粵港澳大灣區民用無人機行業人才培養需求分析
學員簡介
熊治國
工學博士，北京理工大學珠海學院航空學院無人機教研室主任，副教授。主要研究方向包括無人駕駛航空器系統工程、無人機飛行控制等領域。
粵港澳大灣區民用無人機行業人才培養需求分析
摘要
如何為大灣區無人機行業培養滿足產業發展需求的各層次創新人才，做好人才建設和儲備工作，是需要無人機行業各方深入研究和實踐的重大問題。從需求層次看，高水平無人機專業人才培養是大灣區加快推進航空產業和無人機行業發展的現實需求，也是促進航空類相關理論技術與行業深入融合發展的內在需求。分析表明，基於無人機系統本身的技術和運行特點，在無人機行業領域，迫切需要經過本專業系統訓練，既懂工程設計、又懂運行管理、還懂服務應用的具有較全面知識結構，擁有一定無人機行業全局視野的高水平專門人才。院校在專業課程體系設置方面，應以航空航天類學科為基礎，綜合考慮機械類、控制類、信息類、電子類、測繪類學科對無人機專業人才培養的支撐作用。
1.
引言
無人機主要由無人飛行平台、任務載荷、數據鏈路和地面站組成，可以自主控制、相互協同執行任務，具有「平台無人、系統有人」的特性，也稱為無人機系統或無人駕駛航空器系統，21世紀以來，在軍民領域均獲得迅猛發展。在軍用領域，無人機系統主要用於戰場監視偵察、對地攻擊、電子干擾、通信中繼、毀傷效果評估等任務。在民用領域，無人機系統可用於航拍、農林植保、電力巡檢、資源勘探、地理測繪、氣象探測、海事監測、災難預測與控制等任務。「十三五」期間，通用航空和無人機行業在將會被打造成為粵港澳大灣區經濟和科技發展的重要支撐力量。無人機行業的迅猛發展對人才支撐提出了強烈要求，無人機行業到底需要什麼標準的人才，人才應該擁有什麼樣的知識能力結構，人才成長的有效路徑是怎樣的，需要哪些社會資源合力開展人才培養，都是行業目前亟待研究解決並深入實踐的重大問題。
2.
無人機專業人才培養
對大灣區無人機行業發展的支撐作用
2.1 無人機專業人才培養是國民經濟和社會發展的客觀要求
據有關機構預測，未來十年無人機系統仍將繼續成為世界航空航天工業領域最具增長活力的市場，市場總額將超過940億美元。在全球軍用航空平台新交付價值中，無人機所佔比重將從2010年的8%提升到2018年的15%，新交付數量佔比將從2010年的35%提升到2018年的49%。在國際軍用無人機系統發展的大背景下，我國軍用無人機系統也呈現快速發展態勢，中國航天空氣動力技術研究院研製的「彩虹」系列無人機大量出口海外並獲得良好聲譽，多種型號的大中型無人機系統裝備部隊並已展現出顯著的作戰效能。隨著科技發展，無人機系統應用除軍事用途外，在民用領域也越來越廣。近年來民用無人機系統市場發展迅猛，消費級和工業級無人機系統獲得井噴式發展，傳統行業與無人機系統結合，形成了各種新興行業，對於提升傳統產業內涵價值、促進國民經濟發展起到了積極的推動作用。據有關研究報告顯示，到2020年，國內航拍無人機系統產業預計可達173億元，農業植保無人機系統產業將達500億元，電力巡檢無人機系統產業將達到48億元，安防無人機系統產業將達到25億元。業內普遍認為，工業無人機系統具有巨大的發展空間，其市場遠未定型，未來隨著無人機技術發展和性能不斷提升，其應用的邊界也將不斷拓展，可以滲透到各行各業。
隨著無人機系統產業的發展，在無人機系統設計、運用、適航、空管和法律法規等方面需要大量無人機系統工程綜合性專業人才。我國高等學校本科教育雖然已經在飛行器設計專業、飛行器製造專業等相關專業培養了大量專業人才，但在無人機系統設計、運用、適航和管理等方面的綜合性人才培養欠缺。國內像北航、南航、西工大等擁有頂尖航空相關專業的院校，學生畢業後大多數都進入了體制內單位工作，這導致民用無人機系統的專業人才緊缺。據初步估算，我國到2018年需要的無人機系統應用型人才可能達到20萬人，無人機系統人力資源供不應求。開展高水平無人機人才培養對引領和支撐無人機及周邊行業發展具有極其重要和緊迫的意義。
2.2 無人機專業人才培養是大灣區加快推進航空產業發展的戰略需求和地方經濟行業發展的現實需求
2016年國家民航局頒發了《使用民用無人駕駛航空器系統開展通用航空經營活動管理暫行辦法》，促進了通用航空安全、有序、健康發展。國務院辦公廳2016年印發的《關於促進通用航空業發展的指導意見》要求，強化人才培養，支持大專院校和職業學校開設通用航空類專業，培養飛行、適航、航空器和發動機製造維修等專業技術和管理人才；鼓勵社會資本投資通用航空培訓機構，多層次、多渠道提升高層次人才的聯合培養能力。在國家層面的引導下，很多有利於無人機產業發展的重要政策將得到落實。到2020年，全國要建成500個以上通用機場，推進擴大低空空域開放，實現真高3000米以下監視空域和報告空域無縫銜接，劃設低空目視飛行航線，方便通用航空器快捷機動飛行，這些舉措為廣東省通用航空發展提供了重要機遇期，無人機行業是通用航空的重要組成部分，在政策引領和支撐下也必將進入發展快車道。
廣東省一直走在國家創新發展的前沿，特別是在民用無人機系統領域，地方政府給予了大量的政策扶持，出台了很多政策扶持無人機系統產業發展。無人機行業在某種程度上是珠三角的全球產業鏈中「飛出」的「金鳳凰」。以深圳的大疆與廣州的極飛、億航「三巨頭」領銜的無人機高新技術企業「扎堆」珠三角，既是市場配置資源使然，也是由於廣東官方政策向「新經濟」的主動「出擊」，其主要策略是對創新環境的營造和對創新主體的服務。《深圳市航空航天產業發展規劃（2013～2020年）》就把航空航天產業列為深圳的三大重點「未來產業」之一，並將無人機系統列為發展重點，提出「無人機騰飛工程」，重點支持建設無人機產業基地。放眼珠三角，僅深圳一座城市，就佔據了全球民用小型無人機約70%的市場份額，整個無人機系統上中下游相關企業有1000多家，無人機整機製造企業有300多家，年銷售額近200億元，從深圳口岸出口的民用無人機佔全國總量的95%以上。行業迅猛發展凸顯了對高水平無人機專業人才的需求，沒有持續的各層次人才培養體系支撐，長期來看行業發展將受到掣肘。加快推進無人機專業人才培養符合廣東省加快推進航空事業發展的戰略需求，也契合地方經濟行業迅猛發展帶來的對領域內人才的迫切需求。
2.3 無人機專業人才培養是促進航空類相關理論技術與行業深入融合發展的內在需求
無人機系統領域是典型的高科技行業，對新理論、新技術、新工藝的反應尤為敏銳，行業內集中了大量的創新型人才，可以顯著帶動一個地域的創新水平。對於無人機系統行業來說，產業鏈可分為研發、生產、銷售、服務等細分領域，具體可分為產品研發試驗、飛控系統開發、發動機等關鍵零部件生產、任務載荷製造、無人機整機組裝、無人機銷售、無人機操控培訓、運營服務業務、一體化應用服務等環節。產業鏈參與者主要包括兩類，一類是整機製造商，另一類則是為無人機提供軟硬體的上游製造商，包括晶元、飛控、電池、感測器、GPS、陀螺儀、動力系統、數據系統、圖傳系統、電子元器件、無人機培訓等等。可見，支撐無人駕駛航空器系統行業發展的理論技術涉及材料、機械、控制、電子、信息、系統、計算機、飛行等眾多學科專業。行業發展到一定程度總是迫切需要專門的理論體系引領發展，以提供全面系統的理論和人才支持。無人機系統行業也不例外，當前迫切需要開展專門的高水平專業人才培養以支撐其長遠健康發展。無人機相關理論技術與專業人才培養的發展是相互交融、互為支撐的關係。專業人才培養需要融合飛行技術、交通運輸、航空機械工程、航空電子工程、航空控制工程等方向的理論實踐成果，提煉出更具自身特色的滿足行業發展需求的理論實踐體系。
3.
無人機行業領域
對無人機專業人才的需求分析
3.1 在民用無人機系統技術領域
隨著無人駕駛航空器系統行業的迅猛發展，我國在無人駕駛航空器系統工程各領域需要大量相關科研、技術和管理人才。近年來民用無人機行業發展很快，無人機系統及其相關技術吸引了很多行業的關注和應用。一方面，在大灣區周邊城市成立了很多無人機領域的公司，其中很大一部分公司屬於初創型的小公司，有想法、有朝氣，但苦於實力有限，很難吸引到高層次、高水平的無人機技術人才和團隊，難以在某一領域建立技術優勢，也拿不出有創新和競爭力的產品，這部分企業對高水平無人機人才的需求是非常強烈的。
另一方面，很多傳統領域單位或企業開始考慮在部分生產作業環節把無人機作為一種新型工具引入，從而提升傳統作業的效率和質量。這部分單位和企業接觸無人機業務一般採取兩種途徑，一是自身組建相關的無人機部門，形成自身的專業力量，開展無人機研發和應用。二是把無人機有關功能剝離出來，作為一種服務需求外包給無人機企業。事實上，以上兩種途徑，第一種需要構建無人機的專業團隊，對無人機人才的全面需求是不容置疑的，採用這種途徑可能更有利於企業拓展視野，開展技術和生產手段創新。第二種途徑也同樣離不開接受過無人機專業訓練的專門人才。無人機技術本身具有充分的複雜性和特殊性，引入無人機技術的過程中，如果自身沒有無人機專門人才，可能難以在行業需求和無人機公司之間形成有效對接。存在一些行業應用領域的特殊性，不是無人機產品提供商在短時間內能夠理解吃透的。如果企業對無人機應用沒有包含專業人員在內的充分評估，會埋下潛在風險。這些隱患極有可能會給無人機項目應用帶來挫折。
總體上看，當前無人機行業從業人員專業技術水平參差不齊，缺乏本專業的系統培訓，對無人機系統工程專業綜合性的認識普遍不足，行業技術創新能力不夠，急需無人機系統綜合設計和運用方面的專業人才。
3.2 在無人駕駛航空器系統安全運行管理與法規標準體系領域
由於研發、製造和使用無人駕駛航空器系統的門檻較低，加之監管法規尚未完善，相關法律法規原則性指導多、可操作性不強，擅自利用無人駕駛航空器的違法違規飛行屢禁不止，無人機「黑飛」事件頻繁發生，嚴重擾亂空中交通管制，危害空中交通安全，還可能危及人民群眾生命財產安全，擾亂社會治安，更嚴重的是可能危害國家安全，存在嚴重安全隱患。中國民用航空局下發的《民用無人駕駛航空器實名制登記管理規定》正式實施，對2017年6月1日前購買的民用無人機，其擁有者必須在2017年8月31日前完成實名登記。截至2017年6月12日，在民航局的無人機實名登記系統上註冊登記的民用無人機已經達到4.5萬架。無人駕駛航空器系統規則制定聯合體、國際民航組織遙控駕駛航空器系統專家組的經驗表明，管理和立法機構不僅可以，而且應當向具有獨立性、權威性和科學性的社會團體和專家團隊借力，依託社會團體和專家的力量更好地制定國際和國內規則，管理無人駕駛航空器系統的運用，以保證無人機系統的研製生產、銷售使用完全運行在法治的軌道上。到目前為止，我國作為全球無人機系統研製、生產和運用大國，並未建立起完整的無人機系統安全運行管理與法規標準體系，缺少無人機產品研製標準、空中管制技術和行業運用法規，同時缺少這方面的專業人才。需要社會資源開展相關專業教育，為行業管理和行業發展規劃提供專業人才支持。
除了上述技術和管理領域，在與無人機系統技術相近的其它工業領域，比如無人駕駛汽車、無人潛航器、無人船、智能機器人等領域對無人系統工程人才也有較大需求，受過無人機系統工程教育的綜合性專門人才，也能夠為這些領域的工程設計和應用提供有力的技術支持。
4.
高水平無人機專業人才的
知識能力結構需求與課程設置分析
4.1 高水平無人機專業人才培養基本結構
和其它行業相似，無人機行業的正常運行離不開管理人員、技術人員、銷售服務人員、財務人員等多方面人員的協同配合工作。以上各領域人員一般可在各自所屬的學科領域分別起步，在工作中逐步提升完善無人機領域需要的特定知識能力，從而勝任無人機特定崗位工作。但從當前行業發展形勢看，無人機行業人才成長的傳統模式已難以適應當前行業快速發展對人才的綜合需求。無人機行業屬於國家戰略性新興產業，在面臨快速發展的重要時間節點，對人才的需求存在一定的特殊性。這種特殊性主要是由無人機行業的主要研究和應用對象——無人機系統的技術特徵和應用特徵決定的。
技術方面，無人機系統是涉及多學科交叉、多領域綜合的高新科技產品，在最新技術領域的研究成果往往可以很快地應用到無人機領域，導致無人機技術的更新迭代速度非常迅速。如果對無人機系統涉及的主要技術沒有打下較全面的基礎，就難以適應新技術發展對無人機系統的影響，也很難具備無人機領域的技術創新能力和寬闊視野。應用方面，對於民用無人機來說，隨著技術提升，在很多領域其作業運用模式趨向於簡便易行。比如，對於一般的航拍巡線任務，可能4人一組或2人一組即可構成作業團隊。因此，對無人機一線作業人員的知識能力往往會提出綜合性的要求。他們最好是既懂無人機的主要技術，又懂無人機飛行操作和管理，還懂無人機具體領域應用的複合型人才。滿足上述要求的無人機專門人才，很難通過傳統路徑成長而來，最好是面向無人機行業的綜合人才需求，通過本科學歷教育從起步階段就打下全面基礎，培養適應無人機行業發展的高水平人才。教育部近2年已在4所高校批准開辦無人駕駛航空器系統工程本科專業，從側面可看作是對這種無人機行業專門人才培養模式的探索和支持。總體上看，進入該專業學習的學生，需掌握無人駕駛航空器系統總體綜合設計，無人駕駛航空器任務規劃、任務載荷和地面站，無人駕駛航空器空中交通管理、適航與法規，無人駕駛航空器系統操控與維修等專業知識，具備從事無人駕駛航空器系統領域相關工作的能力。
為實現高水平的無人機專業人才培養，需要從行業需求出發，立足無人機系統獨有的技術和運行特徵，梳理無人機系統自身規律和人才培養目標的關係，在此基礎上構建相應的課程體系。簡單的無人機專業人才培養結構示意圖如圖1所示。
由圖可見，無人機系統本身具有系統性、複雜性、融合性的特點，作為一個獨立人才培養專業，其主要依託學科是航空航天類學科，控制類、信息類、電子類、測繪類學科則是其重要支撐學科，各學科在無人機技術應用領域呈現交叉融合的特點。另外，無人機系統又具有顯著的層次性，既有堪比大型有人飛機的非常複雜的大型無人機，也有針對低慢小任務的微小型無人機，技術實現上有的非常複雜，有的相對簡單。以無人機系統特點作為基本支點，無人機高水平專業人才的培養目標應該具有基礎性、全面性、綜合性的特點。相關院校應該為無人機行業健康高速發展提供既懂工程設計、又懂運行管理、還懂服務應用的具有較全面知識結構的專業人才。在此基礎上，專業課程體系應該涉及機械、電子、光電、計算機、系統以及航空類等專門領域或學科的相關課程。
圖1 無人機專業人才培養結構示意圖
4.2無人機專業人才培養知識能力結構基本需求與課程設置
高水平無人機專業的主幹學科應該是航空航天類學科，在航空航天類學科基礎知識方面必須打下較紮實的基礎，應考慮開設基本的理論力學、材料力學、結構力學、飛行原理、空氣動力學、發動機等方面的課程。在很多小型的民用無人機企業，非常缺乏無人機總體設計人才，同時，小型無人機離不開機電一體化設計和應用，因此在機械和電子方面，應考慮開設基本的機械製圖、機械設計基礎、電工、模電數電、感測器、無人機系統總體設計等課程。民用無人機研究離不開基於計算機的具體軟硬體設計，一般要求技術人員既通硬體又通軟體，因此需要開設C語言、微機原理與介面技術、單片機等計算機類課程，為人才將來開展無人機硬體設計和軟體設計打下基本工具基礎。無人機本身是一個典型的系統，同時又包含飛控系統、導航系統、動力系統、鏈路系統、載荷系統等各類功能基本明確的子系統。具備系統的觀點和方法對於理解和掌握無人機就顯得非常重要，因此需要開設自動控制原理等系統類課程，在基礎上進一步開設導航系統、飛行控制系統等專業課程。無人機作為一個基本平台，在各具體行業有不同應用方式，主要依賴於適應各種應用場景的無人機載荷系統。常用的無人機載荷主要包括攝影攝像、紅外、雷達等光電偵察設備，這些設備雖然功能和實現方式差別很大，但基本的物理原理都是對不同頻段電磁波的採集、分析和使用，因此，可考慮開設光電技術類的基礎課程，為人才成長打下無人機載荷運用的基礎。在上述基礎上，針對民用無人機行業應用的具體情況，還應考慮開設無人機應用與訓練方面的綜合性課程，無人機適航與法規、空中交通管理等無人機管理和法規方面的課程。通過上述課程設置，為無人機專業人才培養打下較全面的知識能力基礎，使其能夠較快適應和滿足無人機企業的需求，成為具有無人機領域全局視野，具備開展無人機創新研究能力的合格人才，助推無人機企業成長和無人機行業發展。
5.
結論
無人機行業不僅是國家在「十三五」期間重點發展的通用航空產業的重要組成部分，更是關係國家未來發展布局的「人工智慧」發展戰略的重要應用領域和關鍵支點。工信部在《促進新一代人工智慧產業發展三年行動計劃（2018-2020年）》等文件中明確提出要重點培育智能無人機等八大類人工智慧產品。國家層面的規劃為無人機行業發展確立了基本藍圖和框架。人才是產業發展的動力源泉，無人機行業的發展潛力取決於人才資源的豐富程度。一方面，無人機技術本身具有系統性、複雜性、綜合性、融合性、層次性等特點，對人才培養工作提出了巨大挑戰，傳統的人才培養模式需要自我革新以適應這種新的要求。另一方面，作為融合各種高新技術的應用領域，無人機技術的顯著特點就是更新換代速度快，其發展可謂日新月異，這將會對人才培養不斷提出新的要求，使得無人機專業人才培養是一個顯著的動態過程。如何緊跟無人機產業發展節奏，充分利用社會各方資源，構建滿足無人機行業發展需求並能夠引領行業發展的人才培養體系，為無人機行業持續輸送各類創新和應用型人才，離不開社會、院校和無人機產業各方力量的共同協作努力。
TAG:空天界 |