陸毅華,周曉瑩，伍蓉暉，黃麗萍

（廣州文沖船廠有限公司，廣州 510715）

1 引言

船舶智能化熱潮興起，業(yè)內(nèi)期待智能技術(shù)在船舶營運管理與能效排放方面帶來令人振奮的效益。船舶智能化技術(shù)的發(fā)展，不僅能實現(xiàn)智慧﹑方便﹑經(jīng)濟﹑環(huán)保的造船技術(shù)理想，也會帶來運營管理技術(shù)的革新，只是目前業(yè)界在實船智能化目標(biāo)選擇﹑應(yīng)用技術(shù)水平﹑效果評估方面尚持較謹(jǐn)慎的態(tài)度。

世界智能及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平，船舶智能化是造船技術(shù)發(fā)展的一個方向，但目前還未能將船舶智能化涉及的標(biāo)準(zhǔn)﹑技術(shù)﹑法規(guī)等較好地整合，其原因在于：

（1）船舶智能化不屬于安全性要求，各船級社只能將其歸入附加符號中；

（2）船舶智能化具有功能開放性和概念快速發(fā)展的特性，具體需求由客戶定制，其功能及應(yīng)用技術(shù)還在快速發(fā)展中，在目前情況下如果強行定義，一旦實施就可能過時，目前已知的船檢對船舶智能檢驗方式是CASE BY CASE；

（3）智能技術(shù)所需的通用網(wǎng)絡(luò)平臺性能及海事衛(wèi)星通訊能力存在較大的瓶頸，其費效比甚至不能和大型遠(yuǎn)程無人機的控制網(wǎng)絡(luò)功能類比；

（4）船舶智能化從概念而言，只要某個功能具有記憶﹑學(xué)習(xí)優(yōu)化并據(jù)此對某種控制論軟件進(jìn)行臨機決斷的能力都屬于智能化，但認(rèn)證這種智能化各船級社卻有不同的看法和標(biāo)準(zhǔn)，比如CCS與LR在船舶智能化符號歸類概念和要求方面就有些不同，其他船級社還沒有作出指引。

分析各船級社對船舶智能功能符號定義和實船報驗情況，可以為集裝箱船應(yīng)用智能符號從選用到技術(shù)實現(xiàn)方法上都能提供有益的參考。

2 各船級社對船舶智能符號要求及定義要素

CCS是目前世界上第一家具體明確智能船要求的船級社，規(guī)定了入級符號和具體功能及檢驗要求；LR船級社提出了智能船的概念體系和擬應(yīng)用的智能符號，但目前還沒有見到具體的指導(dǎo)文件；其他船級社暫未見發(fā)布相關(guān)服務(wù)及指引。

2.1 CCS對智能船功能的理解與符號要求

基于對定義符號所代表船舶智能化能力逐項認(rèn)定，每個智能符號體現(xiàn)了過程控制的管理技術(shù)，包括對監(jiān)測﹑分析軟件﹑評估報告﹑輔助決策或視情決策能力的要求。大體情況如表1所示。

表1 CCS船級社智能符號要素說明

由表1可見，CCS的智能體系是基于智能集成平臺綜合的可逐項進(jìn)行的智能功能認(rèn)證體系，對平臺安全﹑效能認(rèn)證要求較高，如果認(rèn)證后系統(tǒng)發(fā)生了變動就要再次進(jìn)行認(rèn)證。

2.2 LR船級社智能符號要素說明

LR船級社在來往會議記要和郵件闡述中，表明其智能船舶是基于具有安全級別的可遙控開放網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)的綜合評估體系，是在平臺加入系統(tǒng)安全和功能認(rèn)證下的程序及系統(tǒng)或設(shè)備集成。2017/12/V2.0版本，直接明確為經(jīng)過風(fēng)險評估的利用IT（信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）或OT（操作技術(shù)）實現(xiàn)傳統(tǒng)意義上是由船員決策或操作的船舶控制工作，無論其是有人還是無人船舶，而且入級評估內(nèi)容包括與此符號相關(guān)的船上及岸上相關(guān)能力的評定。

船員/本船自控系統(tǒng)/岸基授權(quán)介入，對操作（監(jiān)測﹑分析﹑決策﹑調(diào)整﹑控制）由可開放的遙控網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)。

船舶智能化符號分類如表2所示。

表2 LR船級社智能符號要素說明

LR船級社沒有用“Intelligent”這個詞來表達(dá)船舶智能，之前2016/4/v1.4版稱為“Cyber-Enabled Ship/”Smart” ship，而剛發(fā)布的2017/12/V2.0版指引“MO Cyber Enabled Ships_ ShipRight Procedure_V2.0”連“Smart”這個詞也舍棄了，謹(jǐn)慎地以“Cyber….for autonomous &remote access ships”來表述，即“利用計算機網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)（IT技術(shù)）實現(xiàn)的自主及遠(yuǎn)程遙控的船舶”。由于關(guān)聯(lián)認(rèn)證的復(fù)雜性，作者理解LR船級社關(guān)于智能船的邏輯體系就是以LR船舶社對其可靠性及技術(shù)水平進(jìn)行認(rèn)證的基于IT/OT技術(shù)為支持的自動化和遙控體系，內(nèi)容中談化“取樣—存貯—自主分析學(xué)習(xí)—自主決策”的智能化特點?？梢钥隙ǖ氖?，LR關(guān)于智能船的認(rèn)證是個發(fā)展中的體系，將來某一天也許會出現(xiàn)“Intelligent”這個詞。

2.3 其他船級社

目前CCS是世界上第一家發(fā)布船舶智能化服務(wù)及指引的船級社；LR在具體智能化項目上引領(lǐng)并密切配合，目前剛在12月發(fā)布2.0版的入級指引；其他船級社對船舶智能化的技術(shù)進(jìn)展表示關(guān)注，比如DNVGL在有關(guān)討論會中曾介紹過船舶智能化的概念，但基本上都處于研究和觀望階段。

3 集裝箱船智能化的概念與實施

作者認(rèn)為船舶智能化分兩種應(yīng)用方向：一種是全自主智能化（類于無人機的控制決策系統(tǒng)）；另一種是有人船上的智能信息和輔助決策系統(tǒng)（類似于企事業(yè)單位所用辦公自動化軟件），或上述兩種情況的組合。不論需達(dá)到船舶智能化的功能如何，一艘智能化集裝箱船可能是下述功能組合選項的合集。

3.1 可遙控安全信息網(wǎng)絡(luò)平臺

它的作用是提供構(gòu)成整個智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺，應(yīng)具有如下功能：

（1）任何使用及故障情況下不會產(chǎn)生危害船舶航行操作﹑人員及設(shè)備安全的后果；

（2）信息保密安全達(dá)到需要級別的可遠(yuǎn)程遙控的網(wǎng)絡(luò)平臺；

（3）足夠的帶寬能滿足需求的內(nèi)部及船岸間的通信能力；

（4）通過軟件認(rèn)證的可靠操作系統(tǒng)，提供友好的人機界面；

（5）開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可根據(jù)通信及安全協(xié)議順利與其他智能系統(tǒng)軟件系統(tǒng)實現(xiàn)通信控制。

3.2 船舶性能監(jiān)測系統(tǒng)

它是目前常見的一種功能軟件，能提供下述功能，部分產(chǎn)品還提供相關(guān)性能評估和自動化管理的功能：

（1）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測管理；

（2）船舶燃油性能監(jiān)測；

（3）船舶硫/氮化物排放指標(biāo)監(jiān)測；

（4）指定設(shè)備運行狀態(tài)﹑工時監(jiān)測；

（5）船舶航行狀態(tài)監(jiān)測；

（6）船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測；

（7）關(guān)于船舶航行優(yōu)化﹑維護﹑貨物管理等方面的建議；

（8）其他開發(fā)的功能。

3.3 系統(tǒng)或設(shè)備遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)

（1）安全認(rèn)證的遙控管理系統(tǒng)；

（2）遠(yuǎn)程調(diào)閱設(shè)備工作文檔﹑查看設(shè)備狀態(tài)；

（3）遠(yuǎn)程遙控主機﹑電站等機械設(shè)備；

（4）遠(yuǎn)程遙控電子海圖制定航線﹑控制自動舵等航行設(shè)備；

（5）遠(yuǎn)程控制船舶安全﹑消防及水密隔離設(shè)備；

（6）其他需要的控制功能。

3.4 船舶結(jié)構(gòu)和設(shè)備的視情維護系統(tǒng)

（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)，建議船體維修安排；

（2）根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備工時和狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，建議維修和備件安排；

（3）根據(jù)主﹑輔機的工況和運行紀(jì)錄，建議備件和維修安排；

（4）根據(jù)船舶系統(tǒng)數(shù)據(jù)綜合評估，建議船舶維修計劃。

3.5 客戶自動化管理系統(tǒng)

客戶根據(jù)自身需要定制的一些功能，如：

（1）自主航行；

（2）自動理貨；

（3）自動辦公；

（4）遠(yuǎn)程定位及管理。

4 世界首艘智能化散貨船簡介

目前世界上第一艘智能化散貨船已在廣州文沖船廠成功交船，入級LR和CCS雙船級社，配備智能導(dǎo)航﹑運維和能效管理﹑健康管理﹑日常管理和船舶數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)?？梢云诖浯d智能系統(tǒng)在提高船舶營運效益﹑控制排放﹑監(jiān)控和視情維護管理方面有出色的表現(xiàn)。

本智能化散貨船在智能管理功能和報驗過程中，有如下幾個特點：

（1）智能系統(tǒng)以LR/Intelegent為概念以CCS智能船舶規(guī)范為設(shè)計和報驗指引；

（2）各方在具體智能認(rèn)證的功能及定義進(jìn)行了認(rèn)真的協(xié)調(diào)；

（3）CCS船級社對報驗工作過程嚴(yán)謹(jǐn)，要求智能系統(tǒng)設(shè)計方提供明確的原理和功能說明來證明與申請符號的符合度；以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)﹑使用說明﹑試驗大綱相互印證地涵蓋產(chǎn)品認(rèn)證﹑系泊試驗﹑航行試驗；作為智能系統(tǒng)應(yīng)給出評估判斷衡準(zhǔn)，表明其后續(xù)學(xué)習(xí)升級的實現(xiàn)途徑；

（4）LR船級社明確要求有關(guān)的智能功能入級必須證明是可行的技術(shù)方案，能在船舶交付節(jié)點前取得船級社的相關(guān)認(rèn)可證書和入級符號，否則就不考慮進(jìn)行這個系統(tǒng)的認(rèn)證工作；

（5）智能船從功能到認(rèn)證還處于嘗試與探討階段，建議在新的智慧型船舶建造前應(yīng)考慮下述技術(shù)和協(xié)調(diào)問題：

① 安全﹑開放﹑強大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸能力的智能網(wǎng)絡(luò)平臺，將成為船舶智能管理的核心成員；

② 提供船舶智能功能的系統(tǒng)商，將由不同的系統(tǒng)供應(yīng)商提供，船廠應(yīng)根據(jù)規(guī)格書要求和相關(guān)船級社指引仔細(xì)鑒別評估，選擇適當(dāng)?shù)墓?yīng)商；

③ 認(rèn)知差異是必須事前協(xié)調(diào)解決的關(guān)鍵工作，其中：

· 船東——廠家——船廠的認(rèn)知必須一致；

· 對船級社智能功能指引及報驗需求要明確認(rèn)知﹑分解到項；

· 將上述解決的問題落實到功能文件和試驗大綱中，配合船檢做好有關(guān)的評估工作。

5 結(jié)語

新技術(shù)總是伴隨著未知困難，應(yīng)避免因各方理解差異可能造成投入多﹑不可控因素多﹑效果差的問題。采取智能技術(shù)應(yīng)全面評估并平衡下述問題：

（1）關(guān)注船舶入籍及需取得的智能符號，正確理解其功能含義和規(guī)格書及廠商表所表達(dá)的實現(xiàn)方法是否合理可行；

（2）研究進(jìn)行有關(guān)的評估和試驗工作對造船周期的影響，如果采取非成熟廠家的開發(fā)產(chǎn)品必須有風(fēng)險控制措施；

（3）盡量采取驗證過的有效技術(shù)和有可靠的廠家支持，合理控制全新開發(fā)技術(shù)的比例。如果船東提出過多未實現(xiàn)過的技術(shù)目標(biāo)，在后期工作節(jié)點的壓力下，開發(fā)/設(shè)計/協(xié)調(diào)/修改工作可能顧此失彼，產(chǎn)生預(yù)期與效果不一致問題。