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拥抱互联 打造船舶领域的“Alpha Go”

作者:燕翔 发布时间:2017-12-20 浏览量:752

拥抱互联 打造船舶领域的“Alpha Go”
图片来自网络,版权属于原作者

引言:12月5日,由我国自主研制的全球第一艘智能船舶—iDolphin 38 800吨智能散货船“大智”号(英文名GREAT INTELLIGENCE)在上海海事展上正式交付使用。该船首次实现了智能船舶的实船自主研制并投入商业化运营,是全球首艘获得智能船入级符号(英国劳氏船级社和中国船级社)的真正意义上的智能船舶。近年来,“智能船舶”是业界的热门关键词之一,深受业界关注。随着这次两年一度的中国海事展的盛大开幕,船舶智能化,乃至无人船已经在中国落地生根,蓬勃发展。
可谓是春风得意马蹄疾,一日看尽长安花。在大数据互联网+的时代背景下,国家工业4.0以及一带一路倡议的政策支持下,船舶智能化已经成为当今船舶制造与航运领域发展的必然趋势。让船东“省钱、省力、省心”的这一梦想,打造船舶界的“ Alpha Go”已经离我们渐行渐近,请大家做好接船的准备吧!
 

互联网+孕育新一代船舶
物联网、云计算、大数据等新兴技术正在推动信息大潮的来临,与此同时一场工业智能化革命也正在酝酿。对于船舶行业而言,近年来智能船舶概念的出现以及智能船舶技术的日益发展,为智能航运的发展增添了动力。智能船舶的发展其实是一个循序渐进的过程,遵循着先局部后整体,先船上再岸上的原则。在海洋强国的使命号召之下,智能船舶的发展已是大势所趋。
中船iDolphin 38800吨智能散货船“大智”号(右图)的交付,标志着我国智能船舶的建造技术达到了世界领先水平。“大智”号是绿色海豚系列散货船之一的GD38的智能化升级版,总长约180.0米,型宽32.0米,设计吃水9.5米,载重吨约38 800吨,航速14.0节,由中国船舶工业集团研制。该船交付给招商局集团投入使用后,将主要用于中澳、东南亚航线的煤炭以及盐的运输。这艘船最大的特点是有聪慧的“大脑”,通 过对收集的数据和信息进行分析,能够提供航线优化的辅助决策建议,相当于给船长提供航线制定的帮手。
该船开创了全新的总体设计理念,实现了全船信息共享、自主评估与决策、船岸一体化,具备智能运行与维护、智能能效管理、智能航行等功能,能够降低营运油耗,大幅降低机舱设备事故,缩减设备维护时间,向船东提供全方位的数字技术和决策优化服务,提高船舶的安全、环保、经济、舒适性以及智能化水平,提升船队的能效和营运效率。
智能船舶以“大数据”为基础,运用实时数据传输和汇集、大容量计算、数字建模、远程控制等先进的信息化技术,实现船舶智能化的感知、判断分析以及决策和控制,从而更好地保证船舶的航行安全及运营效率。智能船舶的发展分为互联互通、系统整合、远程控制和自主操作等阶段。目前,智能船舶围绕船岸一体、系统整合、辅助决策等智能船舶发展的初级阶段开展。在此基础上,业界正在积极开展无人船的研发,开启了对智能船舶高级阶段的探索。未来智能船舶将会沿着从“仅需少量船员”到“岸上远程操控”再到“完全自动化驾驶”的路径发展。

 
抢占智能高地—海上互联成可能

在大数据时代背景下,船舶智能化已经成为当今船舶制造与航运领域发展的必然趋势。利用先进的网络技术和信息技术,推动船舶向数字化、网络化、智能化方向发展,让海上互联成为切实可行的计划,因此智能船舶决定了各国船舶工业在未来船舶市场的地位,成为各大造船国家的“必争之地”。
为在智能船舶市场抢占先机,日本、韩国、中国及欧美国家的不少船级社、造船及船机企业均积极投身于智能船舶的研制。其中,日本船级社、现代重工、MAN公司、卡特彼勒、ABB等在这一领域比较活跃。我国的中国船舶工业集团公司和中国船舶重工集团公司也都开展了相关的智能船舶项目。
日本船级社成立了海事业大数据中心,与IBM开发了相关软件,能通过收集机舱发动机、泵及温度传感器的实时数据进行分析,从而提供设备优化和维修等建议;与NAPA合作研发了航路优化支持系统,帮助船舶运营商优化航线及航行计划,该系统已在船舶上得到应用。日本邮船计划于2019年将一艘远程操控的无人货轮投入横跨太平洋的海试。
今年7月,罗尔斯•罗伊斯公司公开了其用在无人驾驶船队远程监控上的岸基操作控制中心的构想;现代重工与SK航运、Intel、微软韩国等宣布共建智能船舶服务生态系统;英国劳氏船级社(LR)发布了智能船舶入级指导文件。
现代重工则代表韩国智能船舶研发的最前沿。该公司与著名网络服务企业埃森哲合作,将利用现代重工已推出的智能船舶(Smart Ship),构筑将船舶、港口、海运、运载的货物、海陆货运物流等信息连为一体的智能船舶联网系统。据了解,目前,现代重工的Smart Ship已接单195艘,并交付了104艘。
中国船级社是中国唯一从事船舶入级检验业务的专业机构,曾在2015年12月发布了全球首个《智能船舶规范》,从智能机舱、智能航行、智能船体、智能能效管理、智能集成平台和智能货物管理六个方面进行规范制定。
我国对智能船舶的研制则在近几年加快。2013年,中船系统研究院在中船集团公司的指导下,与在该行业具世界顶尖水平的美国国家科学基金会(NSF)IMS中心联合成立了“海洋装备信息智能管理与应用技术创新中心”,以推动相关核心技术和产品的研发,此次38 800吨智能船更是将我国的智能船舶研制向前推进了一大步。

会“思考”的船“智”在何处—颠覆现有技术体系
未来会“思考”的船舶“智”在何处?随着智能设备与无线通信技术的发展完善,海上互联互通成为可能,智能化船舶将颠覆现有的技术体系,开启中国海洋经济新时代。
根据CCS的《智能船舶规范》将智能船舶的功能分为智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台,基本囊括了智能船舶所应具备的所有功能。所以智能船舶的七大关键技术是与船舶有关的信息感知技术、通信导航技术、能效控制技术、航线规划技术、状态监测与故障诊断技术、遇险预警救助技术、驾机一体化和自主航行技术。
技术层面,智能船舶现阶段尚有半数关键技术待深度开发。智能船舶关键技术被列为未来5年我国交通领域科技创新的重点任务之一。总体来说,信息感知技术、通信导航技术、状态监测与故障诊断技术已较成熟,得到实际应用,但在能效控制技术、航线规划技术、安全预警技术、自主航行技术这4项技术方面,还缺少真实环境下的验证。而与之相关的自动靠泊离岸、自主维修、自动清洗、自动更换设备部件、自我防护等同样趋于智能化发展。
而智能化最终是要实现无人驾驶,无人船的技术具有使用成本低,自动化程度高,续航时间长,智能化水平高,海况适应性强等特点,与传统的驾驶技术相比有着非常大的优势,是当前造船业,航海运输,海洋勘探等行业的主要的发展方向,同时也成为了现在船舶行业的主要的研究方向。目前,无人船舶技术一直都是自动导航与驾驶技术的基础。
同时也存在着许许多多的难题需要考察解决,比如,无人船舶在较远的海上区域执行任务的时候,因为活动范围较大再加上海上的通信条件的恶劣,所以如果采用在无人船舶技术中,自动导航和驾驶技术一直是基础,由于无人船舶通常在较远的海域中执行任务,同时活动范围较大,而且海上通信的条件又比较恶劣,所以采用传统的岸基控制中心再加上人工的控制模式,很难保证对通信的可靠性和连续性。

拥抱互联,打造智能船舶
“工业4.0”在船舶行业运用的核心技术是网络和实体融合、岸海一体的智能信息服务体系。通过运营企业和制造企业、设计企业和制造企业之间的信息共享,构建一个网络和实体融合架构。实现从设计、生产、运营到最后服务的全流程体系的融合,协同建立有高附加值的产业联盟,在全寿命周期中形成中国船舶工业的产业链。
第一步要先船后岸。这是因为现在国家高端船舶、一些高端系统更多国外采购,很多船都是国外的船东,在接受信息化方面相对更快一些,而且现在有些系统在国外的船东上有了广泛的应用。
第二就是先智能系统后智能船舶。在民用船舶高度自动化的今天,并不需要大拆大建,只要充分利用现有信息条件与增加少量相应硬件,建立具备船舶感知、分析、评估、预测、决策、控制、管理、远程支持等能力的人工智能体系,完成智能系统的应用,进而在船舶智能系统的应用与完善之中逐步整合,最终形成能够自感知、自评估、自预测、自组织、自重构一体的智能船舶。
第三就是以智能服务中心建设带动全产业链智能体系,这里面涉及到船舶的设计、生产、制造、使用、维护、售后、物流各个环节,目前已经开始启动这项工作。在船舶航海保障服务中心建设上,依托中船航海公司,计划在明年上半年对航海领域建立一个运营平台。主机保障方面,希望在海外的服务网络和中国船舶工业系统工程研究院的信息服务网络建成一个整体,实现主机保障数据中心的建设。此外还有总装建造信息服务中心、船东运营信息服务中心建设等。
智能船舶的技术虽然刚刚起步,很多技术还不成熟,但随着船舶技术、信息技术的发展,特别是“大数据”的智能应用,正推动着智能船舶的加速出现。未来10~20年船舶智能的发展将是决定未来船舶行业发展方向、船型变化、船员能力要求的重要因素。未来我们将看到越来越多复杂、尖端、高度自动化,甚至是无人的智能船舶航行于海上。
尽管研制和运用智能船舶和无人驾驶船舶代表当今信息时代、网络时代、大数据时代、智能时代航海科学技术的发展方向,尽管当前有关智能船舶和无人驾驶船舶的媒体报道热闹非凡,吸人眼球,而真正实现船舶驾驶自动化与航海智能化是百年大计,希冀中国船舶工业“春风得意马蹄疾,一日看尽长安花”的愿望能随着智能船舶早日到来。

(SIMIC 燕翔 编写)
参考文献:
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[2] 燕翔. 滨海扬帆正当时,船舶“智造”进入“无人”之境[J]. 海运纵览, 2017(2):31-33.
[3] 燕翔. 工业4.0下的中日韩三国船舶工业新演义——智能制造[J]. 海运纵览, 2016(9):31-33.
[4] 吴兆麟. 船舶驾驶自动化与航海智能化[J]. 中国海事, 2017(8):16-19.
[5] 船舶工业4.0之智能船舶[EB/OL]. 2016-07-20. http://www.cnss.com.cn/html/20 16/zcjs_0720/227288.html
 

来源:海运纵览-国际海事信息研究中心