大數據時代的智能船舶水動力性能優化

王璐璐

【摘 要】2012年大數據（big data）隨著云計算概念的推廣最終帶動了信息爆炸。德國政府“工業4.0”概念的提出，使之幾乎提高到了第四次工業革命的高度。10月10日，我國首屆以大數據和智能船舶發展為主題的發展高峰論壇在京舉行，各方進行了熱烈的討論。本文以大數據背景下的水動力型線設計為例，討論了智能化船舶必將引起船舶行業新一輪洗牌。

【關鍵詞】大數據；工業4.0；智能船舶水動力

【Abstract】2012 big data（data big） with the promotion of the concept of cloud computing eventually led to the explosion of information. The German government “industry 4” concept put forward， so that it almost raised to the height of the fourth industrial revolution. In October 10th， Chinas first big data and smart ship development as the theme of the development of the summit forum held in Beijing， the parties to a lively discussion. In this paper， based on the large data background of hydrodynamic type line design， for example， discusses the intelligent ship will cause a new round of the shipbuilding industry reshuffle.

【Key words】Big data； Industry 4； Intelligent ship hydrodynamics

0 引言

德國政府以大數據時代為背景，在《高技術戰略2020》中提出“工業4.0概念，作為一種新概念已經上升到繼蒸汽機應用、規模化生產和電氣、電子信息技術等三次工業革命后的第四次工業革命的高度，并將推動制造業的轉型。今年10月10日，我國首屆以大數據和智能船舶發展為主題的發展高峰論壇在京舉行，包括政府機關、航運企業、研究院所的專家就運用新技術、新觀念、新模式，促進行業轉型發展進行了熱烈的討論。

1 什么是大數據時代

大數據是由著名未來學家阿爾文·托夫勒便于在1980年在《第三次浪潮》一書中首次提出，2009年隨著互聯網信息技術逐步引起關注，并在2012年大數據（big data）隨著云計算概念的推廣最終帶動了信息爆炸。

大數據就是要收集數據“全”，處理數據“快”。所以互聯網的普及程度最終會引起大數據時代的來臨，因為大數據的本質是海量數據的集中分析，通過各個終端（如平板電腦、手機、信息采集器、手動輸入設備等等）在互聯網上匯總數據，再通過云計算調動聯網計算機進行分析，從而得出客觀全面的結論。例如，國際數據公司（IDC）的研究表明，中國2012年的數據是0.355ZB（1ZB=1024EB=1024*1024PB=1024* 1024*1024TB=1024*1024*1024*1024GB），約2.38億美金的市場，從2010年到2020年數據量預計將會增加50倍，達到40ZB這樣一個數量級。

2 大數據時代與船舶領域結合產生了什么

數據的集中分析實際上就是網絡和實體的融合，也就是船廠和船東通過網絡實現信息連接，以聯合的形式共同承擔風險，并使利益最大化。同時建造信息、設計信息、船隊運營信息、港口信息實時更新，自己不注意的地方可能在對方眼里恰恰就是關鍵處，這樣在建造階段可以隨時按照市場需要做最大努力的調整，例如，判定市場需要進一步降低排放，處在建造階段的船舶就可以增加或改進節能裝置；在運營期內也不會隨著買賣關系的結束而中斷合作，例如中國遠洋運輸（集團）公司戰略發展部經理高勇軍講述了一個一直讓他頭疼的問題：從沿海到內地集裝箱調運時，有時候有貨進沒貨出，沒有貨出的時候只能調空箱，這就是港口貨物信息與船隊信息的溝通問題。如果這種情況長時間得不到解決，作為設計單位就可以根據實際載貨量（常規設計按照設計吃水載貨量計算，是不考慮縱傾和其他吃水的）作為航速優化的前提。實現聯網后可以自動化監測航行時各機器的數據（溫度、轉速、壓力等）、局部振動、全船油耗等數據，所以一方面保證營運安全，另一方面也可以為后續船型的改進提供數據支持。

這樣看來船東除了提供數據以外，他們又得到了什么呢？中國船舶工業系統工程研究院院長、中船電子科技有限公司總經理、中國船舶工業集團海洋裝備信息智能管理與應用技術創新中心主任張宏軍就這個問題說過“我們沒有全球服務網絡，就走不出國門，如果在全球布很多服務網絡，成本又很高，但是在信息時代，船上系統實現自動化互聯后，可以最大程度降低風險。”服務網絡細化后就可以進一步降低成本，例如在備件方面，我國某些船舶遠洋航行，大概有80%的配件原封未動的帶回來，因為不知道哪些配件會用到，如果有數值化水池的支持僅需攜帶20%的配件，如果國外建立集中統一備件站點，甚至可以進一步降低攜帶的備件率，就更不會產生大量的資金積壓。在人員維護方面，也不用大量的高精尖人員跟隨，常用問題集中編制手冊就可以，另外數據共享、遠程連接也可以解決大量問題，避免造成人力資源浪費。

這樣大家把所有數據都上傳，形成一個不斷更新的數字水池，各方各取所需達到資源的合理應用，并最終實現船舶全壽命期的利益最大化。這樣的會“思考”的船就是智能化船舶，這個船廠就是智能化船廠，對于營運公司就是全球智能化網絡服務，這樣系統內各方由“合作者”上升到“伙伴”，通過數值化轉型，互聯網公司和傳統公司的結合，使“隊員”競爭變成了“組隊”競爭，必將開啟船舶行業新一輪的洗牌。

3 水動力性能在智能船舶時代能干什么

目前船舶市場有兩個特點，“快”和“細”。首先市場細化，造成局部市場變化更快，船東也需要時間才能抓住這一閃而現的機會，所以留給船舶前期設計的時間就更短了。其次低、中端市場產能過剩，以價格換數量現象嚴重，所以大批次建造同類船舶的現象已經不可實現，船舶定制化逐漸成為趨勢。不是面對船舶市場推出某一線型，而是面對單獨船東的需要進行單獨投標，這就需要大量的前期設計方案以滿足不同的要求。

水動力性能研究屬于基礎研究的一部分，水動力型線設計是船舶前期設計的核心，在前期競標的時候不可能進行完整的詳細設計，CFD模擬計算和模型試驗完畢就可以了。而以前這部分都是專門的船池或線型公司來提供的，大量時間都花費在溝通上，進度也很難控制。

智能船舶時代是建立在數據共享和深度分析的基礎上的。對于水動力性能來說，前者相當于船模報告，這需要慢慢積累。后者相當于型線設計，首先得有獨立的型線設計能力，大量的方案會產生大量的費用，不可能都由外來公司來完成。

其次市場的特點需要快速的線型設計，公司間大量的溝通時間，往往錯失良機。

再次，面對定制化的市場，考慮的因素越來越多（如溫度、航線、載貨量等），這些都對型線設計提出了新的要求。

大數據時代本身不重要，但是數據更加全面，更容易獲得的背景下，帶來的是一個大分析時代。以后交易的商品可能不是常規意義上的商品，而是數據庫，是三維模型，是數值模擬，行業壟斷和信息孤島將被打破，新一輪洗牌即將開始。聯合競爭成為趨勢，增強自身的實力，聯合強者將預示著集團化競爭的開始。水動力獨立設計能力在智能船舶時代，將被大多數船廠所掌握（如大船、江南、滬東等），更多的相關數據使之精細化進一步提高。引用中國遠洋運輸（集團）公司戰略發展部經理高勇軍的發言“如果你看不見，瞧不起，看不懂，最后的結果就是來不及，活不了。”

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[責任編輯：湯靜]