喜悅 合力之下結(jié)碩果

近年來，國際海事組織（IMO）大力推動實施“E-航海”戰(zhàn)略，世界先進造船國家及企業(yè)紛紛進入該領(lǐng)域。在此背景下，2016年，由上海船舶研究設(shè)計院組織并作為牽頭單位，聯(lián)合招商局能源運輸股份有限公司、上海外高橋造船有限公司、大連船舶重工集團有限公司、中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院、北京海蘭信數(shù)據(jù)科技股份有限公司、上海船舶運輸科學(xué)研究所、中國船級社（CCS）、哈爾濱工程大學(xué)等單位，啟動“智能船舶1.0研發(fā)專項”工作。

“明遠”號

2018年11月，由外高橋造船為招商輪船建造的40萬噸智能超大型礦砂船（VLOC）“明遠”號命名交付。這是我國“智能船舶1.0研發(fā)專項”的首艘示范船，是全球最大的智能船舶，也是全球首艘獲得DNV GL智能船符號的船舶。媒體對此報道稱“‘明遠’號的交付開啟中國智能船舶1.0新時代”。

今年3月15日，同樣由外高橋造船建造的世界第二艘智能VLOC“明卓”號交付，標志著中國“智能船舶1.0研發(fā)專項”中VLOC建造項目圓滿收官。

“凱征”號

6月22日，大船集團為招商輪船建造的全球首艘超大型智能原油船（VLCC）“凱征”號命名交付。這也是全球首艘獲得CCS智能貨物管理符號（C）的船舶。

8月28日，大船集團建造的全球第二艘30.8萬噸智能VLCC“新海遼”號交付。至此，“智能船舶1.0研發(fā)專項”全部收官，兩型4艘船舶正式進入營運驗證階段。

在“智能船舶1.0研發(fā)專項”中，除上海船院、外高橋造船和大船集團積極貢獻了力量，系統(tǒng)工程研究院發(fā)揮專業(yè)特長，牽頭構(gòu)建了智能信息平臺、設(shè)備智能運行及維護系統(tǒng)；哈工程大完成了智能船舶仿真驗證評估系統(tǒng)；海蘭信集中突破了雷達小目標與全天候、全自動檢測技術(shù)、光電輔助的目標檢測以及船船通信等關(guān)鍵技術(shù)，解決了海上目標探測與跟蹤等一系列難題；上海船舶運輸科學(xué)研究所與其他研發(fā)單位協(xié)作，完成了船舶綜合能效智能管理系統(tǒng)和礦物液化監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)工作。招商輪船作為船東，也全力支持并參與了該示范船的研發(fā)工作。

“智能船舶1.0研發(fā)專項”中4艘船的智能系統(tǒng)均由我國企業(yè)自主研制，完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。在上述單位中，海蘭信是“智能船舶1.0研發(fā)專項”中唯一一家國內(nèi)配套企業(yè)?！肮鹃L期致力于智能船相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用的研究，對船舶智能化和智能船舶的發(fā)展有著深刻的認識與豐富的積累?！焙Ｌm信總工程師李常偉在接受記者采訪時說，2005年，該公司就開始進行船岸通信應(yīng)用研究，相關(guān)導(dǎo)航產(chǎn)品系統(tǒng)均通過了CCS和DNV GL型式認可。在該項目中，海蘭信主要負責制定通信接口標準和智能航行兩大塊內(nèi)容。一方面，借助前期多年在通信設(shè)計、應(yīng)用和驗證方面的經(jīng)驗，該公司承擔了智能船網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換協(xié)議制定工作，構(gòu)筑了智能船上的信息傳輸基礎(chǔ)，并將其成功應(yīng)用到4艘智能船上?；谶@個通信接口技術(shù)，海蘭信和上海船院向國際標準化組織（ISO）申請了智能船的數(shù)據(jù)通信標準，獲得了預(yù)立項。這套通信技術(shù)兼顧了智能船上幾乎所有數(shù)據(jù)類型，具有低延時、高傳輸效率等特點，是我國智能船舶在未來有向控制領(lǐng)域發(fā)展的基礎(chǔ)。另一方面，基于此前的綜合導(dǎo)航技術(shù)基礎(chǔ)，該公司為4艘智能船加裝了智能航行系統(tǒng)，使其具備了航線航速綜合優(yōu)化、瞭望增強、開闊水域的輔助自動避碰等功能。智能航行系統(tǒng)將自動更新海圖數(shù)據(jù)，定時獲取氣象預(yù)報，幫助設(shè)計和優(yōu)化航線；設(shè)計的航線可以直接發(fā)到執(zhí)行器，令航線設(shè)計、優(yōu)化工作非常簡單、快捷。同時，增加并強化電子瞭望功能，改善夜間、大霧、大雨等能見度較差環(huán)境下的航行態(tài)勢把握能力，系統(tǒng)自動提供自動避碰輔助決策，既可以提高航行安全性，也可以減輕船員壓力。據(jù)李常偉介紹：“這些智能系統(tǒng)的應(yīng)用，讓船員獲得的信息更加精準，同時也減輕了他們的工作量，獲得了船長、二副等的高度好評?！?/p>

“正是由于專項各單位一起，解決工作和技術(shù)的問題，共同努力，專項各項工作才能穩(wěn)步開展?！痹诳偨Y(jié)兩型示范船成果時，上海船院智能船項目部主任李鑫如是說。

曙光 搶占未來先機

盡管4艘智能船順利交付，但每型船的最初建造過程也并非“一帆風順”。外高橋造船董事長王琦在總結(jié)智能船舶經(jīng)驗時曾提出“智能船舶的設(shè)計建造對當時的傳統(tǒng)造船模式提出了新的挑戰(zhàn)”。

與傳統(tǒng)的 VLOC 相比，“明遠”號增加了很多特殊的測試項目，例如電磁兼容性測試研究、輔助避碰功能驗證、全船統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)信息平臺測試等。信息感知和傳輸?shù)臏蚀_性將直接影響智能船舶的輔助決策科學(xué)性，乃至船舶航行的安全性。為了進行這項測試，外高橋造船結(jié)合電磁干擾對船用電子設(shè)備和信號傳輸?shù)挠绊?，開展了電磁兼容測試方法研究，通過對船上干擾源進行分析，并從設(shè)計、工藝等途徑總結(jié)抗干擾的優(yōu)化措施，填補了民船領(lǐng)域相關(guān)測試和研究的空白。

網(wǎng)絡(luò)信息平臺不僅僅是在船上建立一個局域網(wǎng)絡(luò)，而是為所有智能應(yīng)用提供統(tǒng)一信息服務(wù)的平臺，整個系統(tǒng)和應(yīng)用是強耦合的。以首艘示范船“明遠”號為例，在系泊和航行試驗中，外高橋造船和上海船院一道，聯(lián)合系統(tǒng)各主研單位、CCS和DNV GL開展了網(wǎng)絡(luò)風暴、網(wǎng)絡(luò)攻擊等從未在商船上做過的測試，為今后智能船舶的建造積累了寶貴經(jīng)驗，并形成一套有效的方法。

類似的復(fù)雜情況對于另外兩艘智能船的建造方大船集團而言也形成了不小的壓力。與外高橋造船建造、上海船院設(shè)計的“明遠”號VLOC不同，“凱征”號的生產(chǎn)設(shè)計和詳細設(shè)計均出自大船集團之手，上海船院負責這艘船的智能系統(tǒng)總體設(shè)計和集成。面對十多家系統(tǒng)設(shè)備廠商集中在船上安裝調(diào)試的現(xiàn)狀和智能系統(tǒng)首次安裝遇到的難題，大船集團設(shè)立智能船舶總協(xié)調(diào)負責人，專門負責智能設(shè)備或系統(tǒng)的施工，組織召開智能船舶周例會，集中討論智能船舶施工難點，使各項問題得以快速有效解決。在大船集團項目組的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，各參研單位全力配合，僅用45天就完成了所有智能船舶設(shè)備調(diào)試報驗，為按期試航提供了堅實保障。大船集團“凱征”號項目總設(shè)計師李志鵬告訴記者，“智能液貨軟件編制之初，存在界面粗糙、輔助功能不足等問題。大船集團和中國船舶重工集團有限公司第七〇四研究所設(shè)計人員數(shù)百次反復(fù)修改，多次評審，最終優(yōu)化了幾十個界面，完善了21項輔助決策功能，使其直觀而且功能強大，系泊和航海驗收工作一次成功，受到船東稱贊?！蹦壳?，該系統(tǒng)已設(shè)計輔助決策21類，參與輔助決策的數(shù)據(jù)點為231個，能為船員快速找到并解決問題提供技術(shù)幫助。

據(jù)李鑫介紹，這兩型船都具備統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)信息平臺，這是全船的數(shù)據(jù)高速公路，也是智能應(yīng)用的基礎(chǔ)和平臺；具備輔助自動駕駛、綜合能效管理、設(shè)備運行與維護、船岸一體通信以及貨物管理等功能。區(qū)別在于，VLOC的貨物管理體現(xiàn)為礦物液化監(jiān)控，VLCC則體現(xiàn)在智能液貨管理。目前，“智能船舶1.0”將智能化程度定義在輔助決策的層面，即通過智能應(yīng)用為船員分析船舶運行情況，提供優(yōu)化建議，從而彌補船員在監(jiān)控、經(jīng)驗、決策等方面的客觀不足。由于4艘船都已經(jīng)達到了上述相關(guān)技術(shù)要求。因此，其全部交付標志著我國進入智能船舶1.0新時代。

“摸著石頭過河”的經(jīng)歷雖然痛苦，但前期的付出換來的不僅是初嘗碩果的喜悅，還有對未來的信心。

“目前，我國發(fā)展智能船舶與世界主要造船強國基本保持同步。”一位從事智能船舶研發(fā)的內(nèi)部人士介紹說，尤其是國家相繼出臺了《智能船舶發(fā)展行動計劃（2019-2021年）》《智能航運發(fā)展指導(dǎo)意見》等文件，一方面鼓勵常規(guī)船舶的智能化升級，另一方面指導(dǎo)企業(yè)加快科技創(chuàng)新，積極儲備智能船舶邁上新階段，從而加快構(gòu)建新的市場競爭優(yōu)勢，推動我國智能船舶發(fā)展。

有了政策的引導(dǎo)，李常偉認為企業(yè)對于發(fā)展智能船舶的意識也要隨之進行轉(zhuǎn)變?！?.0時代對于后續(xù)而言是一個基礎(chǔ)，發(fā)展智能的方向不能變、步伐不能停，未來的智能概念不會僅僅停留在硬件產(chǎn)品上，而是展現(xiàn)在船舶全生命周期內(nèi)的服務(wù)。因此，要將智能技術(shù)繼續(xù)往船東營運過程中融入和提高，實現(xiàn)我國配套裝備實際應(yīng)用過程中動態(tài)性能和智能化升級?！彼麖娬{(diào)道：“大浪淘沙。在智能船領(lǐng)域競爭角逐中，只有最頂尖的設(shè)備才能幸存?！?/p>

“未來10到20年是船舶智能化發(fā)展的關(guān)鍵時期，智能船舶的發(fā)展方向、船型變化以及船員能力要求的變化都將逐漸清晰。”王琦認為，我國廣大船企、科研院所應(yīng)深入研究其中特點，大力開展技術(shù)研發(fā)，努力搶占先機，在《智能船舶發(fā)展行動計劃（2019-2021年）》的指引下，通過加強國際交流和產(chǎn)學(xué)研合作，強化人才建設(shè)，實現(xiàn)從前端設(shè)計、建造、應(yīng)用到后端運營、維護、物流信息共享，打造智能船舶數(shù)據(jù)完整生態(tài)鏈，進一步加大理念、技術(shù)和管理創(chuàng)新力度，積極推進智能技術(shù)工程化應(yīng)用。

不過，也有業(yè)內(nèi)人士提出，由于我國目前智能船舶發(fā)展仍處于初級階段，面臨較多的技術(shù)挑戰(zhàn)，因此，船企不應(yīng)盲目跟風，應(yīng)充分且系統(tǒng)地考慮整個行業(yè)智能化的過程，根據(jù)自身實際情況開展相關(guān)研究，循序漸進、逐步鋪開，在相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)成熟且實現(xiàn)整個船舶生態(tài)圈的技術(shù)支持與協(xié)調(diào)發(fā)展的前提下，再對智能船舶的設(shè)計和建造進行集中重點發(fā)展。