智能無人系統與未來造船業

呂龍德

隨著互聯網和大數據時代發展，未來造船業走向人工智能是不可逆轉的趨勢，而智能無人系統作為人工智能的一個最重要應用，不單在無人車、無人機、無人車間和智能機器人等領域廣泛應用，也必將在船舶行業掀起革新浪潮。可以說，未來的船舶行業包括制造環節和船舶本身都離不開智能無人系統。因此，要推動智能造船和智能船舶發展，大力切入智能無人系統研發不可或缺。

智能無人系統是什么？

智能無人系統是通過先進的技術進行操作或管理而不需要人工干預的復雜人工系統，它由機械、控制、計算機、通信、材料等多種技術融合而成。與傳統自主系統相比，智能無人系統最重要兩個特征就是自主性和智能性。人工智能是發展智能無人系統的關鍵技術之一，利用人工智能各種技術如圖像識別、人機交互、智能決策、推理和學習，是實現和不斷提高智能無人系統功能的最有效方法。隨著人工智能技術的發展，人類可以創造出具有更高自主性和智能性的智能無人系統，并且在某些方面可以接近人類水平。

人工智能包含人工智能、機器學習及深度學習三個層次內容，其中算法、計算和數據是推動人工智能技術發展的三大要素。值得一提的是，深度學習出現后，人工智能和機器學習在計算機視覺、聲學和其它學習難題領域中發展迅速，而更先進模型的提出和計算機計算能力的提高，令許多智能無人應用應運而生了。機器學習主要通過以下兩種方式支持無人自主系統：提供類似于人類與外部世界間的交互感知和控制方式，先是接收信息，然后分析和控制;以感官知覺獲得外部信息，通過與外部環境交互，選擇最佳應對策略，使得強化學習機制學習控制自身行動。

本世紀尤其是近年來，智能無人系統快速發展，從空中到陸地到海洋，從物理系統到信息系統，各種類型的智能無人系統大量涌現，各種智能機器人在工業、農業、物流、交通、教育、醫療保健等領域中廣泛應用。智能無人系統已經成為推動經濟發展、社會進步的新引擎，對社會產生方方面面的深刻影響已經顯而易見，而地面無人自主系統更是推動人們生活方式、生產方式、學習形式和工作形式發生深刻改變。正如中國工程院院士徐德民表示，智能無人系統已經成為新一輪科技革命和產業變革的重要著力點。對于智能無人系統的廣闊前景，中國工程院院士張軍認為，隨著人工智能技術不斷突破，智能無人系統迎來了黃金時代。

對于智能無人系統發展，中國工程院院士陳杰認為：應從自主感知與理解、決策與控制一體化、群知與協同控制出發，重點進行智能傳感器、類腦控制器、無人終端控制系統、網絡協同技術、智能芯片與系統、安全保障等核心技術研究。我國智能無人系統的科技開發也進入了新階段，以無人機系統、無人船和無人駕駛車為核心的產業逐漸形成，尤其是無人機和智能機器人顯示較大發展優勢。此外，在工業信息一體化戰略及《中國制造2025》的引導下，我國無人車間/智能工廠逐步鋪開，為智能無人系統創新進步開辟了更大天地。總之，未來我國智能無人系統研發不僅引向更深層次，而且會走向更廣范圍，在越來越多領域得到應用和受益。

造船業的未來離不開智能無人技術

眾所周知，船舶工業走向智能造船和智能船舶是大勢所趨。也就是說，作為人工智能的成果應用，智能無人系統技術必然會貫穿于船舶業制造環節和船舶智能化。事實上，當前風起云涌的造船智能變革無可爭辯地說明了這一點。許多世界造船國家正加緊出臺規劃和政策，圍繞核心技術、頂尖人才、標準規范等強化部署，力圖在新一輪造船科技競爭中掌握主導權，智能無人系統也越來越成為國際造船航運業的搶占高地。目前來看，船舶業的智能化雖然仍處探索初級階段，遠落后于無人機和無人車的研發，但勢頭不容忽視。在大船實現部分系統智能化的同時，一些小型船舶已達到無人駕駛程度，更有人預測無人船時代將在幾年后真正到來。此外，利用智能技術和設備設施造船也日益成為新常態。所有這些都凸顯了智能無人系統技術的重大突破和巨大魅力。

智能無人系統在造船業的不可逆轉趨勢，源自它的無比優越性和先進性。據稱，裝備制造領域通過人工智能技術每年可減少10%運維成本、20%機器停機時間和25%機器檢測成本。于造船航運業而言，智能無人系統帶來的降本增效同樣顯而易見：首先，可應用于從研發、設計到建造、運營維護的全過程，幫助船企更好地優化生產流程和配置整合資源，從而提高生產效率，降低誤差和風險，節約生產經營成本。其次，通過智能無人系統技術的應用可提升智能船舶的識別能力與處理能力，使船舶航行更經濟、更安全、更便捷和更大載重量。

我國推進船舶智能無人技術難在哪？

智能無人系統的應用對船企的數字化、自動化和信息化程度提出了更高要求，但實際情況是我國船舶行業在這方面的基礎相對落后薄弱，人工智能研究仍處于早期試驗階段，僅有極少數企業開展了規模化部署。概括地說，我國船企總體處于“工業2.0”階段，即使是骨干船企，自動化率也僅有20%，這些先天短板對智能無人系統的應用及推進都是一大制約和阻礙，所以進行全面補課迫在眉睫。

船舶建造是一個復雜的過程，包含了制造、管理、物流等多方面工作。要通過智能無人系統把各個環節無縫銜接，絕不是簡單的機器換人或增加幾臺自動化設備就能實現的。對此，日韓憑借較好基礎及優勢邁出了堅實一步，它們擁有完整的智能化設計、生產運行和運營管理系統，建立了從船舶設計、研發到建造的智能化控制體系。尤其是韓國船舶業構建了信息系統、自動化系統、實時監控和管理系統，建設了數字化虛擬智能甚至人與環境相協調的智能船廠。

此外，船舶建造除了船體設計、切割、合攏和涂裝，各種配件更是重中之重，其所占價值和作用更大。因此，要實現智能無人系統船舶或制造，船配及其生產智能化升級也不可少。只有船配“制造”向船配“智造”轉型，以及船配智能程度不斷提高，造船航運業才會真正實現智能無人系統的突破。由此可見，如何提升船配人工智能技術水平也是我國船舶業未來的一個著力點和難點。

中國造船的應對之策

具體到造船業，應該按照造船強國的戰略要求，形成國家、行業、船企，以及相關各方協調配合、共同發力推進的局面。正因為這樣，工信部在最近召開的船舶工業智能化轉型推進工作電視電話會議上明確指出，將繼續與交通運輸部、國家國防科技工業局等部門密切配合，加強引導、協同推進。歸納起來，主要有以下幾方面對策。

一是國家層面對智能無人系統攻關要制定明確的發展方向和目標，調動行業上下游力量，引導企業系統推進人工智能化轉型，解決核心裝備和技術開發等方面難題。與此同時，在沒有成熟經驗可借鑒的情況下，廣大船企應發揮主觀能動性，結合自身發展實際，制定企業智能無人系統發展規劃，積極布局人工智能研發。

二是行業應整合產學研用各方面力量，打造網絡化協同創新機制，打通航運、造船、配套全產業鏈條，從根本上促進我國船舶工業智能無人系統創新研發能力，推動人工智能在造船航運業遞增式發展。此外，要對已有的成果和經驗進行引導和示范推廣，打造敢于挑戰創新的良好氛圍。

三是除了與機電、通信等相關產業進行跨界融合外，我國船舶工業還要看到船舶工業大國際化的特點，堅持“走出去”的發展策略，依托現有雙邊、多邊對話機制，與國外相關行業、單位廣泛開展多層面、全方位的技術交流與合作，建立開放高效、合作共贏的人工智能制造生態體系，多方了解智能無人技術的最新發展情況，主動介入前沿技術研發。

四是船企要加快推動新一代信息技術與先進船舶制造技術融合，加大對智能生產線的研發與應用力度，積極布局建設數字化車間和智能工廠，抓住智能無人系統的研發重點和突破方向，打造這方面的核心關鍵技術，最終實現船舶制造決策、規劃、設計、調度、監測、生產和管理等人工智能化。在這一過程中，還要注重數字化與人工智能方面的人才引進、培養和使用，使人才效應得以最大化發揮。

五是我國船配作為船舶工業的一個薄弱環節，國產化率低、核心技術缺失、智能研發滯后等問題仍然存在。為打破這種不利局面，國家層面應出臺更大鼓勵力度的國產船配裝船政策，引導和支持船配產業積極開展技術研發與創新活動。船舶配套企業在做好產品質量升級的同時，也應參與相關研制項目，在探索船配智造和智能船配中有所作為，使智能無人系統技術在船配領域得以充分應用和發展完善，為我國船舶工業實現領跑優勢發揮應有作用。

星垂平野闊，月涌大江流。人工智能時代正悄然來臨，面對新機遇新挑戰，中國造船業只要緊跟趨勢，踩準步點，就一定能在智能無人系統的變革浪潮中闖出一條康莊大道，迎來跨越式發展！