智能船舶，中国智造

本刊记者 刘颖

集中行业优势资源，实现强强联合，促进产学研用全产业链融合，进而推动智能船技术创新和产业化。

“大智”号设计效果图

2017年12月，时值岁末，又是一年盘点时。在“2017世界智能制造大会”上，中国科协智能制造学会联合体发布了“中国智能制造十大科技进展”；《中国船舶报》则在征求工业和信息化部、中国船舶工业行业协会及业界专业人士各方意见的基础上，评选出了“2017年中国船舶工业十大新闻”。两个“十大”有着一个交集，那就是：由我国自主研制的全球首艘智能船“大智”号。无疑，随着“大智”号的建成交付，中国船舶工业已经驶入智能时代。不过，在智能船领域，中国船企虽已成功迈出第一步，未来还有更长的征途需要跨越。

智能船1.0，不仅是节能环保

“大智”号由中船集团旗下的中船黄埔文冲船舶有限公司建造。谈及“大智”号的优异性能，黄埔文冲副总经理王毅介绍，在节能环保方面，该船的推进效率比同等吨位的普通散货船提高约3 %，船舶能效设计指数（EEDI）比基数下降 21.3%，日均油耗则比上一代的绿色海豚型散货船降低了4%。

不过，这并不是“大智”号被称为智能船的全部原因。根据上海船舶研究设计院院长胡劲涛的解读，智能船应基于先进传感技术、数据分析、控制和通信技术，能够实现辅助决策、远程遥控和无人自主操作，从而使得船舶营运更安全、更经济、更高效。具体而言，在安全层面，智能船可以实现航行安全、设备安全和人员安全；在经济层面，可以降低营运油耗及维护成本等；高效则意味着可以提高营运效率，如在港口物流方面可使计划更高效、生产率进一步提高、物流更加透明化……

对比上述定义，“大智”号在技术层面可谓实至名归：该船实现了船舶智能集成信息平台、智能运行与维护系统、智能航行系统等关键核心系统的自主研制和集成应用，并安装了我国自主研发的全球首个可自主学习的船舶智能运行与维护系统（SOMS），能够利用传感器、物联网、机器学习、轻量化传输通信等技术手段，实现全船各系统及设备的信息融合与共享。

以“大智”号两大智能系统之一的智能运行与维护系统为例，王毅分析，其优点在于：保障船舶安全、提高船舶能效，减少设备自身或人为因素造成的安全事故、燃油消耗；提供基于本船自身数据分析的运维优化方案、降低运营成本；提供基于本船自身数据分析的设备健康状况评估，并指导船员解决隐藏的健康问题；通过岸海一体服务能力，向用户提供从船上到公司总部实现无缝信息交流与协同管理的可能性。

相比之下，“大智”号智能航行系统则主要用于航速和航线设计与优化。该系统能根据船舶所具有的技术条件和性能，特定的航行任务、吃水情况、货物特点和船期计划，充分考虑风、浪、流、涌等因素，在保证船舶、人员和货物安全的条件下，设计和优化航路和航速，使燃料消耗达到最低，并在整个航行期间不断优化。

对于中国船舶工业而言，“大智”号并不是唯一。据中国船级社（CCS）规范和技术中心总经理陈实介绍，除了“大智”号，目前中国船企还有数艘正在设计、建造的船舶已申请CCS智能船舶附加标志，包括13500TEU集装箱船、21000TEU集装箱船、30万载重吨超大型油船（VLCC）、40万载重吨超大型矿砂船（VLOC）、3800车位汽车运输船（PCTC）及极地科考船等。

从1.0迈向3.0

作为全球首艘智能船，“大智”号有着中国船级社及英国劳氏船级社（LR）的双重“加持”：获得了CCS智 能 船 符 号 I-SHIP（N，M，E，I）和LR智能船符号CYBERSAFE、CYBER-PERFORM、CYBERMAINTAIN。

陈实表示，根据CCS于2015年在全球首发的《智能船舶规范》，船舶若满足《智能船舶规范》一个或多个智能系统要求，则将获得相应的附加标志。其中，标志N、H、M、E、C、I分别意味着智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理、智能集成平台功能，X则是可选功能补充标志。对比可知，“大智”号目前获得的是其中N、M、E、I 这4个符号。因此，毋庸讳言，“大智”号还存在不小的“进化”空间。举例来说，由于装载了SOMS系统，该船的机舱控制只需一人；否则至少需要船长及掌舵、看海图的两名船员共三人。然而，这也表明，“大智”号目前还无法实现无人驾驶。

而无人驾驶，则意味着智能船的3.0时代。上海船舶研究设计院副院长房泉向媒体介绍智能船时表示，智能船的发展阶段分为1.0、2.0及3.0三大阶段。我国智能船研发目前处于1.0阶段，重点解决“辅助决策”问题，在“能效管理”“航路优化”“设备健康管理”三方面效果显著。随着版本升级到2.0、3.0，船舶自动化水平会越来越高。

对此，胡劲涛表示，智能船1.0意味着智能互联，辅助决策，船上的智能系统可提供全船系统集成、数据分析、辅助决策以及全寿期的数据服务；2.0意味着智能物联，船舶可实现部分自主操作及远程遥控，船员相应减少；3.0则意味着船岸港互联以及无人自主、完全自主操作。

新风口亦是新挑战

在去年末举办的2017中国国际海事会展上，中船集团副总经理南大庆在展望船市时表示，未来2—3年，全球造船市场虽可能有所反弹，但总体上仍呈现需求明显不足态势。在船海市场难以明显回升的背景下，世界船舶产业仍将处于深度调整期。这意味着，中国船舶工业必须把定正确的发展方向，确立新的竞争优势，以创新驱动发展，推动向造船价值链高端转型。

如何转型？智能船无疑是方向之一。胡劲涛分析，智能船舶将给行业带来以下新的模式和机会。在船舶营运方面，可实现操作透明化，提升管理水平，降低运营成本；在船舶设计建造方面，可实现智能设计，提供全寿命数据服务，提升设计水平；在船舶配套方面，有助于实现数字化设计，从而使服务更高效，降低服务成本，提升质量；在船舶检验方面，有助于实现视情检验、远程检验，完善规范；在港口物流领域，将使计划更高效，提高生产率，同时推进物流透明化。因此，智能船将是未来全球海事业的必然选择。对于中国船舶工业来说，这无疑将是一个新风口。为抢抓机遇，工信部已于2015年和2016年分别组织开展了“智能船舶顶层规划”“智能船舶1.0”科研项目，其中后者计划分别用3年、3年和4年，达到上述三大阶段的发展目标。

不过，机遇往往伴随着挑战。陈实认为，对船舶制造业来说，要在智能船领域攻城掠地，必须直面以下几大挑战。一是场景感知设备和能力，其目标是实现感知系统感知与获取所有操作场景的外在环境信息及船舶运动信息，为自主航行或遥控操作提供数据；二是自主航行控制功能开发与系统集成，其目标是根据船舶航行场景需要、外部环境和船舶自身状态变化，及时进行自主决策并发出操作指令，进而实现航路规划、自主航行、自动避碰、自主或遥控靠离泊、自主或遥控锚泊、自主或遥控应急响应等功能；三是确保动力系统的可靠性，其目标是在预期工况及应急状态下为船舶提供及时、有效和持续可靠的动力；四是实现自主靠离泊，其目标是确保船舶安全靠离泊；五是具备通信与信号系统的保障能力，其目标是确保船舶在整个航程中与外界的有效语音和数据通信，确保船舶声、光、型信号的发送与接收。六是确保网络安全，目标是通过网络系统的设备和管理，使无人船的网络威胁降到最低程度；七是与船级社合作，进行系统与实船功能与可靠性验证。

不难看出，船企要实现智能船从1.0到3.0的跨越，尚有众多难题待解。为此，中船集团在去年以发布“大智”号为契机，联合用户单位、科研院所、总装制造企业、知名高校、权威认证机构、港口和IT企业等单位，共同成立了“中国智能船舶创新联盟”。可以想见，联盟将集中行业优势资源，实现强强联合，促进产学研用全产业链融合，进而推动智能船技术创新和产业化，实现智能船舶，中国智造。★