最新智能船舶的现状与发展
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智能船舶技术是指能够提升船舶在航行、管理、维护保养、货物运输等环节智能化水平的技术集合。作为航运大国,我国正在积极推动智能船舶技术的发展。2018年12月27日,我国工业和信息化部、交通运输部、国防科工局发布了《智能船舶发展行动计划(2019—2021年)》,该计划对我国智能船舶未来数年的发展做出了规划。2019年5月9日,交通运输部等7部门发布了《智能航运发展指导意见》对智能船舶的定义、分级标准、系统架构、技术体系和发展路线图等基础性和宏观战略性问题进行分析。
在智能船舶的定义和规范方面,我国走在了世界前列,并且体系更为全面。2017年,中国船舶工业集团公司研制的iDolphin 38800吨智能散货船“大智”轮获得中CCS和LR授予的智能船符号,成为首艘通过船级社认证的智能船舶,也成为了我国智能船舶发展的里程碑事件。
作为船舶工业和信息科技的交叉领域,近年来中国、欧洲和日本在智能船舶研发上突飞猛进,已经取得了一些进展,如2016年底云洲智能无人船研发及产业化项目落户青岛蓝谷、2017年罗尔斯-罗伊斯开放智能船舶体验空间、2018年,商船三井与Rolls-Royce共同开展船舶智能识别系统应用测试、海兰信携手扬子江船业进行智能船舶应用研究、挪威Yara集团启动电力推进的零排放无人船舶项目、马士基试验AI情景感知技术应用以及韩国航企开展智能船舶4.0服务基础设施等,但就目前的数据而言国内外尚未发现真正以大数据、云计算为基础的商业化智能船舶。
智能船舶的环境感知技术、通信导航技术、状态监测与故障诊断技术等已经得到实际应用,但能效控制技术、航线规划技术、安全预警技术、自主航行技术等还缺少在真实环境下的验证。智能船舶仍处于快速发展阶段还未完全成熟。随着船舶技术、信息技术的发展,以及“大数据”的智能应用,推动着智能船舶的加速出现,未来20年船舶智能化的发展将是决定未来船舶行业发展方向的重要因素,除了信息感知、通信导航、能效管控等关键技术,自动靠泊、离岸,自主维修,自动清洗,自动更换设备部件,自我防护等同样将会趋于智能化发展,最终可实现由智能系统设备逐步转变为会思考的智能船舶,促进船舶安全、高效航行。
随着综合船桥系统、云计算、人工智能和“大数据”等科学技术的不断突破,一些关键技术正在不断发展完善以及人类对安全性、环境保护和高质量生活的追求会不断提高航运业成本。逐渐减少船舶配员,提高船舶智能化水平乃至最终实现无人化,将是航运业发展的必然趋势,未来的航海将是高度信息化的智能航海,智能船舶一定会航行在世界上的任何海域。
近年来由于智能船舶概念的兴起以及智能船舶技术的日益发展,船舶智能化已经成为全球航运的大势所趋。出于通过船舶智能化降低船舶控制和管理难度,减少人为误操作,提高设备及船舶营运的安全,优化船舶航行,控制燃油消耗、降低成本,提高收益等目的,目前智能船舶的研究已在全球范围内开展。
智能船舶可分为以上四个发展阶段,当前的智能船舶正处于由第一阶段向第二阶段的过渡阶段。
CCS在2016年颁布的《智能船舶规范》中,将智能船舶的功能分为智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台,基本囊括了智能船舶所应具备的所有功能。为实现和完善上述功能,需进一步研究和深化与船舶有关的信息感知技术、通信导航技术、能效控制技术、航线规划技术、状态监测与故障诊断技术、遇险预警救助技术、驾机一体化和自主航行技术。
智能船舶决定了各国船舶工业在未来船舶市场的地位,因而成为各大造船国家的必争之地。
Rolls-Royce Marine
相信很多人都被罗罗公司发布的无人驾驶船控制中心的视频所震撼,视频中长发大叔通过电机音频判断故障的操作帅呆了,尤其是阐述完自己的检测结果后挑眉问同事“元芳你怎么看”时,简直是霸气侧漏。
罗罗公司将以物联网、大数据和工业4.0为基础的数字化技术认定为颠覆性变革,并紧随科技发展加快智能船舶系统的搭建。
罗罗公司认为,智能船舶的下一步发展应该着眼于远程遥控和无人驾驶。该公司在2014年就开始开发名为“未来操作体验概念”(Future Operator Experience Concept)的岸基遥控系统。2016年3月,该公司又与芬兰国家技术研究中心(VTT)、阿尔托大学和坦佩雷大学人机互动研究中心结成合作伙伴,拟于2020年前推出成型产品。通过与VTT进行技术合作,罗罗公司够有效评估远程遥控自动化船舶的设计方案。
2017年4月,罗罗与新加坡海工和船舶中心(TCOMS)达成战略合作并签署谅解备忘录。根据协议,双方将共同致力于为智能船舶研发全球顶级的基础性技术框架,例如智能传感技术、数字化模型技术以及集成建模技术等。
同期,罗罗公司还与瑞典渡船公司Stena Line AB签署了协议,将合作研发首套船舶智能感知系统。智能感知系统将融合各种传感器传来的数据,以及现有船上系统的信息,比如自动识别系统(AIS)和雷达等,通过对数据进行融合分析,为船员提供更好的船舶周围环境感知度,以使船舶的操作运行更加简便、安全、高效。包括全球数据库等其它来源的数据也将发挥作用。
此外,研究人员还进行新型智能船舶具体参数和外观的初步设计,并联合大学、设备制造商及船级社等,解决未来实现智能船舶实用化面临的经济、社会、法务、监管和技术等方面问题。
日本的“智能船舶应用平台项目”(SSAP)
SSAP项目研发周期为2014年1月至2017年3月期间,计划投入120万美元,由日本船舶机械与设备协会(JSMEA)牵头,包括三菱重工、川崎重工、大发柴油机株式会社、东京计器株式会社、日本邮船、商船三井和日本船级社(NK)等27家造船、配套、航运和检验单位共同参与。该项目旨在建立船舶及岸上获取船舶设备数据的标准化方法,不断提高船舶的安全性与环保性。
韩国现代重工的智能船舶项目
韩国对智能船舶的研究和实践开始较早,制定了“智能船x.0”规划。其智能船舶概念认为,通过物联网、大数据、虚拟现实等信息通信技术(ICT)促进船—岸间的信息融合,在增强船舶安全性、环保性和经济性的同时,还能够催生新的市场和服务模式,例如船舶运维解决方案和标准化的旧船估值等。
目前,现代重工正在与英特尔、SK航运、微软、大田创意经济与创新中心(DCCEI),以及蔚山创意经济与创新中心合作,开发智能船舶。现代重工已经与合作伙伴签订协议,共同启动一个项目,帮助韩国国内的信息与计算机技术公司开发软件,提高船员的安全系数,改善他们的健康状况,满足船东的需求以及安全航运标准。
根据计划,到2019年,“航运服务软件”将被部署至智能船舶。在这一软件部署后,船员将可以获得远程医疗服务,进行压载舱检查,获得基于虚拟现实的培训,对重要设备进行维护,并实现航运信息的自动化报告。
预计未来五年,现代重工将加大在智能船舶系统的投资力度。
我国智能船舶发展现状及趋势
近几年,我国对智能船舶的研制在不断加快。2013年,中船系统研究院在中船集团公司的指导下,与在该行业具世界顶尖水平的美国国家科学基金会(NSF)IMS中心联合成立了“海洋装备信息智能管理与应用技术创新中心”,以推动相关核心技术和产品的研发。2015年9月,中船系统研究院与招商局集团所属招商局能源运输股份有限公司,签订开展“船舶智能化、航运智能化”战略合作的协议,推进产网融合,并在新造船舶上开展智能化技术的试点应用,探索大数据时代航运信息化之路。
2015年12月1日,由中国船舶工业集团公司主办的智能船舶发展论坛暨智能示范船i-DOLPHIN船型发布会在沪举行,一款以海豚命名的“会思考”的智能船舶正式揭开面纱,标志着我国建造的全球真正意义上的首艘智能船舶进入设计建造阶段。
我国的智能船舶技术的发展虽然刚刚起步,但根据目前的《中国制造2025》提出的战略要求,也已经开始了船舶智能化的顶层设计与研究工作。因此我国开始在智能船舶制造领域加大投入和研发力度,以占据这一大市场。