船舶動力裝備智能化發展與人員職業培訓要求分析

童大鵬，尤 江，蔡鎮坤

（海軍士官學校，安徽 蚌埠 233012）

隨著人工智能引領的新一輪工業革命的到來，工業技術正從信息化、數字化加速向智能化演變。船舶動力裝備是以機械、電氣、電子設備為主體，工業自動化技術為驅動的綜合系統，在實現機艙自動化的基礎上，也在逐步向著智能化、無人化發展，船舶動力專業人員的崗位工作任務、職能使命也在發生著變化[1]。其職業能力如何提升以適應裝備智能化發展，職業培訓又該如何優化升級，這些都是需要關注并亟待解決的問題。

1 船舶動力裝備智能化現狀

船舶動力裝備作為工業系統的典型應用，自動化一直是其技術發展的主要內容之一，主要包括裝備狀態監測、運行控制、參數顯示和報警保護4個方面，其技術基礎主要是工業自動化（船舶機艙自動化）。通過采用大量的傳感器來代替人工的參數測量和數據采集，采用PLC和工控計算機對測量和采集的信息進行處理和運算，再通過各種執行器來執行控制指令，從而在一定程度上解放了專業技術人員的眼睛、腦和手，減輕了他們在專業值班中的工作負荷，降低了人工操作存在的誤差和失誤，提高了動力裝置的控制效率和運行可靠性。由于船舶動力裝備存在能量轉換、燃燒、傳熱、機械運動、流體運動、摩擦、碰撞等多種物理和化學過程，其工作復雜程度決定了不僅操控和管理的工作量大，設備狀態監測、故障預測、技術維護決策、維修決策等更需要大量的智力和物力的支持。自上世紀八十年代以來，國內就一直在圍繞船舶動力裝備的狀態監測和故障診斷開展研究并應用于實船。主要是通過傳感器測取與船舶動力裝備運行相關的狀態信息，采用專家系統、神經網絡、模糊數學、故障樹等技術，對故障原因進行分析判斷、對故障趨勢進行預測。目前船舶動力裝備的狀態監測與故障診斷還處在不斷研究、緩慢應用的階段，主要是狀態監測技術已發展較為成熟，但在故障診斷方面，基于解析模型和基于信號處理的方法都存在一定局限性，基于人工智能的方法則還有些理論尚不成熟。

2 船舶動力裝備智能化發展趨勢

工業智能化就是運用人工智能技術使各類設備升級為具備“自適應能力”，使其成為可主動感知環境變化的智能設備，可以根據感知的信息調整自身的運行模式，始終處于最優狀態。智能化使得船舶動力裝備具備自適應能力，能夠自我感知、自我調節，不僅會引起裝備運行管理模式的改變，隨之也將帶來裝備維修保障模式的演變[2-3]。根據中國船級社發布的《船舶智能機艙檢驗指南》，智能機艙由機械設備狀態監測與健康評估系統、輔助決策系統和視情維護系統組成，利用大數據分析技術、智能診斷技術，做到盡早發現、及時處理潛在故障，保證船舶在航行過程中的安全可靠。建立在零部件級、設備級、系統級的智能化，將為維修提供更全面的信息，船舶動力裝備智能化的發展將主要體現為3個方面。

2.1 操作運維無人化

目前的無人機艙、無人船舶尚無大規模應用，機艙設備的操作運維還不能脫離人的參與。隨著各種動力機械設備、電氣設備以及工業控制系統的智能化，船舶動力裝備將逐步實現自動運行、自適應調節與管理等，船舶動力專業人員的崗位數量將減少，并轉向全船系統管理和維修保障方面。

2.2 狀態管理自主化

隨著未來智能傳感器技術的逐步成熟和大量應用，將可以獲取更多、更全的動力設備狀態信息，基于大數據的裝備智能管理系統不僅能夠根據裝備實際狀態和船舶航行需要來自動調整動力裝置的運行，還能夠依靠自動化的裝備監控維護設備實現自主的日常維護，包括自清洗、自動凈化或更換滑油、自動盤車檢查等，將使得船舶動力裝備的日常管理內容與現階段相比發生根本性變革，大大減少人工的工作量。

2.3 診斷維修智能化

以裝備狀態監測大數據為基礎，以智能輔助決策技術為手段，傳統的裝備維修決策主體將由人轉向人機混合，由基于經驗的粗放式維修轉向基于數據分析的智能化診斷維修。目前正快速發展的裝備健康管理技術，將實現對船舶動力裝備健康狀態的實時監測、分析評估與趨勢預測，開展智能化維修分析，自主制定維修方案；智能增材制造技術、智能維修設備的應用也會降低維修技術難度、提高維修質量，使船舶在航維修能應對更多復雜故障、維修質效能夠顯著提升[4]。

3 智能化背景下的船舶動力專業人員職業培訓要求分析

人工智能引發的技術革命，帶來的不僅是生產技術、裝備技術的變革，更是工作內容的變革、職業的變革。

3.1 工業4.0背景下技術工人職業能力的變化

工業4.0 時代，工業生產將升級為“無人工廠”模式，人在生產中從事的工作內容不同了，低端的生產活動將交給機器人，人將從事計劃、協調、創新和決策等更高端的工作[5]。因此，未來技術工人的職責將從簡單的執行層面轉為更加復雜而重要的控制、操作和規劃等多個層面。傳統的重復性體力勞作不再重要，而再加工、維護和系統維修等工作變得重要。在這一背景下，工業生產對技術工人職業能力需求的變化體現在：一是由簡單工作任務處理能力向綜合職業能力轉變；二是由單一的專業能力向多學科融合能力轉變；三是由規?；a操作能力向創新創意能力轉變；四是由維持性學習能力向持續終身學習能力轉變。

3.2 船舶動力專業人員職業能力的變化

由于船舶動力裝備智能化使得裝備控制更加得簡單、智能，“無人機艙”在船舶上也在逐步實現，新型人才必須具備機器所不具備的能力。德國人工智能研究中心首席執行官沃爾夫岡·瓦爾斯特博士認為，即使是在工業4.0 時代，工廠里也不會空無一人。因為將有越來越多的崗位要求能對聯網的機器進行編程和維護，并且在機器發生故障時，能夠馬上維修使之恢復正常，除了編程還要能解讀復雜數據，與管理人員組成團隊，協同工作。因此，裝備智能化發展要求船舶動力專業人員具備以下4種能力。

1）持續學習能力。要有高效的學習方法和信息搜集、分析、判斷的能力，以應對技術爆炸、信息爆炸帶來的海量知識更新，同時，針對大量應用自動控制技術的裝備、設備，要有在計算機上收集、解析數據的知識和技能。畢竟在將來，裝備的運行情況、故障情況等信息可能都是在集控臺、工控機上獲取，而不是通過現場的觀察、測量等傳統手段。

2）管理決策能力。船舶動力裝置結構和工作的復雜性決定了其即使實現了智能化，也一定有更為復雜的現場儀表和信息采集處理、控制設備及網絡，這些設備、管線、網絡的運行依然離不開人工，崗位人員需要管理好龐大且復雜的自動化裝備及系統，同時要根據船舶自身狀態、航行工況要求、海區海況變化等及時準確調整動力裝備的控制策略，要能參與裝備維護、維修決策和方案制定，這些都要求人員具備更全面的裝備管理和決策能力。

3）應變處置能力。人工智能雖然能一定程度上替代人工，但面對復雜的外界變化，還不能完全具備人的判斷和應變能力，尤其是在實際環境下，船舶動力裝備可能會有系統受損、控制失靈、超限運行等極端特殊的突發情況，這時人員的應變和處置能力就顯得尤為關鍵和重要，要能夠快速做出反應、掌握裝備系統的應急操作、具備裝備特殊使用的經驗等。

4）創新思維能力。船舶動力裝備智能化逐步發展的過程中，可能也會帶來一系列全新的問題，比如系統耦合問題、控制相互干擾、設備穩定性不高等，以及如何優化現有的裝備運行管理方法和維護管理制度、如何組織多個專業的人員聯合開展維修等，這些問題現階段的人工智能解決不了，都需要人發揮自己特有的創造性思維能力去解決。

3.3 船舶動力專業人員職業培訓改革要求

為應對工業4.0 時代的到來，培養未來多元化、創新型卓越工程人才，在國家層面早已經開始行動。自2017 年2 月以來，教育部提出并大力推進“新工科”建設?！靶鹿た啤苯ㄔO突出體現了工程教育的“五個新”，即新理念、新結構、新模式、新質量、新體系。對于船舶動力裝備技術人才的培養，也需要從“五個新”著手，探索“新工科”背景下的職業技術人才培養模式和平臺[6]。具體來說，在理念上，應以船舶動力裝備智能化發展和崗位任職需求為導向，牽引人才培養方案和教育理念的改革；在結構上，注重理論與實踐相結合、課上與課下相結合、工廠與課堂相結合，提供人才創新實踐新平臺；在模式上，探索校企聯合、產教融合、一體化培養的新型職業技能人才培養模式；在質量上，樹立以輸出高技能專業人才、提升船舶動力裝備保障能力為重的目標；在體系上，構建并不斷完善船舶動力裝備智能化人才培養的專業群、專業課程體系、訓練條件體系、職業能力認證體系。

4 思考和建議

面對新變革和新要求，當前船舶動力專業人員培訓還需要迅速做出反應，以解決目前尚存在的問題：一是專業課程設置滯后，人員知識結構片面、視野狹窄，理論基礎薄弱、綜合素養不高。二是教學模式和評價方式滯后，工學結合、校企融合還不深入，人員所接受的反復的、單一技能的訓練，與真實崗位工作任務和智能化工作場景的復雜性、開放性和多維性不相匹配。三是教學訓練條件和方法手段滯后，創新教育不足，人員獨立思考、解決問題的能力缺乏。人工智能時代的職業教育轉型升級有很多問題要解決，有很長的路要走，結合當前實際，應該從3個方面入手。

1）培訓層次升級，由職業技術向工程應用轉變。船舶動力裝備包括船舶主機、傳動裝置、監控設備、輔助機械等多種設備（機械、電氣、電子），涉及熱力學、流體力學、傳熱學、自動控制、計算機、電子電路等多個基礎學科，以及裝備結構原理、裝備運行管理、裝備狀態監測與故障診斷等多門專業課程，隨著人工智能技術的融入，還將涉及到機器學習、人機交互技術、算法設計與分析、數據分析與大數據挖掘、物聯網技術應用型等多種新技術和新學科，高職?？频娜瞬排囵B定位已不能適應，職業技能型人才培養應向工程人才培養轉變。

2）培訓專業升級，由單一專業向多專業融合轉變。裝備智能化對傳統崗位工作任務的重構，要求人才要有跨學科視野和思維以及多專業的融合能力，船舶動力專業人員的培訓應打破傳統的學科界限，放寬專業口徑，淡化專業對口概念，進行專業重組、課程重構，機、電不同專業相互之間彼此滲透，以及與信息、電子、計算機等跨學科的研究與教學，形成寬基礎、寬口徑、模塊化的專業體系和課程結構，構建起多學科交叉的綜合知識和技術結構。

3）培訓方法升級，由傳統教學向新高職教育教學轉變?，F階段的船舶動力專業人員培訓雖早已走上現代職業技術教育的道路，但或多或少還保留著學歷教育、學科教育的痕跡，相對落后的教學方法手段和配套教學訓練條件，已不能適應當前裝備智能化發展帶來的多專業多崗位融合、新知識新技能增多對培訓的要求。因此，需要廣泛采用項目教學、情境教學、模塊化教學等先進職業教育教學方法，提高教學質量；通過使用各種技術手段（如虛擬現實、增強現實、在線課程等）和開展實習實踐活動，培養人員解決問題的能力；加快建設人工智能實驗室、裝備智能控制實訓室、新裝備綜合訓練模擬器等訓練條件，提升人員的信息化、智能化素養和技能水平。