全球主要船級社智能船舶規范比較

珠海云洲智能科技股份有限公司 潘 登

中國船級社 孫 武

珠海云洲智能科技股份有限公司 趙繼成

進入21世紀第二個十年，無人艇在全球范圍內如火如荼地發展起來，各類產品開始廣泛地應用在多個領域，從環境保護到安防巡邏，從海洋調查到軍事應用，從應急救援到科技文旅，到處都可以看到無人艇的身影。

隨著無人艇技術的快速發展，大型船舶的智能化和無人化也呼之欲出，智能船舶和智能航運成為全球關注的新熱點。在各國政府的大力支持下，業界開展了廣泛而深入的研究。各利益相關方一致認為規范、標準、公約和法規是指導水面船舶設計、生產、檢驗、認證、運營的重要依據。在傳統船舶行業，這些文本較為完備，為行業的規范、健康發展提供了有力保障。而無人艇、智能船舶等屬于新生事物，目前與之對應的規范、標準、公約和法規等極不健全，嚴重阻礙了行業的規范、健康發展。規范化和標準化成為行業發展的當務之急。

在這個背景下，2015年中國船級社發布了全球首個智能船舶規范，并于2016年3月正式生效。此后，英國船級社、日本船級社、美國船級社、挪威船級社、法國船級社等全球主要船級社陸續發布了智能船舶相關的規范或者指南，為各國智能船舶行業的規范化發展打下了基礎，促進了行業的健康、有序發展。在此期間，國際海事組織也對智能船舶的自主等級進行了定義。

本文研究了各國船級社規范的主要內容和特點，并通過橫向和縱向對比，分析了這些規范關注的側重點以及規范之間的差異，從而對智能船舶形成了更加深刻的認識，在此基礎上提出關于智能船舶規范發展的一些建議。

各主要船級社智能船舶規范概述

截至目前，有六家船級社（見表1）發布了智能船舶相關規范，其中中國船級社最早行動，其智能船舶規范發布于2015年12月，并于2016年3月正式生效。其規范采用GBS框架，按照目標、功能、要求的層次，基于模塊化的思路進行編寫，涵蓋航行、輪機、船體、能效管理、貨物管理、集成平臺六大智能功能。在2020年的換版中，增加了遠程控制船舶和自主操作船舶兩個新的章節，將智能航行進行功能細分和詳細描述。中國船級社以安全、環保、經濟和高效為出發點，引入人工智能新理念，結合行業應用經驗，制定智能船舶規范，推動了船舶設計建造的發展。

英國勞氏船級社作為全球最古老的船級社，緊隨中國船級社，于2017年2月發布了《無人海事系統的規則》。該規則沿用了傳統船舶規范的體系，其章節和傳統船舶規范高度一致，分為結構、穩性、控制、電氣、導航、推擠裝置、消防等章節，并以無人駕駛的視角從適用范圍、目的、功能目標、性能要求四個層面對無人系統進行了相應的論述。本規范中的無人系統主要是指無人艇和無人潛器。

作為第三個發布相關文本的船級社，日本船級社2017年發布了《自動操作船舶概念設計指南》。整個指南有七個章節，主要涉及安全設計要素、風險評估、自主等級分組、遠程遙控等幾個方面。日本船級社借鑒無人車提出了一個船舶運營設計域（Operational Design Domain）的概念。通過這個概念，日本船級社將船舶自主駕駛分為限定場景下的自主駕駛和不限場景的自主駕駛。

在2018年發布指南的還有和德國船級社合并后的挪威船級社，該指南的名字叫《自主船舶和遙控船舶》，全文有111頁，是各大船級社發表的智能船舶相關文本中頁數最多的，涵蓋的內容也最為廣泛，主要章節有主要原則、認證流程、航行功能、船舶工程功能、遠程控制中心、通信功能。挪威船級社用一個單獨章節分析了遠程控制中心，足見其重視程度。另外，挪威船級社還提出虛擬測試的概念，通過仿真模擬對自主系統和遙控系統進行測試，以提高實船測試的效率、減小實船測試的成本。

表1 各主要船級社規范匯總表

圖1 虛擬測試框圖

圖2 ABS Smart function implement and assessment

美國船級社在2019年5月發布了《船舶與海工單元的智能功能》的指南，內容主要包括目標原則、風險分類、數據、船體結構健康、輪機健康監視、系統評估、服務提供商、調試檢驗等。本指南建立一套完整的智能功能的施行和評估體系。同時，本指南還提出了服務提供商（SP）的概念，為智能航運業態的建立提供了新的思路。

法國船級社姍姍來遲，但并沒有缺席智能船舶盛宴，于2019年10月發布了名為《自主航運》的指南，這是唯一一個以智能航運為目標的指南。指南包括通則、風險和技術評估、自動化系統的功能性、自動化系統的可靠性等章節。在通則中，明確提到了安全和安保，同時對于公約的適用性也進行了概述。

各主要船級社關于船舶自主等級的比較

各主要船級社對智能船舶的自主等級進行了不同的劃分（見表2），國際海事組織也在第100次海安會上將自主船舶分了4個等級。通過橫向對比，我們可以得出如下結論：

表 2 IMO以及各國船級社智能船舶等級劃分對比

1、IMO主要從船上是否有人以及遙控自主的角度將船舶的自主程度分成了L1-L4四個等級。但對遙控和自主沒有進行定義和解釋。

2、中國船級社和IMO保持了高度一致性。其將自主操作分為三個等級：A1-錨地到錨地，有人引水；A2-錨地到錨地，遙控引水；A3-泊位到泊位，全程自主。這個細分對新的商業模式有很好的啟發。

3、其他船級社沒有將是否有人在船作為自主等級的區分依據，對遙控也沒有開展過多的論述。以英國船級社為例，從A3到A6，人員的監督要求逐次遞減，但規范并沒有要求一定要在船監督，遠程監督可以被默許。各船級社主要基于機器決策的能力、人員干預的程度來區分智能船舶的自主等級。自主等級越高，機器決策水平越高，對人的依賴越少。

4、感知、認知、決策、執行是智能系統的四個經典步驟，對于智能船舶也是如此，大多數船級社參考了這四個步驟對智能船舶的等級進行了區分。傳統船舶是船員感知和機器感知相結合，認知、決策由人來實現，執行由機器實現。而全自主的船舶，從感知到認知，從決策到執行都是有機器來實現。

各主要船級社關于風險的觀點

風險控制是智能船舶的關鍵，關于風險，各國船級社規范也體現了不同的觀點。

中國船級社建議風險評估可以參照CCS《船舶綜合安全評估應用指南》進行。在其智能船舶規范中沒有專門的章節對風險進行論述。

英國船級社基于風險控制，分別從范圍、目標、功能、性能四個維度對人機交互、數據質量、系統架構、硬件、軟件、通信網絡、安保、系統集成等九個風險要素進行了論述。

表3 各國船級社關于智能船舶風險考慮

日本船級社強調要進行風險識別，并建立風險場景，做好風險評估，最后考慮如何減輕風險。在風險點上，其主要從人機交互、船舶自動化、通信網絡、計算機系統的可靠性、傳感器失效、網絡攻擊、外來物理入侵等幾個方面進行考慮。

美國船級社提出風險矩陣和風險因子的概念對風險進行評估，在風險點上主要考慮的是：1）智能功能的角色；2）軟硬件的復雜性、數據分析、算法和模型；3）軟硬件、網絡、數據通信的可靠性； 4）船上系統的冗余設計；5）失電；6）分析模型、數據的不確定性；7）算法和模型準確性和魯棒性；8）數據完整、軟件質量和網絡安全；9）操作失誤、人為因素；10）數據的潛在整體性影響；11）來自一體化和互用的潛在失效。

挪威船級社在其規范中同樣采用了基于風險的原則，并提出最小風險條件的概念。在風險管控方面，挪威船級社提出了一套完整的新穎設計的流程。

法國船級社有一個單獨的風險技術評估章節，在該章節中提出危害識別、風險指數、風險評估和風險控制的要求。在風險點上，法國船級社分別從航程風險、航行風險、感知風險、通信風險、船舶系統風險、遠程控制風險和安保風險等幾個方面進行考慮，并且對各個方面的風險進行了細分。

結論和建議

通過上述研究，我們可以得出如下結論：

1、各國船級社都根據本國的技術和產業發展情況，制定了相應的智能船舶相關的規范，但各國船級社對智能船舶均有不同的理解。

2、目前各國船級社的規范主要還是從目標、功能和性能等方面對智能船舶進行規定，在解決方案和檢驗指南方面涉及較少。

3、智能船舶的風險是各國船級社關注的重點，但各船級社對風險的認知、風險的識別以及如何降低風險均有不同的看法。

基于上述研究，我們有如下建議：

建議各船級社參照散貨船、油船共同規范的做法，攜手編撰智能船舶的共同規范。在關于智能船舶的自主等級劃分上形成共識；在檢驗的具體操作上，形成具備可執行的條文；在風險的識別和管控方面綜合各船級社的意見，形成一套完整的風險識別、風險評估、風險控制體系。