關(guān)于智能符號在集裝箱船的應用

陸毅華,周曉瑩，伍蓉暉，黃麗萍

（廣州文沖船廠有限公司，廣州 510715）

1 引言

船舶智能化熱潮興起，業(yè)內(nèi)期待智能技術(shù)在船舶營運管理與能效排放方面帶來令人振奮的效益。船舶智能化技術(shù)的發(fā)展，不僅能實現(xiàn)智慧﹑方便﹑經(jīng)濟﹑環(huán)保的造船技術(shù)理想，也會帶來運營管理技術(shù)的革新，只是目前業(yè)界在實船智能化目標選擇﹑應用技術(shù)水平﹑效果評估方面尚持較謹慎的態(tài)度。

世界智能及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)已經(jīng)達到了相當高的水平，船舶智能化是造船技術(shù)發(fā)展的一個方向，但目前還未能將船舶智能化涉及的標準﹑技術(shù)﹑法規(guī)等較好地整合，其原因在于：

（1）船舶智能化不屬于安全性要求，各船級社只能將其歸入附加符號中；

（2）船舶智能化具有功能開放性和概念快速發(fā)展的特性，具體需求由客戶定制，其功能及應用技術(shù)還在快速發(fā)展中，在目前情況下如果強行定義，一旦實施就可能過時，目前已知的船檢對船舶智能檢驗方式是CASE BY CASE；

（3）智能技術(shù)所需的通用網(wǎng)絡(luò)平臺性能及海事衛(wèi)星通訊能力存在較大的瓶頸，其費效比甚至不能和大型遠程無人機的控制網(wǎng)絡(luò)功能類比；

（4）船舶智能化從概念而言，只要某個功能具有記憶﹑學習優(yōu)化并據(jù)此對某種控制論軟件進行臨機決斷的能力都屬于智能化，但認證這種智能化各船級社卻有不同的看法和標準，比如CCS與LR在船舶智能化符號歸類概念和要求方面就有些不同，其他船級社還沒有作出指引。

分析各船級社對船舶智能功能符號定義和實船報驗情況，可以為集裝箱船應用智能符號從選用到技術(shù)實現(xiàn)方法上都能提供有益的參考。

2 各船級社對船舶智能符號要求及定義要素

CCS是目前世界上第一家具體明確智能船要求的船級社，規(guī)定了入級符號和具體功能及檢驗要求；LR船級社提出了智能船的概念體系和擬應用的智能符號，但目前還沒有見到具體的指導文件；其他船級社暫未見發(fā)布相關(guān)服務(wù)及指引。

2.1 CCS對智能船功能的理解與符號要求

基于對定義符號所代表船舶智能化能力逐項認定，每個智能符號體現(xiàn)了過程控制的管理技術(shù)，包括對監(jiān)測﹑分析軟件﹑評估報告﹑輔助決策或視情決策能力的要求。大體情況如表1所示。

表1 CCS船級社智能符號要素說明

由表1可見，CCS的智能體系是基于智能集成平臺綜合的可逐項進行的智能功能認證體系，對平臺安全﹑效能認證要求較高，如果認證后系統(tǒng)發(fā)生了變動就要再次進行認證。

2.2 LR船級社智能符號要素說明

LR船級社在來往會議記要和郵件闡述中，表明其智能船舶是基于具有安全級別的可遙控開放網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)的綜合評估體系，是在平臺加入系統(tǒng)安全和功能認證下的程序及系統(tǒng)或設(shè)備集成。2017/12/V2.0版本，直接明確為經(jīng)過風險評估的利用IT（信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）或OT（操作技術(shù)）實現(xiàn)傳統(tǒng)意義上是由船員決策或操作的船舶控制工作，無論其是有人還是無人船舶，而且入級評估內(nèi)容包括與此符號相關(guān)的船上及岸上相關(guān)能力的評定。

船員/本船自控系統(tǒng)/岸基授權(quán)介入，對操作（監(jiān)測﹑分析﹑決策﹑調(diào)整﹑控制）由可開放的遙控網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)。

船舶智能化符號分類如表2所示。

表2 LR船級社智能符號要素說明

LR船級社沒有用“Intelligent”這個詞來表達船舶智能，之前2016/4/v1.4版稱為“Cyber-Enabled Ship/”Smart” ship，而剛發(fā)布的2017/12/V2.0版指引“MO Cyber Enabled Ships_ ShipRight Procedure_V2.0”連“Smart”這個詞也舍棄了，謹慎地以“Cyber….for autonomous &remote access ships”來表述，即“利用計算機網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)（IT技術(shù)）實現(xiàn)的自主及遠程遙控的船舶”。由于關(guān)聯(lián)認證的復雜性，作者理解LR船級社關(guān)于智能船的邏輯體系就是以LR船舶社對其可靠性及技術(shù)水平進行認證的基于IT/OT技術(shù)為支持的自動化和遙控體系，內(nèi)容中談化“取樣—存貯—自主分析學習—自主決策”的智能化特點。可以肯定的是，LR關(guān)于智能船的認證是個發(fā)展中的體系，將來某一天也許會出現(xiàn)“Intelligent”這個詞。

2.3 其他船級社

目前CCS是世界上第一家發(fā)布船舶智能化服務(wù)及指引的船級社；LR在具體智能化項目上引領(lǐng)并密切配合，目前剛在12月發(fā)布2.0版的入級指引；其他船級社對船舶智能化的技術(shù)進展表示關(guān)注，比如DNVGL在有關(guān)討論會中曾介紹過船舶智能化的概念，但基本上都處于研究和觀望階段。

3 集裝箱船智能化的概念與實施

作者認為船舶智能化分兩種應用方向：一種是全自主智能化（類于無人機的控制決策系統(tǒng)）；另一種是有人船上的智能信息和輔助決策系統(tǒng)（類似于企事業(yè)單位所用辦公自動化軟件），或上述兩種情況的組合。不論需達到船舶智能化的功能如何，一艘智能化集裝箱船可能是下述功能組合選項的合集。

3.1 可遙控安全信息網(wǎng)絡(luò)平臺

它的作用是提供構(gòu)成整個智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺，應具有如下功能：

（1）任何使用及故障情況下不會產(chǎn)生危害船舶航行操作﹑人員及設(shè)備安全的后果；

（2）信息保密安全達到需要級別的可遠程遙控的網(wǎng)絡(luò)平臺；

（3）足夠的帶寬能滿足需求的內(nèi)部及船岸間的通信能力；

（4）通過軟件認證的可靠操作系統(tǒng)，提供友好的人機界面；

（5）開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可根據(jù)通信及安全協(xié)議順利與其他智能系統(tǒng)軟件系統(tǒng)實現(xiàn)通信控制。

3.2 船舶性能監(jiān)測系統(tǒng)

它是目前常見的一種功能軟件，能提供下述功能，部分產(chǎn)品還提供相關(guān)性能評估和自動化管理的功能：

（1）遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測管理；

（2）船舶燃油性能監(jiān)測；

（3）船舶硫/氮化物排放指標監(jiān)測；

（4）指定設(shè)備運行狀態(tài)﹑工時監(jiān)測；

（5）船舶航行狀態(tài)監(jiān)測；

（6）船體結(jié)構(gòu)應力監(jiān)測；

（7）關(guān)于船舶航行優(yōu)化﹑維護﹑貨物管理等方面的建議；

（8）其他開發(fā)的功能。

3.3 系統(tǒng)或設(shè)備遠程遙控系統(tǒng)

（1）安全認證的遙控管理系統(tǒng)；

（2）遠程調(diào)閱設(shè)備工作文檔﹑查看設(shè)備狀態(tài)；

（3）遠程遙控主機﹑電站等機械設(shè)備；

（4）遠程遙控電子海圖制定航線﹑控制自動舵等航行設(shè)備；

（5）遠程控制船舶安全﹑消防及水密隔離設(shè)備；

（6）其他需要的控制功能。

3.4 船舶結(jié)構(gòu)和設(shè)備的視情維護系統(tǒng)

（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)應力監(jiān)測數(shù)據(jù)，建議船體維修安排；

（2）根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備工時和狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，建議維修和備件安排；

（3）根據(jù)主﹑輔機的工況和運行紀錄，建議備件和維修安排；

（4）根據(jù)船舶系統(tǒng)數(shù)據(jù)綜合評估，建議船舶維修計劃。

3.5 客戶自動化管理系統(tǒng)

客戶根據(jù)自身需要定制的一些功能，如：

（1）自主航行；

（2）自動理貨；

（3）自動辦公；

（4）遠程定位及管理。

4 世界首艘智能化散貨船簡介

目前世界上第一艘智能化散貨船已在廣州文沖船廠成功交船，入級LR和CCS雙船級社，配備智能導航﹑運維和能效管理﹑健康管理﹑日常管理和船舶數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)。可以期待，其船載智能系統(tǒng)在提高船舶營運效益﹑控制排放﹑監(jiān)控和視情維護管理方面有出色的表現(xiàn)。

本智能化散貨船在智能管理功能和報驗過程中，有如下幾個特點：

（1）智能系統(tǒng)以LR/Intelegent為概念以CCS智能船舶規(guī)范為設(shè)計和報驗指引；

（2）各方在具體智能認證的功能及定義進行了認真的協(xié)調(diào)；

（3）CCS船級社對報驗工作過程嚴謹，要求智能系統(tǒng)設(shè)計方提供明確的原理和功能說明來證明與申請符號的符合度；以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)﹑使用說明﹑試驗大綱相互印證地涵蓋產(chǎn)品認證﹑系泊試驗﹑航行試驗；作為智能系統(tǒng)應給出評估判斷衡準，表明其后續(xù)學習升級的實現(xiàn)途徑；

（4）LR船級社明確要求有關(guān)的智能功能入級必須證明是可行的技術(shù)方案，能在船舶交付節(jié)點前取得船級社的相關(guān)認可證書和入級符號，否則就不考慮進行這個系統(tǒng)的認證工作；

（5）智能船從功能到認證還處于嘗試與探討階段，建議在新的智慧型船舶建造前應考慮下述技術(shù)和協(xié)調(diào)問題：

① 安全﹑開放﹑強大數(shù)據(jù)遠程傳輸能力的智能網(wǎng)絡(luò)平臺，將成為船舶智能管理的核心成員；

② 提供船舶智能功能的系統(tǒng)商，將由不同的系統(tǒng)供應商提供，船廠應根據(jù)規(guī)格書要求和相關(guān)船級社指引仔細鑒別評估，選擇適當?shù)墓蹋?/p>

③ 認知差異是必須事前協(xié)調(diào)解決的關(guān)鍵工作，其中：

· 船東——廠家——船廠的認知必須一致；

· 對船級社智能功能指引及報驗需求要明確認知﹑分解到項；

· 將上述解決的問題落實到功能文件和試驗大綱中，配合船檢做好有關(guān)的評估工作。

5 結(jié)語

新技術(shù)總是伴隨著未知困難，應避免因各方理解差異可能造成投入多﹑不可控因素多﹑效果差的問題。采取智能技術(shù)應全面評估并平衡下述問題：

（1）關(guān)注船舶入籍及需取得的智能符號，正確理解其功能含義和規(guī)格書及廠商表所表達的實現(xiàn)方法是否合理可行；

（2）研究進行有關(guān)的評估和試驗工作對造船周期的影響，如果采取非成熟廠家的開發(fā)產(chǎn)品必須有風險控制措施；

（3）盡量采取驗證過的有效技術(shù)和有可靠的廠家支持，合理控制全新開發(fā)技術(shù)的比例。如果船東提出過多未實現(xiàn)過的技術(shù)目標，在后期工作節(jié)點的壓力下，開發(fā)/設(shè)計/協(xié)調(diào)/修改工作可能顧此失彼，產(chǎn)生預期與效果不一致問題。