船舶智能化研究新邏輯

本刊記者 王思佳

歷史經(jīng)驗告訴我們，當(dāng)某一新興技術(shù)領(lǐng)域呈現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢時，所有人都應(yīng)放慢腳步，認(rèn)真思考未來的發(fā)展方向，避免陷入“蒙眼狂奔”的尷尬。

近來，船舶工業(yè)領(lǐng)域不斷涌出各種智能新概念、新技術(shù)、新成果，讓人眼花繚亂。例如我國自主研制的全球首艘智能集裝箱船舶“中遠(yuǎn)海運荷花”號正式交付運營，國內(nèi)首創(chuàng)船舶數(shù)字空間解決方案正式發(fā)布，世界首家數(shù)字航運公司準(zhǔn)備啟航等等。這些新成果、新概念刺激著業(yè)界興奮神經(jīng)的同時，也使大家陷入迷茫，面對這么多選擇，不知該走哪條路。這時，大家開始認(rèn)真思考船舶工業(yè)智能化的下一步發(fā)展方向。

“智”從何來

自2008全球金融危機(jī)以來，全球航運市場整體態(tài)勢持續(xù)低迷，全球航運業(yè)運力過剩及市場競爭力的加劇也使得航運造船企業(yè)身心俱疲。然而，這還不是全部。近年來，隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，環(huán)境法規(guī)不斷加碼，讓本已負(fù)重不堪的航運造船業(yè)更加苦不堪言。2016年10月，國際海事組織（IMO）下屬海上環(huán)境保護(hù)委員會第70次會議通過決議，自2020年1月1日起，將船用燃料的硫含量上限從當(dāng)前的3.5%大幅降至0.5%；自2015年1月1日起，波羅的海、北海及加勒比海硫排放控制區(qū)（ECA）內(nèi)船用燃料硫含量不超過0.1%；我國交通運輸部發(fā)布的《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實施方案》已于2019年1月1日生效，方案明確了我國指定海域內(nèi)硫氧化物和顆粒物排放、氮氧化物排放等控制要求。溫室氣體排放和減排監(jiān)測方面，歐盟推出的船舶CO2排放監(jiān)測、報告、驗證（MRV）機(jī)制已于2018年1月1日開始實施，該機(jī)制的目的是在歐盟區(qū)域內(nèi)更有效地控制、監(jiān)管船舶排放，推進(jìn)綠色船舶的發(fā)展；作為海運節(jié)能減排戰(zhàn)略“三步走”的第一步，IMO第70屆環(huán)保會278號決議通過的關(guān)于燃油數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的MARPOL附則VI修正案，于2018年3月1日起正式生效。該機(jī)制將通過監(jiān)測和收集船舶的CO2排放數(shù)據(jù)，為確定減排控制手段和目標(biāo)、明確CO2稅及碳交易等提供數(shù)據(jù)支撐。值得注意的是，目前的MRV機(jī)制主要針對CO2排放，未來是否會將檢測目標(biāo)擴(kuò)展至船舶的所有排放物，我們不得而知。

此外，隨著各種新興技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，以及應(yīng)對日趨嚴(yán)格的法規(guī)，當(dāng)下的船舶及其操作正變得越來越復(fù)雜，這也就提升了對高素質(zhì)人才的需求。而現(xiàn)實情況卻不樂觀，專業(yè)人才市場明顯供不應(yīng)求。

而這一切的一切，最終都將體現(xiàn)在公司的運營成本上，無限擠壓企業(yè)利潤。為了生存與發(fā)展，全球各大航運企業(yè)不得不將其發(fā)展重點轉(zhuǎn)移至提升船隊運營效率和安全性等方向上。就在業(yè)界苦苦尋覓未來轉(zhuǎn)型之路時，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+等數(shù)字技術(shù)叩響了這個傳統(tǒng)行業(yè)的大門。互聯(lián)網(wǎng)+、信息技術(shù)、人工智能等紛至沓來，為船舶工業(yè)后期的智能化轉(zhuǎn)型提供了基礎(chǔ)，指明了方向。

智能船舶在提高安全性、提升船舶能效及降低成本等方面所具備的突出優(yōu)勢，正好滿足了行業(yè)當(dāng)前需求，因此，船舶智能化是未來船舶制造與航運領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢很快在行業(yè)取得共識。“智能船舶”瞬時躥升為業(yè)界最熱關(guān)鍵詞。

但是，就在業(yè)界對其無比向往的同時，也有一個現(xiàn)實問題擺在大家面前，鮮有人知道到底該怎么做。2015年，中國船級社（CCS）發(fā)布了全球首部《智能船舶規(guī)范》，填補了這一空白，為船舶智能化的發(fā)展提供了參考與依據(jù)。

根據(jù)《智能船舶規(guī)范》的定義，智能船舶是指利用傳感器、通信、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環(huán)境、物流、港口等方面的信息和數(shù)據(jù)，并基于計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，在船舶航行、管理、維護(hù)保養(yǎng)、貨物運輸?shù)确矫鎸崿F(xiàn)智能化運行，并且使船舶更加安全、更加環(huán)保、更加經(jīng)濟(jì)、更加可靠。這里的“智能”可以理解為“會思考”，能夠綜合考慮具體任務(wù)和獲取的各種信息，制定出一系列符合船舶航行安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保要求的最優(yōu)決策。

2017年12月，全球首艘通過中國船級社認(rèn)證的38800 噸智能散貨船“大智”輪正式發(fā)布，該船擁有110個智能數(shù)據(jù)分析模型以及34項專利，能夠?qū)崿F(xiàn)智能航行、智能機(jī)艙、智能能效管理等強(qiáng)大功能。該船的發(fā)布標(biāo)志著中國在智能船舶設(shè)計建造和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定等領(lǐng)域均已走在世界前沿，成為我國智能船舶發(fā)展的里程碑事件。這同樣也預(yù)示著智能船舶時代的到來。

“智”在四方

顯然，智能船舶已經(jīng)成為國際海事界新熱點。智能船舶猶如瑯琊榜之“麒麟才子”，被業(yè)界視為未來船舶領(lǐng)域的必爭之地。因此，各方紛紛摩拳擦掌，準(zhǔn)備在這場智能競賽中大展身手。然而，對于這個新興領(lǐng)域，大家都知其重要，卻誰也不知道具體該怎么做。于是，為了在這一市場占據(jù)先機(jī)，智能船舶領(lǐng)域一時間冒出一大批勇于試吃螃蟹的探險者。

近年來，中日韓及歐洲等國家和地區(qū)對智能船舶的研發(fā)不斷加快，且已取得可喜成果。例如，2019年5月，我國自主研制的13500標(biāo)箱集裝箱船“中遠(yuǎn)海運荷花”號智能船舶交付運營。該船可利用船舶狀態(tài)感知、大數(shù)據(jù)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)手段為船員操作提供輔助決策支持，實現(xiàn)船岸聯(lián)動的智能管控，提高航運安全，降低船舶能耗，提升運營效率。“中遠(yuǎn)海運荷花”號智能船舶率先提出了“1+N”智能應(yīng)用體系框架，通過搭建匯集各類功能系統(tǒng)的集成平臺，實現(xiàn)智能機(jī)艙、智能能效、智能航行等功能，面對船舶遠(yuǎn)航出現(xiàn)的復(fù)雜海況與氣候變化，具備智能應(yīng)對能力；2018年4月，挪威Yara集團(tuán)以及Marin Teknikk公司聯(lián)手開展了全球首個采用電力推進(jìn)的零排放無人船舶項目。該項目試驗船舶“YARA Birkeland”號利用自身安裝的全球定位系統(tǒng)、雷達(dá)、攝像機(jī)和傳感器等，能夠在航道中實現(xiàn)自行避讓其他船舶。船上還配有一套自動停泊系統(tǒng)，使船舶的停泊和起航都無需人力介入。該船除了不用配備船員之外，船上還采用電池作為動力，設(shè)計也不需要壓載水艙。2018年12月初，全球無人船行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者——羅爾斯羅伊斯公司（羅羅）和芬蘭國有渡輪運營商Finferries在芬蘭圖爾庫市南部的群島成功展示了世界上第一艘全自動渡船，這艘載有80名乘客的“Falco”號汽車渡船采用羅羅智能船舶技術(shù)，在芬蘭帕爾加斯和瑙沃之間完成了無人駕駛航行，并在遙控操作下順利返航；2018年1月，商船三井與Rolls-Royce共同開展船舶智能識別系統(tǒng)的測試工作，首先在三井公司的客運輪渡上安裝測試；2018年5月，韓國大宇造 船、Naver Business Platform（NBP）及英特爾韓國公司進(jìn)行合作，共同建立智能船舶4.0服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施（Smart Ship 4.0 Service Infrastructure）。智能船舶4.0是基于云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實時收集數(shù)據(jù)并基于數(shù)據(jù)分析來管理船舶的架構(gòu)體系。據(jù)此，船東和航運公司可以基于收集的數(shù)據(jù)保障船舶處于最佳航行狀態(tài)，同時還能對船舶進(jìn)行高效的診斷和維護(hù)保養(yǎng)。

隨著各國船舶智能化步伐的不斷加快，該領(lǐng)域的發(fā)展明顯進(jìn)入提速期。據(jù)上海國際航運研究中心最新發(fā)布的《2018版全球港航信息化發(fā)展報告》顯示，2017年以來，各大船級社聯(lián)手造船企業(yè)、船舶管理公司以及船舶研究所等機(jī)構(gòu)，不斷探索智能船舶領(lǐng)域新規(guī)則的制定、新技術(shù)的應(yīng)用和新趨勢的走向，在智能船舶發(fā)展的初級階段取得值得肯定的成果，對未來智能船舶的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。然而，發(fā)展中必然會產(chǎn)生問題，尤其是智能船舶的認(rèn)定規(guī)則不統(tǒng)一、法律制定脫節(jié)、智能化設(shè)備和系統(tǒng)不夠完善等問題。因此，智能船舶的發(fā)展仍然有很長的路要走，我們想要走的快一點，就需要各方求同存異，通力合作。

智能新邏輯

歷史經(jīng)驗告訴我們，當(dāng)某一新興技術(shù)領(lǐng)域呈現(xiàn)出快速發(fā)展趨勢時，所有人都應(yīng)放慢腳步，認(rèn)真思考未來的發(fā)展方向，避免陷入“蒙眼狂奔”的尷尬。

業(yè)界有觀點提出，下一步的智能化研究需要轉(zhuǎn)變觀念，因為更加關(guān)注船舶智能化的并不是船東，而是貨主。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織船舶與海洋技術(shù)委員會（ISO/TC8）主席李彥慶對此觀點表示認(rèn)同，他認(rèn)為：“智能的問題，本質(zhì)上是互聯(lián)條件下的問題，只要談到‘連接（CONNECTED）’，就會讓我們的思想從單一的傳統(tǒng)工業(yè)圈子跳出來，即船舶、船東、港口的模式等。因為無所不聯(lián)，所以參與者從傳統(tǒng)極為垂直的分層（如船舶總體與各分系統(tǒng)、設(shè)備商，船東與貨主，運輸者，服務(wù)者）變得更為扁平，即各參與者的身份更為接近，擺脫了簡單上下游的關(guān)系，而是更強(qiáng)調(diào)平行合作關(guān)系。這種情況讓貨主有更多的理由去關(guān)心全運輸鏈成本，貨主如果可以選擇，就可以創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)鏈。這就好比傳統(tǒng)的郵政業(yè)與現(xiàn)在的快遞業(yè)，只要資本足夠，在尚無管制或者門檻不高的情況下，便可創(chuàng)造出新的業(yè)態(tài)。”

嚴(yán)格來講，船東就是承運人，比較關(guān)心經(jīng)營船舶和航線的收益。而貨主關(guān)心的是貨物本身所帶來的利益，例如，如果貨量規(guī)模很小，情況又緊急，只要在即定時間下的成本有所保障，貨主完全可以選擇其他運輸方式，例如鐵路、航空，甚至是公路，不一定非得選擇航運。李彥慶說：“所有的創(chuàng)新都要與最終關(guān)心成本的那個群體發(fā)生關(guān)系。如果你打造一個全新的高成本交通運輸系統(tǒng)，誰會去用呢？船東已在這個傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中運營多年，如果重塑一個與他有競爭關(guān)系的運輸系統(tǒng)，他肯定會反對。所以，船東當(dāng)前很在意智能問題，但是因為沒有強(qiáng)制的法規(guī)，所以，他會選擇按兵不動。只有那些貨主或者船東中的先行者，才會去主動創(chuàng)新。”

“當(dāng)然，這并不是說，船東無所作為。傳統(tǒng)的大船東在面對顛覆性技術(shù)變化時，如果要采取措施進(jìn)行跟隨，將面臨著十分沉重的資產(chǎn)轉(zhuǎn)型壓力。因此，一般而言，在創(chuàng)新生態(tài)鏈環(huán)節(jié)上，先鋒型企業(yè)不會來自大船東，而是中小船東在局部的實踐開辟出希望之門，從而為其它進(jìn)入者，當(dāng)然也包括大船東提供進(jìn)一步重塑生態(tài)的可能。歐洲目前在智能船全產(chǎn)業(yè)鏈實踐最典型的國家是挪威，該項目的啟動者便是貨主而不是船東，因為他更關(guān)注全產(chǎn)業(yè)鏈的成本。然而，當(dāng)前是貨主，不等于未來只此一家。如同中國的快遞一經(jīng)出現(xiàn)，便如雨后春筍般發(fā)展開來。”他補充道。

船舶智能化轉(zhuǎn)型的核心價值在于利用數(shù)字化技術(shù)解決行業(yè)痛點，為業(yè)界創(chuàng)造更多價值。因此，弄清業(yè)界各方的需求、痛點是下一步轉(zhuǎn)型發(fā)展的基石。在李彥慶看來，對造船而言，智能的概念分為兩種。一是從設(shè)計制造過程看，這就涉及智能制造的問題，實現(xiàn)少人、高質(zhì)量、高效率。這與智能航運是一回事，由于西方人工較貴，船員越來越難招、難培養(yǎng)，制造工業(yè)日益缺少吸引力等原因?qū)е迈r有人愿意在該領(lǐng)域就業(yè)。質(zhì)量和效率方面，從西方來看，主要是通過自動化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化，包括未來的智能化，使制造過程能夠在無人或者少人的情況下重塑，減少環(huán)節(jié)，更改模式，更加精益和敏捷，從而在效率和成本方面進(jìn)一步提高。如果能夠做到對顧客的響應(yīng)、定制方面有更大的進(jìn)步的話，就可以在很大程度上解決定制、小批量、單件的效率問題。在這一方面，當(dāng)前的研究和討論的熱點是CPS（即信息物理系統(tǒng)）。

二是智能船舶。分為三個層次，一是船本身具有一定的智能化，如船舶對航行、安全、操作本身的自動化、信息化，如果加上部分自主決策，其實就是智能船。二是船與船、船與岸通信、數(shù)據(jù)交互的自動化。三是船、岸、服務(wù)的信息化。前兩個具有很強(qiáng)的技術(shù)和工程特點，而后者是航運生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步構(gòu)建的問題。

李彥慶表示：“關(guān)于智能，站在造船的角度會關(guān)注智能船舶，站在航運角度會聚焦智能航運，站在港口角度則考慮智能港口，站在物流的角度會構(gòu)建智能物流，站在支持服務(wù)的角度會重塑信息服務(wù)。其實，叫什么詞并不重要，重要的是它的前提，即網(wǎng)絡(luò)化下萬物互聯(lián)，信息暢通，利益相關(guān)方進(jìn)一步關(guān)心利益，包括安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、效率等。如果不從最終使用者角度看這個智能生態(tài)系統(tǒng)，各個環(huán)節(jié)也難以找到自己的方位，造船界要十分注意這一點。”