船舶动力装备智能化发展与人员职业培训要求分析

童大鹏，尤 江，蔡镇坤

（海军士官学校，安徽 蚌埠 233012）

随着人工智能引领的新一轮工业革命的到来，工业技术正从信息化、数字化加速向智能化演变。船舶动力装备是以机械、电气、电子设备为主体，工业自动化技术为驱动的综合系统，在实现机舱自动化的基础上，也在逐步向着智能化、无人化发展，船舶动力专业人员的岗位工作任务、职能使命也在发生着变化[1]。其职业能力如何提升以适应装备智能化发展，职业培训又该如何优化升级，这些都是需要关注并亟待解决的问题。

1 船舶动力装备智能化现状

船舶动力装备作为工业系统的典型应用，自动化一直是其技术发展的主要内容之一，主要包括装备状态监测、运行控制、参数显示和报警保护4个方面，其技术基础主要是工业自动化（船舶机舱自动化）。通过采用大量的传感器来代替人工的参数测量和数据采集，采用PLC和工控计算机对测量和采集的信息进行处理和运算，再通过各种执行器来执行控制指令，从而在一定程度上解放了专业技术人员的眼睛、脑和手，减轻了他们在专业值班中的工作负荷，降低了人工操作存在的误差和失误，提高了动力装置的控制效率和运行可靠性。由于船舶动力装备存在能量转换、燃烧、传热、机械运动、流体运动、摩擦、碰撞等多种物理和化学过程，其工作复杂程度决定了不仅操控和管理的工作量大，设备状态监测、故障预测、技术维护决策、维修决策等更需要大量的智力和物力的支持。自上世纪八十年代以来，国内就一直在围绕船舶动力装备的状态监测和故障诊断开展研究并应用于实船。主要是通过传感器测取与船舶动力装备运行相关的状态信息，采用专家系统、神经网络、模糊数学、故障树等技术，对故障原因进行分析判断、对故障趋势进行预测。目前船舶动力装备的状态监测与故障诊断还处在不断研究、缓慢应用的阶段，主要是状态监测技术已发展较为成熟，但在故障诊断方面，基于解析模型和基于信号处理的方法都存在一定局限性，基于人工智能的方法则还有些理论尚不成熟。

2 船舶动力装备智能化发展趋势

工业智能化就是运用人工智能技术使各类设备升级为具备“自适应能力”，使其成为可主动感知环境变化的智能设备，可以根据感知的信息调整自身的运行模式，始终处于最优状态。智能化使得船舶动力装备具备自适应能力，能够自我感知、自我调节，不仅会引起装备运行管理模式的改变，随之也将带来装备维修保障模式的演变[2-3]。根据中国船级社发布的《船舶智能机舱检验指南》，智能机舱由机械设备状态监测与健康评估系统、辅助决策系统和视情维护系统组成，利用大数据分析技术、智能诊断技术，做到尽早发现、及时处理潜在故障，保证船舶在航行过程中的安全可靠。建立在零部件级、设备级、系统级的智能化，将为维修提供更全面的信息，船舶动力装备智能化的发展将主要体现为3个方面。

2.1 操作运维无人化

目前的无人机舱、无人船舶尚无大规模应用，机舱设备的操作运维还不能脱离人的参与。随着各种动力机械设备、电气设备以及工业控制系统的智能化，船舶动力装备将逐步实现自动运行、自适应调节与管理等，船舶动力专业人员的岗位数量将减少，并转向全船系统管理和维修保障方面。

2.2 状态管理自主化

随着未来智能传感器技术的逐步成熟和大量应用，将可以获取更多、更全的动力设备状态信息，基于大数据的装备智能管理系统不仅能够根据装备实际状态和船舶航行需要来自动调整动力装置的运行，还能够依靠自动化的装备监控维护设备实现自主的日常维护，包括自清洗、自动净化或更换滑油、自动盘车检查等，将使得船舶动力装备的日常管理内容与现阶段相比发生根本性变革，大大减少人工的工作量。

2.3 诊断维修智能化

以装备状态监测大数据为基础，以智能辅助决策技术为手段，传统的装备维修决策主体将由人转向人机混合，由基于经验的粗放式维修转向基于数据分析的智能化诊断维修。目前正快速发展的装备健康管理技术，将实现对船舶动力装备健康状态的实时监测、分析评估与趋势预测，开展智能化维修分析，自主制定维修方案；智能增材制造技术、智能维修设备的应用也会降低维修技术难度、提高维修质量，使船舶在航维修能应对更多复杂故障、维修质效能够显著提升[4]。

3 智能化背景下的船舶动力专业人员职业培训要求分析

人工智能引发的技术革命，带来的不仅是生产技术、装备技术的变革，更是工作内容的变革、职业的变革。

3.1 工业4.0背景下技术工人职业能力的变化

工业4.0 时代，工业生产将升级为“无人工厂”模式，人在生产中从事的工作内容不同了，低端的生产活动将交给机器人，人将从事计划、协调、创新和决策等更高端的工作[5]。因此，未来技术工人的职责将从简单的执行层面转为更加复杂而重要的控制、操作和规划等多个层面。传统的重复性体力劳作不再重要，而再加工、维护和系统维修等工作变得重要。在这一背景下，工业生产对技术工人职业能力需求的变化体现在：一是由简单工作任务处理能力向综合职业能力转变；二是由单一的专业能力向多学科融合能力转变；三是由规模化生产操作能力向创新创意能力转变；四是由维持性学习能力向持续终身学习能力转变。

3.2 船舶动力专业人员职业能力的变化

由于船舶动力装备智能化使得装备控制更加得简单、智能，“无人机舱”在船舶上也在逐步实现，新型人才必须具备机器所不具备的能力。德国人工智能研究中心首席执行官沃尔夫冈·瓦尔斯特博士认为，即使是在工业4.0 时代，工厂里也不会空无一人。因为将有越来越多的岗位要求能对联网的机器进行编程和维护，并且在机器发生故障时，能够马上维修使之恢复正常，除了编程还要能解读复杂数据，与管理人员组成团队，协同工作。因此，装备智能化发展要求船舶动力专业人员具备以下4种能力。

1）持续学习能力。要有高效的学习方法和信息搜集、分析、判断的能力，以应对技术爆炸、信息爆炸带来的海量知识更新，同时，针对大量应用自动控制技术的装备、设备，要有在计算机上收集、解析数据的知识和技能。毕竟在将来，装备的运行情况、故障情况等信息可能都是在集控台、工控机上获取，而不是通过现场的观察、测量等传统手段。

2）管理决策能力。船舶动力装置结构和工作的复杂性决定了其即使实现了智能化，也一定有更为复杂的现场仪表和信息采集处理、控制设备及网络，这些设备、管线、网络的运行依然离不开人工，岗位人员需要管理好庞大且复杂的自动化装备及系统，同时要根据船舶自身状态、航行工况要求、海区海况变化等及时准确调整动力装备的控制策略，要能参与装备维护、维修决策和方案制定，这些都要求人员具备更全面的装备管理和决策能力。

3）应变处置能力。人工智能虽然能一定程度上替代人工，但面对复杂的外界变化，还不能完全具备人的判断和应变能力，尤其是在实际环境下，船舶动力装备可能会有系统受损、控制失灵、超限运行等极端特殊的突发情况，这时人员的应变和处置能力就显得尤为关键和重要，要能够快速做出反应、掌握装备系统的应急操作、具备装备特殊使用的经验等。

4）创新思维能力。船舶动力装备智能化逐步发展的过程中，可能也会带来一系列全新的问题，比如系统耦合问题、控制相互干扰、设备稳定性不高等，以及如何优化现有的装备运行管理方法和维护管理制度、如何组织多个专业的人员联合开展维修等，这些问题现阶段的人工智能解决不了，都需要人发挥自己特有的创造性思维能力去解决。

3.3 船舶动力专业人员职业培训改革要求

为应对工业4.0 时代的到来，培养未来多元化、创新型卓越工程人才，在国家层面早已经开始行动。自2017 年2 月以来，教育部提出并大力推进“新工科”建设。“新工科”建设突出体现了工程教育的“五个新”，即新理念、新结构、新模式、新质量、新体系。对于船舶动力装备技术人才的培养，也需要从“五个新”着手，探索“新工科”背景下的职业技术人才培养模式和平台[6]。具体来说，在理念上，应以船舶动力装备智能化发展和岗位任职需求为导向，牵引人才培养方案和教育理念的改革；在结构上，注重理论与实践相结合、课上与课下相结合、工厂与课堂相结合，提供人才创新实践新平台；在模式上，探索校企联合、产教融合、一体化培养的新型职业技能人才培养模式；在质量上，树立以输出高技能专业人才、提升船舶动力装备保障能力为重的目标；在体系上，构建并不断完善船舶动力装备智能化人才培养的专业群、专业课程体系、训练条件体系、职业能力认证体系。

4 思考和建议

面对新变革和新要求，当前船舶动力专业人员培训还需要迅速做出反应，以解决目前尚存在的问题：一是专业课程设置滞后，人员知识结构片面、视野狭窄，理论基础薄弱、综合素养不高。二是教学模式和评价方式滞后，工学结合、校企融合还不深入，人员所接受的反复的、单一技能的训练，与真实岗位工作任务和智能化工作场景的复杂性、开放性和多维性不相匹配。三是教学训练条件和方法手段滞后，创新教育不足，人员独立思考、解决问题的能力缺乏。人工智能时代的职业教育转型升级有很多问题要解决，有很长的路要走，结合当前实际，应该从3个方面入手。

1）培训层次升级，由职业技术向工程应用转变。船舶动力装备包括船舶主机、传动装置、监控设备、辅助机械等多种设备（机械、电气、电子），涉及热力学、流体力学、传热学、自动控制、计算机、电子电路等多个基础学科，以及装备结构原理、装备运行管理、装备状态监测与故障诊断等多门专业课程，随着人工智能技术的融入，还将涉及到机器学习、人机交互技术、算法设计与分析、数据分析与大数据挖掘、物联网技术应用型等多种新技术和新学科，高职专科的人才培养定位已不能适应，职业技能型人才培养应向工程人才培养转变。

2）培训专业升级，由单一专业向多专业融合转变。装备智能化对传统岗位工作任务的重构，要求人才要有跨学科视野和思维以及多专业的融合能力，船舶动力专业人员的培训应打破传统的学科界限，放宽专业口径，淡化专业对口概念，进行专业重组、课程重构，机、电不同专业相互之间彼此渗透，以及与信息、电子、计算机等跨学科的研究与教学，形成宽基础、宽口径、模块化的专业体系和课程结构，构建起多学科交叉的综合知识和技术结构。

3）培训方法升级，由传统教学向新高职教育教学转变。现阶段的船舶动力专业人员培训虽早已走上现代职业技术教育的道路，但或多或少还保留着学历教育、学科教育的痕迹，相对落后的教学方法手段和配套教学训练条件，已不能适应当前装备智能化发展带来的多专业多岗位融合、新知识新技能增多对培训的要求。因此，需要广泛采用项目教学、情境教学、模块化教学等先进职业教育教学方法，提高教学质量；通过使用各种技术手段（如虚拟现实、增强现实、在线课程等）和开展实习实践活动，培养人员解决问题的能力；加快建设人工智能实验室、装备智能控制实训室、新装备综合训练模拟器等训练条件，提升人员的信息化、智能化素养和技能水平。