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張寶晨:智能技術疾進,無人船時代將加速到來

2020-01-06 16:15:00
來源:中國船舶報 編輯: 國際船舶網 我有話要說

隨著“蛟龍”號載人潛水器、“雪龍2”號極地科考破冰船、“深海勇士”號4500米級載人潛水器、全球首艘30.8萬噸超大型智能原油船(VLCC)等智能船舶不斷問世,航運和造船業正在加速朝智能、綠色、安全、高效方向轉型,智能化、輕量化、綠色環保成為船舶技術研究方向。日前,交通運輸部水運科學研究院學術委員會主任張寶晨表示,隨著智能航運技術不斷發展,航運企業要么成為物流平臺運營商,要么成為物流平臺運營商的聽命者;傳統的船舶管理企業在貨運領域可能被新的形式取代;航運監管必須采用與智能航運技術相適應的理念、思路、方法和模式。智能航運不僅會把我們帶入船舶貨運無人化時代,還將導致傳統航運業的深刻革命,會為我國從航運大國走向航運強國提供重大機遇。

智能航運技術發展、將帶來無人船時代

當前,隨著投資成本、運營成本加重,以及多元業務沖擊,港口和航運主要上市公司主營業務貢獻較低,加上船員結構性短缺,特別是高級船員近年來呈負增長趨勢,航運業正面臨嚴峻挑戰。為此,張寶晨表示,基于多方因素,科技發展為智能航運特別是為船舶貨運無人化提供了可能和條件,智能航運時代正在快馬加鞭趕來,將導致全球航運業態再造和無人船舶貨運時代的到來。

“智能航運技術目前在國內外都處于發展初期。”張寶晨表示,近年來,各國政府與國際組織非常重視并支持智能航運發展。英國和歐盟都確定了發展智能航運的戰略目標,日韓也已為此深耕多年。國際標準化組織(ISO)TC8-353項標準發布,制定了《智能航運標準化路線圖》;歐盟公布了推進自主航行船舶研發計劃,宣稱2020年在波羅的海實現遠程遙控船營運,2025年實現自主航行商船全球營運;英國發布了《海事2050戰略》,將技術開發放在未來發展的核心位置;英國勞氏船級社(LR)發布了智能船舶入級指導文件;荷蘭政府海事機構宣布全部內河水域和12海里沿海海域均可開展智能航行測試。未來15年將是發展和應用智能航運技術的關鍵期。

我國也確定了未來30年發展智能航運的指導思想、基本原則、主要任務和保障措施。2018年12月,工業和信息化部、交通運輸部、國家國防科工局發布《智能船舶發展行動計劃(2019~2021年)》。2019年5月,交通運輸部等7部門發布《智能航運發展指導意見》,旨在加快現代信息、人工智能等高新技術與航運要素的深度融合,培育和發展智能航運新業態。該意見明確了4個階段發展目標:到2020年底,基本完成我國智能航運發展頂層設計,理清發展思路與模式,組織開展基礎共性技術攻關和公益性保障工程建設,建立智能船舶、智能航保、智能監管等智能航運試驗、試點和示范環境條件。到2025年,突破一批制約智能航運發展的關鍵技術,成為全球智能航運發展創新中心,具備國際領先的成套技術集成能力,智能航運法規框架與技術標準體系初步構建,智能航運發展的基礎環境基本形成,構建以高度自動化和部分智能化為特征的航運新業態,航運服務、安全、環保水平與經濟性明顯提升。到2035年,較為全面地掌握智能航運核心技術,智能航運技術標準體系比較完善,形成以充分智能化為特征的航運新業態,航運服務、安全、環保水平與經濟性進一步提升。到2050年,形成高質量智能航運體系,為建設交通強國發揮關鍵作用。目前,交通運輸部正在制定《智能航運發展三年行動計劃》。

發展應用核心技術、掌握智能航運主導權

近年來,全球智能航運發展正在提速,這離不開智能航運技術的迅速發展。英國PREMARE公司、IBM公司等聯合啟動了“五月花號”自主航行船項目;新加坡成立自主&遠程操作船舶卓越中心;我國13500TEU智能集裝箱船“中遠海運荷花”號、全球首艘超大型油船“凱征”號相繼成功交付。這些均表明,智能船舶技術取得多方面突破,關鍵技術正在轉向商業化應用。

張寶晨指出,智能航行技術是智能船舶的核心技術,無論智能船舶技術包含多少分支,其中智能航行技術即用于實現船舶遠程駕駛、自動靠離泊和自主航行的技術才是核心。相對核心技術而言,智能船舶的其他技術類別在較大程度上都是使船舶整體或其系統、裝備滿足智能航行需求的技術。船舶智能航行技術的本質是運用現代感知、通信、網絡信息、大數據和人工智能等技術,取代在船駕駛員眼、耳、腦、手、口,實現船舶航行。目前,國家重點研發計劃項目“基于船岸協同的船舶智能航行與控制關鍵技術”正在實施中,該項目提出船岸協同理論、智能航行技術等級劃分和船舶智能航行與控制系統構建等6項方案建議指南,將分別在長江干線、長湖申運河航線和青島沿海典型海域新建3艘示范船,用以研究成果集成。

未來,船舶智能航行技術發展將呈現以下趨勢:一是從技術研發走向全面開展實船驗證,理論認識逐步取得共識;二是成熟技術逐步廣泛應用實船,旨在降低在船船員勞動強度和提高安全冗余;三是智能航行核心技術加快成熟帶動智能航行支持技術發展,促進智能船舶商業化應用;四是商業化應用和各種形式各種類別示范工程推動集裝箱船、客渡船、公務船和消防等特種船智能化技術集成應用;五是技術創新聯盟化。

不過,張寶晨也指出,狹窄水域的多智能體避碰如何實現、大風浪條件下的高質量避碰、船舶動力推進等系統的高可靠性如何實現、網絡信息安全如何保障……這些船舶智能航行技術的關鍵難點都需要通盤考慮。誰掌握了智能航運的關鍵技術并實現了廣泛的商業化應用,誰就掌握了全球智能航運發展的主導權。

傳統航運與現代技術融合、有人船與無人船并存

智能航運是傳統航運要素與現代通信、信息、傳感和人工智能等高新技術深度融合形成的現代航運系統與業態,是航運業未來發展的必然趨勢。智能航運包括智能船舶、智能港口、智能航保、智能服務和智能監管等五大要素。

張寶晨表示,智能航運及其要素的先進程度主要取決于其當時所采用的關鍵技術的先進性和成熟度,但對于具體要素、內容和企業而言,其先進程度則主要取決于對投入產出比的考量。對于一個小型件雜貨港口而言,假如大量投入高級別智能化建設不能獲得回報,就不如在必要的環節或局部實施適當級別的智能化,而不是追求生產作業管理的無人化。所以,無論智能航運技術發展到何種程度,都會存在航運形式和市場主體的差異性。

與此同時,智能航運的發展首先將經歷從自動化向智能化的演變過程。自動化集裝箱碼頭、自動化船閘等具有相對固定作業操作模式的工作先實現自動化,自動化在航運作業的某些環節代替了人類重復性的勞動。而存在多種決策操作可能,存在多種不確定性因素影響,需要分析判斷,并作出多種決策的船舶駕駛則屬于智能的范疇。航運各個環節實現智能化,構成一個相互依賴、充分銜接統一的作業系統則構成來了智能航運。因此,智能航運的發展將經歷簡單的智能化、部分的智能化、高度智能化、完全智能化的過程,從實現為人提供輔助決策到部分過程自主,再到航運要素自主,最后實現航運運輸系統的自主。隨著航運智能化性能的不斷提高,航運參與人員數量將不斷減少。

不過,張寶晨也指出,無論智能航運發展到何種階段,有人船與無人船將共存,不同智能等級將同時被使用。智能航運發展既是一個水平由低到高不斷提升的過程,也是在各個階段都會存在差異化的發展過程。“船舶貨運無人化正在向我們走來,但這并不意味著所有船舶都要無人化。是否要無人化,關鍵取決于客觀實際是否需要。”張寶晨表示,未來的水上交通社會是有人船和無人船并存的社會;未來的船舶工業要滿足有人船和無人船兩種造船需求;未來的航運監管要同時面對無人與有人兩種船舶并存的治理與服務需求。因此,有人船無人船并存是未來水上交通的終極形態。

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