朱 兵，翁 爽

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203）

0 前 言

伴隨智能技術(shù)在智能電網(wǎng)、智能家居、智能交通、智慧城市等領(lǐng)域的成功應(yīng)用并逐步走向成熟，目前，智能技術(shù)已進(jìn)入海事行業(yè)。 憑借其能夠提高效率和效益并減少人為干預(yù)的期望能力，智能船舶技術(shù)呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢。 DNV GL 順應(yīng)船舶市場這一發(fā)展需求，于2018 年11 月正式推出了《智能船舶描述性符號入級指南》［1］。與其他船級社在之前頒布的智能船舶規(guī)范不同，DNV GL 在智能船舶技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域里更注重各個系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，認(rèn)為智能船舶技術(shù)應(yīng)為廣義的概念，其發(fā)展程度是無法限定的，尤其是對于一些新興技術(shù)，在沒有建立切實(shí)可靠的性能標(biāo)準(zhǔn)以前， 不宜用規(guī)范去約束和衡量。 因此，DNV GL 將［SmartShip］ 入級符號歸屬于描述性符號，將指南及其相關(guān)描述性符號的目標(biāo)設(shè)定為提供智能技術(shù)的可視化平臺，從而增強(qiáng)船舶的運(yùn)營能力。

基于智能入級符號開放性特點(diǎn)，如何選取與智能符號對應(yīng)的系統(tǒng)/設(shè)備，指南沒有明確界定，需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)初期準(zhǔn)確領(lǐng)悟并把握指南的要點(diǎn)，將相關(guān)系統(tǒng)功能拓展屬性與指南關(guān)聯(lián)，滿足智能入級符號的要求。 本文以實(shí)船取得DNV GL［SmartShip］入級符號為例，從三方面結(jié)合指南進(jìn)行系統(tǒng)闡述，幫助設(shè)計(jì)者掌握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時可作為船東、船廠選取智能船舶入級符號的參考依據(jù)。

1 技術(shù)要求

1.1 總 則

1.1.1 智能入級符號

智能入級符號采用描述性符號與增強(qiáng)類型（Enhancement Type）相結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)。 示例如下：

其中，［SmartShip］是描述性符號，括號內(nèi)字母（OE，PE，RSE，CME），分別代表不同的增強(qiáng)類型，這些符號標(biāo)志可以單個申請， 也可以多個同時申請。字母標(biāo)志的具體含義如下:

OE——操作增強(qiáng)；

PE——性能增強(qiáng)；

RSE——可靠性和安全性增強(qiáng)；

CME——狀態(tài)監(jiān)測增強(qiáng)。

1.1.2 智能入級符號授予條件

［SmartShip］符號可以授予具備基本增強(qiáng)（Basic Enhancement）類型并且同時具備一個或多個額外增強(qiáng)類型的船舶。

1.2 智能增強(qiáng)類型的劃分

增強(qiáng)類型可以劃分為基本增強(qiáng)、現(xiàn)有技術(shù)增強(qiáng)、創(chuàng)新技術(shù)增強(qiáng)等三大類型。 其具體功能及相關(guān)要求詳見表1。

表1 船舶智能入級符號增強(qiáng)類型說明

續(xù)表1

1.2.1 基本增強(qiáng)（Basic Enhancement）

基本增強(qiáng)是智能船舶的必要條件。 凡是申請［SmartShip］ 符號的船舶首先必須具備表1 中第1項(xiàng)的3 個附加船級符號。 目前建造的絕大多數(shù)國際航行船舶都已具備該條件，因此這些國際航行船舶已經(jīng)達(dá)到了申請［SmartShip］符號的門檻。

1.2.2 現(xiàn)有技術(shù)增強(qiáng)

現(xiàn)有技術(shù)增強(qiáng)包括操作能力增強(qiáng)、性能增強(qiáng)、可靠性和安全性增強(qiáng)、狀態(tài)監(jiān)測增強(qiáng)等4 種增強(qiáng)類型，分別涵蓋多個增強(qiáng)系統(tǒng)或服務(wù)。 詳見表1 中第2 至5項(xiàng)。

1.2.3 創(chuàng)新技術(shù)增強(qiáng)（Novel Technology Enhancement）

從功能來講， 任何在船舶上應(yīng)用的創(chuàng)新技術(shù)分為以下兩類：

1） 用于控制船舶主功能（main function）的決策支持（Decision Support System）的創(chuàng)新技術(shù)，見表1中的操作能力增強(qiáng)第⑤種。DNV GL-CG-0264 Sec.3提供了對此類技術(shù)的資質(zhì)認(rèn)證流程，用以進(jìn)行此類技術(shù)的原則性認(rèn)可（AiP）。

2） 與船舶主功能控制沒有直接關(guān)系的其他創(chuàng)新技術(shù)。 應(yīng)用該技術(shù)應(yīng)不損害船舶的安全，且需通過船級社驗(yàn)證，確定其不會對船舶主功能產(chǎn)生不利影響，例如降低推進(jìn)或操舵能力。 同時，技術(shù)提供單位需證明該類技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠達(dá)到預(yù)期的對于功能和性能的設(shè)計(jì)效果。

原則上，創(chuàng)新技術(shù)增強(qiáng)歸屬于表1 中的增強(qiáng)類型2 至5 中的一種增強(qiáng)類型，是現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新和突破。 這個創(chuàng)新技術(shù)的功能將會在船級證書的附錄中列出，作為授予［SmartShip］描述性符號的一個有用功能。 例如：如果某一種增強(qiáng)特征與船舶性能相關(guān)，則可以作為一種性能增強(qiáng)（PE）來申請入級符號中的相關(guān)增強(qiáng)類型。

2 送審要求及認(rèn)證方法

2.1 送審要求

不同于其他主船級符號的規(guī)范，DNV GL 頒布的指南中未明確送審范疇，但在對智能系統(tǒng)或服務(wù)進(jìn)行審核和產(chǎn)品認(rèn)證過程中始終以船舶安全為原則， 確保智能系統(tǒng)的增強(qiáng)技術(shù)沒有降低船舶推進(jìn)和操舵的能力。 根據(jù)2018 年11 月在外高橋船廠交付的首艘400 000 DWT 超大型智能礦砂船（VLOC）項(xiàng)目的申請過程，表2 所列清單需要送審。

2.2 認(rèn)證方法

由于一部分智能系統(tǒng)的增強(qiáng)類型是對應(yīng)附加船級符號的，因此這些智能系統(tǒng)的認(rèn)證按照附加船級符號要求取證。 另有一部分智能系統(tǒng)的增強(qiáng)類型是創(chuàng)新技術(shù)，認(rèn)證時需要證明該類技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)功能和性能要求，同時需要滿足船舶設(shè)備環(huán)境條件要求，但沒有取證要求。 對于在系統(tǒng)交付時無法驗(yàn)證的功能和性能，例如需要通過機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化的功能和性能，或者需要岸基系統(tǒng)提供支持的功能，但岸基系統(tǒng)尚未完善的，可以酌情考慮替代性試驗(yàn)方案或予以免除驗(yàn)證要求。

特別需要注意的是，如果上述的創(chuàng)新技術(shù)改變或者超出了船舶主船級系統(tǒng)/設(shè)備的產(chǎn)品證書、型式認(rèn)可證書或法定設(shè)備型式認(rèn)可證書中經(jīng)過認(rèn)證的原有功能，該系統(tǒng)/設(shè)備需重新認(rèn)證或升級認(rèn)證，取得的新證書必須包含相應(yīng)的新增功能。

表2 送審要求

3 檢驗(yàn)方法

以400 000 DWT 智能VLOC 為例，上海船舶研究設(shè)計(jì)院（SDARI）牽頭聯(lián)合相關(guān)單位，為該項(xiàng)目的智能系統(tǒng)提供了完整的產(chǎn)品開發(fā)與認(rèn)證、詳細(xì)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、試航驗(yàn)證等服務(wù)。DNV GL 作為入級船級社之一，嚴(yán)格把控船舶安全的底線，順利完成了智能系統(tǒng)的審核與檢驗(yàn)。 該船輔助自動駕駛系統(tǒng)、礦物液化監(jiān)測系統(tǒng)被認(rèn)可為增強(qiáng)了船舶的操縱能力，綜合能效管理系統(tǒng)被認(rèn)可為增強(qiáng)了船舶的運(yùn)行效能，設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)系統(tǒng)被認(rèn)可為增強(qiáng)了船舶的狀態(tài)監(jiān)測能力。 該船取得了DNV GL［SmartShip（OE，PE，CME）］智能船舶符號，是全球首艘入級DNV GL 的智能船舶。 檢驗(yàn)認(rèn)證過程主要為以下3 個方面：

3.1 出廠檢驗(yàn)

對于復(fù)雜的智能系統(tǒng)，尤其是創(chuàng)新智能系統(tǒng)進(jìn)行初步的功能模擬驗(yàn)證， 為后期實(shí)船檢驗(yàn)做準(zhǔn)備。需要注意的是，出廠檢驗(yàn)不可以替代實(shí)船檢驗(yàn)。

3.2 實(shí)船檢驗(yàn)

實(shí)船檢驗(yàn)就是在試航階段（航行狀態(tài)）按照送審階段提交的功能測試程序進(jìn)行功能驗(yàn)證。 如果試航驗(yàn)證的功能與測試程序中描述的一致，則可以在船舶證書附錄中增加該智能功能的描述，并授予與之對應(yīng)的智能符號。 對于無法在船舶交付階段驗(yàn)證的智能功能，如某個數(shù)學(xué)模型中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)需要經(jīng)過船舶運(yùn)行一段時間來積累和學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)該功能的，可以暫時不進(jìn)行實(shí)船檢驗(yàn)。

在試航階段（航行狀態(tài)）需按照系統(tǒng)故障模式和影響分析（FMEA）測試程序進(jìn)行可靠性驗(yàn)證。 現(xiàn)場驗(yàn)船師根據(jù)FMEA 測試程序逐項(xiàng)檢查，需要船廠和智能系統(tǒng)供貨商的調(diào)試人員配合進(jìn)行。

值的一提的是網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴測試（如含有以太網(wǎng)），通常的做法是在試航過程中向以太網(wǎng)外部接口發(fā)送大量數(shù)據(jù)包，模擬以太網(wǎng)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，逐個測試每個關(guān)聯(lián)的外部接口對船舶安全的影響。 因該測試專業(yè)性強(qiáng)， 一般需要將測試方法和流程先期提交DNV GL 審圖中心認(rèn)可。 如有需要也可以在工廠提前進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴模擬測試，但工廠測試不能替代實(shí)船測試。

3.3 營運(yùn)年檢

目前指南中并無強(qiáng)制要求。 如果船舶運(yùn)營階段船東選擇了DNV GL 的智能運(yùn)營相關(guān)的檢驗(yàn)計(jì)劃，比如前文提及的狀態(tài)監(jiān)測增強(qiáng)， 可以減少船舶營運(yùn)檢驗(yàn)時間即延長營運(yùn)檢驗(yàn)的間隔時間， 具體可參見DNV GL 規(guī)范Pt.7 Ch.1 Sec.7 Alternative Survey Arrangement。

4 結(jié) 語

DNV GL 智能船舶指南相較于其他船級社發(fā)布的規(guī)范或指南，其出發(fā)點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)有所不同［2］，主要特點(diǎn)體現(xiàn)在其智能符號與主船級符號的技術(shù)要求進(jìn)行整合和歸類方面。 對于目前處于初級發(fā)展階段的智能船舶（搭載不涉及控制的智能系統(tǒng)）沒有提出具體入級要求，有利于智能船舶技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，促進(jìn)新理念、新技術(shù)在智能船舶上的應(yīng)用。 另一方面，在確保船舶航行安全的前提下，DNV GL 提供開放的應(yīng)用平臺，也有利于促進(jìn)常規(guī)船舶向智能船舶平穩(wěn)過渡。