童大鵬，尤 江，蔡鎮(zhèn)坤

（海軍士官學校，安徽 蚌埠 233012）

隨著人工智能引領(lǐng)的新一輪工業(yè)革命的到來，工業(yè)技術(shù)正從信息化、數(shù)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(shè)備為主體，工業(yè)自動化技術(shù)為驅(qū)動的綜合系統(tǒng)，在實現(xiàn)機艙自動化的基礎(chǔ)上，也在逐步向著智能化、無人化發(fā)展，船舶動力專業(yè)人員的崗位工作任務(wù)、職能使命也在發(fā)生著變化[1]。其職業(yè)能力如何提升以適應(yīng)裝備智能化發(fā)展，職業(yè)培訓又該如何優(yōu)化升級，這些都是需要關(guān)注并亟待解決的問題。

1 船舶動力裝備智能化現(xiàn)狀

船舶動力裝備作為工業(yè)系統(tǒng)的典型應(yīng)用，自動化一直是其技術(shù)發(fā)展的主要內(nèi)容之一，主要包括裝備狀態(tài)監(jiān)測、運行控制、參數(shù)顯示和報警保護4個方面，其技術(shù)基礎(chǔ)主要是工業(yè)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(shù)測量和數(shù)據(jù)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(zhí)行器來執(zhí)行控制指令，從而在一定程度上解放了專業(yè)技術(shù)人員的眼睛、腦和手，減輕了他們在專業(yè)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(zhuǎn)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(fù)雜程度決定了不僅操控和管理的工作量大，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)測、技術(shù)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(nèi)就一直在圍繞船舶動力裝備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷開展研究并應(yīng)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(guān)的狀態(tài)信息，采用專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學、故障樹等技術(shù)，對故障原因進行分析判斷、對故障趨勢進行預(yù)測。目前船舶動力裝備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷還處在不斷研究、緩慢應(yīng)用的階段，主要是狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)已發(fā)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(fā)展趨勢

工業(yè)智能化就是運用人工智能技術(shù)使各類設(shè)備升級為具備“自適應(yīng)能力”，使其成為可主動感知環(huán)境變化的智能設(shè)備，可以根據(jù)感知的信息調(diào)整自身的運行模式，始終處于最優(yōu)狀態(tài)。智能化使得船舶動力裝備具備自適應(yīng)能力，能夠自我感知、自我調(diào)節(jié)，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(jù)中國船級社發(fā)布的《船舶智能機艙檢驗指南》，智能機艙由機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與健康評估系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)和視情維護系統(tǒng)組成，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能診斷技術(shù)，做到盡早發(fā)現(xiàn)、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(shè)備級、系統(tǒng)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(fā)展將主要體現(xiàn)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(guī)模應(yīng)用，機艙設(shè)備的操作運維還不能脫離人的參與。隨著各種動力機械設(shè)備、電氣設(shè)備以及工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化，船舶動力裝備將逐步實現(xiàn)自動運行、自適應(yīng)調(diào)節(jié)與管理等，船舶動力專業(yè)人員的崗位數(shù)量將減少，并轉(zhuǎn)向全船系統(tǒng)管理和維修保障方面。

2.2 狀態(tài)管理自主化

隨著未來智能傳感器技術(shù)的逐步成熟和大量應(yīng)用，將可以獲取更多、更全的動力設(shè)備狀態(tài)信息，基于大數(shù)據(jù)的裝備智能管理系統(tǒng)不僅能夠根據(jù)裝備實際狀態(tài)和船舶航行需要來自動調(diào)整動力裝置的運行，還能夠依靠自動化的裝備監(jiān)控維護設(shè)備實現(xiàn)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(nèi)容與現(xiàn)階段相比發(fā)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(tài)監(jiān)測大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以智能輔助決策技術(shù)為手段，傳統(tǒng)的裝備維修決策主體將由人轉(zhuǎn)向人機混合，由基于經(jīng)驗的粗放式維修轉(zhuǎn)向基于數(shù)據(jù)分析的智能化診斷維修。目前正快速發(fā)展的裝備健康管理技術(shù)，將實現(xiàn)對船舶動力裝備健康狀態(tài)的實時監(jiān)測、分析評估與趨勢預(yù)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(shù)、智能維修設(shè)備的應(yīng)用也會降低維修技術(shù)難度、提高維修質(zhì)量，使船舶在航維修能應(yīng)對更多復(fù)雜故障、維修質(zhì)效能夠顯著提升[4]。

3 智能化背景下的船舶動力專業(yè)人員職業(yè)培訓要求分析

人工智能引發(fā)的技術(shù)革命，帶來的不僅是生產(chǎn)技術(shù)、裝備技術(shù)的變革，更是工作內(nèi)容的變革、職業(yè)的變革。

3.1 工業(yè)4.0背景下技術(shù)工人職業(yè)能力的變化

工業(yè)4.0 時代，工業(yè)生產(chǎn)將升級為“無人工廠”模式，人在生產(chǎn)中從事的工作內(nèi)容不同了，低端的生產(chǎn)活動將交給機器人，人將從事計劃、協(xié)調(diào)、創(chuàng)新和決策等更高端的工作[5]。因此，未來技術(shù)工人的職責將從簡單的執(zhí)行層面轉(zhuǎn)為更加復(fù)雜而重要的控制、操作和規(guī)劃等多個層面。傳統(tǒng)的重復(fù)性體力勞作不再重要，而再加工、維護和系統(tǒng)維修等工作變得重要。在這一背景下，工業(yè)生產(chǎn)對技術(shù)工人職業(yè)能力需求的變化體現(xiàn)在：一是由簡單工作任務(wù)處理能力向綜合職業(yè)能力轉(zhuǎn)變；二是由單一的專業(yè)能力向多學科融合能力轉(zhuǎn)變；三是由規(guī)模化生產(chǎn)操作能力向創(chuàng)新創(chuàng)意能力轉(zhuǎn)變；四是由維持性學習能力向持續(xù)終身學習能力轉(zhuǎn)變。

3.2 船舶動力專業(yè)人員職業(yè)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(xiàn)，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(zhí)行官沃爾夫?qū)ね郀査固夭┦空J為，即使是在工業(yè)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(lián)網(wǎng)的機器進行編程和維護，并且在機器發(fā)生故障時，能夠馬上維修使之恢復(fù)正常，除了編程還要能解讀復(fù)雜數(shù)據(jù)，與管理人員組成團隊，協(xié)同工作。因此，裝備智能化發(fā)展要求船舶動力專業(yè)人員具備以下4種能力。

1）持續(xù)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(yīng)對技術(shù)爆炸、信息爆炸帶來的海量知識更新，同時，針對大量應(yīng)用自動控制技術(shù)的裝備、設(shè)備，要有在計算機上收集、解析數(shù)據(jù)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(xiàn)場的觀察、測量等傳統(tǒng)手段。

2）管理決策能力。船舶動力裝置結(jié)構(gòu)和工作的復(fù)雜性決定了其即使實現(xiàn)了智能化，也一定有更為復(fù)雜的現(xiàn)場儀表和信息采集處理、控制設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，這些設(shè)備、管線、網(wǎng)絡(luò)的運行依然離不開人工，崗位人員需要管理好龐大且復(fù)雜的自動化裝備及系統(tǒng)，同時要根據(jù)船舶自身狀態(tài)、航行工況要求、海區(qū)海況變化等及時準確調(diào)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(yīng)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(fù)雜的外界變化，還不能完全具備人的判斷和應(yīng)變能力，尤其是在實際環(huán)境下，船舶動力裝備可能會有系統(tǒng)受損、控制失靈、超限運行等極端特殊的突發(fā)情況，這時人員的應(yīng)變和處置能力就顯得尤為關(guān)鍵和重要，要能夠快速做出反應(yīng)、掌握裝備系統(tǒng)的應(yīng)急操作、具備裝備特殊使用的經(jīng)驗等。

4）創(chuàng)新思維能力。船舶動力裝備智能化逐步發(fā)展的過程中，可能也會帶來一系列全新的問題，比如系統(tǒng)耦合問題、控制相互干擾、設(shè)備穩(wěn)定性不高等，以及如何優(yōu)化現(xiàn)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(yè)的人員聯(lián)合開展維修等，這些問題現(xiàn)階段的人工智能解決不了，都需要人發(fā)揮自己特有的創(chuàng)造性思維能力去解決。

3.3 船舶動力專業(yè)人員職業(yè)培訓改革要求

為應(yīng)對工業(yè)4.0 時代的到來，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才，在國家層面早已經(jīng)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(shè)?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)突出體現(xiàn)了工程教育的“五個新”，即新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系。對于船舶動力裝備技術(shù)人才的培養(yǎng)，也需要從“五個新”著手，探索“新工科”背景下的職業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)模式和平臺[6]。具體來說，在理念上，應(yīng)以船舶動力裝備智能化發(fā)展和崗位任職需求為導向，牽引人才培養(yǎng)方案和教育理念的改革；在結(jié)構(gòu)上，注重理論與實踐相結(jié)合、課上與課下相結(jié)合、工廠與課堂相結(jié)合，提供人才創(chuàng)新實踐新平臺；在模式上，探索校企聯(lián)合、產(chǎn)教融合、一體化培養(yǎng)的新型職業(yè)技能人才培養(yǎng)模式；在質(zhì)量上，樹立以輸出高技能專業(yè)人才、提升船舶動力裝備保障能力為重的目標；在體系上，構(gòu)建并不斷完善船舶動力裝備智能化人才培養(yǎng)的專業(yè)群、專業(yè)課程體系、訓練條件體系、職業(yè)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(yè)人員培訓還需要迅速做出反應(yīng)，以解決目前尚存在的問題：一是專業(yè)課程設(shè)置滯后，人員知識結(jié)構(gòu)片面、視野狹窄，理論基礎(chǔ)薄弱、綜合素養(yǎng)不高。二是教學模式和評價方式滯后，工學結(jié)合、校企融合還不深入，人員所接受的反復(fù)的、單一技能的訓練，與真實崗位工作任務(wù)和智能化工作場景的復(fù)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(chuàng)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(yè)教育轉(zhuǎn)型升級有很多問題要解決，有很長的路要走，結(jié)合當前實際，應(yīng)該從3個方面入手。

1）培訓層次升級，由職業(yè)技術(shù)向工程應(yīng)用轉(zhuǎn)變。船舶動力裝備包括船舶主機、傳動裝置、監(jiān)控設(shè)備、輔助機械等多種設(shè)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(chǔ)學科，以及裝備結(jié)構(gòu)原理、裝備運行管理、裝備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷等多門專業(yè)課程，隨著人工智能技術(shù)的融入，還將涉及到機器學習、人機交互技術(shù)、算法設(shè)計與分析、數(shù)據(jù)分析與大數(shù)據(jù)挖掘、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用型等多種新技術(shù)和新學科，高職?？频娜瞬排囵B(yǎng)定位已不能適應(yīng)，職業(yè)技能型人才培養(yǎng)應(yīng)向工程人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)變。

2）培訓專業(yè)升級，由單一專業(yè)向多專業(yè)融合轉(zhuǎn)變。裝備智能化對傳統(tǒng)崗位工作任務(wù)的重構(gòu)，要求人才要有跨學科視野和思維以及多專業(yè)的融合能力，船舶動力專業(yè)人員的培訓應(yīng)打破傳統(tǒng)的學科界限，放寬專業(yè)口徑，淡化專業(yè)對口概念，進行專業(yè)重組、課程重構(gòu)，機、電不同專業(yè)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(chǔ)、寬口徑、模塊化的專業(yè)體系和課程結(jié)構(gòu)，構(gòu)建起多學科交叉的綜合知識和技術(shù)結(jié)構(gòu)。

3）培訓方法升級，由傳統(tǒng)教學向新高職教育教學轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)階段的船舶動力專業(yè)人員培訓雖早已走上現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)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(yīng)當前裝備智能化發(fā)展帶來的多專業(yè)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(yè)教育教學方法，提高教學質(zhì)量；通過使用各種技術(shù)手段（如虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、在線課程等）和開展實習實踐活動，培養(yǎng)人員解決問題的能力；加快建設(shè)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(yǎng)和技能水平。