智能船舶发展新态势

曾晓光中船重工经济研究中心海洋装备技术研究部部长

最近，全球首艘通过中国船级社认证的智能船舶“大智”号散货智可谓风光无限。它的精彩亮相，更是掀起了业界对于智能船舶的高度关注。毫无疑问，利用先进的网络技术和信息技术，推动船舶向数字化、网络化、智能化方向发展，从而提高船舶营运的安全性和效率，帮助航运业降低成本、提升竞争力，是造船业获得发展新动力的必由之路。在这种情况下，智能船舶决定了各国船舶工业在未来船舶市场的地位，因而成为各大造船国家的“必争之地”。

日韩的“智能雄心”

为在智能船舶市场抢占先机，日本、韩国的船级社、造船及配套企业均积极投身于智能船舶的研制。

首先，让我们来先看看日本。2012年12月，由日本船舶配套协会和日本船级社等在内的29家企业和单位联合组织开展了“智能船舶应用平台”项目研究，项目研究周期为2012年12月至2015年3月，项目研究经费120万美元。该项目旨在开发船舶智能信息与控制系统，结合常见的船载监控系统，如主机遥控、压载水管理、船载电力管理、电子海图等，利用远程数据传输技术，研制出可以存储船舶监控系统运行数据，并向智能船舶各种应用系统提供接口的统一数据交互平台，实现气象导航、纵倾优化、主机监测、状态监测、能效管理、远程维护等功能。

目前，该平台已经在日本的一艘渡船和一艘原油运输船上实现安装应用。同时，项目团队也在推动智能船舶应用平台成为国际海事组织E-航海战略的一个测试版，并在国际海事组织、国际标准化组织、国际电工委员会（IEC）等层面积极推动关于系统模型、系统安全、数据结构等内容的标准化工作。

此外，日本船级社已将研发智能船舶作为未来5年的重点工作，成立了海事业大数据中心，与IBM开发了相关软件，能通过收集机舱发动机、泵及温度传感器的实时数据进行分析，从而提供设备优化和维修等建议；与NAPA合作研发了航线优化支持系统，帮助船舶运营商优化航线及航行计划，该系统也已在实船上得到应用。

韩国方面，近几年也是对智能船舶高度重视，尤其是三大造船巨头，更是竞相加大对智能船舶的研发。

现代重工在2010年至2012年实施了“智能船舶1．0”计划，其主题是基于有/无线船舶综合管理网通讯技术（SAN：Ship Area Network）的船舶主机远程监控系统。有/无线船舶综合管理网通讯技术为现代重工与韩国电子通讯研究院（ETRI）共同开发，被国际电工委员会选为国际标准（IEC 61162-450），其最大优点就是利用IT技术对船内原本独立管理的460余种部件进行了综合管理，从而使主机等与航行有关的装置更便于管理，同时也可在陆地利用远程技术对船舶状态进行实时监管，此外还可进行远程维修。至2015年8月，该项目成果已获得超过200份订单，其中已有80多艘船舶完成了交付。其实，早在2013年，现代重工就开启了以“经济、安全、高效航行服务”为主旨的“智能船舶2．0”计划。与此同时，现代重工还提出了“Connected Ship”的新概念，基于“智能船舶2．0”，把船舶，港口，陆上物流信息一并提供给船舶运营。目前，现代重工正在与埃森哲合作等企业合作，通过应用数字技术帮助船舶运营商更好地管理船队，充分挖掘潜能，节约运营成本。借助嵌入新建船舶中的传感器网络，船舶运营商能够获取各种航行信息，包括位置、天气及洋流数据，以及所装载设备和货物的状态数据。利用互联网技术，还可对船队运营的新数据和历史数据进行实时分析，并通过数据可视化技术呈现分析结果，使船舶运营商能够实时监控其船舶状态和航行条件，并根据数据做出妥善决策，支撑高效运营。现代重工还计划推出实时预警、预测性维护和更高效的航期规划等服务。

三星重工于2011年开发了VPS（Vessel Portal Service）船舶门户服务系统，该系统可以在岸上监控船上设备的运行状态，判断船舶故障状态，远程支持船舶运营。此外，三星重工还开发了船舶能效管理系统（SEEMS： Ship Energy Efficiency Management System）。船舶能效管理系统（SEEMS）是三星重工以国际海事组织（IMO）发布的船舶能效管理计划（SEEMP）为指导，开发的智能化船舶能效监控工具。船舶能效管理系统也是实施船舶能效管理计划的载体，同时也是三星重工智能船舶的重要组成部分。船舶能效管理系统利用数据采集技术、远距离数据传输技术、软件技术、数据库技术使船舶能效管理高度智能化、集成化。

据三星重工消息，该套系统至少可以节省约15%的能源消耗，整套系统投入费用平均3．8年内可以收回。三星重工还与韩进船运合作，从2013年5月至2016年底的时间内在该公司4600TEU级集装箱船收集实船数据进行分析研究。

大宇造船中央研究所与韩国SK通信社联合开发了基于LTE网络的陆海两用智能通信系统。SK通信社拥有世界最高水准的LTE网络基础设施和丰富的运营经验，而大宇造船则具备远程船舶通信技术，两者联合后开发出了世界首套以民用LTE网络为基础，海上最大通讯距离为100千米的语音通话系统。该系统现阶段主要应用于新造船舶陆上建造和海试阶段，可以实时监控汇总各阶段的数据，并处理和分析。该套系统省去了使用卫星通信的昂贵费用，还可以提高网络接入速度，减少了原本在海试阶段投入的大量人力和物力，对提高企业自身竞争力有重要帮助。

欧洲开启智能海事

在欧洲方面，国际海事组织推动的E-航海和挪威康士伯（Kongsberg Maritime）海事信息管理系统（K-IMS）是航运和造船智能化之路的集中体现。

E-航海（E-Navigation）概念于2006年在第十六届上海国际航标协会（IALA）大会上正式提上议程，并引起了国际海事组织（IMO）的高度重视。自2006年国际航标协会初步提出E-航海的概念并得到国际海事组织的采纳后，E-航海得到了不断发展和完善。

E-航海是指通过电子的方式，在船上和岸上，收集、综合、交换、显示和分析海事信息，以增强船舶泊位到泊位的全程航行能力，增强相应的海上服务、安全和保安能力，以及海洋环境保护的能力。E-航海主要包括三部分内容：船端导航系统、岸端船舶交通和其他相关的服务系统以及船岸通信系统。E-航海并不是一种新的技术，而是一个概念，一个框架，更为具体的，可以理解为一个平台。在这个平台上，船舶自动识别系统（AIS）、电子海图显示和信息系统（ECDIS）、综合船桥系统（IBS）和综合航行系统（INS）、自动雷达标绘（ARPA）、无线电及卫星导航系统、船舶远程识别和跟踪（LRIT）、船舶交通管理系统（VTS）、无线数字数据通讯网络和全球海上遇险和安全系统（GMDSS）等都将融入。另外，国际海事组织的E-航海战略，可以理解为一个全球范围的海上信息化合作战略，其目的就是为了促进各国在海上信息和数据之间的交换，在统一架构和技术标准的前提下，消除技术障碍和壁垒，最终达到增强海上安全，提高海上安保、环境保护和海上搜救能力。

挪威康士伯海事公司是欧洲企业在船舶智能化领域中表现突出的典型代表。据悉，其开发的信息管理系统K-IMS，能够为船东和设备供应商的决策提供一个通用解决方案，并且船东可以控制船只运行数据的信息流，增加运营安全性。该系统把传统上各设备供应商独立的数据和通信基础设施统一起来，实现数据记录和通信单一的、安全的、可维护的解决方案中。该系统可在船上操控，也可进行远程控制，并可以从2．1万个输入/输出点提供数据，可储存数据7年，能很好地协助船员完成船舶日常运营、维护并帮助降低能耗。

早在2012年8月，康士伯海事就与美国太平洋钻井（Pacific Drilling）公司签订了一份为其新建的钻井船提供K-IMS的供货合同。2013年7月，康士伯海事与Attunity公司签订协议，将Attunity复制技术嵌入K-IMS，嵌入Attunity技术后能实时通过广域网和卫星连接，在海上和陆上的K-IMS系统之间高效传送数据，帮助船东提高性能和降低成本。2014年2月，皇家加勒比邮船公司宣布旗下的巨型豪华邮轮“海洋魅力”号采用该系统。去年，康士伯海事公司和挪威技术推广组织PILOT-E签署了一份研究与革新合同，将共同推动零污染排放、全电力、自动无人驾驶渡船概念的发展。PILOT-E计划是由挪威研究协会、Innovasjon Norge和Enova共同发起，设计用于加快推进前端技术概念的市场化发展，同时确保新方案具有可行性和可持续性。据悉，挪威Yara与康士伯海事共同打造的全球首艘纯电动自动驾驶集装箱船，预计2018年下半年启航。

中国迎来弯道超车之机

目前，中国造船业正处于关键发展时期，面临着亟须建立创新优势的严峻挑战。智能船舶作为船舶未来的发展方向，完全可以作为中国船舶工业实现转型升级、建立创新优势的突破口。

近年，中国对智能船舶的研制步伐不断加快。2015年12月，中国船级社（CCS）发布了全球首部《智能船舶规范》，该规范是基于中国船级社近年来的科技研究成果，并充分考虑了国内外有关智能船舶的应用经验和未来船舶智能化的发展方向编制而成。主要内容包括：智能船舶的目的、应用范围；智能船舶的定义、目标和功能要求；新技术的应用原则；计算机系统和软件开发要求；智能船舶附加标志及功能标志；智能船舶各智能功能的一般要求、功能要求、技术要求、检验要求及人员要求等。

2017年12月，全球首艘通过中国船级社认证的智能船舶“大智”号交付，该船由中船工业集团旗下上海船舶研究设计院牵头，中国船舶工业系统工程研究院、中船黄埔文冲船舶有限公司、中船动力研究院有限公司、沪东重机有限公司等单位参与研发建造，实现的主要智能功能包括船舶总体性能及状态监测，船舶状态安全评估，船舶能效监测、分析、评估及优化，机舱重要设备及系统的运行状态监测，机舱重要设备运行安全及性能分析，机舱重要设备智能维护包括健康衰退预测与可靠状态评估及维修决策优化，基于水文和气象信息的航线规划，船舶航行安全评估、航行操控信息分析、航行环境影响分析、航行决策优化及航行操控优化等。

从目前国内外相关企业和机构针对智能船舶开展的研究来看，主要集中在智能航行、智能机舱、智能能效管理和智能集成平台中的相关产品和技术上。可以想象到的是，未来的智能船舶肯定不止于此，除了自主航行、远程遥控等主要关键技术，其他部分同样可以智能化，譬如自动靠泊/离岸、自主维修、自动清洗（如海底门滤器）、自动更换设备部件、自我防护（针对海盗等）、自动补给等。

再从另一方面来看，未来人与船舶的关系也许会从人服务于船变为船服务于人。比如，由于船上配置人员减少，那么考虑到船员情绪，就可以家庭为单位上船，此时就要考虑人员的健康和教育问题，如远程医疗诊断、机器人手术、远程教育和娱乐等，甚至是船上生态循环系统。

预计至2030年，随着传感器技术、数据驱动的智能系统、计算机科学和数据分析方法等方面的技术进步，船舶将更加智能化，能够完全实现网络的无线连接，可在全球范围内进行数据实时传输，这也将促使其设计、建造、运营及供应链管理模式随之发生根本性改变。

目前，中国在互联网、信息化、大数据应用等方面已走在了世界前列，这给中国智能船舶发展创造了良好的条件，“大智”号的横空出世，无疑是对中国造船实现弯道超车的巨大提振。