劉藝濤 蔣軍
一、引言
近年來我國民用無人機產業蓬勃發展,在無人機設計集成、整機制造、運營服務等環節均處于世界領先水平。無人機是數字技術和制造技術融合的典型代表,與5G通信、人工智能、大數據等列入我國“十四五”規劃綱要的重點前沿技術具備良好的融合基礎,具有巨大市場潛力。[1]無人機產業的高速發展離不開高素質人才支撐,同時也對我國普通本科高校和職業院校無人機相關專業的人才培養提出了新要求。2022年4月新修訂的《中華人民共和國職業教育法》明確:職業教育是與普通教育具有同等重要地位的教育類型,高等職業學校教育由專科、本科及以上教育層次的高等職業學校和普通高等學校實施。職業本科作為完善現代職業教育體系的關鍵一環,正成為職業教育領域研究和實踐熱點。[2-5]目前,無人機行業發展與人才需求匹配性研究主要集中在專科層次職業教育,而在無人機領域的本科層次職業教育人才需求、應用型本科與職業本科區分度等關鍵問題上,尚缺乏有深度的研究。本文通過分析我國民用無人機行業發展現狀,以闡明產業鏈不同環節對不同層次、不同類型人才的需求特征,并給出普通本科高校和職業教育院校設置無人機相關專業的初步建議。
二、我國民用無人機發展現狀
無人機是不攜載操作人員、由動力驅動、可重復使用、利用空氣動力承載飛行、可攜帶有效載荷、在遠程控制或自主規劃的情況下完成指定任務的航空器。無人機與傳統有人駕駛航空器相比,具有智能化程度高、應用范圍廣、制造使用成本低、操作簡便等特點,目前已廣泛應用于農林植保、物流配送、地理測繪、安全巡查、文化娛樂乃至載人運輸等領域。
(一)產業政策
近年來,無人機行業受到各級政府的高度重視和重點支持,國家陸續出臺多項政策,鼓勵民用無人機行業發展與創新。
2017年12月工業和信息化部印發的《關于促進和規范民用無人機制造業發展的指導意見》提出:到2025年,我國民用無人機產值達到1800億元,年均增速25%以上,產業規模、技術水平、企業實力持續保持國際領先勢頭。2022年1月民航局印發的《“十四五”民用航空發展規劃》提出:大力引導無人機創新發展,創新無人機產業生態,支持無人機在郵政快遞物流、城市公共服務、應急救援、公共衛生等領域服務,支持以無人機全產業鏈發展為重點的低空經濟集聚區建設。2022年6月民航局印發的《十四五通航發展專項規劃》提出:大力發展新型智能無人駕駛航空器驅動的低空新經濟,到2025年,無人機企業、無人機飛行小時數、無人機駕駛員執照持有數均大幅增長,同時將制定無人機運行管理技術發展路線圖。
地方政府同樣大力支持無人機產業發展,力求搶占行業發展先機。以廣東省為例,2021年8月印發的《廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃》指出:以廣州、深圳、珠海為依托,突破無人機專用芯片、飛控系統、動力系統、傳感器等關鍵技術,做大做強無人機產業,推動在物流、農業、測繪、電力巡檢、安全巡邏、應急救援等主要行業領域的創新應用。
(二)產業鏈分析
民用無人機產業鏈由上游設計集成、中游整機制造和下游運營服務等環節構成。[6]有部分企業只專注于其中一個環節,也有企業在全產業鏈進行布局。
上游設計集成包括總體設計、集成測試等方面,是技術和創新能力要求較高的環節。對于電力驅動的無人機系統,其設計集成環節涉及的核心零部件包括主控芯片、傳感器、電池、電機、雷達、陀螺儀、攝像機、發動機、電調、遙控器接收器、機體結構件、復合材料、飛控系統、導航系統、圖傳系統、通信系統等。目前我國在無人機上游核心零部件的研發制造能力不斷取得突破,各類芯片的國產化率逐年提升,已基本實現全產業鏈自主可控。
中游整機制造包括軍用無人機和民用無人機,民用無人機主要包括消費級無人機和工業級無人機。生產制造過程的無人機一般由飛行平臺、地面站、任務載荷等組成。整機制造是競爭最為激烈的環節,未來那些僅能夠進行無人機組裝的廠家可能會被淘汰,而那些擁有自主知識產權、具備核心技術和創新能力的企業則更有可能在競爭中勝出。我國無人機整機制造企業分布廣泛,廣東、四川、湖南、海南、陜西、江蘇、上海等省市均在產業規劃中將無人機產業定位為極具發展潛力的優勢產業。其中,廣東省形成了以深圳為核心的無人機產業集群,擁有從零部件制造到無人機整機制造完整的無人機產業鏈條。
下游運營服務主要包括飛行服務、租賃服務、培訓服務等,主要面向國防安保、農林植保、航空拍攝、物流運輸、城市規劃、環境監測、巡檢應急等應用領域。對于消費級無人機,其運營服務的重點在于提供簡單易用的操作指導和安全飛行保障,大部分情況下不涉及額外的維修費用。工業級無人機則需要更加專業的培訓和維修服務,企業通常會提供“產品+服務”的綜合解決方案,除了提供無人機設備本身,還提供飛行操作培訓、維修保養、任務執行等一系列服務。這是工業級無人機運營服務的主要收入來源,有著較高的產業附加值。數據顯示,我國無人機下游應用領域中,農林植保占比最大達30.70%,其次為地理測繪領域占比達26.61%,巡檢領域占比達18.76%,前三大應用領域占比共達72.07%。
(三)主要趨勢
1.行業監管日趨完善
我國現行航空管理制度是基于有人駕駛航空器運行管理模式設計的。《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》(以下簡稱《條例》)是我國無人駕駛航空器領域的首部專門行政法規,于2023年5月31日由國務院、中央軍委公布,自2024年1月1日起施行。為及時銜接《條例》有關制度安排,確保管理鏈條上與民航相關的各節點“落地”和“閉環”,民航局將制定《民用無人駕駛航空器運行安全管理規則》(CCAR92),預期形成涵蓋適航管理、空域管理、交通管理、運行管理、經營管理等完整的無人機法規體系。隨著國家對無人機飛行及相關活動監管制度的不斷完善,將會促進產業持續健康發展。
2.技術突破與融合加快帶動行業發展
“十三五”以來,無人機從軍用到民用、從消費到工業,得到了極為廣泛的應用,眾多產業通過“無人機+”增值賦能,實現了產業升級換代。[6]“十四五”期間,國家瞄準人工智能、量子信息、集成電路、空天科技等前沿領域,實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目。無人機作為具有重大戰略意義的行業,將會與5G網絡通信、人工智能、大數據等前沿技術加速融合,從而帶動行業快速發展。
3.貨運和載人用途的無人機蓄勢待發
目前,以順豐為代表的快遞公司正在研發航空貨運用途的大型無人機,以億航為代表的高科技企業正在研發載人用途的無人駕駛航空器。民航局也在積極推動貨運和載人用途的無人機適航取證工作,已經對無人駕駛和有人駕駛的運輸飛機在融合空域運行做出了規劃。我國貨運和載人用途的無人機在研發制造、試點運行、適航取證等方面都已經處于全球領先地位。可以預見,這又是無人機產業向高端發展的一個新領域。
4.無人化趨勢進一步促進行業發展
隨著我國人口老齡化的趨勢加劇,勞動力成本不斷上升,同時招工難的問題也日益嚴重。工農業生產無人化是必然趨勢,目前在商業航拍、測繪、電力巡線、環保、農情監測、農業植保等領域,工業級無人機都可以很大程度上代替人類作業。因此,無人機產業也必將進一步加速發展。
三、高校無人機專業設置情況
(一)職業院校無人機專業設置
2010年天津現代職業技術學院在全國首先開設低空無人機操控技術專業。2011年西安航空職業技術學院首先開設無人機應用技術專業。2015年高職專業目錄調整,低空無人機操控技術專業和無人機應用技術專業合并為無人機應用技術專業。2021年廣東工貿職業技術學院等17所高職院校首次開設無人機測繪技術專業。
2021年教育部新修訂《職業教育專業目錄》。該新版專業目錄創新性將中職、高職專科、職業本科三個層次的相關專業進行了一體化設計。其中,高職專科有2個無人機相關專業,名稱分別是“無人機測繪技術”和“無人機應用技術”;職業本科有1個專業無人機相關專業,名稱是“無人機系統應用技術”。
近年來,為適應無人機行業高速發展而產生的大量技術技能人才需求,全國開設無人機專業的高職院校同步快速增加。截至2023年,全國職業院校的“無人機應用技術專業”布點數為417個,平均每年增加約40個;“無人機測繪技術專業”布點數為48個,平均每年增加約30個;尚未有院校開設職業本科“無人機系統應用技術”。
(二)普通本科高校無人機專業設置
2016年北京航空航天大學在全國首先向教育部申請新增無人駕駛航空器系統工程專業,2017年獲審批并實施招生。隨后幾年,申請開設此專業的高校迅速增多。截至2022年,全國共有約24所普通高校向教育部申請開設無人駕駛航空器系統工程專業并獲審批。這些高校當中,除了北京航空航天大學、電子科技大學、中國民用航空飛行學院、中國民航大學、南京航空航天大學、沈陽航空航天大學等研究型高校或傳統航空類高校之外,其余基本為應用型地方高校。
四、無人機行業人才需求分析
由前述分析可知,無人機行業的產業鏈較長,不同產業鏈對接特定的學科、專業,適配不同的人才需求。
在上游設計集成環節,涉及電子信息、自動化、飛行器設計、系統工程等學科,對學生的數理知識及學科基礎理論要求較高,一般需要研究型高校本科以上畢業生。由于設計集成環節涉及多學科交叉,單一專業難以培養勝任設計集成環節全部崗位的人才,此環節需要多個專業的畢業生,為行業發展提供多學科滲透支持。
在中游整機制造環節,所涉及學科專業與設計環節類似。但畢業生需要掌握的學科基礎理論深度可以降低,而需要具備的工程應用能力、技術技能水平要求提高。此環節大多數崗位面向本科生,也有少數崗位可以面向專科生。
在下游運營服務環節,會涉及更多的學科專業,同時有寬泛的人才層次需求。對于運輸用途的中大型民用無人機運營服務,行業需要駕駛、運行、維修、適航管理等專門人才。對于工業無人機運營服務,從業人員還需要掌握特定應用領域技術技能的人才,例如無人機地理測繪需要掌握測繪技術技能,無人機編隊飛行需要掌握計算機編程技術技能,無人機農林植保需要掌握農業施藥技術技能,等等。因此,無人機運營服務環節提供的就業崗位遠遠多于設計、制造環節,并且可以覆蓋中職、高職專科、職業本科、普通本科、研究生等幾乎所有人才類型和層次。
五、高校無人機專業設置建議
(一)專科層次高職院校
截至2023年6月,全國普通高等學校有2820所,含本科院校1275所、高職(專科)院校1545所。高職教育以校企合作、產教融合為基本辦學特色,在對接產業發展、服務地方經濟方面具有天然優勢。高職無人機專業近年來蓬勃發展,要堅持主要面向運營服務環節,重點培養在測繪、地理信息、巡檢、安防監控、農林植保、影視拍攝等應用領域,從事無人機操控、維護、數據處理等工作的技術技能型人才。由于無人機應用領域廣泛,專業建設容易陷入“面面俱到、處處不精”的尷尬局面。院校要聚焦行業細分領域,辦出本校無人機專業特色發展之路,避免專業建設同質化。
(二)職業本科高校
2019年5月教育部批準首批15所本科層次職業教育學校。截至2023年9月,全國共設置了33所本科層次職業教育學校。最新一所是2023年6月獲批的深圳職業技術大學。目前,教育部發布的《職業教育專業目錄(2021年)》已規劃職業本科“無人機系統應用技術”專業。當前設立的職業本科院校尚未有開設此專業的,其原因是無人機專業建設基礎扎實的高職院校都未進入本科序列。可以預見的是,在高職院校升本浪潮的推動下,很快就會出現開設職業本科無人機專業的高校。
職業本科無人機專業要堅持對接職業,面向無人機產業高端技術技能崗位,培養能夠創新性解決無人機在系統設計、運行、維護等過程中的復雜工程問題,能夠實施無人機及其相關領域的平臺設計與場景開發、智能飛行控制、多領域信息融合、安全運營保障等工程應用的高層次技術技能人才。畢業生就業面向以運行環節為主,兼顧設計、制造環節相關崗位。
(三)普通本科高校
對于航空類研究型本科高校,可以以航空航天大類的培養模式為基礎,以電子信息、自動化、飛行器設計、系統工程等學科為交叉,重點培養在無人機系統自主控制、智能信息處理、無人機系統設計等領域從事分析、設計、仿真、制造、運行等方面的“學術型與工程型相結合”的寬口徑、復合型人才。畢業生就業面向以設計環節為主,兼顧制造、運行環節。需要指出的是,無人機是一個新興行業,但并非一個新的學科或專業,已有的航空航天類、電子信息類學科專業是可以支撐無人機行業發展的,這也是并非所有航空類高校都開設無人駕駛航空器系統工程專業的原因。
對于非航空類研究型本科高校,可以依托現有電子信息、人工智能等學科優勢,打造以無人駕駛航行器應用為載體,集信息、控制和人工智能為一體的智能無人機設計與開發的特色專業,支撐相關學科專業的特色發展之路。畢業生就業主要面向設計環節相關崗位。
對于有民航行業背景的本科高校,可以以培養具備商用無人機系統研發、制造和管理能力,且掌握中大型民用無人機駕駛和運維理論與技能的高級復合型、應用型人才為目標,畢業生可從事無人機系統研發設計、中大型無人機駕駛和運維工程、商用無人機運行、適航與管理等工作。畢業生就業可以面向設計、制造、運行環節相關崗位。
對于地方應用型本科高校,可以對接地方無人機產業發展需求,著重培養從事無人系統的總體綜合設計、分系統設計、任務規劃、載荷運用、操控與維修、適航與法規、空中交通管理等領域的工程技術與管理人才。畢業生就業面向以運行環節為主,兼顧設計、制造環節相關崗位。
六、應用型本科與職業本科差異
應用型本科和職業本科培養的都是應用型人才,而非研究型或學術型人才。可以認為兩者的人才培養目標大體一致,其差異主要在于專業建設模式和人才培養模式,但兩種模式并非相互排斥,兩者可以相互借鑒、相互融通。
應用型本科脫胎于研究型本科,其邏輯起點仍然是學科建設,專業建設目標是將支撐行業發展所需的學科進行交叉融合,以培養具備多學科專業知識和基本原理,能解決工程實踐問題的應用型人才為專業定位。人才培養模式一般是先進行多學科基礎原理教育,再面向行業應用領域進行工程實踐能力訓練。
職業本科堅持職業教育類型定位,其邏輯起點是職業能力,專業建設目標是將支撐從事職業所需的學科專業知識和技術技能進行重構和融合,以培養具備扎實專業知識和過硬技術技能,能勝任高端、復雜技術技能職業崗位的應用型人才為專業定位。人才培養模式一般基于校企合作、產教融合,推行理實一體化教學,強化對接職業崗位的技術技能訓練。
七、結論
我國無人機行業蓬勃發展,帶來了迫切的人才需求,同時也對職業教育、普通高等教育的人才培養提出了全新要求。教育鏈需要與產業鏈精準對接,以加快實現黨的二十大報告提出的“職普融通、產教融合、科教融匯”。在職業教育領域,高職無人機專業要進一步面向運營服務環節的細分領域,為行業發展提供人才支撐;職業本科無人機專業已呼之欲出,要堅持職業教育類型定位,創新無人機行業高技術技能人培養模式。在普通本科教育領域,研究型高校、行業高校和地方高校無人機專業要立足自身優勢,瞄準行業需求,堅持專業建設錯位發展,形成各自特色發展之路。
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[基金項目:2021年度廣東省教育科學規劃課題(2021GXJK691):本科層次職業教育無人機應用人才培養體系研究;2022年度廣東省教育科學規劃課題(2022GXJK437):“產教融合、培訓先行”無人機應用技術專業建設模式創新與實踐。]
責任編輯何麗華