吳明華

忽如一夜春風來，千樹萬樹梨花開。2017年歲末，伴隨著全球航運復蘇加快，造船市場觸底反彈，以“智能航運、智能港口”為標桿的新技術、新產品席卷而來，猶如勢不可擋的旋風，裹挾著奪人眼球、目不暇接的亮點，打破了港航和造船業(yè)久陷低迷的沉悶與萎靡，為當下港航業(yè)走向全面復蘇、加快轉型升級注入了新動能。

智能船舶：掀動港航業(yè)變革的先行者

2008年金融危機爆發(fā)以來的近十年，全球造船和海洋工程裝備市場深陷低迷，造船市場從30年來最低點徘徊、一批船企破產倒閉，到2017年觸底反彈，雖造船完工量重現(xiàn)增長，新承接船舶訂單降幅收窄，但手持訂單持續(xù)下降，整個行業(yè)交船難、盈利難、融資難和轉型難的問題都沒有根本解決。

脫困的出路何在？從世界經濟貿易及能源發(fā)展趨勢看，一方面，由于上一輪造船市場過熱導致運力嚴重過剩，傳統(tǒng)的三大船型需求明顯偏低；另一方面，郵輪、探險船等高附加值船舶需求呈現(xiàn)旺盛勢頭，由此引發(fā)世界造船競爭格局更加聚焦于高附加值船舶的競爭。

隨著云存儲、大數據的引入，智能設計、智能制造和智能船舶裝備應運而生。2017年底，由哈爾濱工程大學與中國船舶重工集團公司第七〇二研究所牽頭，聯(lián)合國內頂尖研發(fā)團隊開發(fā)的全球第一座名副其實的數值水池在中國國際海事會展上發(fā)布。該數值水池突破了海洋裝備設計的“百年瓶頸”，為船舶與海洋工程裝備的“萬眾創(chuàng)新”提供全新的模擬平臺。

所謂“智能船舶”，是指船舶可利用傳感器、通信、物聯(lián)網、互聯(lián)網等技術手段，自動感知和獲得內部各零部件及外部海洋環(huán)境、天氣、物流、港口等方面的信息和數據，并基于自動控制技術和大數據處理、機器學習和分析能力，在航行、管理和維修等方面實現(xiàn)智能化運行。由中船黃埔文沖船舶有限公司建造的“大智”輪，安裝了全球首個可自主學習的船舶智能運行與維護系統(tǒng)（SOMS），相當于船舶的“大腦”，同時擁有的智能航行、智能機艙、智能能效管理三套子系統(tǒng)，則成為船舶“五官”和“心臟”。在智能船舶方面處于突出地位的全球領先制造企業(yè)——羅爾斯·羅伊斯公司，已率先推出了先進的智能感應系統(tǒng)。在智能船舶技術或相關設備方面已嶄露頭角的挪威Prime集團，推出的新技術包括使用永磁電機驅動的CPP、對旋槳（CRP）和方位推進器，則明顯降低了船舶燃油消耗。

隨著數字技術、大數據、物聯(lián)網等融入造船業(yè)，必將帶來智能船舶需求與商業(yè)模式創(chuàng)新，一場縮短全球船市朱格拉周期、影響深遠的變革迎面而來。

智能航運：邁向無人船運營時代

與所有跟“智能”有關的技術一樣，智能航運的基礎，也是基于云存儲和大數據分析，而船舶智能設計、智能制造和智能船舶裝備，它并非獨立技術，更是與智能港口、智能航運等技術緊密相關。伴隨智能船舶技術的運用和拓展，以無人船為代表的智能航運將不再變得遙不可測。

采用SOMS系統(tǒng)的“大智”輪，其智能航行系統(tǒng)預設了110余個智能數據分析模型，將多種航運線路的船舶狀況、海洋環(huán)境、衛(wèi)星導航信息進行計算分析，給出省時、省油、舒適和低成本的綜合路線建議。在船舶實際航行過程中，覆蓋全船的500個傳感器相當于船舶的“神經系統(tǒng)”，對內對外收集各種信息，豐富數據庫，并繼續(xù)“學習”。

據介紹，未來船東通過APP向船上的智能系統(tǒng)下單，指令貨船從上海航行到紐約港，給出出發(fā)和到達時間，系統(tǒng)就能執(zhí)行任務，并分析出哪條線路最省時安全。在航行過程中，無人船還能根據實際的天氣、海洋和沿途港岸信息，調整航行計劃，避開危險。而智能機艙通過船舶健康管理系統(tǒng)，實時傳遞船舶設備健康狀況，可以在設備出現(xiàn)故障前預警，并告知排除解決的方法，比如系統(tǒng)分析出主機的一個噴油嘴該更換，就會提示工程師提前檢查更換，實現(xiàn)“近零故障”、無憂管理的運營目標。智能能效系統(tǒng)則可實時監(jiān)控和分析評估船舶海上航行能源消耗、設備性能狀態(tài)，提供基于數據的能效分析結果，以及航線優(yōu)化、最佳配載等能耗優(yōu)化決策建議，以降低全船整體能源成本。與同等噸位的普通散貨船相比，“大智”輪推進效率提高約3%，相同航速日均油耗降低約6%，由此可為船東提供更高效益的航行。

如同20世紀60年代，麥肯錫受邀評估當時集裝箱船帶來的影響，提出在技術創(chuàng)新下需要重構航運業(yè)商業(yè)模式的建議，此后集裝箱船貿易的旺盛以及集裝箱船訂單的增加，被證明這一建議完全正確。今天面對“阿爾法狗戰(zhàn)勝圍棋高手”，麥肯錫在大膽設想未來50年集裝箱船航運業(yè)務前景時堅信，航運業(yè)受到數字技術、大數據、物聯(lián)網的影響，自動化的5萬TEU大船將主宰大海，完整的自動化運輸鏈將貫穿運輸物流的每一個環(huán)節(jié)，智能航運一定會到來。

不單麥肯錫等咨詢研究機構嗅到了智能航運的巨大前景，航運業(yè)更邁開了智能航運的第一步，2017年末，中遠海運集團率先啟動智能航運，標志著智能航運正在從研發(fā)者的構想走向應用的現(xiàn)實。

智能港口：更高效率、更全功能、更低成本

按照交通運輸部《關于開展智慧港口示范工程的通知》要求，中國港口正掀起人工智能碼頭改造的熱潮，以智能化為引領的第六代港口正在開創(chuàng)更安全綠色、更高效率、更全功能、更低成本的新模式。

2017年12月，規(guī)模位居全球之首的洋山四期自動化碼頭正式建成投入運營。與傳統(tǒng)集裝箱碼頭相比，洋山四期擁有的先進科技如數家珍：一是設備自動化技術最先進，整個裝卸過程所涉及的三大機種，包括10臺橋吊，最大載荷均為65噸，采用雙小車+中轉平臺的設計，中轉平臺可以對集裝箱鎖鈕進行全自動拆裝；鋰電池驅動自動導引車除無人駕駛、自動導航、路徑優(yōu)化、主動避障外，還支持自我故障診斷、自我電量監(jiān)控等功能，換電和充電同樣實現(xiàn)了自動化；在堆場區(qū)工作的軌道吊，均采用自動堆箱技術，同一箱區(qū)內還可以在系統(tǒng)自動調度下進行集裝箱接力作業(yè)，在箱區(qū)內部作業(yè)時完全實現(xiàn)了自動化運行。二是智能化程度最高，由上港集團自主研發(fā)的全自動化碼頭智能生產管理控制系統(tǒng)（TOS系統(tǒng)），覆蓋自動化碼頭全部業(yè)務環(huán)節(jié)，銜接上海港的各大數據信息平臺。結合洋山四期裝卸設備的實際特點，創(chuàng)新研發(fā)指令調度架構平臺，通過設備調度模塊與協(xié)同過程控制系統(tǒng)，高效率地組織碼頭現(xiàn)場生產。三是碼頭裝卸作業(yè)采用“遠程操控雙小車集裝箱橋吊+自動導引車+自動操控軌道式龍門起重機”的生產方案，遠程操控讓駕駛人員可以在辦公室內通過遠程操作臺控制橋吊和軌道吊；自動導引車讓碼頭前沿的水平運輸實現(xiàn)了無人化；生產管控系統(tǒng)讓船舶和堆場計劃、配載計劃、生產作業(yè)路計劃等全部交由系統(tǒng)自動生成，顯著降低了碼頭各個環(huán)節(jié)的人力資源成本，實現(xiàn)碼頭作業(yè)從傳統(tǒng)勞動密集型向自動化、智能化的革命性轉變。四是首創(chuàng)多元化堆場作業(yè)交互模式，自動化堆場裝卸設備采用無懸臂、單懸臂、雙懸臂三種軌道吊，無懸臂箱區(qū)和帶懸臂箱區(qū)間隔混合布置，豐富的設備類型帶來多元的交互模式，現(xiàn)場作業(yè)的機動性和靈活性大大增強，目前這一模式在全球的自動化碼頭中是獨一無二的。

從機械時代轉向人工智能時代，已經成為全球港口轉型升級的重要轉折。據了解，目前德國所有的集裝箱卡車司機都擁有隨身攜帶的智能終端，該終端可以自動為司機提供最優(yōu)路線推薦，加上港口集卡中轉基地和港區(qū)內外數以萬計的感應器與電子顯示屏，能夠使集卡司機及時了解集裝箱信息和城市道路交通信息，以便隨時調整貨物疏散時間?！斑@樣一來，我們就不用擔心由于船舶延誤或者提前而造成集卡大量無效集結，從而對交通造成壓力?！?/p>

由于集裝箱的作業(yè)通常在露天環(huán)境下進行，易受到港口所在地氣候、光線條件等影響，而WellOcean則不懼風雨、光線強弱等自然條件限制?！案鶕劭诮y(tǒng)計，港口理貨人員記錄集裝箱號的平均準確率為92%，而我們接近了100%，已經超越了人類的平均準確率?！蔽骶萍际紫a品官趙楨作了一個形象的比喻：阿爾法狗學習了圍棋棋譜戰(zhàn)勝了人類，我們的系統(tǒng)學習了識別集裝箱號后超越了理貨人員，并且已經可以適應各種極端情況和復雜環(huán)境。由中國本土的西井科技自主研發(fā)的全球首套類腦智慧港口系統(tǒng)“WellOcean”，在集成電路領域基于類腦神經形態(tài)專用硬件并配合獨有的神經形態(tài)人工智能算法的軟硬件一體化服務體系，可以幫助港區(qū)分階段實現(xiàn)無人化物流運作，最終達成港口360度全方位智能化。

智能化的旋風正在掀動造船、航運和港口業(yè)的產業(yè)變革，加快港航業(yè)智能化進程，必將為港航業(yè)供給側結構改革，以及產業(yè)鏈質量與效益重構、加快轉型升級，注入巨大新動能。endprint