海洋卫士压载水

张宝晨:智能技术疾进,无人船时代将加速到来

2020-01-06 16:15:00
来源:中国船舶报 编辑: 国际船舶网 我有话要说

随着“蛟龙”号载人潜水器、“雪龙2”号极地科考破冰船、“深海勇士”号4500米级载人潜水器、全球首艘30.8万吨超大型智能原油船(VLCC)等智能船舶不断问世,航运和造船业正在加速朝智能、绿色、安全、高效方向转型,智能化、轻量化、绿色环保成为船舶技术研究方向。日前,交通运输部水运科学研究院学术委员会主任张宝晨表示,随着智能航运技术不断发展,航运企业要么成为物流平台运营商,要么成为物流平台运营商的听命者;传统的船舶管理企业在货运领域可能被新的形式取代;航运监管必须采用与智能航运技术相适应的理念、思路、方法和模式。智能航运不仅会把我们带入船舶货运无人化时代,还将导致传统航运业的深刻革命,会为我国从航运大国走向航运强国提供重大机遇。

智能航运技术发展、将带来无人船时代

当前,随着投资成本、运营成本加重,以及多元业务冲击,港口和航运主要上市公司主营业务贡献较低,加上船员结构性短缺,特别是高级船员近年来呈负增长趋势,航运业正面临严峻挑战。为此,张宝晨表示,基于多方因素,科技发展为智能航运特别是为船舶货运无人化提供了可能和条件,智能航运时代正在快马加鞭赶来,将导致全球航运业态再造和无人船舶货运时代的到来。

“智能航运技术目前在国内外都处于发展初期。”张宝晨表示,近年来,各国政府与国际组织非常重视并支持智能航运发展。英国和欧盟都确定了发展智能航运的战略目标,日韩也已为此深耕多年。国际标准化组织(ISO)TC8-353项标准发布,制定了《智能航运标准化路线图》;欧盟公布了推进自主航行船舶研发计划,宣称2020年在波罗的海实现远程遥控船营运,2025年实现自主航行商船全球营运;英国发布了《海事2050战略》,将技术开发放在未来发展的核心位置;英国劳氏船级社(LR)发布了智能船舶入级指导文件;荷兰政府海事机构宣布全部内河水域和12海里沿海海域均可开展智能航行测试。未来15年将是发展和应用智能航运技术的关键期。

我国也确定了未来30年发展智能航运的指导思想、基本原则、主要任务和保障措施。2018年12月,工业和信息化部、交通运输部、国家国防科工局发布《智能船舶发展行动计划(2019~2021年)》。2019年5月,交通运输部等7部门发布《智能航运发展指导意见》,旨在加快现代信息、人工智能等高新技术与航运要素的深度融合,培育和发展智能航运新业态。该意见明确了4个阶段发展目标:到2020年底,基本完成我国智能航运发展顶层设计,理清发展思路与模式,组织开展基础共性技术攻关和公益性保障工程建设,建立智能船舶、智能航保、智能监管等智能航运试验、试点和示范环境条件。到2025年,突破一批制约智能航运发展的关键技术,成为全球智能航运发展创新中心,具备国际领先的成套技术集成能力,智能航运法规框架与技术标准体系初步构建,智能航运发展的基础环境基本形成,构建以高度自动化和部分智能化为特征的航运新业态,航运服务、安全、环保水平与经济性明显提升。到2035年,较为全面地掌握智能航运核心技术,智能航运技术标准体系比较完善,形成以充分智能化为特征的航运新业态,航运服务、安全、环保水平与经济性进一步提升。到2050年,形成高质量智能航运体系,为建设交通强国发挥关键作用。目前,交通运输部正在制定《智能航运发展三年行动计划》。

发展应用核心技术、掌握智能航运主导权

近年来,全球智能航运发展正在提速,这离不开智能航运技术的迅速发展。英国PREMARE公司、IBM公司等联合启动了“五月花号”自主航行船项目;新加坡成立自主&远程操作船舶卓越中心;我国13500TEU智能集装箱船“中远海运荷花”号、全球首艘超大型油船“凯征”号相继成功交付。这些均表明,智能船舶技术取得多方面突破,关键技术正在转向商业化应用。

张宝晨指出,智能航行技术是智能船舶的核心技术,无论智能船舶技术包含多少分支,其中智能航行技术即用于实现船舶远程驾驶、自动靠离泊和自主航行的技术才是核心。相对核心技术而言,智能船舶的其他技术类别在较大程度上都是使船舶整体或其系统、装备满足智能航行需求的技术。船舶智能航行技术的本质是运用现代感知、通信、网络信息、大数据和人工智能等技术,取代在船驾驶员眼、耳、脑、手、口,实现船舶航行。目前,国家重点研发计划项目“基于船岸协同的船舶智能航行与控制关键技术”正在实施中,该项目提出船岸协同理论、智能航行技术等级划分和船舶智能航行与控制系统构建等6项方案建议指南,将分别在长江干线、长湖申运河航线和青岛沿海典型海域新建3艘示范船,用以研究成果集成。

未来,船舶智能航行技术发展将呈现以下趋势:一是从技术研发走向全面开展实船验证,理论认识逐步取得共识;二是成熟技术逐步广泛应用实船,旨在降低在船船员劳动强度和提高安全冗余;三是智能航行核心技术加快成熟带动智能航行支持技术发展,促进智能船舶商业化应用;四是商业化应用和各种形式各种类别示范工程推动集装箱船、客渡船、公务船和消防等特种船智能化技术集成应用;五是技术创新联盟化。

不过,张宝晨也指出,狭窄水域的多智能体避碰如何实现、大风浪条件下的高质量避碰、船舶动力推进等系统的高可靠性如何实现、网络信息安全如何保障……这些船舶智能航行技术的关键难点都需要通盘考虑。谁掌握了智能航运的关键技术并实现了广泛的商业化应用,谁就掌握了全球智能航运发展的主导权。

传统航运与现代技术融合、有人船与无人船并存

智能航运是传统航运要素与现代通信、信息、传感和人工智能等高新技术深度融合形成的现代航运系统与业态,是航运业未来发展的必然趋势。智能航运包括智能船舶、智能港口、智能航保、智能服务和智能监管等五大要素。

张宝晨表示,智能航运及其要素的先进程度主要取决于其当时所采用的关键技术的先进性和成熟度,但对于具体要素、内容和企业而言,其先进程度则主要取决于对投入产出比的考量。对于一个小型件杂货港口而言,假如大量投入高级别智能化建设不能获得回报,就不如在必要的环节或局部实施适当级别的智能化,而不是追求生产作业管理的无人化。所以,无论智能航运技术发展到何种程度,都会存在航运形式和市场主体的差异性。

与此同时,智能航运的发展首先将经历从自动化向智能化的演变过程。自动化集装箱码头、自动化船闸等具有相对固定作业操作模式的工作先实现自动化,自动化在航运作业的某些环节代替了人类重复性的劳动。而存在多种决策操作可能,存在多种不确定性因素影响,需要分析判断,并作出多种决策的船舶驾驶则属于智能的范畴。航运各个环节实现智能化,构成一个相互依赖、充分衔接统一的作业系统则构成来了智能航运。因此,智能航运的发展将经历简单的智能化、部分的智能化、高度智能化、完全智能化的过程,从实现为人提供辅助决策到部分过程自主,再到航运要素自主,最后实现航运运输系统的自主。随着航运智能化性能的不断提高,航运参与人员数量将不断减少。

不过,张宝晨也指出,无论智能航运发展到何种阶段,有人船与无人船将共存,不同智能等级将同时被使用。智能航运发展既是一个水平由低到高不断提升的过程,也是在各个阶段都会存在差异化的发展过程。“船舶货运无人化正在向我们走来,但这并不意味着所有船舶都要无人化。是否要无人化,关键取决于客观实际是否需要。”张宝晨表示,未来的水上交通社会是有人船和无人船并存的社会;未来的船舶工业要满足有人船和无人船两种造船需求;未来的航运监管要同时面对无人与有人两种船舶并存的治理与服务需求。因此,有人船无人船并存是未来水上交通的终极形态。

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