喜悅 合力之下結(jié)碩果

近年來，國際海事組織（IMO）大力推動(dòng)實(shí)施“E-航?！睉?zhàn)略，世界先進(jìn)造船國家及企業(yè)紛紛進(jìn)入該領(lǐng)域。在此背景下，2016年，由上海船舶研究設(shè)計(jì)院組織并作為牽頭單位，聯(lián)合招商局能源運(yùn)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(tuán)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(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，啟動(dòng)“智能船舶1.0研發(fā)專項(xiàng)”工作。

“明遠(yuǎn)”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(yuǎn)”號命名交付。這是我國“智能船舶1.0研發(fā)專項(xiàng)”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(bào)道稱“‘明遠(yuǎn)’號的交付開啟中國智能船舶1.0新時(shí)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(biāo)志著中國“智能船舶1.0研發(fā)專項(xiàng)”中VLOC建造項(xiàng)目圓滿收官。

“凱征”號

6月22日，大船集團(tuán)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(tuán)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(xiàng)”全部收官，兩型4艘船舶正式進(jìn)入營運(yùn)驗(yàn)證階段。

在“智能船舶1.0研發(fā)專項(xiàng)”中，除上海船院、外高橋造船和大船集團(tuán)積極貢獻(xiàn)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(yùn)行及維護(hù)系統(tǒng)；哈工程大完成了智能船舶仿真驗(yàn)證評估系統(tǒng)；海蘭信集中突破了雷達(dá)小目標(biāo)與全天候、全自動(dòng)檢測技術(shù)、光電輔助的目標(biāo)檢測以及船船通信等關(guān)鍵技術(shù)，解決了海上目標(biāo)探測與跟蹤等一系列難題；上海船舶運(yùn)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(xiàng)”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(xiàng)”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(rèn)識與豐富的積累。”海蘭信總工程師李常偉在接受記者采訪時(shí)說，2005年，該公司就開始進(jìn)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(rèn)可。在該項(xiàng)目中，海蘭信主要負(fù)責(zé)制定通信接口標(biāo)準(zhǔn)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(jì)、應(yīng)用和驗(yàn)證方面的經(jīng)驗(yàn)，該公司承擔(dān)了智能船網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(gè)通信接口技術(shù)，海蘭信和上海船院向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）申請了智能船的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，獲得了預(yù)立項(xiàng)。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(shí)、高傳輸效率等特點(diǎn)，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(qiáng)、開闊水域的輔助自動(dòng)避碰等功能。智能航行系統(tǒng)將自動(dòng)更新海圖數(shù)據(jù)，定時(shí)獲取氣象預(yù)報(bào)，幫助設(shè)計(jì)和優(yōu)化航線；設(shè)計(jì)的航線可以直接發(fā)到執(zhí)行器，令航線設(shè)計(jì)、優(yōu)化工作非常簡單、快捷。同時(shí)，增加并強(qiáng)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(dòng)提供自動(dòng)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(zhǔn)，同時(shí)也減輕了他們的工作量，獲得了船長、二副等的高度好評。”

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

曙光 搶占未來先機(jī)

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(fēng)順”。外高橋造船董事長王琦在總結(jié)智能船舶經(jīng)驗(yàn)時(shí)曾提出“智能船舶的設(shè)計(jì)建造對當(dāng)時(shí)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(yuǎn)”號增加了很多特殊的測試項(xiàng)目，例如電磁兼容性測試研究、輔助避碰功能驗(yàn)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?zhǔn)確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(jìn)行這項(xiàng)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)挠绊懀_展了電磁兼容測試方法研究，通過對船上干擾源進(jìn)行分析，并從設(shè)計(jì)、工藝等途徑總結(jié)抗干擾的優(yōu)化措施，填補(bǔ)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(gè)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(gè)系統(tǒng)和應(yīng)用是強(qiáng)耦合的。以首艘示范船“明遠(yuǎn)”號為例，在系泊和航行試驗(yàn)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(fēng)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(yàn)，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(tuán)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(jì)的“明遠(yuǎn)”號VLOC不同，“凱征”號的生產(chǎn)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)均出自大船集團(tuán)之手，上海船院負(fù)責(zé)這艘船的智能系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)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(tuán)設(shè)立智能船舶總協(xié)調(diào)負(fù)責(zé)人，專門負(fù)責(zé)智能設(shè)備或系統(tǒng)的施工，組織召開智能船舶周例會(huì)，集中討論智能船舶施工難點(diǎn)，使各項(xiàng)問題得以快速有效解決。在大船集團(tuán)項(xiàng)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(bào)驗(yàn)，為按期試航提供了堅(jiān)實(shí)保障。大船集團(tuán)“凱征”號項(xiàng)目總設(shè)計(jì)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(tuán)和中國船舶重工集團(tuán)有限公司第七〇四研究所設(shè)計(jì)人員數(shù)百次反復(fù)修改，多次評審，最終優(yōu)化了幾十個(gè)界面，完善了21項(xiàng)輔助決策功能，使其直觀而且功能強(qiáng)大，系泊和航海驗(yàn)收工作一次成功，受到船東稱贊?！蹦壳埃撓到y(tǒng)已設(shè)計(jì)輔助決策21類，參與輔助決策的數(shù)據(jù)點(diǎn)為231個(gè)，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(dòng)駕駛、綜合能效管理、設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)、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(yùn)行情況，提供優(yōu)化建議，從而彌補(bǔ)船員在監(jiān)控、經(jīng)驗(yàn)、決策等方面的客觀不足。由于4艘船都已經(jīng)達(dá)到了上述相關(guān)技術(shù)要求。因此，其全部交付標(biāo)志著我國進(jìn)入智能船舶1.0新時(shí)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(qiáng)國基本保持同步?！币晃粡氖轮悄艽把邪l(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(dòng)計(jì)劃（2019-2021年）》《智能航運(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見》等文件，一方面鼓勵(lì)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(chǔ)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(dòng)我國智能船舶發(fā)展。

有了政策的引導(dǎo)，李常偉認(rèn)為企業(yè)對于發(fā)展智能船舶的意識也要隨之進(jìn)行轉(zhuǎn)變?！?.0時(shí)代對于后續(xù)而言是一個(gè)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(huì)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(yùn)過程中融入和提高，實(shí)現(xiàn)我國配套裝備實(shí)際應(yīng)用過程中動(dòng)態(tài)性能和智能化升級?！彼麖?qiáng)調(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。”

“未來10到20年是船舶智能化發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)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(rèn)為，我國廣大船企、科研院所應(yīng)深入研究其中特點(diǎn)，大力開展技術(shù)研發(fā)，努力搶占先機(jī)，在《智能船舶發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2019-2021年）》的指引下，通過加強(qiáng)國際交流和產(chǎn)學(xué)研合作，強(qiáng)化人才建設(shè)，實(shí)現(xiàn)從前端設(shè)計(jì)、建造、應(yīng)用到后端運(yùn)營、維護(hù)、物流信息共享，打造智能船舶數(shù)據(jù)完整生態(tài)鏈，進(jìn)一步加大理念、技術(shù)和管理創(chuàng)新力度，積極推進(jìn)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(fēng)，應(yīng)充分且系統(tǒng)地考慮整個(gè)行業(yè)智能化的過程，根據(jù)自身實(shí)際情況開展相關(guān)研究，循序漸進(jìn)、逐步鋪開，在相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)成熟且實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(jì)和建造進(jìn)行集中重點(diǎn)發(fā)展。