新工科船舶工業軟件人才培養機制探索與實踐

李麗潔，韓啟龍，丁彤彤

（哈爾濱工程大學，黑龍江哈爾濱 150009）

一、船舶工業軟件現狀

（一）總體狀況

目前我國船舶工業使用的大多數軟件都是從國外引進的。我國的一些研究所和國有企業從20 世紀末就開始嘗試將軟件技術應用到船舶工業，在船舶工業也有自主研發設計的工業軟件，其功能基本覆蓋船舶全生命周期需要。但從實際考察情況來看，國產工業軟件在船舶工業市場占有率相對較低。

（二）設計軟件（CAD）

在設計軟件方面，滬東中華研發的SPD 和上海船舶工藝研究所研發的SB3DS 軟件，特別是滬東中華的SPD 突破了船舶海量模型高性能顯示等多項關鍵技術，已經在國內許多船廠實地應用，基本能夠滿足生產設計的要求[1]。

（三）制造軟件（CAM）/ 評估軟件（CAE）

在制造軟件、評估軟件方面，“中國數值水池虛擬試驗系統V1.0”由哈爾濱工程大學與中船708 所等聯合發布，實現船舶與海洋結構物流體動力響應過程的高精度虛擬實驗，是我國完全自主研發的船舶流體性能評估軟件，其中24 套核心求解器具有完全自主知識產權。中國船級社（China Classification Socieity）與哈爾濱工程大學聯合開發了COMPASS-WALCS 三維波浪載荷計算軟件。中船702 所開發了大型浮體結構三維水彈性分析程序（THAFTS）軟件，主要用于波浪載荷計算和響應預報，以及具有自主知識產權的噪聲控制設計評估軟件CABINNOISE 等[2]。

（四）運維軟件

在運維軟件方面，中國船級社（CCS）開發了基于三維模型的船舶維護保養系統（METE）、船舶航行最佳縱傾優化軟件系統OTA 以及船舶能耗綜合分析評估系統，七〇二所自主開發了結構安全性長期監測系統LOTUS 以及面向試驗全過程及過程數據的管理平臺ORIENT TDM等。

（五）總結

從研發技術水平角度評估國產工業軟件，其水平與國外工業軟件相當，但從用戶的角度出發，其可用性、用戶體驗、配套軟硬件的完善程度、信息貫通性等仍存在差距。我國船舶工業行業，不同企業、科研院所，使用的工業軟件平臺各不相同，存在嚴重的信息數據資源重復，造成了數據冗余和資源浪費。當務之急是增強船舶工業軟件自主研發并實際應用，打通全息立體管理環路，挖掘數據潛力，搭好數據貫通橋。

數字化、智能化是船舶工業未來發展的一個重要方向，工業軟件的自主研發是保障船舶工業自主可控發展的前提，是穩步推進船舶工業實施智能制造的重要基礎，因此需產學研以及船舶、軟件、計算機跨領域合作，從行業層面統一規劃、協同發展，實現國產工業應用軟件研發系統性突破，開展新一代工業應用軟件體系的研發，保障船舶工業數字化、智能化技術的可持續發展。軟件人才作為船舶工業軟件自主發展的核心，面臨基礎科學薄弱、工程實踐能力不高、行業理解欠缺等挑戰，所以填補高校中船舶工業軟件人才培養空白，培養高質量的船舶工業軟件人才勢在必行，改革思路如圖1 所示。

圖1 船舶工業軟件人才培養改革思路

二、船舶工業軟件人才培養標準

近年來，我國船舶工業加速結構化調整和轉型升級，加強技術創新，大力發展高技術、高附加值產品，由產業鏈中低端向中高端演進，加快新舊動能轉化，相應地對專業人才培養標準也呈現層級化立體式特征，有以下幾方面特點。

（一）復合性

傳統技術研發人才的要求比較單一，只要具有專業知識和專業能力即可。但整個產業競爭態勢已經發生了較大的變化，產業鏈頂端的研發設計環節盡管產值不到5%，但是決定了工程的建設周期、建設成本，也決定了整條產業鏈的盈利能力，這就要求研發設計人員必須要懂經營、懂成本控制[3]。船舶海洋工程裝備產業鏈長，技術研發人員要與產業上下游相關部門密切合作，敏銳地發現問題、快速解決問題，這就要求專業人才在具備深厚的專業功底和獨立工作能力的同時，還要具備較強的團隊合作、溝通協調、組織領導和壓力調適能力。

船舶與海洋工程行業是高度國際化競爭的行業，外向型特征十分明顯，尤其是該產業的高精尖技術仍掌握在部分發達國家，在總裝制造方面，我國跟日本、韓國仍有一定差距，這就要求從業人員不僅在語言方面能夠流暢對接，而且要具有國際化視野和全球化思維，成為具有專業素養的國際化人才。

當今國際形勢與行業發展格局還對從業人員的“紅專”品質提出了更高的要求。這就要求院校在人才培養和培育的全過程中，以現代造船模式下的崗位為任務主線，將職業素養、職業精神的培養融入教育環節，將產業標準轉化為評價標準，強化責任意識，鼓勵學生立志高遠、視野開闊，愿意把自己的事業和國家的戰略產業發展結合起來，為海洋事業發展作出貢獻。

（二）實踐性

船舶與海洋工程裝備數字化、信息化、智能化是國家戰略需求，是行業發展趨勢，是產業二次跨越的重要驅動力和轉型升級的必然選擇。近年來，國家積極搭建船舶與海洋工程裝備全生命周期大數據平臺，力求實現船舶與海洋工程全生命周期數字化、信息化、智能化的設計制造和運維服務體系，全力推進船舶海洋工程高端制造業的整體升級。

產業的轉型升級離不開專業人才的推動，相應的船舶與海洋工程裝備產業需要引入大量的數字化、信息化、智能化人才，包括但不限于軟件工程、計算機科學、大數據分析、人工智能、機器人等專業領域，與既有人才組成攻關團隊，通過技術、研發、設計引領，優化生產模式，促進整個產業新舊動能轉化。船舶與海洋工程裝備產業也需要高端技術工人，既懂機械、焊接等傳統技術，也懂得智能制造核心關鍵技術，如智能產線工藝設計與管理、智能產線控制與運維、智能設計能力優化、產品全生命周期管理、工業大數據應用等。具備工科實踐探究活動中的實際操作能力、實驗能力、對工作理論和操作的表達能力等，做到有認知、能應用、可融合式提升，推動整個產業從“制造”向“智造”發展[4]。綜上所述，船舶工業軟件人才既要掌握實際技術，又要能夠解決實際問題。

（三）創造性

習近平總書記指出：“創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力，也是中華民族最深沉的民族稟賦。在激烈的國際競爭中，惟創新者進，惟創新者強，惟創新者勝。”人才是創新的根基，創新驅動實質上是人才驅動。如今培養創造型人才應注重以下三方面。

1.積極探索，強調原創。積極深入探索領域知識，強調科研人員原創科學新思想、新技術。

2.聚焦熱點，另辟蹊徑。科學問題往往來源于世界科技前沿的熱點、難點以及新興領域，聚焦熱點、難點以及新興領域的基礎研究和關鍵技術研究。

3.目標導向，破解難題。面向國家重大戰略需求，以目標為導向，破解科技難題，將研究成果落地應用。

三、船舶工業軟件人才培養機制探索與實踐

隨著大數據、人工智能、物聯網等新一代技術的突破性進展，全球制造產業面臨新的科技革命和產業革命，“制造強國”“海洋強國”等國家重大戰略為我國制造業的快速發展、轉型升級提供了強大的支撐，也對我國在相關領域的高等教育人才培養提出了新的挑戰。船舶工業軟件作為支撐國家未來海洋戰略發展的重要組成部分，因其涉及多學科多專業知識的交叉融合，傳統的工科專業難以滿足未來發展的人才需求，高校需要從培養模式、課程體系建設、教學管理、質量保證等方面建立新的培養模式，以滿足新環境下對未來戰略人才的新要求。

（一）培養模式

哈爾濱工程大學計算機科學與技術學院以《中國軟件工程知識體系C-SWEBOK》與國家質量標準為主，以“學生中心、項目依托、產出導向、持續改進”驅動專業辦學，并依托軟件工程學科、計算機科學與技術學科及相關專業的綜合辦學優勢，與學校“船海”特色學科平臺、學校特色科研項目深度融合，如中國數值水池虛擬試驗系統V1.0。聚焦“面向船舶領域、理論實踐并舉、深度校企合作、多維協同育人”的辦學特色，面向船舶領域大型工業軟件領域，建立“產教融合、產學協同”的校企協同育人模式。

面向船舶領域的大型工業軟件領域，構建由產業需求牽引的多元化校企合作協同育人培養模式[5]。第一，深化與中國船舶集團及所屬企業的人才培養合作，建立產業需求引導、學院辦學主導、校企資源共建共享的人才培養模式。第二，建立企業積極參與、學校主動跟蹤、校企全面反饋機制，根據產業需求從培養方案的制定、教學大綱的編寫、專業課程的講授與考核、工程實踐指導等多方面深度參與學生的培養。第三，根據船舶工業智能化轉型升級需要，與企業合作開展人工智能、云計算、大數據等前沿技術及在船舶工業領域的應用研究與創新實踐，指導學生入企實踐、企業師資到校指導以及實踐育人平臺校企共建，實現校企資源的優化組合與充分利用。第四，加強國際交流，實施積極的外派內引計劃，提升教師出國訪學、學生出國留學力度，邀請國際知名專家學者來校學術交流和合作人才培養；建立青年特區機制，鼓勵引導教師開展高水平科學研究，形成高水平教學科研成果；建立學生創新創業示范特區，參與高水平國際比賽，形成金牌賽事的品牌效應。船舶工業軟件新工科人才培養模式框架圖如圖2所示。

圖2 船舶工業軟件新工科人才培養模式框架圖

（二）課程體系建設

課程體系及課程是人才培養的主要載體，是專業培養方案的核心內容，關系到人才培養目標的實現和專業培養標準的落實[6]。課程體系的總體建設思路是圍繞需求引領、注重實踐、突出特色、層級貫通。

在需求引領方面，通過校內外專家論證等多種形式，以實現專業人才培養目標為導向，以專業發展趨勢、行業企業參與和滿足社會發展需求為出發點，調整優化課程體系，支撐培養目標和畢業要求的整體達成。

在注重實踐方面，從企業實際需求中挖掘實踐內容，建立課內外實踐資源庫，提高實踐課程比重，加強行業實踐內容，提升課內實驗比例，強化課外實踐指導；同時注重采用國產化、開源系統的實踐平臺（如在龍芯、升騰等處理器，或者麒麟、鯤鵬等操作系統上開展實踐訓練），加強實踐平臺自研等。

在課程特色建設方面，增加專業特色課程設置。在軟件工程的主干課程中強化船舶行業相關性，引入船舶工業領域的前沿課程、導論課程，加深學生對船舶行業背景的理解，提升學生利用軟件工程理論知識解決船舶工業智能化轉型升級復雜工程問題的能力。

在層級貫通方面，根據培養層級目標不同，設置相應課程。實現船舶工業軟件學科和專業的本碩博一體化培養，本科課程體系設置側重于將軟件工程基本理論、技術、工具等應用到行業中解決實際問題，注重應用創新能力培養；研究生課程體系側重于具備技術、方法創新能力，具備從行業領域中發現工程問題并加以解決的能力，注重專門人才的培養；博士生則能夠獨立開展科學研究，是具備帶領團隊合作開展科研攻關的領軍人才。

（三）教學管理

教學管理采取特區、首席負責制的新模式。學院設立船舶工業軟件人才培養辦公室、教學與咨詢委員會和教學督導組特區，負責日常教學運轉、教學質量咨詢與監督工作；建立課程責任人制度，負責課程的全過程管理。由本專業具有豐富經驗的教授擔任首席責任教授，并根據反饋的教學評價結果對課程進行持續改進。

（四）質量保障

新工科專業人才培養質量應該樹立五個觀念：以學生為中心、重視過程管理、以戰代練、以戰代學、強調持續改進[7]。建立“五位一體”教學質量保障體系，確保學院人才培養工作持續、穩定發展與提升。通過課程負責人評教、學生評學、專業評建、企業評價和學院聯評的“五個維度”收集信息，并對課程建設合理性、畢業要求達成度、培養目標達成度以及社會行業滿意度四個主要觀測點實行質量監控機制，并建成信息化輔助教學系統，幫助教師持續性改進人才培養質量。建立教學周報制度，學院領導、專業負責人、教學咨詢委員會等根據教學周報改進學院教學管理和人才培養水平。教學環節的監控與評價針對課程教學、專業實習、畢業設計布控的質量要求要點，通過校院、學生監督和評價等方式，促進各個教學環節人才培養質量的提升。

四、結語

船舶軟件設計新工科體系建設任重道遠，建立良好的發展生態是關鍵。要在船舶工業軟件領域培養造就一大批多樣化、創新型卓越工程科技人才，就必須以產業需求來建專業，以技術發展改課程，以學生興趣創方法，從而重構專業結構、更新知識體系、倒逼教育方法，為我國船舶工業軟件的產業發展和國際競爭提供智力和人才支撐，不斷提高船舶與海洋工程領域的新工科教育國際競爭力。