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)計院所——中國船舶工業(yè)集團有限公司所屬上海船舶研究設(shè)計院。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”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)、遠程控制系統(tǒng)以及具備相關(guān)功能的智能船舶。而在這時，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)智能船舶的動機。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，催生新的價值點和模式，進而推動海事業(yè)進入全新的發(fā)展維度?！鄙虾４褐悄艽椖坎恐魅卫铞握f：“我國現(xiàn)在已經(jīng)是世界造船大國，但還不是造船強國，與世界先進造船國家相比仍存在差距。我們要抓住智能船舶這個技術(shù)革命契機，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、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)計單位，上海船院需要通盤考慮船舶整體的安全性、經(jīng)濟性，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的“智能船舶1.0研發(fā)專項”正式立項。在項目中，招商局能源運輸股份有限公司作為船東公司在中船集團所屬上海外高橋造船有限公司和大連船舶重工集團有限公司分別下單訂造2艘智能船舶，上海船院負責(zé)總體設(shè)計、全船智能系統(tǒng)設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)平臺研制，中船集團所屬中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院會同招商局能源運輸股份有限公司、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，全力推進相關(guān)工作。

其中，上海船院主要從技術(shù)引領(lǐng)、專項牽頭和技術(shù)總負責(zé)、總體及全船智能系統(tǒng)設(shè)計、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)要求和實現(xiàn)路徑，并對核心系統(tǒng)進行了研發(fā)。

在專項總牽頭、技術(shù)總負責(zé)方面，上海船院根據(jù)專項總目標(biāo)，細化分解各子課題目標(biāo)、內(nèi)容和成果，并制定詳細工作計劃，確定里程碑節(jié)點，各項工作落實到單位。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。實施過程中，該院和各子課題負責(zé)單位一起，解決工作中和技術(shù)上的問題，共同努力，推進專項各項工作穩(wěn)步開展?！敖刂两袢?，已完成專項各智能系統(tǒng)研制，4艘示范船全部交付?！崩铞窝a充說。

在實施層面，上海船院負責(zé)超大型礦砂船（VLOC）示范船的總體設(shè)計和全船智能系統(tǒng)設(shè)計、VLCC示范船的全船智能系統(tǒng)設(shè)計，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，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)低延時和高擴展，為將來實現(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)工作項目。

作為專項總牽頭單位，為確保各智能系統(tǒng)滿足專項目標(biāo)和總體要求，上海船院組織開展了專項總體聯(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個大項、120個小項的測試，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”號為例，共完成系泊試驗26個大項、150個小項，航行試驗15個大項、40個小項的工作，整個系泊及航行試驗非常順利。李鑫介紹說：“回顧整個過程，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間，其作用是巨大的，這也為今后智能船舶的設(shè)計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、人工智能研究機構(gòu)為主體推動的船舶智能化；第二種是傳統(tǒng)船舶設(shè)計制造企業(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，實現(xiàn)船舶安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性巨大提升。

“兩種發(fā)展思路其實是智能船舶發(fā)展的兩個階段?！睋?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)有船舶運行效率和降低全壽期營運成本。在第二階段，智能船舶以第一階段船舶及設(shè)備系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以滿足未來智能航運對安全性、經(jīng)濟性、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、輪機等專業(yè)重構(gòu)為船舶總體、導(dǎo)航系統(tǒng)、動力能源系統(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)計建造操作流程，實現(xiàn)設(shè)計制造閉環(huán)，滿足商業(yè)航運對船舶的根本要求。

與該人士的觀點類似，上海船院也認為智能船舶的發(fā)展不是一蹴而就的，是分階段逐層推進的。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年進入智能船舶1.0時代，船舶及岸基實現(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；到2025年進入智能船舶2.0時代，船舶將具備部分自主的功能，船員負荷減輕，船員數(shù)量降低，岸基具備遠程操作的能力，并實現(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年進入智能船舶3.0時代，屆時船舶具備完全自主功能，船員可在船端或岸端對其進行監(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不同維度的概念，智能船是從技術(shù)角度可以實現(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)角度而言船舶可實現(xiàn)無人駕駛，但實際上是否無人開船還牽涉到法規(guī)、法律、社會等問題。”李鑫說。

此外，上述三個階段并非相互割裂，而是不斷遞進和優(yōu)化的。1.0作為輔助決策階段，雖然不會對船舶本身有大的改變，但卻是后續(xù)2.0和3.0時代的基礎(chǔ)。因此，在上海船院眼中，1.0是非常關(guān)鍵的，會直接影響業(yè)界對智能船舶的信心和耐心。從長遠來說，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、遠程遙控等船舶共存。對于航運業(yè)來說，數(shù)字化營運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，智能水平仍待進一步提高，船載設(shè)備安全性與可靠性仍待進一步驗證，需在全球海域航行的智能船舶，仍面臨著各個國家政策、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、方向和重點等，以進一步落實《智能船舶發(fā)展行動計劃（2019～2021年）》，引領(lǐng)智能航運等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，除關(guān)注本土智能船舶設(shè)計建造外，我國智能船舶研制單位還需借助這些契機，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)研制及建立各國認可的國際標(biāo)準(zhǔn)貢獻中國智慧。