王剛毅，秦 堯，張文斌，顧一清

（上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海201203）

0 前 言

過去幾十年船舶工業(yè)在設(shè)計(jì)和建造技術(shù)不斷進(jìn)步，基本解決了船舶基礎(chǔ)理論技術(shù)、常規(guī)設(shè)計(jì)分析和硬件建造與配套等問題，船型的多樣性和大型化為航運(yùn)提供了高效的運(yùn)輸方式。但隨著國際社會對環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)加速創(chuàng)新與滲透融合為特征的智能化正在全球范圍孕育興起，船舶工業(yè)將向何處發(fā)展是行業(yè)內(nèi)每個(gè)從業(yè)者必須仔細(xì)思考的問題。通過近幾年業(yè)內(nèi)人士的不斷思考和探索，目前對船舶行業(yè)的未來越來越有一個(gè)比較清晰和明確的認(rèn)識——“綠色和智能” 即 “脫碳（Decarbonization）和數(shù)字化（Digitalization）”。

1 “綠色”引領(lǐng)未來技術(shù)發(fā)展

1.1 節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

近二十年來由于氣候變化導(dǎo)致全球溫度不斷上升、極端天氣頻繁出現(xiàn)，國際社會對于環(huán)境的保護(hù)日益關(guān)注，1997 年12 月在日本京都由聯(lián)合國氣候變化框架公約參加國制定了《京都議定書》來限制發(fā)達(dá)國家溫室氣體排放，2015 年12 月在巴黎氣候變化大會上通過《巴黎協(xié)定》來為2020 年后全球應(yīng)對氣候變化行動做出安排。

作為廢氣排放比較嚴(yán)重的航運(yùn)業(yè)也積極響應(yīng)，采取措施應(yīng)對。 國際海事組織（IMO）持續(xù)制定了一系列法規(guī)來減少航運(yùn)對空氣和海洋環(huán)境的影響，通過限制船舶排放溫室氣體、硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、顆粒物等來保護(hù)大氣環(huán)境，通過壓載水處理、污水排放限制等要求來保護(hù)海洋環(huán)境。

作為航運(yùn)工具的提供者，船舶工業(yè)一直以來都在積極響應(yīng)IMO 的規(guī)范規(guī)則變化，為航運(yùn)業(yè)提供安全可靠的船舶，同時(shí)也肩負(fù)和履行保護(hù)環(huán)境的社會責(zé)任，通過不斷推進(jìn)新技術(shù)新產(chǎn)品的應(yīng)用來降低船舶的各種排放，減少對環(huán)境的污染。 船舶行業(yè)近十年來采取的主要環(huán)保應(yīng)對措施如表1 所示。

表1 船舶行業(yè)主要環(huán)保應(yīng)對措施

CO2的排放是航運(yùn)業(yè)對環(huán)境溫度升高起最大作用的溫室氣體，也是對船舶經(jīng)濟(jì)性考量最重要的指標(biāo)。 從2008 年金融危機(jī)后，在高油價(jià)和溫室氣體控制兩方面因素的作用下，船舶行業(yè)采用了許多措施來降低新造船舶的CO2排放。 通過各種技術(shù)的應(yīng)用，船舶減排取得了非常明顯的進(jìn)步，船舶能效設(shè)計(jì)指數(shù)（EEDI）基本上都能夠降低20%，個(gè)別能夠降低超過30%。 目前主要的措施有:

1）主機(jī)效率提升；

2）主機(jī)降功率使用；

3）空船重量減輕：結(jié)構(gòu)減重、系統(tǒng)優(yōu)化；

4）船體線型優(yōu)化：減少阻力、提升推進(jìn)效率；

5） 節(jié)能裝置使用：槳前預(yù)旋鰭、節(jié)能導(dǎo)管、舵球、高效舵；

6） 螺旋槳效率提升：大直徑螺旋槳、計(jì)算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)；

7）低阻油漆使用；

8）低風(fēng)阻設(shè)計(jì)：優(yōu)化首樓、上建等

9）系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化；

10）變頻設(shè)備使用。

船舶行業(yè)節(jié)能減排的工作取得了階段性的成就， 所有成熟技術(shù)已經(jīng)在業(yè)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。除CO2外的幾乎所有對環(huán)境有影響的廢棄物都達(dá)到了一個(gè)非常高的標(biāo)準(zhǔn)，壓載水得到了非常好的管理，燃油泄漏風(fēng)險(xiǎn)大大降低，污水廢水排放、有害物質(zhì)使用得到了嚴(yán)格控制。 硫氧化物、氮氧化物、顆粒物的排放在不久的將來會形成成熟的解決方案，但CO2的排放控制與IMO 應(yīng)對氣候變化的要求還有很大的差距。

1.2 IMO 2050 減排新目標(biāo)

IMO 在2018 年4 月于倫敦舉行的海洋環(huán)境保護(hù)委員會 （MEPC）72 次會議上提出了海運(yùn)業(yè)新的“未來溫室氣體（GHG）減低戰(zhàn)略”［1］，如圖1 所示，主要內(nèi)容包括：

1） 到本世紀(jì)末盡可能實(shí)現(xiàn)海運(yùn)業(yè)溫室氣體零排放的愿景；

2） 降低CO2排放密度：以2008 年為基礎(chǔ)，到2030 年CO2排放密度降低至少40%， 并爭取在2050 年CO2排放密度降低到70%；

3） 減少溫室氣體排放總量：與2008 年相比，到2050 年海運(yùn)溫室氣體排放量減少50%。

基于初步的目標(biāo)，提出了分階段的具體措施：

1）近期（2023 年前）：檢視和強(qiáng)化EEDI，包括制定新的階段要求、開發(fā)運(yùn)營指示功能、降速航行以及能效優(yōu)化和發(fā)布國家行動計(jì)劃、 全壽期燃油的GHG/碳密度指南。

圖1 MEPC 72 提出的IMO 溫室氣體戰(zhàn)略

2） 中期（2023—2030 年）：新的減碳機(jī)制，包括基于運(yùn)營指示操船、碳交易方法、低碳燃油的應(yīng)用。

3） 長期（2030 年后）：零碳燃料的開發(fā)和應(yīng)用，其他創(chuàng)新性的減排機(jī)制。

DNV GL 船級社通過深入研究總結(jié)了未來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可能的技術(shù)手段：

1） 數(shù)字化運(yùn)營：采用降速、提升船舶能效以及船舶大型化、航路優(yōu)化等措施，存在20%以上的減碳排放潛力；

2） 水動力技術(shù)：采用船體表面處理、船體線型優(yōu)化、空氣潤滑、船舶外殼清潔等手段，存在10%～15%的減碳排放潛力；

3） 機(jī)器設(shè)備：通過機(jī)器效率提升、廢熱回收、降功率使用、混合動力等技術(shù)應(yīng)用，存在5%～15%的減碳排放潛力；

4） 新能源：液化天然氣（LNG）、液化石 油氣（LPG）、電池、風(fēng)力、生物燃料、氨氣、氫氣、核燃料等應(yīng)用，存在從0～100%的減碳排放潛力。

1.3 船舶行業(yè)未來面對脫碳的應(yīng)對

為了達(dá)到IMO 2050 新的減排目標(biāo)， 除了需要對已有成熟技術(shù)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化來降低船舶的排放外，根據(jù)新技術(shù)、新能源的成熟度來決定其在船上的應(yīng)用將是必不可少的趨勢。 從圖2 DNV GL 船級社提出的減排預(yù)測可以看出，僅僅通過運(yùn)營和數(shù)字化、水動力技術(shù)以及設(shè)備效率等手段，不可能實(shí)現(xiàn)2050年的減排目標(biāo)，新能源的應(yīng)用將是行業(yè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)不可避免的選擇。

DNV GL 船級社對于各種燃料在2030 年和2050 年在船上的使用份額的預(yù)測［2］如圖3 所示，其中HFO 為重燃料油，NGO 為船用輕柴油。

圖2 DNV GL 船級社提出的減排預(yù)測

圖3 DNV GL 船級社對燃料使用份額的預(yù)測

從圖3 可以看出：目前作為海運(yùn)業(yè)主要燃料的燃油將逐漸下降，2030 年后隨著碳中和燃料的技術(shù)成熟和大面積應(yīng)用， 其占比將快速下降至1/3；LNG作為清潔燃料，其能夠減碳20%，目前技術(shù)已經(jīng)成熟，隨著減碳要求的不斷提升，作為近年來最有可能替代燃油的方案將得到快速的發(fā)展，到2050 年占比達(dá)23%。

生物燃料、合成燃料、氨氣、氫燃料、電力等新能源作為脫碳的新選擇，從長遠(yuǎn)來看具有比較廣泛的前景。 但到目前為止，由于技術(shù)、成本、安全、可持續(xù)性和基礎(chǔ)設(shè)施等方面還處于起步階段，還需花大力氣進(jìn)行技術(shù)突破，短期內(nèi)難以得到廣泛應(yīng)用。

2 “智能”擁抱新技術(shù)革命

目前，全球工業(yè)正朝著信息化、智能化的方向邁進(jìn)，信息技術(shù)已在我國各工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，第四次工業(yè)革命已經(jīng)來臨，“大數(shù)據(jù)”“物聯(lián)網(wǎng)”“云計(jì)算”“人工智能” 等先進(jìn)技術(shù)也正引導(dǎo)著我國工業(yè)向著智能化的方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。 與其他行業(yè)相比，航運(yùn)業(yè)面臨著燃油成本高、人力成本高、維修成本高、安全事故多、工作環(huán)境惡劣、信息化程度低等諸多問題。船舶作為海上運(yùn)輸和作業(yè)的交通工具，始終尋求技術(shù)創(chuàng)新和突破，以提升航運(yùn)的安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、智能化技術(shù)的快速發(fā)展，以感知技術(shù)、信息處理技術(shù)、通信技術(shù)、智能控制技術(shù)為核心的智能船舶研發(fā)為船舶行業(yè)乃至航運(yùn)業(yè)注入了新的發(fā)展動力，推動船舶設(shè)計(jì)、建造、配套、營運(yùn)向著智能化、數(shù)字化、信息化全面提升。 在船舶領(lǐng)域，全球范圍已掀起智能船舶的研發(fā)熱潮，主要造船大國均將智能船舶作為未來奪取船舶制造業(yè)制高點(diǎn)的戰(zhàn)略核心［3］。

2.1 智能船舶的內(nèi)涵和分級

目前對智能船舶的定義在全球尚未統(tǒng)一，但從內(nèi)涵上講，智能船舶是指綜合運(yùn)用感知、通信、控制、人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)，具備復(fù)雜環(huán)境下自身感知、智能決策、多等級自動控制能力，比傳統(tǒng)船舶更加安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的新一代船舶。

近年來，IMO、 船級社等針對智能船舶的智能等級提出了多種分類方式，其中比較有代表性的分級方式如圖4 所示。IMO 從規(guī)范梳理的角度將智能船舶分為4 級，羅爾斯-羅伊斯（Rolls-Royce）公司從船舶自主化的能力出發(fā)將智能船舶分為5 級，英國勞氏船級社（LR）基于網(wǎng)絡(luò)訪問的權(quán)限將智能船舶分為6 級。

圖4 智能船舶的典型分級方式

目前國內(nèi)智能船舶的研究從船舶的控制、監(jiān)視、失效應(yīng)對等方面出發(fā)，基于人和系統(tǒng)在船舶各種運(yùn)行工況下介入的程度，將智能船舶劃分為5 個(gè)等級，分別是輔助決策、部分自主、有條件自主、高度自主和完全自主，如表2 所示。 從5 個(gè)等級的劃分定義可以看出，智能船舶需要從數(shù)字化和自主化兩個(gè)主要技術(shù)方向開展研究并實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

2.2 智能船舶技術(shù)發(fā)展

2.2.1 數(shù)字化

船舶的數(shù)字化研究將貫穿智能船舶發(fā)展的整個(gè)過程，但其在L1（DA）階段，顯得尤為重要，因?yàn)檫@是船舶實(shí)現(xiàn)智能化管理和控制的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)階段智能船舶的技術(shù)實(shí)踐方向。 通過船舶數(shù)字化升級能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，這將使船舶不僅是一種運(yùn)輸工具，更是一個(gè)航運(yùn)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，使船舶業(yè)務(wù)的范圍不僅局限于船舶建造，而是擴(kuò)展到全壽命周期的服務(wù)和管理，如設(shè)計(jì)優(yōu)化、建造優(yōu)化、設(shè)備維護(hù)管理、數(shù)字遠(yuǎn)程船舶檢查等。 此外，通過數(shù)據(jù)共享與分析，實(shí)現(xiàn)基于船基與相關(guān)方之間的數(shù)據(jù)互動，構(gòu)建遠(yuǎn)程海事監(jiān)管、數(shù)字化引航、陸運(yùn)海運(yùn)一體化物流管理，提升航運(yùn)整體效率［4］。

表2 國內(nèi)智能船舶等級劃分

2.2.2 船舶自主化

從L2（PA）到L5（FA）階段，機(jī)器開始在不同程度上參與控制，開始走向不同程度的自主發(fā)展。 在互聯(lián)的基礎(chǔ)上， 未來智能船舶的發(fā)展將在航行、停泊、裝卸、海上作業(yè)等各個(gè)工況下體現(xiàn)出自主控制能力的提高，通過機(jī)器逐步取代人員完成部分直至全部的進(jìn)化過程。 然而，船舶的運(yùn)行是復(fù)雜的，短時(shí)間內(nèi)，當(dāng)船舶遇到復(fù)雜或緊急情況，需要采取失效應(yīng)對措施時(shí)，仍需要人來參與，此時(shí)人的決策將發(fā)揮重要作用。

2.3 智能船舶的實(shí)踐

近年來，國內(nèi)外智能船舶的發(fā)展十分迅速，但現(xiàn)階段還主要集中在數(shù)字化升級和互聯(lián)互通上（L1 階段），取得了不少成功的實(shí)踐案例。

2.3.1 歐洲在智能船舶領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平

歐洲在2017 年5 月份公布了無人商船路線圖，爭取在2020 年在波羅的海實(shí)現(xiàn)完全遙控船舶運(yùn)營，到2025 年實(shí)現(xiàn)自主控制的商業(yè)海上運(yùn)輸。 2018 年11月28 日，瓦錫蘭公司在挪威海事局的現(xiàn)場監(jiān)督下順利完成了“Folgefonn”號渡船在無人干涉的情況下自動航行并自動靠泊的岸到岸測試，在完全無人干涉的情況下完成了3 個(gè)港口之間的自主操作。 2018年12 月初，羅爾斯羅伊斯公司和芬蘭國有渡船運(yùn)營商Finferries 在芬蘭圖爾庫市南部的群島成功展示了全球首艘全自動渡船， 這艘載有80 名乘客的“Falco” 渡船在芬蘭帕爾加斯和瑙沃之間完成了無人駕駛航行。 2018 年12 月， 在無人駕駛狀態(tài)下，“Suomenlinna II” 號冰級客渡船成功穿越了赫爾辛基港附近的測試區(qū)域， 通過了遠(yuǎn)程海試， 標(biāo)志著ABB 公司和赫爾辛基市交通運(yùn)輸局在無人駕駛航運(yùn)的道路上又向前邁進(jìn)了一步。

2.3.2 日本船級社聯(lián)手多家船企開展智能船工程項(xiàng)目

日本船級社（NK）已將研發(fā)智能船舶作為未來5 到10 年的重點(diǎn)工作， 成立了海事業(yè)大數(shù)據(jù)中心，與IBM 開發(fā)了相關(guān)軟件， 能通過收集機(jī)艙發(fā)動機(jī)、泵及溫度傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而提供設(shè)備優(yōu)化和維修等建議；與NAPA 公司合作研發(fā)了航線優(yōu)化支持系統(tǒng)，幫助船舶運(yùn)營商優(yōu)化航線及航行計(jì)劃，該系統(tǒng)也已在實(shí)船上得到應(yīng)用［5］。

由日本船舶機(jī)械與設(shè)備協(xié)會（JSMEA）牽頭，包括三菱重工、川崎重工、大發(fā)柴油機(jī)株式會社、東京計(jì)器株式會社、日本郵船、商船三井和日本船級社（NK）等多家造船、配套、航運(yùn)和檢驗(yàn)單位聯(lián)合組織開展了“智能船舶應(yīng)用平臺”（SSAP）項(xiàng)目研究，該項(xiàng)目研發(fā)周期為2014 年1 月至2017 年3 月，計(jì)劃投入120 萬美元。 該項(xiàng)目旨在建立船舶及岸上獲取船舶設(shè)備數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，不斷提高船舶的安全性與環(huán)保性。 目前該項(xiàng)目已進(jìn)展到第三階段（SSAP3）。

此外，日本郵船近日宣布完成了全球首次“有人自動航行船舶”的自主航行系統(tǒng)海上試驗(yàn)。 這是世界首次基于國際法規(guī)進(jìn)行的演示實(shí)驗(yàn)，完成了IMO 2019 年6 月最新發(fā)布的《自主駕駛船舶試驗(yàn)暫行指南》的各種試驗(yàn)項(xiàng)目。

2.3.3 韓國船企在智能船方面處于亞洲領(lǐng)先水平

現(xiàn)代重工在2010 年至2012 年實(shí)施了“智能船舶1.0”計(jì)劃，其主題是基于有/無線船舶綜合管理網(wǎng)通信技術(shù)的船舶主機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。 2013 年，現(xiàn)代重工開啟了以“經(jīng)濟(jì)、安全、高效航行服務(wù)”為主旨的“智能船舶2.0”計(jì)劃。 與此同時(shí)，現(xiàn)代重工還提出了“Connected Ship”（互聯(lián)船舶）的新概念，把船舶、港口、陸上物流信息一并提供給船舶運(yùn)營。2017 年，現(xiàn)代重工推出集成智能船舶解決方案（ISSS），為全球造船業(yè)中首例，其專有的信息和通信技術(shù)（ICT）能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)可靠的船舶導(dǎo)航和管理。 2017 年，三星重工與國際海事衛(wèi)星組織（Inmarsat）簽署諒解備忘錄，在其建造的船舶上安裝后者的Fleet Xpress 衛(wèi)星通信硬件。

現(xiàn)階段，韓國正致力于研制全船自動化程度達(dá)90%的高等級智能船舶，研發(fā)自航船舶試航中心、港界內(nèi)自航船舶遠(yuǎn)程航行控制中心，研究應(yīng)用服務(wù)及制度。

2.3.4 我國智能船舶正處于快速發(fā)展階段

當(dāng)前，我國智能船舶發(fā)展面臨較好的形勢。 國家政策導(dǎo)向明確，相關(guān)部門高度重視，船舶工業(yè)與航運(yùn)業(yè)積極投入，智能船舶相關(guān)科研取得有效進(jìn)展，智能技術(shù)工程化應(yīng)用進(jìn)行了有益嘗試，具備一定的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，市場前景廣闊。

總體來說，國內(nèi)的部分智能船舶相關(guān)技術(shù)理論較為成熟（環(huán)境感知技術(shù)、通信導(dǎo)航技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)、能效優(yōu)化技術(shù)、航線規(guī)劃技術(shù)等），已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用，但有些技術(shù)（安全預(yù)警技術(shù)、自主航行技術(shù)等） 理論缺少在真實(shí)環(huán)境下的驗(yàn)證，因此，智能船舶總體仍處于快速發(fā)展階段，還未完全成熟。 目前國內(nèi)已經(jīng)完成了L1 級智能船的研發(fā)工作。

中船集團(tuán)的智能船舶研發(fā)項(xiàng)目iDolphin 38 800 DWT 散貨船“大智”號于2017 年12 月交付，作為全球首艘獲得勞氏船級社智能船舶符號CYBERSAFE，CYBER-PERFORM，CYBER-MAINTAIN 和中國船級社智能船舶符號i-ship（N，M，E，I）的智能船，是我國智能船舶研發(fā)的最初嘗試，實(shí)現(xiàn)了智能航行、智能機(jī)艙、智能能效管理等功能，使船舶運(yùn)營更加符合安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的時(shí)代需求。

400 000 DWT 超大型智能礦砂船和308 000 DWT超大型智能油船項(xiàng)目包括智能系統(tǒng)研究、兩型4 艘智能船、智能船舶標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究3 部分，該項(xiàng)目從船舶總體設(shè)計(jì)出發(fā)，通過對功能的明確定義，感知點(diǎn)的整體布局，平臺的統(tǒng)一搭建和系統(tǒng)的深度集成，充分貫徹平臺和應(yīng)用的“1+N”的設(shè)計(jì)理念，旨在實(shí)現(xiàn)營運(yùn)節(jié)能5%的目標(biāo)， 并且滿足歐盟MRV 要求，大幅提升船舶航行安全與貨物安全，為智能船舶自主化的研究奠定基礎(chǔ)。

現(xiàn)階段智能船舶在國內(nèi)的商業(yè)實(shí)踐主要體現(xiàn)在船舶數(shù)字化，分為船基和岸基兩部分。

首先是船基智能功能，主要體現(xiàn)在以下功能上：

1）營運(yùn)能效管理；

2）船體性能監(jiān)測；

3）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷；

4）輔助避碰技術(shù)；

5）貨物管理；

6）數(shù)據(jù)輕量化。

其次是岸基數(shù)據(jù)服務(wù)。 智能船舶的應(yīng)用與船隊(duì)的管理密切相關(guān)，必須依靠岸基支持才能完成全部功能。 岸基服務(wù)是以船岸數(shù)據(jù)通信技術(shù)為手段，構(gòu)建具備船岸一體化功能的岸基智能支持中心，實(shí)現(xiàn)對智能船隊(duì)運(yùn)營的強(qiáng)大支持，主要包括以下服務(wù)功能：

1）面向業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)可視化；

2）基于營運(yùn)數(shù)據(jù)的船隊(duì)能效管理；

3）績效評估；

4）基于狀態(tài)的視情維護(hù)；

5）知識共享。

2.4 智能船舶的展望

隨著船舶數(shù)字化技術(shù)的日益成熟，未來智能船舶的發(fā)展將逐漸步入自主化階段。 船舶自主化意味著機(jī)器開始參與控制，船舶本身開始逐步具備自主靠離泊、自主航行、自主貨物管理等能力，船員將會逐步減少，直至實(shí)現(xiàn)完全無人化［6］。

目前IMO 已著手開始制定海上水面自主船舶（簡稱MASS）發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，MASS 的發(fā)展需要來自岸上的遠(yuǎn)程遙控和監(jiān)測等功能支持。以全船信息為對象，以大數(shù)據(jù)分析和處理為手段，實(shí)現(xiàn)船舶自主評估與決策能力從狀態(tài)監(jiān)測、輔助決策、遠(yuǎn)程遙控、有限水域自主航行直至完全自主航行過程中的不斷升級，因此自主評估與決策能力直接反映了智能船舶的智能化程度。 與傳統(tǒng)船舶相比，MASS 的主要特征體現(xiàn)在以下幾方面：

1） 總體布置：隨著船員的逐步減少，人為原因?qū)е碌氖鹿屎筒僮麇e(cuò)誤會大大降低。 船員的生活空間以及為船員配備的救生設(shè)備和通風(fēng)等系統(tǒng)等將逐步減少直至完全取消，最終實(shí)現(xiàn)全新的船型設(shè)計(jì)。

2） 決策控制：常規(guī)船舶的決策控制是“船長決策+船員執(zhí)行”模式，但在自主船舶中，將逐漸變?yōu)椤按蠙C(jī)器控制”+“岸基遠(yuǎn)程支持”的模式。

3） 系統(tǒng)架構(gòu)：船舶的各系統(tǒng)將從離散式轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱傮w集成+分布式”，便于操作和管理。

4） 能源類型：廣泛使用電池等易于管理和控制的新能源，進(jìn)一步降低至零排放。

5） 航運(yùn)模式：船舶作為航運(yùn)的重要載體，其智能化發(fā)展將帶動整個(gè)航運(yùn)模式的改變，通過單船的獨(dú)立運(yùn)作轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€(gè)物流鏈和協(xié)同管控，提升貨運(yùn)效率。

2.5 智能船舶未來研究重點(diǎn)

MASS 的本質(zhì)特征是高度自動化、 部分自主決策甚至完全自主決策和執(zhí)行，因此將對現(xiàn)行公約、船舶運(yùn)營及監(jiān)管、海上環(huán)境保護(hù)、船員群體、通信安全、船舶管轄等方面將產(chǎn)生深刻影響，是未來研究的重要課題。 在智能船舶未來的研究中，我們應(yīng)該關(guān)注以下重點(diǎn)問題：

1）信息安全。通信及網(wǎng)絡(luò)安全是研究智能船舶不可避免的重要環(huán)節(jié)，如何避免黑客攻擊、避免關(guān)鍵信息泄露等都是需要進(jìn)一步研究的問題。

2） 設(shè)備系統(tǒng)的可靠性。 在海洋環(huán)境下，電子產(chǎn)品及其應(yīng)用軟件，受空氣濕度、環(huán)境溫度、振動等環(huán)境因素干擾極大，惡劣的外部環(huán)境會直接影響其使用壽命或?qū)е萝浖А?對于無人船，智能系統(tǒng)的損壞可能引發(fā)嚴(yán)重的后果，其可靠性是亟需解決的問題。

3） 人工智能、先進(jìn)通信和傳感等新技術(shù)的應(yīng)用。 現(xiàn)在業(yè)界談?wù)摰闹悄艽盎疽浴按髷?shù)據(jù)”為基礎(chǔ)，運(yùn)用先進(jìn)的信息化技術(shù)，如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和匯集、大計(jì)算容量、數(shù)字建模能力、遠(yuǎn)程遙控、人工智能等。 如何運(yùn)用這些先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能船舶的感知、分析、決策、控制及成長，以更好地保證船舶的航行安全和效率，是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)技術(shù)跨界融合的研究關(guān)鍵。

4）法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。MASS 的發(fā)展將是一個(gè)長期的過程，國際海事相關(guān)法律和規(guī)則還處于梳理討論階段，相關(guān)公約的制定、修訂、完善預(yù)計(jì)需數(shù)十年時(shí)間，是智能船舶未來廣泛應(yīng)用的最大障礙。

5） 船員能力。 隨著智能船舶的發(fā)展，船舶配員將發(fā)生變化，船員崗位將逐漸從船上轉(zhuǎn)移到控制中心，給船員的知識結(jié)構(gòu)、能力要求帶來變化。

6）新的商業(yè)和運(yùn)營模式?；谥悄艽鞍l(fā)展帶來的新業(yè)態(tài)發(fā)展將給行業(yè)帶來方方面面的挑戰(zhàn)，如船旗國、港口國、船東、管理公司、保險(xiǎn)、物流、船級社等，需要通過業(yè)態(tài)的重構(gòu)或者流程再造來解決。

從目前智能船舶的研發(fā)進(jìn)展可以看出，船舶智能化水平還處在初級階段，已經(jīng)取了一些成功的商業(yè)實(shí)踐。 但是從全局來看，仍存在很多的問題需要關(guān)切和探討，包括船舶外部數(shù)據(jù)環(huán)境支持、智能船舶運(yùn)營規(guī)范（特別是船員配額的問題）、高可用的通信導(dǎo)航服務(wù)、信息安全問題、法律責(zé)任問題、船舶生態(tài)圈的技術(shù)支持等等，智能船舶的發(fā)展仍任重道遠(yuǎn)。

3 結(jié) 語

目前航運(yùn)業(yè)和造船業(yè)處在一個(gè)比較困難的時(shí)期，但國際社會和IMO 對船舶減排有著極大的期望和持續(xù)的壓力，同時(shí)世界科技發(fā)展突飛猛進(jìn)，新技術(shù)催生各行各業(yè)進(jìn)行著不斷的深刻變革。 作為船舶工業(yè)的從業(yè)者，一方面要深刻理解脫碳是社會和行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，將綠色發(fā)展作為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的源動力，另一方面要主動擁抱“大數(shù)據(jù)”“物聯(lián)網(wǎng)”“云計(jì)算”“人工智能”等先進(jìn)革命性技術(shù)，讓船舶工業(yè)的發(fā)展與新技術(shù)高度融合，把握綠色和智能這兩個(gè)本行業(yè)的發(fā)展趨勢，不斷推出引領(lǐng)市場的船型，實(shí)現(xiàn)船舶工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。