近十年來(lái)，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(kāi)始研發(fā)智能應用平臺、自主航行系統、遠程控制系統以及具備相關(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(kāi)啟了有益探索，形成一定的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)基礎。

魯迅先生曾說(shuō)：“希望是本無(wú)所謂有，無(wú)所謂無(wú)的。這正如地上的路，其實(shí)地上本沒(méi)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(chǎng)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計院。8月28日，全球第二艘30.8萬(wàn)噸超大型智能油船（VLCC）“新海遼”號交付，意味著(zhù)我國“智能船舶1.0研發(fā)專(zhuān)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(zhuān)項帶頭人

近年來(lái)，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(kāi)始研發(fā)智能應用平臺、自主航行系統、遠程控制系統以及具備相關(guān)功能的智能船舶。而在這時(shí)，我國智能船舶在技術(shù)研發(fā)與市場(chǎng)應用等方面都處于初級階段。

“智能船舶是船舶未來(lái)的發(fā)展方向，海事業(yè)走向數字化和智能化是不可逆轉的趨勢，這也是當前日韓歐洲競相研發(fā)智能船舶的動(dòng)機。數字化將使海事業(yè)各方通過(guò)數據聯(lián)系在一起，將許多復雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。智能技術(shù)將提升海事業(yè)創(chuàng )造價(jià)值的能力，能夠將看不見(jiàn)的成本顯性化并降低，提高產(chǎn)品和服務(wù)的水平，催生新的價(jià)值點(diǎn)和模式，進(jìn)而推動(dòng)海事業(yè)進(jìn)入全新的發(fā)展維度?！鄙虾４褐悄艽椖坎恐魅卫铞握f(shuō)：“我國現在已經(jīng)是世界造船大國，但還不是造船強國，與世界先進(jìn)造船國家相比仍存在差距。我們要抓住智能船舶這個(gè)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(kāi)啟了智能船舶的相關(guān)課題研究。不過(guò)，對于這樣一種新生事物，從何入手？如何下手？在智能船舶設計、建造、系統研發(fā)均無(wú)先例可言的情況下，作為智能船舶的總設計單位，上海船院需要通盤(pán)考慮船舶整體的安全性、經(jīng)濟性，尤其是智能技術(shù)應用上船后，要保證智能船舶的安全性至少不低于常規船舶。智能技術(shù)對安全的影響，主要體現在系統架構、網(wǎng)絡(luò )安全、系統安全、操作安全、人為因素等方面。這些都是常規船舶涉及不到的問(wèn)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(zhuān)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，上海船院負責總體設計、全船智能系統設計以及網(wǎng)絡(luò )平臺研制，中船集團所屬中國船舶工業(yè)系統工程研究院會(huì )同招商局能源運輸股份有限公司、北京海蘭信數據科技股份有限公司、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?xún)?yōu)勢，全力推進(jìn)相關(guān)工作。

其中，上海船院主要從技術(shù)引領(lǐng)、專(zhuān)項牽頭和技術(shù)總負責、總體及全船智能系統設計、網(wǎng)絡(luò )平臺研制及總體聯(lián)調等方面發(fā)揮作用、統籌協(xié)調。

在技術(shù)引領(lǐng)方面，上海船院通過(guò)長(cháng)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(gè)技術(shù)分級的船舶總體目標和特征，提出全船各系統技術(shù)要求和實(shí)現路徑，并對核心系統進(jìn)行了研發(fā)。

在專(zhuān)項總牽頭、技術(shù)總負責方面，上海船院根據專(zhuān)項總目標，細化分解各子課題目標、內容和成果，并制定詳細工作計劃，確定里程碑節點(diǎn)，各項工作落實(shí)到單位。在技術(shù)上，根據總目標，分解并明確各子課題技術(shù)目標、關(guān)鍵技術(shù)和指標，確定技術(shù)路徑和解決方案。實(shí)施過(guò)程中，該院和各子課題負責單位一起，解決工作中和技術(shù)上的問(wèn)題，共同努力，推進(jìn)專(zhuān)項各項工作穩步開(kāi)展?！敖刂两袢?，已完成專(zhuān)項各智能系統研制，4艘示范船全部交付?！崩铞窝a充說(shuō)。

在實(shí)施層面，上海船院負責超大型礦砂船（VLOC）示范船的總體設計和全船智能系統設計、VLCC示范船的全船智能系統設計，并為4艘示范船研制網(wǎng)絡(luò )平臺系統。在全船智能系統設計過(guò)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，將常規系統和智能系統融合設計，減少了大量不必要的配置，使全船系統更加優(yōu)化，并以此研制了網(wǎng)絡(luò )平臺系統，實(shí)現了全船智能系統及應用的統一數據采集、傳輸、分發(fā)和管理；同步開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議約定了統一的數據格式和交換方式，能夠實(shí)現低延時(shí)和高擴展，為將來(lái)實(shí)現自主控制打下基礎。目前，該通信協(xié)議已被國際標準化組織（ISO）列為新標準預工作項目。

作為專(zhuān)項總牽頭單位，為確保各智能系統滿(mǎn)足專(zhuān)項目標和總體要求，上海船院組織開(kāi)展了專(zhuān)項總體聯(lián)調。2018年年初，上海船院在本單位完成了聯(lián)調環(huán)境的搭建。2018年6月至8月，該院組織來(lái)自本單位、系統工程研究院、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，成功完成11個(gè)大項、120個(gè)小項的測試，定位并解決了各智能系統自身軟硬件以及系統間交互的問(wèn)題，確保系統上船前無(wú)重大技術(shù)問(wèn)題和缺陷。在總體聯(lián)調的基礎上，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(kāi)展了相應的智能系統測試。以首艘示范船“明遠”號為例，共完成系泊試驗26個(gè)大項、150個(gè)小項，航行試驗15個(gè)大項、40個(gè)小項的工作，整個(gè)系泊及航行試驗非常順利。李鑫介紹說(shuō)：“回顧整個(gè)過(guò)程，總體聯(lián)調提前解決了重大技術(shù)問(wèn)題，縮短了碼頭周期和試航時(shí)間，其作用是巨大的，這也為今后智能船舶的設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(lái)

回顧智能船舶的發(fā)展，梳理發(fā)現大致分為兩種思路。第一種是以電子信息、人工智能研究機構為主體推動(dòng)的船舶智能化；第二種是傳統船舶設計制造企業(yè)提出的智能船舶。前者是針對常規船舶加裝信息感知、決策設備，從而實(shí)現船舶設備互通互聯(lián)、綜合能效管控、設備健康管理、輔助駕駛等功能，通過(guò)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、設備系統重構、信息流程再造及人工智能技術(shù)為手段開(kāi)發(fā)的新一代船舶，實(shí)現船舶安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性巨大提升。

“兩種發(fā)展思路其實(shí)是智能船舶發(fā)展的兩個(gè)階段?！睋晃粡氖轮悄艽把邪l(fā)的內部人士介紹。在第一階段，船舶智能化主要打通船舶設備之間的信息孤島，建立統一的網(wǎng)絡(luò )信息平臺，實(shí)現全船設備信息互聯(lián)互通；同步增加傳感器，獲取船舶設備營(yíng)運參數，在此基礎上，通過(guò)數據分析決策，提升現有船舶運行效率和降低全壽期營(yíng)運成本。在第二階段，智能船舶以第一階段船舶及設備系統運行數據為基礎，以滿(mǎn)足未來(lái)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，研究新的船舶總體布置和系統構成，將原有的船舶總體、結構、電氣、舾裝、輪機等專(zhuān)業(yè)重構為船舶總體、導航系統、動(dòng)力能源系統、錨系泊系統、任務(wù)系統、安全保障系統等六大系統，依托船舶航行大數據和人工智能技術(shù)，構建更加耦合集成的船舶設計建造操作流程，實(shí)現設計制造閉環(huán)，滿(mǎn)足商業(yè)航運對船舶的根本要求。

與該人士的觀(guān)點(diǎn)類(lèi)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(jìn)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(lái)看，到2019年進(jìn)入智能船舶1.0時(shí)代，船舶及岸基實(shí)現數字化，通過(guò)智能應用，船舶具備輔助決策的功能，岸基能夠實(shí)現數字化營(yíng)運；到2025年進(jìn)入智能船舶2.0時(shí)代，船舶將具備部分自主的功能，船員負荷減輕，船員數量降低，岸基具備遠程操作的能力，并實(shí)現船東、海事、船檢、物流、港口等各方的互聯(lián)互通，海事業(yè)數字化生態(tài)初步形成；到2035年進(jìn)入智能船舶3.0時(shí)代，屆時(shí)船舶具備完全自主功能，船員可在船端或岸端對其進(jìn)行監管，海事業(yè)數字化生態(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)層面的設想。一方面，技術(shù)上的實(shí)現不等于商業(yè)上的推廣，另一方面，技術(shù)研究往往具有超前性，市場(chǎng)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(wú)人船就是兩個(gè)不同維度的概念，智能船是從技術(shù)角度可以實(shí)現自主的船舶，而無(wú)人船是由公約、法律、船東管理等方面決定的，也就是說(shuō)，從技術(shù)角度而言船舶可實(shí)現無(wú)人駕駛，但實(shí)際上是否無(wú)人開(kāi)船還牽涉到法規、法律、社會(huì )等問(wèn)題?！崩铞握f(shuō)。

此外，上述三個(gè)階段并非相互割裂，而是不斷遞進(jìn)和優(yōu)化的。1.0作為輔助決策階段，雖然不會(huì )對船舶本身有大的改變，但卻是后續2.0和3.0時(shí)代的基礎。因此，在上海船院眼中，1.0是非常關(guān)鍵的，會(huì )直接影響業(yè)界對智能船舶的信心和耐心。從長(cháng)遠來(lái)說(shuō)，具備輔助決策的船舶將是未來(lái)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(lái)說(shuō)，數字化營(yíng)運將是未來(lái)的主要方向。

羅馬并非一天建成，智能船舶的研制與應用也一樣。目前來(lái)看，智能水平仍待進(jìn)一步提高，船載設備安全性與可靠性仍待進(jìn)一步驗證，需在全球海域航行的智能船舶，仍面臨著(zhù)各個(gè)國家政策、法律、標準等不統一的問(wèn)題。今年9月12日，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《智能船舶標準體系建設指南（征求意見(jiàn)稿）》，明確了智能船舶標準體系建設的原則、范圍、方向和重點(diǎn)等，以進(jìn)一步落實(shí)《智能船舶發(fā)展行動(dòng)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(lái)趨勢，深入開(kāi)展相關(guān)標準研究工作，為國內標準研制及建立各國認可的國際標準貢獻中國智慧。