中职汽车专业群人工智能素养的研究.docx

中职汽车专业群人工智能素养的研究一、研究目的基于Al技术在汽车相关产业的发展与应用趋势，通过对具有代表性的Al背景汽车相关产业进行调研，并对产业面向中等职业教育所提供的人才岗位以及岗位能力需求、人才特点等进行分析，找到适应Al背景产业发展的汽车类专业技能人才人工智能素养培养的对策及有效途径。二、调研的背景区域产业需求背景：广东省尤其是珠三角是中国智能制造和人工智能产业的主战场，相关的行业布局与发展迅速。学校所在的黄埔区和广州市都将IAB产业作为核心产业。广州发布的广州制造2025战略规划，就提出新一代信息技术、新能源汽车、新材料与精细化工、智能装备与机器人、航空与卫星应用、轨道交通等产业方向，并推出“IAB”产业计划，正式对增长新动能展开全新的探寻。一批新一代信息技术与人工智能龙头项目先后动工，广州与全球创新巨头、世界500强的合作持续升温。瞄准全球领先的人工智能、新一代信息技术产业的背后，是广州这座国家重要中心城市新旧动能转换、面向世界的关键跃升。按照广州市建设“中国制造2025”试点示范城市实施方案，广州将重点围绕机器人、轨道交通、智能成套装备和系统集成方向，打造智能装备及机器人产业集群。到2019年，预计智能装备及机器人产业产值达到1000亿元。广州市加快IAB产业发展五年行动计划（20182022年）规划，到2022年广州市提出到2022年，全市IAB产业规模超IOoOo亿元，其中人工智能产业（智能软硬件、智能机器人、智能运载工具、智能终端等智能产业，以及智能工厂、“人工智能十”制造等应用服务）规模将达到1200亿。按照黄埔区“8588”计划到2022年黄埔区IAB产业规模达到8000亿，其中人工智能产业产值预计达到1000亿。黄埔区将成为广州IAB产业发展的主战场。广州市与黄埔区规划的IAB产业中，I为新一代信息技术产业（新型显示、集成电路、新一代信息通信、基础硬件、工业互联网、物联网及车联网、云计算及大数据、互联网及软件服务、新一代信息技术服务业以及量子通信、区块链、太赫兹等），B为生物制药（生物制药、化学药、现代中医药、体外诊断产品、高端医用耗材、先进治疗设备、干细胞与再生医学、精准医疗、基因检测、高端医疗等）。这两项支柱产业中有大量行业仍需要人工智能技术的支撑来完成研发以及产品的生产，在生产过程中有大量的智能装备的使用、运营与维护。因此人工智能产业除了是IAB规划中一个重要支撑部分，更是I和B产业发展的重要支撑和发展动力。由此可见，人工智能产业的发展是整个广州市和黄埔区未来发展的核心驱动。三、行业发展带来大量的应用型人才的缺口广州市提出由“广州制造”向“广州智造”的转变，在实现这一目标的过程中，智能制造与人工智能技术广泛应用于工业场景，提高了生产效率与制造品质。大量的机器人与智能装备、设备应用于制造、物流、安防、交通控制、咨询与服务行业，带来了各种设备与技术的智能化升级。目前大量的人工智能与机器人进入产业，特别是智能制造和人工智能带来的影响，是仅凭旧技术技能的人力需求减少，剩余的劳动力需要紧跟生产科技发展步伐，成为机器维护员、人工智能软件设计者，甚至新机械、新应用的创造者。从积极的方面来看，这意味着新岗位的产生，岗位要求提升、岗位内涵扩展。随着我国推进中国制造2025发展战略，以及新一代人工智能发展规划战略的展开，对于传统机械、电子、信息类的职业将会增加知识型员工的需求，操作、调试、维护智能设备、智能机器人、智能家电等技术性岗位将会相对增加。因此，职业教育应当培养大批与智能化设备、智能机器人、智能家电与电器匹配的高素质人才，以适应新产业、新岗位的需求。“人才为本”是“中国制造2025”规划的五大基本方针之一，教育部、人社部、工信部联合下发的制造业人才发展规划指南（简称指南）指出：智能制造对人才发展提出了新的更高要求。指南中给出了中国2020年和2025年智能制造十大领域的人才重量预测和人才缺口预测。按照高级技能型人才占比28%来计算，2020年中国在智能制造领域相关高级技能人才的缺口至少在500万人，广东省作为中国制造业发展的一极，广东省相关技能人才的缺口也在百万级别。“中国制造2025”十大重点领域是广州市和黄埔区IAB产业计划中最核心的十个细分领域。黄埔区作为智能制造与人工智能产业的聚集区，相关的一线应用型人才缺口巨大。黄埔区规划2022年IAB产业产值达到8000亿,2016年IAB产值为3000亿,将近5000亿产值增加，对相关人才的需求将达到百万级别，人才需求中大部分为新兴产业技能应用型人才。序号十大重点领域2015年2020年2025年人才人才总人才缺口人才总量人才缺总量量预测预测预测口预测1新一代信息技术产业1050180075020009502高档数控机床和机器人4507503009004503航空航天装备49.168.919.896.647.54海洋工程装备及高技术船舶102.2118.616.4128.826.65先进轨道交通装备32.438.464310.66节能与新能源汽车1785681201037电力装备822123341117319098农机装备28.345.216.972.3449新材料600900300100040010生物医药及高性能医疗器械55802510045四、研究情况:（一）Al相关汽车产业及发展状况人工智能已经在智能芯片、自然语言处理、机器学习应用、语音识别、计算机视觉与图像、智能无人机、大数据分析、智能机器人、医疗护理、自动驾驶、智能家居等多个领域被广泛应用。而中、高职毕业生主要从事智能产品制造或者产品应用的一线技术应用工作。人工智能标准化白皮书2018将智能产品主要分为智能机器人、智能运载工具、智能终端、自然语言处理、计算机视觉、生物特征识别、VR/AR、人机交互等几类，如表1。其中以汽车智能制造的工业机器人、智能运载工具以及车载运载终端产品与汽车产业相关密切。表1人工智能产品分类典型产品示例智能机器人工业机器人焊接机器人、喷涂机器人、装配机器人、加工机器人、清洁机器人等个人、家用服务机器人家政服务机器人、娱乐教育服务机器人、个人运输服务机器人、养老服务机器人、安防监控服务机器人公共服务机器人酒店服务机器人、银行服务机器人、场馆服务机器人和餐饮服务机器人特种机器人特种极限机器人、水下机器人、军用警用机器人、矿业机器人、石油化工机器人等智能运载工具自动驾驶汽车、轨道交通系统、无人机、无人船智能终端智能手机车载智能终端可穿戴终端智能手表、智能耳机、智能眼镜自然语言处理机器翻译、机器阅读理解、问答系统、智能搜索计算机视觉图像分析仪、视频监控生物特征识别指纹识别、人脸识别、虹膜识别、指静脉识别、DNA.步态、掌纹等其他生物特征识别VRRPC机VR、一体机VR、移动端头显人机交互语音交互、情感交互、体感交互、脑机交互1.汽车智能制造工业机器人行业状况。据前瞻产业研究院发布的中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告数据显示，2017年全球工业机器人本体市场规模约为140亿美元，预计到2020年全球工业机器人新增量（含替换量）将突破52万台套。全球智能机器人市场的重心正在从欧美地区转向亚太地区，预计2020年亚太地区将取代欧洲成为全球最大市场，份额占比将从2015年的19%提升至57%。而智能制造行业应用主要涉足在汽车、家电、食品饮料、3C等行业。其中汽车产业的工业机器人覆盖率最高。2 .智能运载工具。在人工智能技术应用场景中，物流和交通领域是应用重点。无论是交通管理，还是交通运输，人工智能的渗透都在不断深入。特别是人工智能对交通工具革新的影响与日俱增，这将推动智能运载工具产业快速成长。人工智能技术在交通领域的落地点主要有自动驾驶汽车、无人机、无人船等智能运载工具行业，这些行业也是全球交通领域未来变革的主流方向和未来竞争的重要高地。目前车载网络技术CAN、LIN和MoST总线等广泛应用于汽车上。随着ADAS、360度全景泊车系统和蓝光DVD播放系统等在汽车上的应用，智能网联汽车、自动驾驶汽车将是汽车技术下一步发展趋势。目前高速全自动驾驶（L4及以上）由于还有众多技术问题尚未解决，真正实施还有一定困难，但自动定位和导航技术在低速自动驾驶、室内自动驾驶等领域的应用已经走向成熟。低速自动驾驶技术已经在商用领域得到应用，目前国内外主流车厂在其中高端车型上配备了自动泊车系统，如奔驰C系列、宝马3系5系7系上均配有自动泊车功能，国内的长安汽车、广汽、小鹏等也有推出自动泊车功能的车型；著名的博世等方案提供商在物流配送、共享出行、危险工种、农业机械、城市日常作业等领域也推出了辅助驾驶的解决方案。在2017年的几个购物节中，京东和顺丰等厂商已经先后试点运行了无人配送，积累了应用经验，并将逐步替换人工配送；大量的室内自动驾驶车已经应用于工厂、医院、酒店、仓库的物料搬运。无人机与无人船等智能运载设备目前也已经大量应用于表演、拍摄、测绘与检测等领域。中国自动驾驶行业也正在集中了中国绝大多数优质教育资源和高端劳动力、道路建设和基础设施建设相对完备的北京、广东和江浙沪等地区逐步变为现实。3 .车载智能终端智能车载终端随着人工智能技术的发展而不断升级与普及，早起的车载终端以音乐播放、车况数据采集与存储，逐渐升级为集娱乐、社交、导航等功能于一体的产品，更是融入了语音识别、操作系统等人工智能技术实现语音操控、驾驶异常识别等功能，大大提升了驾驶的乐趣，也提升了操作的便捷性和安全性。根据中国信通院统计，截至2018上半年，国内车载无线终端出货量高达471万部，比2017年同时期增长161.8%。其中4G产品出货量296万部，占比62.9虬2018年上半年，大规模出货的车载终端产品在产厂商60余家，集中在长三角和珠三角。新进企业占企业总数的约三分之一，且均是以技术见长的科技型公司，重点面向后装市场，生产行车记录仪、OBD盒子、智能云镜等产品。阿里巴巴、百度、腾讯等互联网公司也以智能车载操作系统为产品载体进入智能车载终端市场，车载操作系统将车载娱乐系统、高清地图导航、车载设备智能控制等功能集成到一体。车载操作系统也将不断融入智能车联网和自动驾驶功能，成为“汽车大脑”。（二）AI背景汽车相关产业技能人才岗位及岗位能力需求截止至2018年10月份,广东省有167家企业被认定为广东省智能制造试点示范项目，而汽车制造以及汽车零配件制造行业、家电制造行业、智能终端行业、食品包装行业是智能制造应用较为多的行业，相关成规模的大中型企业已经或者正在部署智能制造体系。通过对广东具有代表性的与汽车产业相关的智能制造、智能运载工具等智能系统应用企业调研发现，目前智能系统应用企业面向职业院校汽车专业群提供的职业岗位主要有智能制造单元与装备操作岗（汽车制造相关企业）、智能制造系统现场安装与调试岗（汽车制造、配件使用等相关企业）、智能产品维护与维修岗（汽车服务相关企业）。其主要就业岗位以及工作职责与任务、岗位能力需求见表2。表2：主要就业岗位以及工作职责与任务、岗位能力需求分析序号职业岗位（群）工作职责与任务职业素质和职业知识职业能力技能要求1汽车智能制造单元与装备操作使用智能装备进行零件的加工。冬件制造工艺的设计与实施。针对具体任务对智能制造系统的参数进行设置或者调整。制造工件的检验。设备的日常保养。1.吃苦耐劳，爱岗敬业。2.团队合作，善于交流沟通。3.自主学习，独立解决问题以及创新能力。4.具有安全生产和质量意识。5 .适应工作环境的能力。6 .基本英文能力。1 .绘制和识别机械图样的能力。2 .具有操作普通机床、数控机床加工零件的能力。3 .运用CAD.CAM进行数字化设计4 .编制数控加工程序的能力。5 .工业机器人应用能力6 .智能生产线系统应用能力。7 .常用设备故障诊断能力2汽车智能产品安装与使用岗根据设计方案对智能装备进行现场布局和安装。现场通信、网络、布线等工作的实施。设备现场的功能参数调试和试运行。客户方案的交付1 .吃苦耐劳，爱岗敬业。2 .团队合作，善于交流沟通。3 .自主学习，独立解决问题以及创新能力。4 .具有安全生产和质量意识。5 .适应工作环境的能力。6 .基本英文能力。1 .电气识图与绘图。2 .机械识图与机械装配基础。3 .常见智能装备、智能控制系统应用技术的基础知识。4 .掌握常见智能装备应用，能够对智能装备进行基本操作，可以对智能设备进行功能设置。5 .掌握常用部件的执行原理以及选型，熟悉常用电路图或电气图，可以根据功能需求或者施工图纸进行通信、网络、布线等工作的实施。3汽车智能产品维护与维修岗车载智能产品日常管理维修保养。车载智能产品系统升级。1 .吃苦耐劳，爱岗敬业。2 .团队合作，善于交流沟通。3 .自主学习，独立解决问题以及创新能力。4 .具有安全生产和质量意识。5 .适应工作环境的能力。6 .基本英文能力。L机械装配图和电气原理图的读图能力，能够读懂基本的机械配图和电气原理图，并根据其原理查找故障。2 .典型的测试设备和工量具使用能力，判断智能设备故障，能够正确规范使用机械与电气维修工具进行维护。3 .典型车载智能产品故障排除能力，能够读懂典型故障报警号，智能系统中各种故障的规律。4 .车载智能产品系统内部参数的设置能力。5 .常见车载智能产品的基础知识。6 .具有较强的分析问题，解决问题的能力。(三)AI背景汽车产业人才需求特点从AI产业发展以及面向职业学校提供的人才岗位及应具备的岗位能力分析来看，AI背景汽车产业面向职业学校需求的人才具备以下特点：1 .具备人工智能和相关技术的人才需求巨大。李开复在其2018年9月出版的AI未来中提出：人工智能和自动化技术，在未来15年里将取代4050%工作岗位。普华永道在2018年12月份发布人工智能和相关技术对中国就业的净影响中预测未来技术取代及新增岗位情况见表3。从表中可知随着人工智能技术融入各行各业，未来20年将有26%的工作岗位将会被取代。另一方面，人工智能技术的广泛应用也将大大提升生产效率并创造大量的新的工作机会。预测总体分析，人工智能技术的应用在未来二十年将产生12%的净增岗位，相当于增加约9000万个就业岗位。其中受人工智能净影响最大的是服务业（广义的服务业，包含交通、医疗、餐饮、休闲娱乐等），由于人工智能技术的发展服务业将有50%的新增岗位，21%的服务业岗位被取代。工业将是受冲击最大的行业，将有36%的工业相关岗位消失，并新增39%的工业新岗位。而汽车产业在交通和工业中占比重要。表3：按行业预计由人工智能及相关技术取代/新增的中国岗位（20172037）取代岗位新增岗位净影响(%)（百万）(%)（百万）(%)（百万）服务业2172501692997建筑业25一1548292314工业3659396334农业27-5716351()22总计26-2043829712932 .复合型人才需求增多。传统企业将工作过程分成界限分明的三个层次，这三个层次也对应着不同的工作岗位，即技能层面、技术层面与工程层面。技能层面工作是生产一线的生产实现更多的是设备操作工作，技术层面工艺和设备维护相关，工程层面是产品的规划、设计和决策。人工智能技术尤其是智能制造技术的应用令大量操作性的岗位消失，技术层面工作简化，工程层面模块化、工具化，从而使工作界限模糊化，工作结构扁平化。只有复合型的技能人才才能够将各层次的技术融合，完成更为复杂的工作。因此，复合型人才需求增多。3 操作技能高端化。由于智能化生产系统非常复杂，设备非常昂贵，因而对这类操作人员的能力要求也很高。操作者既要能理解整个生产系统，同时又要能熟练运用各类工业软件进行柔性化生产；智能化产品的安装、调试与维护性操作；以及复杂工艺所需要的高端操作都对操作者提出了高端的要求。五、研究结论1.人工智能素养是汽车产业人才必备的基本素养。基于人工智能产业的磅礴发展，以及人工智能技术在汽车产业领域的应用，机器迭代人已逐渐成为现实。为了满足产业转型发展的人才需求，职业教育在专业设置上必须建立校内的专业群对接于区域的产业群。人才培养方案既要注重培养专用性特殊职业技能，同时还要宽口径地培养职业通用技能，并加强对批判性思维方式、思考问题、分析问题和解决问题能力的培养。就人工智能对人类的替代而言，培育“人工智能素养”是人才培养金字塔低、中、高各级各类人才的必修课。因此，在中职教育中设置人工智能元素的基础课程为中职学生将来防范未来人工智能可能带来的失业风险、以及迁移到人工智能的关联性工作岗位很有必要。2 .构建融入人工智能元素的多学科融合课程，优化汽车产业人才培养。未来需要的人才必将是复合型人才。随着人工智能技术的发展与应用，使得包括谷歌、百度、特斯拉等巨头在内的企业不惜耗巨资进行自动驾驶产业布局。这意味着不久的将来,在汽车行业人工智能技术将得到飞速的发展，对应汽车产业的职业学校人才培养也将发生翻天覆地的变化，具有专业特色的人工智能技术必将成为学习的核心内容。由于智能制造技术本身融合了传统的加工技术、电气控制技术、网络技术、生产管理技术，自动化和智能制造等技术，相关从业技术人员工作场景所面临的对象不是原来单一的设备，而是智能制造单元、智能产品甚至智能工厂，更加具有系统性。因此在技术和知识层面，需要技能人才根据专业方向不同除了具备传统的加工技术、电气控制技术等还要对整个智能制造系统有所了解，比如工业互联网、工业软件（ERP,MES等）、工业机器人系统、智能物流、智能传感器与检测技术、精益生产等。构建融入人工智能元素的多学科融合课程是培养复合型人才的有效途径。3 .以“工匠”之师育“工匠”之神。“工匠精神”是时代人才培养的需求，只有具有“工匠精神”的创新人才才能适应未来的发展。目前新技术的载入周期越来越短，技术更新越来越频繁，需要技能人才具有不断的创新能力和自学能力。在人才培养过程中，只有“匠师”才能与时俱进，才能在自己的工作岗位上不断推陈出新，才有可能育出“匠神”。教师通过开发以制作智能小车为载体的学习项目，能让学生在实现项目的完成过程中养成对工作的热爱和专注，并不断的探索求新。当项目完成之时，人才具备的“工匠”之神也就水到渠成了。