类的工业自动化专业与原电子信息类的自动控制专业合

并为新电子信息类的自动化专业。由于这是引导性专业目录不属于强制执行再加上将工业自动化这一强弱电并重的专业并入属于弱电专业类的电子信息类不利于专业的发展因而许多学校仍然保持工业自动化专业与自动控制专业并存的局面。更由于1996年国家教育部再次委托机械工业部与电子工业部分别成立新的一届即第二届归口管理的高等学校教学指导分委员会使得这一引导性专业并未得到有效的实行。 1998年为适应国家经济建设对宽口径人才培养的需要进一步合并专业与国际通才教育接轨国家教育部公布了经第四次修订的最新普通高等学校本科专业目录。在沿用至今的该目录中专业总数从第三次修订后的504种大幅度地减少到了249种将原目录中属于强电专业类的电工类与属于弱电专业类的电子信息类合并为强弱电合一的电气信息类同时将原属于电工类的工业自动化专业与属于电子信息类的自动控制专业正式合并再加上液压传动与控制专业部分、电气技术专业部分与飞行器制导与控制专业部分组成新的强制执行的属于电气信息类的自动化专业。据统计到目前为止全国已有200余所高校设立了这样的自动化专业。如果把以自动化作为其专业名称一部分的专业如电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化、农业机械化及其自动化等专业包括在内自动化专业无疑已是我国最庞大的专业了。 2我国自动化专业的特色 回顾我国自动化专业的发展史并结合相应时期的我国国民经济建设对自动化人才的需求和自动化事业的发展不难总结出如下几点专业特色 1我国的自动化专业不仅有比较悠久的历史1952年起已有50余年历史而且从自动化专业成立的第一天起就一直是国家急需的专业之一因而了也一直是招生人数最多和分配最受用人单位欢迎的专业之一。 2我国的自动化专业是伴随着我国工业从电气化一步一步向自动化发展而稳健发展的专业方向与主要内容也从最初的突出电气化的工业企业电气化一步一步发展为电气化与自动化并重的工业电气化及自动化、突出电气自动化的工业电气自动化和突出自动化的工业自动化进而在合并专业的教育改革中于1995年与自动控制专业合并成内容更广的自动化专业。从中可以看出我国的自动化专业虽然最初是在学习苏联教育体制的大环境下建立的但在其发展中并没有照搬苏联或美英的办学模式而是结合我国的国情以满足国家需求为主要目标创新发展出来的具有跨行业的专业特征的专业这包括1在专业方向与主要内容上始终抓住了国家经济建设与国防建设中的最主要的发展问题这从专业名称的变化上就能清楚地看出伴随国家在不同发展阶段的需求及时作不断的调整走跨行业的专业发展之路2在专业培养的目标上一开始就不是行业性的逐步拓宽专业口径发展到目前宽口径的通才。 历史表明我国的自动化专业的发展不但符合我国的国情而且具有中国的特色、中国的创新。 3我国从1998年起建立合一的自动化专业不仅完全符合世界范围内拓宽专业面、打破行业性的专业设置的旧体系、实行通才教育的教育发展总趋势完全符合我国现阶段以信息化带动工业化、走新兴工业化道路的国情而且本科自动化专业和自动化科学与技术学科名称相一致有利于同步发展我国的自动化科学与技术学科和本科自动化专业为国家输送更多的自动化人才。 3我国自动化专业的特点 上已分析伴随着我国经济与国防建设我国的自动化专业一步一步从最初的突出电气化、到电气化与自动化并重、再到突出自动化发展过来的具有明显的中国特色、中国创新。在发展过程中还逐步形成了我国自动化专业一些鲜明的特点主要有1具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽广的特点因而利于培养宽口径、多面手、综合复合型人才2得益于具有方法论性质的科学方法、科学思想的熏陶思想更开阔、也更有深度非常利于培养具有创新能力的人才3突出系统与集成的思想、方法有利于培养将才与帅才。 下面就来分别对此作扼要的展开介绍。 3.1多学科交叉的特点--利于培养宽口径人才 众所周知自动化是当代高技术的集中体现与应用6自动化学科是一门多学科交叉的高技术学科7不仅覆盖的面非常宽广而且在自动化学科的结构体系中还包含了其他学科的一些交叉分支。为了适应自动化学科内涵丰富、外延宽广、综合交叉性的学科特点要求自动化学科与专业的基础和知识面要宽、要扎实这无疑有利于培养宽口径、多面手、综合复合型人才符合当前淡化专业、开展通才教育的教育改革方向同时也使得自动化专业的学生需要学习的知识要明显得多也使制订合适的教学计划的难度要大得多。正如从事自动化专业教学工作的老师们常说的在所有学工的学生中学自动化需要的数学知识最多需要的计算机知识仅次于计算机专业。 由于自动化专业学生需要学习的知识多、基础和知识面宽从而毕业生工作的适应面宽且工作易取得成功因而长期以来一直是招生人数多和毕业生受用人单位欢迎的专业之一。 3.2突出的方法论特点--利于培养创新人才 在自动化科学的产生与发展过程中出现了许多重要的科学方法与科学思想不仅对自动化科学与技术的发展起了极其重要的推动作用使自动化学科成为最具方法论性质的学科之一而且也对其它技术学科以及自然科学、

管理科学乃至哲学的发展都做出了贡献。 1源于自动化科学、具有方法论性质的一些常用方法有1反馈的方法--利用偏差进行控制的方法2黑箱的方法--考察输入和输出特性从整体上把握系统的方法3功能模拟方法--不考虑具体形态只考虑不同系统在行为功能上的等效性与相似性4系统的方法--从系统与其组成部分以及系统与环境的相互作用中综合地考察对象以达到最优的处理问题的方法。 2在自动化科学技术产生与发展过程中出现的具有突出的方法论特点的一些概念、科学思想有1稳定性概念--稳定压倒一切。全局稳定、渐进稳定、稳定边界、稳定裕量等概念2分层分级控制的思想自适应、自学习、自组织控制的思想。这些科学方法与科学思想不仅对自动化学科的发展起了极其重要的推动作用也深刻地影响了学习自动化科学技术的学生使他们潜移默化地受到科学方法、科学方法论的熏陶思想更开阔、更活跃也更有深度非常利于培养具有创新能力的人才。 3.3系统、集成的特点--利于培养将才、帅才 我们知道自动化的核心是控制与系统。控制的最基本问题是如何对系统施加控制作用使其表现出预定的行为8控制论的创始人维纳更用原意是舵手与统治者的英文名词cybernetics来命名他的控制论而系统指的是由若干相互依存和相互作用的子系统为达到某些特定目的所组成的完整综合体8系统的性能主要取决于各子系统间的配合与协调还依赖于环境与系统的互动。因此从事自动化工作者特别需要具有以下几方面的能力 1从工程实际问题中抽象出系统问题的分析与综合能力2综合集成分析、建模、控制和优化解决系统问题的能力3理解许多其他学科与专业的技术细节的能力、与其它许多不同领域专家有效地沟通的能力4组织管理、系统协调的能力、担当系统集成者的能力。毋庸置疑对自动化专业的学生的这些能力的培养有利于培养出具有将才、帅才素质的综合复合型人才。 4自动化专业的发展前景与发展趋势 4.1需要从整个教育体系上进行总体思考与改革 众所周知高等教育是为当前与未来的经济、社会发展输送合格人才的。因此高等学校在考虑专业发展中应充分关注经济的、社会的发展与变化并且要有预见性。未来中国、世界发展需要什么样的人才高等科学与工程教育就应该而且能够培养出这样的人才。 但是要真正做到这一点却很困难。即使长期以来一直走通才教育改革之路的英美等国家也远未达到这一点。以英美为代表的教育体制早在20世纪初就已形成的工科教育体系虽经多次改革仍未摆脱行业性的专业设置格局因而自20世纪末以来倍受所在国有识人士的批评被形容为技术上狭窄technicallynarrow的工程教育--学机械的不懂电、学电的不懂机械和狭窄技术narrowlytechnical的工程教育--不懂管理更缺少人文社会科学方面的素养。 我国的情况似乎更为突出。虽然1987年、1993年和1998年三次对普通高等学校本科专业设置进行了大的改革与调整使专业总数从1987年前的1343种降到了1998年调整后的249种但专业过细的情况还是依然存在与美英等国相比仍很严重同时由于未能从体系上进行总体的思考与改革难以改得合理、调整得合理再加上行政、管理的痕迹过重专业设置难以反映科技、经济发展对高等教育要求的变化。此外科技、经济发展又促使一些新的专业应运而生典型的是与环境保护有关的和与生命科学有关的专业这些新的专业不再是行业性的专业而是跨行业的专业。这就更需要从整个教育体系上进行总体的思考与改革。 4.2我国自动化专业的情况 那么作为高等科学工程教育的一部分大学本科自动化专业的情况又如何呢 1我们在前面分析过自动化专业的发展理念与目前的发展情况完全符合整个科学与工程教育的改革与发展的大局当前我国自动化专业是 1符合厚基础、宽口径专业设立的要求的2符合淡化机、电等单机概念突出含机、含电的系统概念的3符合淡化行业性的专业突出跨行业的专业的理念的自动化发展前景。 为建立新的教育体系做出了有益的探索与尝试、提供了新的思路与可供借鉴的经验。 2按目前的发展思路与发展趋势我国的自动化专业应该 1进一步向重视系统与管理的方向发展2进一步淡化机、电、计算机、通信等单机概念突出含机、含电、含计算机、含通信网络的大系统、复杂系统与人机系统的概念3进一步淡化电气信息类的自动化专业的特征向真正的跨行业的专业方向努力以进一步满足经济、社会、科技发展的需求培养出能处理各行各业复杂的系统问题的系统集成者为现代化建设做出新的贡献。 我们有理由相信当人们普遍接受淡化行业性的专业、突出跨行业的专业的理念并打破专业之间的壁垒着手组建各类新的类似于环境保护、生命科学那样跨行业的专业的时候自动化专业完全有可能率先发展成为一个包含目前诸多专业的大专业成为真正的跨行业的专业并在新的专业体系中起更重要的作用。 实际上我们高兴地看到建立这样的新的专业已初见端倪。机械设计制造及其自动化从原有机械设计制造改为目前名、电气工程及其自动化从原有电气工程改为目前名等专业目前均在往自动化方面靠而根据国内众多计算机教育专家历时多年完成的教育改革成果《中国计算机科学与技术学科教程

2002》一书9在其第二章论述计算机科学与技术学科的定义中分析计算机科学与技术学科的根本问题后有一段这样的描述所以简单地讲计算机科学与技术学科的根本问题是什么能被有效地自动化。这也是计算学科的根本问题。 总之从上个世纪末以来各国教育都在反思与积极改革都在探索21世纪人才培养的新的思路规划适应21世纪发展的高等学校专业设置的新体系。虽然至今尚未有明确的结论但对走通才教育路重新审视原以行业公会形式的专业划分体系各国的观点是基本一致的。我们相信在世界各国的共同努力下一套适合21世纪经济、社会和科技发展与人才培养的高等学校专业设置的新体系已经离我们不远