關于智能符號在集裝箱船的應用

陸毅華,周曉瑩，伍蓉暉，黃麗萍

（廣州文沖船廠有限公司，廣州 510715）

1 引言

船舶智能化熱潮興起，業內期待智能技術在船舶營運管理與能效排放方面帶來令人振奮的效益。船舶智能化技術的發展，不僅能實現智慧﹑方便﹑經濟﹑環保的造船技術理想，也會帶來運營管理技術的革新，只是目前業界在實船智能化目標選擇﹑應用技術水平﹑效果評估方面尚持較謹慎的態度。

世界智能及網絡化技術已經達到了相當高的水平，船舶智能化是造船技術發展的一個方向，但目前還未能將船舶智能化涉及的標準﹑技術﹑法規等較好地整合，其原因在于：

（1）船舶智能化不屬于安全性要求，各船級社只能將其歸入附加符號中；

（2）船舶智能化具有功能開放性和概念快速發展的特性，具體需求由客戶定制，其功能及應用技術還在快速發展中，在目前情況下如果強行定義，一旦實施就可能過時，目前已知的船檢對船舶智能檢驗方式是CASE BY CASE；

（3）智能技術所需的通用網絡平臺性能及海事衛星通訊能力存在較大的瓶頸，其費效比甚至不能和大型遠程無人機的控制網絡功能類比；

（4）船舶智能化從概念而言，只要某個功能具有記憶﹑學習優化并據此對某種控制論軟件進行臨機決斷的能力都屬于智能化，但認證這種智能化各船級社卻有不同的看法和標準，比如CCS與LR在船舶智能化符號歸類概念和要求方面就有些不同，其他船級社還沒有作出指引。

分析各船級社對船舶智能功能符號定義和實船報驗情況，可以為集裝箱船應用智能符號從選用到技術實現方法上都能提供有益的參考。

2 各船級社對船舶智能符號要求及定義要素

CCS是目前世界上第一家具體明確智能船要求的船級社，規定了入級符號和具體功能及檢驗要求；LR船級社提出了智能船的概念體系和擬應用的智能符號，但目前還沒有見到具體的指導文件；其他船級社暫未見發布相關服務及指引。

2.1 CCS對智能船功能的理解與符號要求

基于對定義符號所代表船舶智能化能力逐項認定，每個智能符號體現了過程控制的管理技術，包括對監測﹑分析軟件﹑評估報告﹑輔助決策或視情決策能力的要求。大體情況如表1所示。

表1 CCS船級社智能符號要素說明

由表1可見，CCS的智能體系是基于智能集成平臺綜合的可逐項進行的智能功能認證體系，對平臺安全﹑效能認證要求較高，如果認證后系統發生了變動就要再次進行認證。

2.2 LR船級社智能符號要素說明

LR船級社在來往會議記要和郵件闡述中，表明其智能船舶是基于具有安全級別的可遙控開放網絡平臺系統的綜合評估體系，是在平臺加入系統安全和功能認證下的程序及系統或設備集成。2017/12/V2.0版本，直接明確為經過風險評估的利用IT（信息網絡技術）或OT（操作技術）實現傳統意義上是由船員決策或操作的船舶控制工作，無論其是有人還是無人船舶，而且入級評估內容包括與此符號相關的船上及岸上相關能力的評定。

船員/本船自控系統/岸基授權介入，對操作（監測﹑分析﹑決策﹑調整﹑控制）由可開放的遙控網絡平臺實現。

船舶智能化符號分類如表2所示。

表2 LR船級社智能符號要素說明

LR船級社沒有用“Intelligent”這個詞來表達船舶智能，之前2016/4/v1.4版稱為“Cyber-Enabled Ship/”Smart” ship，而剛發布的2017/12/V2.0版指引“MO Cyber Enabled Ships_ ShipRight Procedure_V2.0”連“Smart”這個詞也舍棄了，謹慎地以“Cyber….for autonomous &remote access ships”來表述，即“利用計算機網絡信息技術（IT技術）實現的自主及遠程遙控的船舶”。由于關聯認證的復雜性，作者理解LR船級社關于智能船的邏輯體系就是以LR船舶社對其可靠性及技術水平進行認證的基于IT/OT技術為支持的自動化和遙控體系，內容中談化“取樣—存貯—自主分析學習—自主決策”的智能化特點。可以肯定的是，LR關于智能船的認證是個發展中的體系，將來某一天也許會出現“Intelligent”這個詞。

2.3 其他船級社

目前CCS是世界上第一家發布船舶智能化服務及指引的船級社；LR在具體智能化項目上引領并密切配合，目前剛在12月發布2.0版的入級指引；其他船級社對船舶智能化的技術進展表示關注，比如DNVGL在有關討論會中曾介紹過船舶智能化的概念，但基本上都處于研究和觀望階段。

3 集裝箱船智能化的概念與實施

作者認為船舶智能化分兩種應用方向：一種是全自主智能化（類于無人機的控制決策系統）；另一種是有人船上的智能信息和輔助決策系統（類似于企事業單位所用辦公自動化軟件），或上述兩種情況的組合。不論需達到船舶智能化的功能如何，一艘智能化集裝箱船可能是下述功能組合選項的合集。

3.1 可遙控安全信息網絡平臺

它的作用是提供構成整個智能系統的數據網絡平臺，應具有如下功能：

（1）任何使用及故障情況下不會產生危害船舶航行操作﹑人員及設備安全的后果；

（2）信息保密安全達到需要級別的可遠程遙控的網絡平臺；

（3）足夠的帶寬能滿足需求的內部及船岸間的通信能力；

（4）通過軟件認證的可靠操作系統，提供友好的人機界面；

（5）開放系統結構，可根據通信及安全協議順利與其他智能系統軟件系統實現通信控制。

3.2 船舶性能監測系統

它是目前常見的一種功能軟件，能提供下述功能，部分產品還提供相關性能評估和自動化管理的功能：

（1）遠程數據監測管理；

（2）船舶燃油性能監測；

（3）船舶硫/氮化物排放指標監測；

（4）指定設備運行狀態﹑工時監測；

（5）船舶航行狀態監測；

（6）船體結構應力監測；

（7）關于船舶航行優化﹑維護﹑貨物管理等方面的建議；

（8）其他開發的功能。

3.3 系統或設備遠程遙控系統

（1）安全認證的遙控管理系統；

（2）遠程調閱設備工作文檔﹑查看設備狀態；

（3）遠程遙控主機﹑電站等機械設備；

（4）遠程遙控電子海圖制定航線﹑控制自動舵等航行設備；

（5）遠程控制船舶安全﹑消防及水密隔離設備；

（6）其他需要的控制功能。

3.4 船舶結構和設備的視情維護系統

（1）根據結構應力監測數據，建議船體維修安排；

（2）根據系統和設備工時和狀態監測數據，建議維修和備件安排；

（3）根據主﹑輔機的工況和運行紀錄，建議備件和維修安排；

（4）根據船舶系統數據綜合評估，建議船舶維修計劃。

3.5 客戶自動化管理系統

客戶根據自身需要定制的一些功能，如：

（1）自主航行；

（2）自動理貨；

（3）自動辦公；

（4）遠程定位及管理。

4 世界首艘智能化散貨船簡介

目前世界上第一艘智能化散貨船已在廣州文沖船廠成功交船，入級LR和CCS雙船級社，配備智能導航﹑運維和能效管理﹑健康管理﹑日常管理和船舶數據中心系統?？梢云诖浯d智能系統在提高船舶營運效益﹑控制排放﹑監控和視情維護管理方面有出色的表現。

本智能化散貨船在智能管理功能和報驗過程中，有如下幾個特點：

（1）智能系統以LR/Intelegent為概念以CCS智能船舶規范為設計和報驗指引；

（2）各方在具體智能認證的功能及定義進行了認真的協調；

（3）CCS船級社對報驗工作過程嚴謹，要求智能系統設計方提供明確的原理和功能說明來證明與申請符號的符合度；以系統結構﹑使用說明﹑試驗大綱相互印證地涵蓋產品認證﹑系泊試驗﹑航行試驗；作為智能系統應給出評估判斷衡準，表明其后續學習升級的實現途徑；

（4）LR船級社明確要求有關的智能功能入級必須證明是可行的技術方案，能在船舶交付節點前取得船級社的相關認可證書和入級符號，否則就不考慮進行這個系統的認證工作；

（5）智能船從功能到認證還處于嘗試與探討階段，建議在新的智慧型船舶建造前應考慮下述技術和協調問題：

① 安全﹑開放﹑強大數據遠程傳輸能力的智能網絡平臺，將成為船舶智能管理的核心成員；

② 提供船舶智能功能的系統商，將由不同的系統供應商提供，船廠應根據規格書要求和相關船級社指引仔細鑒別評估，選擇適當的供應商；

③ 認知差異是必須事前協調解決的關鍵工作，其中：

· 船東——廠家——船廠的認知必須一致；

· 對船級社智能功能指引及報驗需求要明確認知﹑分解到項；

· 將上述解決的問題落實到功能文件和試驗大綱中，配合船檢做好有關的評估工作。

5 結語

新技術總是伴隨著未知困難，應避免因各方理解差異可能造成投入多﹑不可控因素多﹑效果差的問題。采取智能技術應全面評估并平衡下述問題：

（1）關注船舶入籍及需取得的智能符號，正確理解其功能含義和規格書及廠商表所表達的實現方法是否合理可行；

（2）研究進行有關的評估和試驗工作對造船周期的影響，如果采取非成熟廠家的開發產品必須有風險控制措施；

（3）盡量采取驗證過的有效技術和有可靠的廠家支持，合理控制全新開發技術的比例。如果船東提出過多未實現過的技術目標，在后期工作節點的壓力下，開發/設計/協調/修改工作可能顧此失彼，產生預期與效果不一致問題。