無人機產業人才及技術培育基地計畫
- 緣起及動機
- 目標與預期效益
- 架構
- 團隊能力
- 跨域學程
- 跨域微學程
- 課程資訊
- 共用設備
無人機是另一種創新的航空器,利用自動駕駛系統與路線規劃,實現定翼機與旋翼機的操控,近年來多軸旋翼無人機帶動許多行業的變革,實現許多困難的工作,無人機在目前與未來的國防上扮演重要角色,同時也常應用於航拍測繪、農作生長調查和噴藥施肥、災難搜索與調查、科學研究、物流和娛樂等民生用途,符合六大核心戰略產業之國防及戰略產業項目。同時也與資訊及數位產業和民生及戰備產業相關。無人機在國防、商業和政府國土管理等領域應用廣泛,尤其在邊境監視等各種軍事任務中的廣泛使用而聞名,並與新農業和AI創新項目相關。無人機操作的專業需求高,而隨著人工智能、感測和避障系統、雲端計算等新技術在無人機中的應用,增強了無人機的能力,使它們能夠自動起飛、導航、收集數據、數據傳輸與分析和降落等任務過程。根據Marketsandmarkets所出具的市場預測報告,2021年無人機整體出貨量為6,790萬台和274 億美元,預計到 2026 年將達到 584 億美元,複合年增長率為 16.4%。而本校委託台灣經濟研究院所做「無人機人才培育產業效益評估報告」,推估110年至112年台灣無人機研發工程師人才新增需求人數分別為121、136與147人,和每年具有操作人才需求約8,521名,其中專業操作人才約4,797名。這份報告中同時指出無人機產業主要技術涵蓋載具設計、飛控系統、控制晶片、資訊傳輸、操作軟體、系統整合、操作培訓、操作應用服務等業務。職缺種類包含無人機機構設計工程師、無人機設備工程師、無人機系統工程師、無人機維修工程師/技師、無人機電驅動工程師、無人機研發測試工程師、無人機飛控系統研發工程師、無人機系統軟體研發工程師、無人機通訊工程師、無人機飛手等範疇。
2011年9月蘇院長宣布成立的嘉義科學園區,主要發展無人機相關的智慧載具和精準農業產業,並於2011年底核定85億開發經費,本校與夥伴學校的無人機團隊在本計畫執行後所訓練的人才和建立的研發能量,將為嘉義科學園區未來的發展打下基礎,特別是原台體嘉義校區目前正由本校維運中。此次俄烏的戰爭的應用,烏克蘭充分利用無人機的優勢,對坦克與砲陣地進行摧毀式的奇襲,從這場戰爭中更顯示無人機在國防軍事上的角色與需要,在可見的未來,無人機會是一個重要的產業。
本校飛機系具有飛機設計與維修的基礎,和民航局認證之航空維修訓練中心,作為無人機設計、製造與維修的後盾,基於此項優勢與責任,本計畫之發展目標以無人機產業及技術發展進行人才培育。在飛機系現有的設計、維修與製造的基礎上,致力於無人機的發展,同步執行人才培育之雙基地計畫,整合飛機維修人才培育的虎尾科大高鐵基地,提昇民航與軍機的維修能量;同時建立以無人機研發為核心的嘉義無人機基地,以培育固定翼和多旋翼無人機設計、組裝、製造、測試、維修與操作人員。
為能達成無人機產業及技術發展的人才需求,本計畫採取以下幾種方式來接近,從強化學生的基礎開始,透過飛機系統、航空零附件的翻修、航空非破壞檢測、航空虛擬教材訓練、無人機設計、無人機電力與自主飛行等等工程面向,安排航空維修學士學程、飛機進階課程、無人機技術跨域專長學程與無人機短期技術課程來完成此項目標。
以飛機系在飛機的設計、製造與維修的能量,支援無人機的發展,以嘉義「亞洲無人機AI創新應用研發中心」為實施場域,在與進駐的業者討論後設計無人機系統所涉技術之相關培訓課程,並建立無人機研發共通設備實驗室和無人機檢驗中心之能量。並依此規劃設備採購,由虎尾科大、夥伴學校和業界專家共同執行本計畫之人才培育和產學合作。預計24學分的「無人機技術跨域學程」來規劃在學學生的人才培育,並以8個專業技術課程培育和提升在職人員專業能力,並媒合受培育人員的實習和就業機會,達到本計畫對焦無人機產業所需之載具設計、飛控系統、資訊傳輸、操作軟體、系統整合、操作培訓、操作應用服務等無人機產業各職缺所需的技術。
本計畫明確對焦無人機的產業發展,以嘉義縣朴子市「亞洲無人機 AI 創新應用研發中心」為無人機智慧研發聚落,並以虎尾科大雲林高鐵校區「國際級飛機維修棚廠」為航空維修實務訓練場域。計畫主要目標聚焦於國內無人機產業之人才培育與產學技術銜接,以縮短學用落差。本計畫延續本校前期執行航太維修的類產線以及教育部技職再造計畫,並結合飛機系和工學院相關系所之研發能量,整合無人機與人工智慧前瞻技術,提升國內無人機製造能量與先進飛機維修之技術能力。無人機技術與應用是整合度極高的科技產業,需要整合微電腦系統、資通訊、人工智慧、智慧物聯網、電能應用以及機電整合等相關領域的關鍵技術,透過整體的課程規劃與學程整合,並優化教學場域與產業銜接。本計畫進行基礎理論與應用技術之系統化整合,結合地方無人機智慧研發聚落與創新航空維修訓練場域,以培育無人機智慧應用的專業技術人才,落實產學接軌與合作,本計畫對接無人機產業之發展現況,為相關產業培育專業的研發與技術人力,積極擴展及對焦相關應用產業之鏈結,促進產學合作與技術轉移,以協助解決國內無人機產業對優質技術人力需求之殷切。
圖1、計畫架構及人培與技術發展的產學合作模式。
在目前全球無人機逐年深化民用市場的趨勢上,無人機貨運(物流)與載客的空中計程車是其中重要的應用,而這兩種應用也推動了無人機的大型化。在可見的未來,大型無人機的設計、製造、維修、運作及檢驗體系也將貼近有人航空器的產業,包括國軍無人機未來戰場需求逐漸大型化下(如騰雲無人機),這更是本校民航維修技術與人才培養的新藍海。在本校原有飛機維修團隊的基礎,搭配校內無人機專業教師團隊,除可進一步朝向未來大型無人機維修,更可將國內小型無人機產業擴展至大型無人機領域。本校深耕無人機領域的技術研發至少15年以上,並在5m翼展長滯空太陽能無人機設計製作、多旋翼無人機設計與開發、多旋翼無人機編隊表演、無人機地面導控站、無人機電源轉換系統、無人機智慧控制等技術,和橋樑檢測、畜牧管理、AI影像辨識與農業等應用系統取得豐碩的成果,相關領域之教師群如表1所示。此外,如表2所示,結合嘉義縣政府和進駐嘉義基地的法人與無人機廠商(如中科院航空所、台灣經濟研究院、中華無人系統應用發展協會、雷虎科技、經緯航太、田屋科技、泰世、天空飛行)等業界專家的建議,進行產學實務訓練與研發合作,實現無人機的類產線教學環境和實習就業輔導,本校同時就地為無人機廠商提供技術諮詢與短期人員專業訓練課程。計畫也邀請嘉義縣的中正大學、嘉義大學、吳鳳科大和台中的朝陽科技大學為夥伴學校,由夥伴學校支援無人機產業發展所需各項技術人才,如無人機在消防的應用、人工智慧的應用。
飛機系有專任教師28位,主要是民航維修與無人機專業,依教學與研究區分為飛機製造維修8位、無人機8位和橫跨雙領域的教師12位。在無人機的專業方面有氣動力分析、固力結構、複合材料、整測試飛與無人機法規等航機專長;人工智慧、飛行控制與導航、系統整合、無線通訊、電力電子、微電腦系統與遙測等航電系統專長。此外,亦延攬校內實際上有從事無人機相關計畫的師資加入。以上不足之處,如飛航管理和無人機考照將從校外之專家聘請,如夥伴學校所支援師資有8位,法人與業界專家師資4位。
本學程最低修讀總學分至少為20學分,其中包括基礎核心課程5學分、跨域專業模組課程12學分及實務課程3學分,其中學程修讀科目至少6學分不屬於學生主系(組)、輔系必修或其他學程應修之科目。本學程課程規劃詳如表一。
表一、無人機跨域學程課程表
類別 | 課程名稱 | 學分 | 預定開課年級 | 備註 |
基礎核心課程 | 無人飛機概論 | 2 | 航機/航電一下 | 至少修習5學分 |
飛行原理 | 2 | 航機/航電一上 | ||
無人機法規與考照實務 | 3 | 航機/航電二下合開 | ||
無人機電子通訊系統 | 3 | 航電三上 | ||
全民國防教育軍事訓練(五)國防科技(無人機) | 1 | 航機/航電二上合開 | ||
模組課程(一)飛行操控技術 | 無人機飛航管理(UTM)系統 | 3 | 航機/航電三下合開 | 至少跨修兩個模組課程12學分,其中含 主修模組至少6學分, 主修模組(一)須通過專業基本級無人機操作證照 |
定翼無人機飛行力學與操控實務 | 3 | 自動化系 | ||
無人多旋翼機考照實務 | 3 | 航電二下 | ||
無人直昇機考照實務 | 3 | 航電三下 | ||
VTOL無人機系統設計與操控 | 3 | 航電四上 | ||
模組課程(二)系統設計整合 | 航空感測器概論與實驗 | 3 | 航機/航電一上 | |
無人機整測與任務執行 | 3 | 航機三下/航電四上 | ||
自動飛行系統設計與模擬 | 3 | 航機/航電三下 | ||
無人機飛行系統整合設計 | 3 | 航電三下 | ||
地面導控站軟體設計 | 3 | 航機/航電四下合開 | ||
模組課程(三)智能應用技術 | 人工智慧概論 | 3 | 航電二上 | |
無人機智慧應用技術 | 3 | 航電二下 | ||
無人機航拍及測繪應用 | 3 | 航電四上 | ||
無人機遙測影像分析實務 | 3 | 航電三下 | ||
無人機建模與飛行模擬 | 3 | 航電四下/碩班 | ||
模組課程(四)載具設計製造 | 電腦輔助繪圖 | 3 | 航機一上/航電一下 | |
複合材料與實習 | 3 | 航機三上 | ||
無人機設計與製造 | 3 | 航機/航電三上合開 | ||
飛機性能分析與設計 | 3 | 航機四上 | ||
飛機結構設計與工程分析 | 3 | 航機四上 | ||
實務課程 | 無人機應用與技術講座 | 3 | 航機/航電四下合開 | 至少修習3學分 |
無人機實務專題(一) | 3 | 航機/航電三下合開 | ||
無人機實務專題(二) | 3 | 航機/航電四上合開 | ||
學期業界實習 | 3 | 航機/航電四下合開 |
課程規劃與最低修讀總學分:最低修讀總學分應至少11學分。本學程課程規劃詳如下表所示:
表一、無人機跨域微學程課程表
類別 | 課程名稱 | 選別 | 學分 |
基礎核心課程 | 無人飛機概論 | 選修 | 2 |
飛行原理 | 選修 | 2 | |
無人機法規與考照實務 | 選修 | 3 | |
全民國防教育軍事訓練(五)國防科技(無人機) | 選修 | 1 | |
模組課程(一)飛行操控技術 | 無人機飛航管理(UTM)系統 | 選修 | 3 |
定翼無人機飛行力學與操控實務 | 選修 | 3 | |
無人多旋翼機考照實務 | 選修 | 3 | |
無人直昇機考照實務 | 選修 | 3 | |
VTOL無人機系統設計與操控 | 選修 | 3 | |
模組課程(二)系統設計整合 | 航空感測器概論與實驗 | 選修 | 3 |
無人機整測與任務執行 | 選修 | 3 | |
自動飛行系統設計與模擬 | 選修 | 3 | |
無人機飛行系統整合設計 | 選修 | 3 | |
地面導控站軟體設計 | 選修 | 3 | |
模組課程(三)智能應用技術 | 人工智慧概論 | 選修 | 3 |
無人機智慧應用技術 | 選修 | 3 | |
無人機航拍及測繪應用 | 選修 | 3 | |
無人機遙測影像分析實務 | 選修 | 3 | |
無人機建模與飛行模擬 | 選修 | 3 | |
模組課程(四)載具設計製造 | 電腦輔助繪圖 | 選修 | 3 |
複合材料與實習 | 選修 | 3 | |
無人機設計與製造 | 選修 | 3 | |
飛機性能分析與設計 | 選修 | 3 | |
飛機結構設計與工程分析 | 選修 | 3 |