近十年來，智能船舶的研發(fā)建造從空白領(lǐng)域到如今已在全球掀起了一陣熱潮，世界各主要造船國家紛紛開始研發(fā)智能應(yīng)用平臺、自主航行系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)以及具備相關(guān)功能的智能船舶。在這樣的背景下，我國船舶工業(yè)和航運(yùn)業(yè)也在智能船舶領(lǐng)域開啟了有益探索，形成一定的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

魯迅先生曾說：“希望是本無所謂有，無所謂無的。這正如地上的路，其實(shí)地上本沒有路，走的人多了，也便成了路?！敝悄艽暗陌l(fā)展也是如此。

很多人都知道智能船舶由某一家船廠建造，但很少有人知道或記得，我國目前交付的4艘智能船舶都是出自這家設(shè)計(jì)院所——中國船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司所屬上海船舶研究設(shè)計(jì)院。8月28日，全球第二艘30.8萬噸超大型智能油船（VLCC）“新海遼”號交付，意味著我國“智能船舶1.0研發(fā)專項(xiàng)”收官。在上海船院和眾多參研單位的共同努力下，我國在發(fā)展智能船舶方面逐漸走出了一條路。

緣起：專項(xiàng)帶頭人

近年來，智能船舶的研發(fā)已在全球掀起一陣熱潮。世界各主要造船國家紛紛開始研發(fā)智能應(yīng)用平臺、自主航行系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)以及具備相關(guān)功能的智能船舶。而在這時(shí)，我國智能船舶在技術(shù)研發(fā)與市場應(yīng)用等方面都處于初級階段。

“智能船舶是船舶未來的發(fā)展方向，海事業(yè)走向數(shù)字化和智能化是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，這也是當(dāng)前日韓歐洲競相研發(fā)智能船舶的動(dòng)機(jī)。數(shù)字化將使海事業(yè)各方通過數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，將許多復(fù)雜的問題簡單化。智能技術(shù)將提升海事業(yè)創(chuàng)造價(jià)值的能力，能夠?qū)⒖床灰姷某杀撅@性化并降低，提高產(chǎn)品和服務(wù)的水平，催生新的價(jià)值點(diǎn)和模式，進(jìn)而推動(dòng)海事業(yè)進(jìn)入全新的發(fā)展維度?！鄙虾４褐悄艽?xiàng)目部主任李鑫說：“我國現(xiàn)在已經(jīng)是世界造船大國，但還不是造船強(qiáng)國，與世界先進(jìn)造船國家相比仍存在差距。我們要抓住智能船舶這個(gè)技術(shù)革命契機(jī)，努力趕超?！?/p>

正是基于這樣的理念，上海船院開啟了智能船舶的相關(guān)課題研究。不過，對于這樣一種新生事物，從何入手？如何下手？在智能船舶設(shè)計(jì)、建造、系統(tǒng)研發(fā)均無先例可言的情況下，作為智能船舶的總設(shè)計(jì)單位，上海船院需要通盤考慮船舶整體的安全性、經(jīng)濟(jì)性，尤其是智能技術(shù)應(yīng)用上船后，要保證智能船舶的安全性至少不低于常規(guī)船舶。智能技術(shù)對安全的影響，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)安全、操作安全、人為因素等方面。這些都是常規(guī)船舶涉及不到的問題，成為了擺在上海船院面前需要解決的難題。

2016年，由上海船院牽頭申報(bào)的“智能船舶1.0研發(fā)專項(xiàng)”正式立項(xiàng)。在項(xiàng)目中，招商局能源運(yùn)輸股份有限公司作為船東公司在中船集團(tuán)所屬上海外高橋造船有限公司和大連船舶重工集團(tuán)有限公司分別下單訂造2艘智能船舶，上海船院負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)、全船智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)平臺研制，中船集團(tuán)所屬中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院會(huì)同招商局能源運(yùn)輸股份有限公司、北京海蘭信數(shù)據(jù)科技股份有限公司、上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所、中國船級社（CCS）、哈爾濱工程大學(xué)等單位也努力發(fā)揮各自優(yōu)勢，全力推進(jìn)相關(guān)工作。

其中，上海船院主要從技術(shù)引領(lǐng)、專項(xiàng)牽頭和技術(shù)總負(fù)責(zé)、總體及全船智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)平臺研制及總體聯(lián)調(diào)等方面發(fā)揮作用、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。

在技術(shù)引領(lǐng)方面，上海船院通過長期研究，提出“智能船舶發(fā)展三段論（輔助決策、部分自主、完全自主）”，在技術(shù)上提出“智能船舶智能化分級”，即輔助決策、部分自主、條件自主、高度自主、完全自主。從船舶總體的角度，該院研究了每個(gè)技術(shù)分級的船舶總體目標(biāo)和特征，提出全船各系統(tǒng)技術(shù)要求和實(shí)現(xiàn)路徑，并對核心系統(tǒng)進(jìn)行了研發(fā)。

在專項(xiàng)總牽頭、技術(shù)總負(fù)責(zé)方面，上海船院根據(jù)專項(xiàng)總目標(biāo)，細(xì)化分解各子課題目標(biāo)、內(nèi)容和成果，并制定詳細(xì)工作計(jì)劃，確定里程碑節(jié)點(diǎn)，各項(xiàng)工作落實(shí)到單位。在技術(shù)上，根據(jù)總目標(biāo)，分解并明確各子課題技術(shù)目標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)和指標(biāo)，確定技術(shù)路徑和解決方案。實(shí)施過程中，該院和各子課題負(fù)責(zé)單位一起，解決工作中和技術(shù)上的問題，共同努力，推進(jìn)專項(xiàng)各項(xiàng)工作穩(wěn)步開展?！敖刂两袢?，已完成專項(xiàng)各智能系統(tǒng)研制，4艘示范船全部交付。”李鑫補(bǔ)充說。

在實(shí)施層面，上海船院負(fù)責(zé)超大型礦砂船（VLOC）示范船的總體設(shè)計(jì)和全船智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、VLCC示范船的全船智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并為4艘示范船研制網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)。在全船智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，上海船院從全船角度，綜合考慮船舶整體安全性、經(jīng)濟(jì)性和操作合理性，將常規(guī)系統(tǒng)和智能系統(tǒng)融合設(shè)計(jì)，減少了大量不必要的配置，使全船系統(tǒng)更加優(yōu)化，并以此研制了網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全船智能系統(tǒng)及應(yīng)用的統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、傳輸、分發(fā)和管理；同步開發(fā)的通信協(xié)議約定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和交換方式，能夠?qū)崿F(xiàn)低延時(shí)和高擴(kuò)展，為將來實(shí)現(xiàn)自主控制打下基礎(chǔ)。目前，該通信協(xié)議已被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）列為新標(biāo)準(zhǔn)預(yù)工作項(xiàng)目。

作為專項(xiàng)總牽頭單位，為確保各智能系統(tǒng)滿足專項(xiàng)目標(biāo)和總體要求，上海船院組織開展了專項(xiàng)總體聯(lián)調(diào)。2018年年初，上海船院在本單位完成了聯(lián)調(diào)環(huán)境的搭建。2018年6月至8月，該院組織來自本單位、系統(tǒng)工程研究院、海蘭信、上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所、哈工程大、華為、賽爾尼柯等單位約1000人次的技術(shù)人員參與聯(lián)調(diào)，成功完成11個(gè)大項(xiàng)、120個(gè)小項(xiàng)的測試，定位并解決了各智能系統(tǒng)自身軟硬件以及系統(tǒng)間交互的問題，確保系統(tǒng)上船前無重大技術(shù)問題和缺陷。在總體聯(lián)調(diào)的基礎(chǔ)上，上海船院在示范船系泊及航行試驗(yàn)中，聯(lián)合各參研單位，組織開展了相應(yīng)的智能系統(tǒng)測試。以首艘示范船“明遠(yuǎn)”號為例，共完成系泊試驗(yàn)26個(gè)大項(xiàng)、150個(gè)小項(xiàng)，航行試驗(yàn)15個(gè)大項(xiàng)、40個(gè)小項(xiàng)的工作，整個(gè)系泊及航行試驗(yàn)非常順利。李鑫介紹說：“回顧整個(gè)過程，總體聯(lián)調(diào)提前解決了重大技術(shù)問題，縮短了碼頭周期和試航時(shí)間，其作用是巨大的，這也為今后智能船舶的設(shè)計(jì)及建造提供了行之有效的方法和路徑?！?/p>

路徑：三段論與未來

回顧智能船舶的發(fā)展，梳理發(fā)現(xiàn)大致分為兩種思路。第一種是以電子信息、人工智能研究機(jī)構(gòu)為主體推動(dòng)的船舶智能化；第二種是傳統(tǒng)船舶設(shè)計(jì)制造企業(yè)提出的智能船舶。前者是針對常規(guī)船舶加裝信息感知、決策設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)船舶設(shè)備互通互聯(lián)、綜合能效管控、設(shè)備健康管理、輔助駕駛等功能，通過船舶信息化提升船舶經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性；后者是以船舶外型創(chuàng)新、設(shè)備系統(tǒng)重構(gòu)、信息流程再造及人工智能技術(shù)為手段開發(fā)的新一代船舶，實(shí)現(xiàn)船舶安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性巨大提升。

“兩種發(fā)展思路其實(shí)是智能船舶發(fā)展的兩個(gè)階段。”據(jù)一位從事智能船舶研發(fā)的內(nèi)部人士介紹。在第一階段，船舶智能化主要打通船舶設(shè)備之間的信息孤島，建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)信息平臺，實(shí)現(xiàn)全船設(shè)備信息互聯(lián)互通；同步增加傳感器，獲取船舶設(shè)備營運(yùn)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)分析決策，提升現(xiàn)有船舶運(yùn)行效率和降低全壽期營運(yùn)成本。在第二階段，智能船舶以第一階段船舶及設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以滿足未來智能航運(yùn)對安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性的最新跨代要求為目標(biāo)，研究新的船舶總體布置和系統(tǒng)構(gòu)成，將原有的船舶總體、結(jié)構(gòu)、電氣、舾裝、輪機(jī)等專業(yè)重構(gòu)為船舶總體、導(dǎo)航系統(tǒng)、動(dòng)力能源系統(tǒng)、錨系泊系統(tǒng)、任務(wù)系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)等六大系統(tǒng)，依托船舶航行大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，構(gòu)建更加耦合集成的船舶設(shè)計(jì)建造操作流程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造閉環(huán)，滿足商業(yè)航運(yùn)對船舶的根本要求。

與該人士的觀點(diǎn)類似，上海船院也認(rèn)為智能船舶的發(fā)展不是一蹴而就的，是分階段逐層推進(jìn)的。為此，該院于2015年提出了“智能船舶發(fā)展三段論”，即智能船舶將經(jīng)歷輔助決策，到部分自主，最后到完全自主的發(fā)展階段。具體來看，到2019年進(jìn)入智能船舶1.0時(shí)代，船舶及岸基實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，通過智能應(yīng)用，船舶具備輔助決策的功能，岸基能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化營運(yùn)；到2025年進(jìn)入智能船舶2.0時(shí)代，船舶將具備部分自主的功能，船員負(fù)荷減輕，船員數(shù)量降低，岸基具備遠(yuǎn)程操作的能力，并實(shí)現(xiàn)船東、海事、船檢、物流、港口等各方的互聯(lián)互通，海事業(yè)數(shù)字化生態(tài)初步形成；到2035年進(jìn)入智能船舶3.0時(shí)代，屆時(shí)船舶具備完全自主功能，船員可在船端或岸端對其進(jìn)行監(jiān)管，海事業(yè)數(shù)字化生態(tài)健全發(fā)展。

值得一提的是，上海船院提出的“三段論”只是在技術(shù)層面的設(shè)想。一方面，技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)不等于商業(yè)上的推廣，另一方面，技術(shù)研究往往具有超前性，市場的推廣需要新技術(shù)的工程化落地和商業(yè)可行性?！袄?，智能船和無人船就是兩個(gè)不同維度的概念，智能船是從技術(shù)角度可以實(shí)現(xiàn)自主的船舶，而無人船是由公約、法律、船東管理等方面決定的，也就是說，從技術(shù)角度而言船舶可實(shí)現(xiàn)無人駕駛，但實(shí)際上是否無人開船還牽涉到法規(guī)、法律、社會(huì)等問題。”李鑫說。

此外，上述三個(gè)階段并非相互割裂，而是不斷遞進(jìn)和優(yōu)化的。1.0作為輔助決策階段，雖然不會(huì)對船舶本身有大的改變，但卻是后續(xù)2.0和3.0時(shí)代的基礎(chǔ)。因此，在上海船院眼中，1.0是非常關(guān)鍵的，會(huì)直接影響業(yè)界對智能船舶的信心和耐心。從長遠(yuǎn)來說，具備輔助決策的船舶將是未來智能船舶的主流，將與部分自主、完全自主、遠(yuǎn)程遙控等船舶共存。對于航運(yùn)業(yè)來說，數(shù)字化營運(yùn)將是未來的主要方向。

羅馬并非一天建成，智能船舶的研制與應(yīng)用也一樣。目前來看，智能水平仍待進(jìn)一步提高，船載設(shè)備安全性與可靠性仍待進(jìn)一步驗(yàn)證，需在全球海域航行的智能船舶，仍面臨著各個(gè)國家政策、法律、標(biāo)準(zhǔn)等不統(tǒng)一的問題。今年9月12日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《智能船舶標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（征求意見稿）》，明確了智能船舶標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)的原則、范圍、方向和重點(diǎn)等，以進(jìn)一步落實(shí)《智能船舶發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019～2021年）》，引領(lǐng)智能航運(yùn)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，除關(guān)注本土智能船舶設(shè)計(jì)建造外，我國智能船舶研制單位還需借助這些契機(jī)，充分研究智能船舶發(fā)展路徑和未來趨勢，深入開展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究工作，為國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)研制及建立各國認(rèn)可的國際標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)中國智慧。