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推动智能“双轮”驱动 迈进智能船舶新时代
发布时间:2019-09-29 18:58:18 | 来源:中国船舶新闻网 | 作者:陈璐
    “加快智能化转型是船舶工业实现质量变革的必然选择。”在今年4月召开的船舶工业智能化转型推进工作电视电话会议上,工业和信息化部党组成员、副部长辛国斌曾这样强调智能化转型对推动船舶工业高质量发展的重要作用,并督促各地方单位、造船企业、科研院所等按照《智能船舶发展行动计划(2019~2021年)》和《推进船舶总装建造智能化转型行动计划(2019~2021年)》有关要求,积极推进智能“双轮”驱动,努力助推行业高质量发展。
    从去年年底至今,随着两份“行动计划”的出台及相关工作的部署,我国船舶工业实施智能化转型发展的顶层思路逐渐清晰。与此同时,在主管部门的大力引导下,我国骨干船企、航运企业、科研单位等积极开展智能船舶实践探索。通过各方的共同努力,中国全面迈入智能船舶1.0新时代。

喜悦合力之下结硕果

    近年来,国际海事组织(IMO)大力推动实施“E-航海”战略,世界先进造船国家及企业纷纷进入该领域。在此背景下,2016年,由中国船舶工业集团有限公司所属上海船舶研究设计院组织并作为牵头单位,联合招商局能源运输股份有限公司、中船集团所属上海外高桥造船有限公司、大连船舶重工集团有限公司、中船集团所属中国船舶工业系统工程研究院、北京海兰信数据科技股份有限公司、上海船舶运输科学研究所、中国船级社(CCS)、哈尔滨工程大学等单位,启动“智能船舶1.0研发专项”工作。
    2018年11月,由外高桥造船为招商轮船建造的40万吨智能超大型矿砂船(VLOC)“明远”号命名交付。这是我国“智能船舶1.0研发专项”的首艘示范船,是全球最大的智能船舶,也是全球首艘获得DNV GL智能船符号的船舶。媒体对此报道称“‘明远’号的交付开启中国智能船舶1.0新时代”。
    今年3月15日,同样由外高桥造船建造的世界第二艘智能VLOC“明卓”号交付,标志着中国“智能船舶1.0研发专项”中VLOC建造项目圆满收官。
    6月22日,大船集团为招商轮船建造的全球首艘超大型智能原油船(VLCC)“凱征”号命名交付。这也是全球首艘获得CCS智能货物管理符号(C)的船舶。
    8月28日,大船集团建造的全球第二艘30.8万吨智能VLCC“新海遼”号交付。至此,“智能船舶1.0研发专项”全部收官,两型4艘船舶正式进入营运验证阶段。
    在“智能船舶1.0研发专项”中,除上海船院、外高桥造船和大船集团积极贡献了力量外,系统工程研究院发挥专业特长,牵头构建了智能信息平台、设备智能运行及维护系统;哈工程大完成了智能船舶仿真验证评估系统;海兰信集中突破了雷达小目标与全天候、全自动检测技术、光电辅助的目标检测以及船船通信等关键技术,解决了海上目标探测与跟踪等一系列难题;上海船舶运输科学研究所与其他研发单位协作,完成了船舶综合能效智能管理系统和矿物液化监控系统研发工作。同时,招商轮船作为船东,也全力支持并参与了该示范船的研发工作。
    “智能船舶1.0研发专项”中4艘船的智能系统均由我国企业自主研制,完全拥有自主知识产权。在上述单位中,海兰信是“智能船舶1.0研发专项”中唯一一家国内配套企业。“公司长期致力智能船相关技术和应用的研究,对船舶智能化和智能船舶的发展有着深刻的认识与丰富的积累。”海兰信总工程师李常伟在接受记者采访时说,2005年,该公司就开始进行船岸通信应用研究,相关导航产品系统均通过了CCS和DNV GL型式认可。在该项目中,海兰信主要负责制定通信接口标准和智能航行两大内容。一方面,借助前期多年在通信设计、应用和验证方面的经验,该公司承担了智能船网络系统设计、网络数据交换协议制定工作,构筑了智能船上的信息传输基础,并将其成功应用到4艘智能船上。基于这个通信接口技术,海兰信和上海船院向国际标准化组织(ISO)申请了智能船的数据通信标准,获得了预立项。这套通信技术兼顾了智能船上几乎所有数据类型,具有低延时、高传输效率等特点,是我国智能船舶未来在有向控制领域发展的基础。另一方面,基于此前的综合导航技术基础,该公司为4艘智能船加装了智能航行系统,使其具备了航线航速综合优化、瞭望增强、开阔水域的辅助自动避碰等功能。智能航行系统将自动更新海图数据,定时获取气象预报,帮助设计和优化航线;设计的航线可以直接发到执行器,令航线设计、优化工作非常简单、快捷。同时,增加并强化电子瞭望功能,改善夜间、大雾、大雨等能见度较差环境下的航行态势把握能力,系统自动提供自动避碰辅助决策,既可以提高航行安全性,也可以减轻船员压力。李常伟说:“这些智能系统的应用,让船员获得的信息更加精准,同时也减轻了他们的工作量,获得了船长、二副等的高度好评。”
    “正是由于专项各单位共同努力,解决工作和技术的问题,专项各项工作才能稳步开展。”在总结两型示范船成果时,上海船院智能船项目部主任李鑫如是说。

曙光抢占未来先机

    尽管4艘智能船顺利交付,但每型船最初的建造过程也并非“一帆风顺”。外高桥造船董事长王琦在总结智能船舶经验时曾提出:“智能船舶的设计建造对当时的传统造船模式提出了新的挑战。”
    与传统的 VLOC 相比,“明远”号增加了很多特殊的测试项目,例如电磁兼容性测试研究、辅助避碰功能验证、全船统一网络信息平台测试等。信息感知和传输的准确性将直接影响智能船舶的辅助决策科学性,乃至船舶航行的安全性。为了进行这项测试,外高桥造船结合电磁干扰对船用电子设备和信号传输的影响,开展了电磁兼容测试方法研究,通过对船上干扰源进行分析,并从设计、工艺等途径总结抗干扰的优化措施,填补了民船领域相关测试和研究的空白。
    网络信息平台不仅仅是在船上建立一个局域网络,而是为所有智能应用提供统一信息服务的平台,整个系统和应用是强耦合的。以首艘示范船“明远”号为例,在系泊和航行试验中,外高桥造船和上海船院一道,联合系统各主研单位、CCS和DNV GL开展了网络风暴、网络攻击等从未在商船上做过的测试,为今后智能船舶的建造积累了宝贵经验,并形成一套有效的方法。
    类似的复杂情况也给另外两艘智能船的建造方大船集团造成了不小的压力。与外高桥造船建造、上海船院设计的“明远”号VLOC不同,“凱征”号VLCC的生产设计和详细设计均出自大船集团,上海船院负责这艘船的智能系统总体设计和集成。面对十多家系统设备厂商集中在船上安装调试的现状和智能系统首次安装遇到的难题,大船集团设立了智能船舶总协调负责人,专门负责智能设备或系统的施工,组织召开智能船舶周例会,集中讨论智能船舶施工难点,使各项问题得以快速有效解决。在大船集团项目组的统一协调下,各参研单位全力配合,仅用45天就完成了所有智能船舶设备调试报验,为按期试航提供了坚实保障。大船集团“凱征”号项目总设计师李志鹏告诉记者:“智能液货软件编制之初,存在界面粗糙、辅助功能不足等问题。大船集团和中国船舶重工集团有限公司第七〇四研究所设计人员数百次反复修改,多次评审,最终优化了几十个界面,完善了21项辅助决策功能,使其直观而且功能强大,系泊和航海验收工作一次成功,受到船东称赞。”目前,该系统已设计辅助决策21类,参与辅助决策的数据点为231个,能为船员快速找到并解决问题提供技术帮助。
    据李鑫介绍,这两型船都具备统一的网络信息平台,这是全船的数据高速公路,也是智能应用的基础和平台;具备辅助自动驾驶、综合能效管理、设备运行与维护、船岸一体通信以及货物管理等功能。区别在于,VLOC的货物管理体现为矿物液化监控,VLCC则体现在智能液货管理。目前,“智能船舶1.0”将智能化程度定义在辅助决策的层面,即通过智能应用为船员分析船舶运行情况,提供优化建议,从而弥补船员在监控、经验、决策等方面的客观不足。由于4艘船都已经达到了上述相关技术要求。因此,其全部交付标志着我国进入智能船舶1.0新时代。
    “摸着石头过河”的经历虽然痛苦,但前期的付出换来的不仅是初尝硕果的喜悦,还有对未来的信心。
    “目前,我国智能船舶发展进程与世界主要造船强国基本保持同步。”一位从事智能船舶研发的内部人士介绍,尤其是国家相继出台了《智能船舶发展行动计划(2019~2021年)》《智能航运发展指导意见》等文件,一方面鼓励常规船舶智能化升级,另一方面指导企业加快科技创新,积极推动智能船舶迈上新阶段,从而加快构建新的市场竞争优势。
    李常伟认为,有了政策的引导,企业对于发展智能船舶的意识也要随之进行转变。“1.0时代对于后续而言是一个基础,发展智能的方向不能变、步伐不能停,未来的智能概念不会仅仅停留在硬件产品上,而是展现在船舶全生命周期内的服务。因此,要将智能技术继续往船东营运过程中融入和提高,实现我国配套装备实际应用过程中动态性能和智能化升级。”他强调:“在智能船领域的竞争中,幸存的将只有最顶尖的设备。”
    “未来10~20年是船舶智能化发展的关键时期,智能船舶的发展方向、船型变化以及船员能力要求的变化都将逐渐清晰。”王琦认为,我国广大船企、科研院所应深入研究其中特点,大力开展技术研发,努力抢占先机,在《智能船舶发展行动计划(2019~2021年)》的指引下,通过加强国际交流和产学研合作,强化人才建设,实现从前端设计、建造、应用到后端运营、维护、物流信息共享,打造智能船舶数据完整生态链,进一步加大理念、技术和管理创新力度,积极推进智能技术工程化应用。
    不过,也有业内人士提出,由于我国目前智能船舶发展仍处于初级阶段,面临较多的技术挑战,因此,船企不应盲目跟风,应充分且系统地考虑整个行业智能化的过程,根据自身实际情况开展相关研究,循序渐进、逐步铺开,在相关关键技术成熟且实现整个船舶生态圈的技术支持与协调发展的前提下,对智能船舶的设计和建造进行集中重点发展。

 

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