智能船舶發展，日本與歐洲殊途如何同歸？

中國船舶工業經濟研究中心 馮書桓

目前，智能船舶的發展似乎來到了一個轉折點。一方面，隨著自主避碰、自動靠離泊、船舶能效管理系統等典型船舶智能設備系統日趨成熟，零排放自主航行集裝箱船Yara Birkeland、自主航行渡輪FALCO號等陸續開展系統測試，智能船舶技術發展邁上了一個嶄新高度。另一方面，智能船舶領域國際規則日益完善，但各國競爭依舊激烈：IMO自主船舶試航暫行導則在MSC 101次會上發布，IMO MASS法規監管范圍界定（MASS Regulatory Scoping Exercise）工作在MSC 103次會上完成，ISO 23860 “自主船舶系統相關術語”標準即將以TS（technical specification，技術規范）形式發布，ISO/TC 8/WG 10智能航運工作組內圍繞船岸通信、船載網絡等領域標準的競爭如火如荼……但總體上，國際法規制定仍滯后于產業發展需求，導致智能船舶產業發展在經濟型與可靠性評估、商業場景應用探索等方面遇到瓶頸。

面對上述挑戰，日本和歐洲作為智能船舶產業的重要引領者和國際規則制定的強勢參與方，其在科研項目設置和技術路線的選擇上具有哪些異同？這對于同樣謀求智能化轉型的中國船舶工業來說具有重要的借鑒意義。

日本，面向2040的全產業鏈聯動

日本智能船舶發展從底層數據通信基礎標準出發，總體上遵循自下而上的發展理念。2014年啟動的智能船舶應用平臺項目（Smart Ship Application Platform，SSAP），聯合27家企業，建立了船舶設備數據的標準化方法，以提高船舶的智能化水平。依托該項目成果，日本主導制定了ISO 16425《船載設備和系統通信網絡布設指南》、ISO 19847《用于現場數據共享的船舶數據服務器》和ISO 19848《船載機械設備的標準數據》三項國際標準，具有較強影響力。

隨后，日本不斷加大投入推進智能船舶發展。近期的典型科研項目代表是DFFAS（Designing the future of full autonomous ship，完全自主船舶的未來設計）項目。該項目由日本財團(Nippon Foundation)發起，將一艘由東京灣至伊勢灣航線的小型內航集裝箱船“SUZAKU”號作為試驗船，在擁擠海域進行長距離無人航行測試試驗。岸基控制中心負責在測試期間對船舶進行遠程監控，并在緊急情況下進行遠程操作。據悉，DFFAS項目已于2021年9月初完成了岸基控制中心的建設，計劃于2022年2月完成首次示范性試航，2025年實現完全的商業化運營。DFFAS是日本“無人航行船舶示范試驗技術開發共同計劃”的一部分，該計劃還包含針對智能化大型高速渡船和小型客船的技術開發、無人化技術示范試驗、水陸兩用無人駕駛技術開發等內容。

本項目最引人注目的是其數目龐大的參研單位，體現了日本推動海事全產業鏈智能化變革的決心，打造新的產業生態的決心。項目由日本海洋科學公司（Japan Marine Science）牽頭，初始有參研單位22家，現已達到30家。與以往智能船舶項目聚焦船舶本身不同，DFFAS項目的參研單位囊括了航運、造船、科研機構、海事服務、機械制造商、通導設備制造商等諸多領域的日本企業，甚至包括了日本電報電話公司（NTT）、日本無線電公司（Japan Radio）等通信服務商，顯示設備制造商藝卓（EIZO Corporation）、日本氣象新聞公司、東京海上日動火災保險和SKY Perfect JSAT衛星服務公司等。

項目聚焦內航自主船舶的示范應用，同時面向2040年提出了日本海事工業智能化發展的概念圖。目前，日本已完成了對遠程控制導航的測試和對自主船舶技術框架的AiP認證。未來，將重點聚焦基礎技術開發、基礎設施建設和技術標準化工作，在此基礎上開展示范性試航，由小型船舶、內航船舶逐步拓展到遠洋船舶，在2040年實現50%內航船舶的自主航行，以解決海員老齡化和短缺等社會性問題，創造新的產業生態，實現可持續發展。

歐洲，面向典型應用場景的重點突破

歐盟的智能船舶研究開始較早。MUNIN（Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks，智能化及網絡支持的海上無人導航系統）項目開始于2012年9月，由德國MarineSoft公司牽頭，挪威SINTEF、瑞典查爾姆斯理工學院、挪威Aptomar AS公司等企業和高校參與，旨在建立有關無人船舶的技術框架，同時對其技術、經濟和法律法規上的可行性進行評估。項目以一艘國際水域航行的大型干散貨船作為案例，首次提出了無人船舶的概念，并提出囊括高級傳感器模塊、自主航行系統、自主機器和檢測控制系統以及岸上控制中心等幾個模塊的技術框架。項目得出結論，由于國際海事法規限制，以及經濟性、安全性要求導致的系統冗余等原因，大型長途運輸的干散貨船并非近期發展自主船舶的最佳船型。與之對應，歐洲水域內的小型短途運輸船舶由于其靈活性更有希望率先應用自主船舶相關技術。

鑒于此，此后歐洲智能船舶重點聚焦內航船舶。企業研發層面，涌 現 出Yara Birkeland，AAWA，SvitzerHermod，Falco等一系列代表性工程項目；歐盟層面于2019年6月啟動了AUTOSHIP項目，目前仍在進行。該項目面向一國水域內或達成協議的若干國家之間水域的短途運輸船舶開展研究，聚焦近海/內河自主船舶實船開發、功能評估、測試驗證方法、示范應用、相關法律法規修訂、網絡安全、商業模式分析等，為自主船舶的后續發展提供了系統性的規劃和支撐。

日本模式與歐洲模式異同？

智能船舶發展的日本模式與歐洲模式并無優劣之分，事實上是各方在本國船舶工業資源稟賦、技術基礎和科研管理體制等邊界條件下的“最優解”，未來的發展將殊途同歸。

應當承認，歐洲與日本的智能船舶發展總體思路存在差異。

日本由于其對國內船舶工業的資源調動和整合能力較強，因此得以從船載網絡、數據交互、船岸通信等底層標準出發，首先解決相關信息基礎設施的統一和協調問題，而后自下而上推動行業智能化轉型，從SSAP項目到DFFAS項目研究目標的變化即可印證這一思路。

反觀歐洲，由于受到地理環境、資源稟賦和管理模式的影響，船舶工業產業鏈相對分散，在智能船舶發展初期并不具備直接統一相關底層標準的條件，但卻天然地在歐洲區域內點對點的短途運輸上具有廣泛的市場需求，因而也更傾向于在拖船、渡船等小型船舶上開展實踐。此外，歐洲人力成本高昂，更為關注海員短缺和減少人為操作失誤帶來的問題，對于推動船舶無人化更加激進，加之歐洲擁有康士伯、瓦錫蘭、SINTEF等眾多海事設備服務提供商與科研機構，技術實力雄厚，因此更有動力優先選擇自主避碰、自動靠離泊、遠程操控等智能系統典型應用場景進行研發，以系統功能需要為導向解決相關技術問題。事實上，近年來對智能船舶自主航行設備系統的功能性驗證也確實以歐洲國家為主。

與此同時，雙方圍繞智能船舶的發展思路也存在共性特點，未來的發展殊途同歸。

首先，日本與歐洲都格外重視國際法規、標準對產業發展的引領作用。歐洲在智能船舶科研項目均專門設置了行業智能化發展對國際海事法規的影響評估和修訂需求等模塊，歐洲國家在IMO自主船舶分級、監管范圍界定（Regulatory Scoping Exercise）和相關術語標準的制定中發揮了重要作用；日本將國際規則制定作為其智能船舶發展整體戰略的重要一環，認為這是面向智能船舶未來競爭和發展的重要“戰場”，其依托SSAP項目發布的多項國際標準在行業發展初期即搶占先機，具有較強影響力，可能對行業未來技術路線的選擇起到一定引領作用；DFFAS項目中對海事衛星、海事氣象數據等服務商的引入，也可以看作業界對IMO在e-navigation背景下對各類海事服務的定義和對數據結構格式要求的有力回應。

其次，當前階段日本和歐洲的智能船舶發展均聚焦內航船舶的功能性測試。對智能航行、自動靠離泊等典型場景和船上智能設備系統運行的功能性測試驗證作為自主船舶發展和最終實現商業化應用的必經之路。以往，由于缺少相關國際法規的依據，在實際海域開展智能船舶試航測試存在障礙。2019年，IMO《自主船舶試航暫行導則》的通過為各國在各自國內海域開展自主船舶試航提供了依據，但由于技術發展階段的限制和涉及國際間協調等問題，遠洋航行自主船舶的試航仍存在一定障礙，因此各國在當前階段多選擇通過內航自主船舶的試航開展相關智能系統的功能驗證，在船舶及相關設備系統的設計建造、船舶運營、海事監管等方面積累經驗，為商業模式的構建和商業化運營奠定基礎。

面向未來，預計雙方都會圍繞智能系統設備和整船的功能性、安全性與經濟性驗證，由近海到遠海的遠程操控乃至無人駕駛，商業模式構建等方面推動產業智能化發展，可謂殊途同歸。

對我國智能船舶發展的借鑒意義

日本和歐洲在當前國際規則背景和技術發展階段之下，圍繞智能船舶發展做出的戰略規劃對我國具有重要的借鑒意義。

一是依托國內科研項目和工程實踐經驗，深度參與IMO法規和國際標準制定工作。智能船舶仍處在技術發展和市場培育階段，國際規則將對未來行業發展起到重要的“塑造”作用。目前歐洲和日本在IMO國際法規、ISO船岸通信和船載網絡相關標準的制定中主導能力仍然較強，我國需抓住當前各國競相開展自主船舶試航積累數據經驗的機遇期，在國際平臺上積極發聲，在面向未來的競爭中掌握主動。

二是為智能系統和智能船舶的應用構建明確的商業模式。日本和歐洲在智能船舶科技研發中，往往從特定船型、特定航線、特定應用場景的商業模式出發設置研究內容，搭建技術框架，以確保項目研究成果的可驗證性，也為進一步向船東推廣相關概念和技術建立基礎。其中，日本的DFFAS項目還面向2040年的海事工業全產業鏈構建產業生態，促進智能化轉型。我國在下一步的智能船舶發展中，也可尋求從船舶能效管理系統、內航渡輪等具體明確的應用場景出發開展項目研究，促進智能化技術的應用和推廣。

三是積極開展國際合作。船舶工業的國際化屬性意味著其智能化轉型需要各國政府、企業、科研機構和國際組織的共同努力。我國應在充分調研自身需求的基礎上，以開放包容的心態與各國積極開展項目合作，尋求向IMO、ISO等國際組織聯合提案，以實現優勢互補、合作共贏，提升我國船舶工業影響力。