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海洋卫士压载水

不忘“来时路” 智能船舶继续向前进发

2020-08-12 10:06:55
来源:航运交易公报 编辑: 国际船舶网 我有话要说

幸运赛车登录智能船舶的概念,随着信息技术的发展而出现,自2010年代后5年成为船运业的热门概念。

欧洲在这一领域走在前沿,并早已在自主航行船舶领域——智能船舶的高级阶段,开展研究。2016年,罗尔斯•罗伊斯发布的无人驾驶货船岸基控制中心运营版本,生动展示了“无人航运”的概念。DNV GL、法国船级社以及康士伯格等也分别与合作伙伴在自主航行船舶领域进行探索。“一千个哈姆雷特心中有一千艘智能船舶”,业界对智能船舶充满想象。

如今,回看这些项目,有些饱受争议也有个别被搁置,罗尔斯•罗伊斯也于2019年被康士伯格收购。然而,这些项目的探索为智能船舶的发展作出了一定贡献,“智能船舶是船舶行业发展的一个必然方向”更成为业界共识。2019年6月,国际海事组织也批准了有关海上自主水面船舶试验的临时指南。

幸运赛车登录在此背景下,中国正从推动智能船舶等智能航运要素的建设,向建设智能航运体系目标进发。

欧洲研究聚焦短途运输船

对于船舶制造业的核心技术,业界有一个共识——“标准掌握在欧洲企业手中”。在智能乃至自主航行技术研究上,欧洲企业与机构仍走在前列。但是,展开各个自主航行研究项目的细节,也发现欧盟在其中的促进甚至主导作用。

幸运赛车登录在不到10年间,欧洲对自主航行技术的研究,已经从早期探索发展到了实船的应用性试验,船型聚焦于短途运输船。欧盟在自主航行技术研究上起到了相关作用,康士伯格、罗尔斯•罗伊斯等企业,DNV GL等船级社,SINTEF等研究机构以及多所高等院校,都在自主航行技术的研究上各尽其力。

早期探索

欧洲在自主航行技术领域早期的探索性项目主要有MUNIN、ReVolt和AWAA项目,各项目主旨和试验船型不同,均取得了积极的研究成果。

MUNIN项目

幸运赛车登录MUNIN项目(2012—2015年),是在自主航行船舶领域较早的合作项目之一,为欧盟联合具有科学和工业背景的以Fraunhofer CML为首的8个合作伙伴共同发起。MUNIN项目,总预算为380万欧元(其中290万欧元资金来自欧盟),主攻自主航行技术概念的开发与研究,并从技术、经济、法律等角度论证自主航行船舶的可行性。

MUNIN项目以散货船“Automat Seaways”号为试验船舶。在试验中,装载3.5万吨纸浆的“Automat Seaways”号船,从瑞典哥德堡港出发,开往南非开普敦港,在开航40分钟后切换为自主航行模式,引航员离开船(机舱中仍保留3人进行机械维护),单向航程持续1个月时间。

幸运赛车登录根据试验,MUNIN项目散货船在不改变船舶原有结构情况下,通过加装自主航行和重油智能运行系统,经济性显著增加。根据测算,船舶在25年的生命周期内,可以增加约700万美元收益。

ReVolt项目

幸运赛车登录ReVolt项目(约2014年),是由DNV GL发起的自主航行概念研究项目。“ReVolt”号船是100TEU型概念船,使用电池供能,航速为6节,在各段航程小于100海里的路线上航行。

幸运赛车登录“ReVolt”号船有多种优势,首先,由电池提供能量,需维护零部件数量减少;其次,平均航速低,节省燃料消耗;第三,船上无需船员,降低人为因素导致的事故发生率。按试验测算,如果该船服务期限为30年,则其生命周期内可节约3400万美元成本。

AAWA项目

幸运赛车登录AAWA项目(2015—2017年),是将高等院校、船舶设计机构、设备制造商和船级社集合到一起(见表),共同探究实现自主航行技术应用所需解决的经济、社会、法律、监管和技术问题,并为下一代高级船舶解决方案制定规范和初步设计方案。AAWA项目从芬兰国家技术创新局获得660万欧元的研究资金。

幸运赛车登录2016年,罗尔斯•罗伊斯发布《AAWA项目白皮书》,并规划了到2035年的发展目标。规划目标中预计2020年实现利用远程支持和特定功能操作来逐渐减少船员;2025年实现近海无人船舶的远程控制;2030年实现远洋无人船舶的远程控制;2035年实现远洋船舶的自主航行。

幸运赛车登录AAWA项目探索取得了大量成果,罗尔斯•罗伊斯决定将项目的成果在营运船舶上实现应用。该项目选用芬兰国有轮渡运营商Finferries 的2012年投入运营的车客渡船“Stella”号(总长64.4米,型宽12.7米)。根据资料,罗尔斯•罗伊斯在“Stella”号船上安装传感器阵列,并在不同运营和天气条件下进行一系列测试。在这过程中,“Stella”号船正常运营于芬兰科波尔与豪特谢尔港之间。

AAWA项目结束后,下一阶段的SVAN项目开启。

实船建设

幸运赛车登录经历早期探索后,肥料生产商Yara联合康士伯格建造可完全自主航行船舶,而罗尔斯•罗伊斯试图把在AAWA项目中取得的成果应用在已投入运营船舶上。

幸运赛车登录Yara Birkeland项目

Yara Birkeland项目(2017—2023年),发起方为Yara和康士伯格。“Yara Birkeland”号船是120TEU型敞口船,使用电池供能,设计航速6~10节。按照计划,该船应在2020年交付,并在Yara的Porsgrunn工厂装载货物,运至Brevik(7海里)或Larvik(30海里)。整个航程均在挪威境内。

按照规划,“Yara Birkeland”号船投运初期将配备船员,之后转为远程控制运行,最终完全自主运行。

幸运赛车登录5月,“Yara Birkeland”号船体部分由罗马尼亚的Vard Braila船厂完成,并被拖至挪威的Vard Brattvaag船厂舾装。在Vard Brattvaag船厂,该船将装载各类控制和导航系统,并进行交付前的各种测试。

幸运赛车登录然而,6月,Yara突然宣布:“由于新冠肺炎疫情的蔓延和全球经济的变化,我们决定暂停该船建造。”

SVAN项目

幸运赛车登录SVAN项目(2018年),是由罗尔斯•罗伊斯与Finferries联合发起,以将AAWA研究项目的成果落地。SVAN项目的试验船是1993年投入运营的车客渡船“Falco”号(总长53.8米,艏艉同型)。

2018年底,罗尔斯•罗伊斯与Finferries在芬兰图尔库市以南群岛展示了全球首艘无人驾驶渡轮:“Falco”号船在帕尔加斯与瑙沃之间完成了无人驾驶航行,并在遥控操作下顺利返航。Finferries岸上遥控操作中心设在距芬兰图尔库市中心50公里处,船长在此监控船舶的无人驾驶航行,并在必要时进行人工控制。

幸运赛车登录根据资料,“Falco”号船通过采用传感器融合和人工智能技术来探测物体和避免冲撞,利用自动导航系统实现自动靠泊。在正式展示前,罗尔斯•罗伊斯已经对“Falco”号船的试航进行了约400小时的监控。

幸运赛车登录遗憾的是,克拉克森相关信息显示,“Falco”号船目前正呈闲置状态。也有专业人士对SVAN项目成果持怀疑态度:“‘Falco’号船完成了无人驾驶试航行,只说明自主驾驶是可能的。但这并不意味着,在决策周期内没有船员的介入会使得船舶更安全。”

无疑,在自主航行研究中,罗尔斯•罗伊斯是先驱,其研发的集成控制系统已经颠覆传统,且借力谷歌的云机器学习引擎训练智能感知系统,通过因特尔芯片处理自主航行系统中的数据。前行至此,2019年4月,罗尔斯•罗伊斯的船舶业务却被康士伯格收购。

迈向应用

经过多年探索,欧盟加大在自主航行船舶研究方面的主导力度,选择船型上更趋向实际应用。

Autoship项目(2019—2023年),通过在不同环境下运营的2艘船舶上安装和测试自主航行设施,加速新一代自主航行船舶发展,并为欧盟未来5年实现船舶自主航行制定商业化路线图。Autoship项目获“欧盟地平线2020研究与创新计划”资助,预算资金为2960万欧元(其中欧盟提供2100万欧元),以康士伯格与挪威研究机构SINTEF及一些欧洲伙伴为合作研究方。

幸运赛车登录Autoship项目应需求选择2艘船舶做试验,其中为渔业养殖场运送饲料的船舶,将选用Eidsvaag航运旗下杂货船“Eidsvaag Pioneer”号,装备远程控制操作和自主航行系统。“Eidsvaag Pioneer”号船在挪威沿海和脆弱的峡湾区作业,把鱼类饲料运往养殖场。“Eidsvaag Pioneer”号船将被用于测试和进一步开发有关完全自主航行系统、智能轮机系统以及自主诊断、预测和操作调度的关键技术。此外,“Eidsvaag Pioneer”号船也将被用于测试和持续开发能够显著提升网络安全性的技术,以及整合船舶到升级的电子基础设施中的技术。

幸运赛车登录在港口间驳运货物的船舶,将选择比利时Blue Line物流旗下托盘穿梭驳船。该船将在欧洲的运河上作业,在大型集装箱港口间驳运货物。1艘自主运行驳船的年货运量,与7500辆卡车的年货运量相当,并将减轻陆上的拥堵和减少尾气的排放。

康士伯格首席执行官表示:“欧盟对内陆水运的需求不断增长。Autoship项目的研究结果将促使欧洲货物运输从公路转移到水路,促进运输更加安全和绿色。”

幸运赛车登录毫无疑问,自主航行船舶将逐步成为主导性水上运输工具,但是这条路仍旧漫长。首先,现有法律、国际公约以及保险体系等,并不是为自主航行船舶量身订制的,尚存诸多不合理之处;其次,道德问题始终是制约自主航行技术商业化和大规模普及的因素;另一个困扰自主航行技术商业化的因素是失业问题。

中国向建设智能航运体系目标进发

幸运赛车登录随着欧洲对自主航运和智能技术的研究进入应用性阶段,中国也按下了智能航运发展的加速键。党的十九大报告提出“建设交通强国”,中共中央、国务院于2019年9月印发《交通强国建设纲要》,交通运输部随之联合多部门印发《大力推进海运业高质量发展的指导意见》后,又印发了《智能航运发展指导意见》,为新时代水运业高质量和智能发展指明了方向。在此背景下,7月15日,中国船舶集团与交通运输部海事局签署《战略合作框架协议》,在智能航运领域,双方将开展智能船舶、智能航保、智能交通管理系统及智能检测监测技术合作,共同编制智能航运发展规划等。

实际上,作为航运与造船大国,中国政府一直在积极推动智能船舶技术的发展,从《中国智能船舶政策与规范发展路线图》来看(见图),2018年以来有加速发展趋势:2018年,工信部等三部门联合发布《智能船舶发展行动计划(2019—2021年)》,要求全面强化顶层设计、突破关键智能技术、推动船用设备智能化升级;2019年,交通运输部等七部门联合发布的《智能航运发展指导意见》提出,以2025、2035和2050年为3个时间节点,逐步形成以充分智能化为特征的新业态,逐步形成高质量智能航运体系,为交通强国建设发挥关键作用;中国船级社分别于2015、2018和2020年发布智能船舶相关规范。

幸运赛车登录过去几年来,在顶层设计下,中国在智能船舶研究与建设上取得了阶段性成果,而从政策的主导看,智能航运体系的建设成为交通强国建设的一大目标。

智能船舶建设取得阶段性成果

与欧洲的自主航运以短途运输船作为试验船型略显不同,中国在智能船舶领域的探索向大型远洋货船拓展。

2019年5月, 1.35万TEU型智能船舶“荷花”号在沪东中华造船交付。“荷花”号船的成功交付,是中国多家单位通力合作的成果,中远海运集团旗下上海船舶运输科学研究所作为牵头单位,联合原中船集团第七〇八研究所、中国船级社、中远海运集运、中海电信、中远海运科技等单位协同开展智能船舶关键技术研究,共同打造“荷花”号船。

据了解,通过搭建汇集各类功能系统的集成平台,“荷花”号船具有智能机舱、智能能效、智能航行等功能,面对船舶远航出现的复杂海况与气候变化,具备智能应对能力。与此同时,“荷花”号船在运营过程中产生的海量数据资源,可用于信息共享和价值挖掘,并为打通航运企业上下游的数据链路,提供协同应用和增值服务,有利于智能航运体系的构建。

幸运赛车登录此外,经过一段时间示范验证,“荷花”号船的船岸一体的岸基条件被创建,满足中远海运集运对船舶航行、设备维保、能效管理等远程管控需求。

幸运赛车登录除了大型智能集装箱船的投入运营,近年来中国在智能矿砂船和油轮的研究与建设上也取得了一定成果:上海外高桥造船先后交付40万DWT级智能超大型矿砂船 “明远”号和“明卓”号;大船集团先后交付30.8万DWT级智能超大型油轮 “凯征”号和“新海辽”号。

作为“智能船舶1.0”专项首艘示范船,“明远”号矿砂船已实现辅助自动驾驶、能效管理、设备运维、船岸一体通信、货物液化监测等5大智能模块功能。而招商轮船极为重视的智能油轮“凯征”号不但能自动感知和获得油轮自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据,且在油轮航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行。

幸运赛车登录推动智能航运体系建设上等级

近年来,随着大量研发资源的快速涌入,智能航运关键技术成果频现:多艘大型智能船舶投入运营;青岛港自动化集装箱码头完成基于5G连接的自动岸桥吊车控制操作;重点水域和港区E航海示范工程建设,在提高助航效能、保障船舶航行安全等方面发挥了重要作用;以“智慧海事”为代表的监管系统得到了深入应用等等。

在此背景下,中国顶层出台相关政策,支持智能航运体系的建设。根据《智能航运发展指导意见》,智能航运包含智能船舶、智能港口、智能航保、智能航运服务和智能航运监管5大基本要素。

幸运赛车登录业内专家表示:“5大要素均需在中期内迈向更高的智能层级:在智能船舶方面,智能感知、智能导航和智能控制等为关键技术方向,提升智能船舶航行的操纵性、安全性和实用性。在智能港口方面,提升港口的数字化与信息化水平,实现港口设施与装备的现代化、生产作业的自动化、运营组织的智能化以及管理决策的智慧化。在智能航保方面,建立数字化群体感知、广泛互联、精准服务、安全交互的新型体系,数据中心借助卫星互联网,链接现实世界和赛博空间。在智能航运监管方面,能够自动实现船舶违规行为的监测和判别,具备对机器驾驶和机器操作风险的监管、评估和干预能力。”

与此同时,业内专家表示:“除了智能航运要素的不断升级外,智能航运体系的融通发展未来也将通过4个阶段的发展走向成熟 :第一阶段,互联互通的初级阶段;第二阶段,系统整合阶段;第三阶段,远程控制阶段;第四阶段,自主操作阶段。”

显然,中国企业正在加快建设智能航运基本要素,这将持续推动智能航运体系建设不断向更高层级迈进。

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