本刊記者 楊培舉

當前，我們正迎來一個萬物互聯(lián)的時代。大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、智能化、無人化、“互聯(lián)網(wǎng)+”等關(guān)鍵詞不斷沖擊著人們的眼球。在此背景下，智能船舶也由過去的猜想向現(xiàn)實疾馳。然而，伴隨船舶數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、集成化趨勢的日益加劇，各種智能控制系統(tǒng)以及軟件的不斷涌現(xiàn)并得以應用，在給船舶操控帶來高智能的同時，也給船舶安全帶來新挑戰(zhàn)。

安全生態(tài)之變

進入新世紀以來，洶涌澎湃的第四次工業(yè)革命浪潮悄然而至。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速突破和發(fā)展，造船業(yè)和航運業(yè)中虛擬與現(xiàn)實的交互性不斷加強，生產(chǎn)方式和運輸方式因工業(yè)IT和軟件技術(shù)的應用而發(fā)生根本性的改變。功能性工業(yè)軟件的智能應用和研發(fā)，使船舶制造和營運在自動化的基礎(chǔ)上躍升為智能化。幾乎所有產(chǎn)品和服務皆可借助于互聯(lián)網(wǎng)和其他網(wǎng)絡服務，通過軟件、電子及環(huán)境的結(jié)合，生產(chǎn)出全新的產(chǎn)品和服務。

中國船級社（CCS）營運入級檢驗管理處副處長蔡玉良認為，智能船舶涉及的領(lǐng)域十分廣泛，內(nèi)涵極其豐富，設計院、船廠、產(chǎn)品廠、航運企業(yè)、貨主等不同單位關(guān)注的重點不盡相同。智能船舶應包括船舶系統(tǒng)及設備的感知、思維、學習、行為等方面，現(xiàn)在業(yè)界談論的智能船舶基本是以“大數(shù)據(jù)”為基礎(chǔ)，運用先進的信息化技術(shù)，如實時數(shù)據(jù)傳輸和匯集、大計算容量、數(shù)字建模能力、遠程監(jiān)控、傳感器等，實現(xiàn)船舶智能化的感知、判斷分析、決策、控制及成長，從而更好地保證船舶的航行安全和效率。隨著收集數(shù)據(jù)量的增加，船舶的系統(tǒng)功能會隨之增強。

在國內(nèi)，船舶工業(yè)4.0被譽為一場造船業(yè)和航運業(yè)的工業(yè)智能化革命。目前，業(yè)界正以前所未有的熱情擁抱互聯(lián)網(wǎng)，擁抱智能船舶。這種推動力主要來自三個方面。一是計算機和網(wǎng)絡技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、工業(yè)自動化技術(shù)等日益成熟并得到普及運用；二是航運業(yè)和造船業(yè)因處于發(fā)展瓶頸而急于找到新的突破口，重新建立自己的競爭優(yōu)勢；三是社會對安全環(huán)保關(guān)注度日益提高、海事標準規(guī)范不斷翻新、業(yè)界個性化需求日益增加等。三種因素的疊加，使得智能船舶的進程大大加快，各相關(guān)國家、企業(yè)和機構(gòu)也在明爭暗斗，力圖搶占先機。目前，日本、韓國等國的知名企業(yè)正在競相研發(fā)智能船舶，像韓國現(xiàn)代重工及韓國電子通訊研究院(ETRI)共同開發(fā)的“有/無線船舶綜合管理網(wǎng)通訊技術(shù)”，可實現(xiàn)在陸地利用遠程技術(shù)對船舶狀態(tài)進行實時監(jiān)管。羅·羅公司在挪威Alesund和芬蘭Rauma均設有控制中心，可實時監(jiān)控其在全球范圍內(nèi)的船舶和推進設備運行情況。歐盟撥出專項資金用于開發(fā)“海上智能航行”合作項目MUNIN，以驗證無人船的可操作性。項目協(xié)調(diào)官員歐納夫·揚·羅德塞思說：“我們的主要目標是檢驗能否讓船只的所有功能實現(xiàn)自動化。短期內(nèi)，我們希望能把船員數(shù)量降至一個人，絕大部分航行任務交給岸上人員操作。美國工業(yè)巨頭德事隆公司為美國海軍研發(fā)的四艘無人艦船已投入使用，它們只需借助電腦程序、全球衛(wèi)星定位和微波等現(xiàn)有技術(shù)就能實現(xiàn)無人駕駛。在國內(nèi)，中船集團調(diào)集了大量資源，成立了海洋裝備信息智能管理與應用技術(shù)創(chuàng)新中心，以實現(xiàn)“智慧海洋”理念的“5S”工程（即以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，面向“Sea-海洋、Ship-船舶、System-系 統(tǒng)、Smart-智 能、Service-服務”的船舶運營智能服務體系）。據(jù)悉，中船集團開發(fā)的第一代智能船將擁有300多個傳感器，可以連續(xù)感知船舶運行與海況環(huán)境，由此形成的“思考能力”將讓機器分擔船員50%的工作。另外，珠海云洲智能科技有限公司和武漢楚航測控科技有限公司開發(fā)出的小型無人船也已面世。

顯然，智能船舶和船聯(lián)網(wǎng)的興起，給行業(yè)未來的可持續(xù)發(fā)展注入了實現(xiàn)無限可能的因子。有專家指出，智能船舶對于傳統(tǒng)船舶系統(tǒng)來說，就像蒸汽動力對于風帆動力、燃油對于煤炭，終將取代老一代產(chǎn)品，未來我們將看到越來越多復雜、尖端、高度自動化，甚至是無人的智能船舶航行于海上。未來10 ～20年船舶智能的發(fā)展將是決定未來船舶行業(yè)發(fā)展方向、船型變化、船員能力要求的重要因素。

然而，就像硬幣的正反面，當所有的設備都變成智能化，都接入網(wǎng)絡以后，給業(yè)界帶來無限暢想的同時，船舶安全邊界的形態(tài)也隨著企業(yè)和船舶邊緣的模糊化而變化，傳統(tǒng)上的船舶安全觀念已經(jīng)不適應行業(yè)的發(fā)展。這種邊界的分散性將為企業(yè)和船舶帶來新的安全隱患?？梢哉f，有線或無線設備的安全缺陷、軟件漏洞、安全攻擊等問題，讓船舶安全的威脅已經(jīng)超越了IT的發(fā)展速度和想象空間。

網(wǎng)絡“裸奔”之痛

就在我們積極擁抱互聯(lián)網(wǎng)，向著船舶智能化挺進之時，其安全陰影也如影隨形，令我們防不勝防。船舶被譽為綜合工業(yè)之冠，開發(fā)制造一艘遠洋船，涉及的技術(shù)和部件覆蓋了制造業(yè)85%的門類。數(shù)字化在造船和航運領(lǐng)域的應用，如計算機管理、三維建模應用、航運監(jiān)控與管理等方面越來越完善，智能化越來越強，與之相適應的，應用軟件和管理軟件也越來越多，各種芯片、傳感器、控制器等林林總總，它們在助推船舶智能化發(fā)展的同時，也成為了危害船舶安全的重要“幫兇”。

然而，令人擔憂的卻是，在互聯(lián)網(wǎng)安全問題上，我們的大多數(shù)企業(yè)存在非常多的安全漏洞。安全意識薄弱，技術(shù)和手段滯后、單一，導致風險防控能力嚴重不足。同時，外部環(huán)境又受制于人。據(jù)統(tǒng)計，我國芯片、操作系統(tǒng)等軟、硬件產(chǎn)品，以及通用協(xié)議和標準90%以上依賴進口，埋下安全隱患。有調(diào)查顯示，有80%的管理和安全問題來自終端。從這個數(shù)字可以看出，安全邊界的戰(zhàn)場已經(jīng)逐步由核心與主干，轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡邊緣的每一個終端。毫無疑問，在這種背景下，智能船舶的深度網(wǎng)絡化和集成化客觀上也讓攻擊者有了更多可乘之機。安全漏洞很多是存在于控制設備和數(shù)字化制造工具、生產(chǎn)制造和管理網(wǎng)絡、操作系統(tǒng)、控制軟件環(huán)境和數(shù)字化設計軟件中。船舶的生產(chǎn)制造系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、運營系統(tǒng)以及供應鏈系統(tǒng)等深度互聯(lián)在一起，越來越多生產(chǎn)組件和服務可以直接或間接通過網(wǎng)絡訪問，大大增加了攻擊點、攻擊面和信任網(wǎng)絡邊界，研發(fā)端、管理端、消費端、生產(chǎn)端都可以實現(xiàn)對生產(chǎn)網(wǎng)絡的入侵，攻擊者甚至無需到現(xiàn)場即可通過APT等高級攻擊方式實現(xiàn)對生產(chǎn)制造系統(tǒng)的攻擊。系統(tǒng)中任何一點受到攻擊或自己出現(xiàn)故障，都有可能導致整個系統(tǒng)的癱瘓。

中國船級社專家陳永念認為，目前業(yè)界基本處于信息化探索和應用階段，要想實現(xiàn)靠軟件和智能系統(tǒng)代替人工分析、評估、判斷和決策，還有很長的路要走，但這是未來發(fā)展的方向。以前業(yè)界關(guān)注更多的是硬件，而對于軟件及相關(guān)智能系統(tǒng)的安全研究和關(guān)注相對較少。拿船用軟件系統(tǒng)來說，主要有兩大來源，一是廠商，二是船東。可以預見，未來各種各樣的船用軟件會層出不窮。但這些軟件很多是開發(fā)人員坐在辦公室里開發(fā)出來的，有很多未知因素可能沒有考慮進去，有缺陷在所難免。那么，這些軟件的正確性、穩(wěn)定性到底如何，需要有相應的測試、評估及認證，這些都對安全形成挑戰(zhàn)。對于這個問題，DNV GL執(zhí)行副總裁石萬勝也表達了類似觀點。他認為，全球航運業(yè)為了改進運營安全性和提升效率，正面臨著越來越多的運用各種智能系統(tǒng)所帶來的挑戰(zhàn)。而軟件系統(tǒng)已成為影響船舶安全的一個重要因素。船東方面，也有類似的擔憂。中海油輪運輸有限公司廣州分公司歐陽龍輪機長認為，目前航運業(yè)已進入了軟件控制居主導地位的階段，但相應的，與之伴隨的問題也越來越多。這是因為電子產(chǎn)品及其應用軟件，受空氣濕度、環(huán)境溫度、振動等環(huán)境因素干擾極大，惡劣的外部環(huán)境會直接影響其使用壽命或?qū)е萝浖?，甚至會出現(xiàn)軟件程序丟失、錯亂，控制電腦中毒，莫名其妙地死機等，從而影響船舶正常生產(chǎn)經(jīng)營，埋下安全隱患。另外，船員對智能系統(tǒng)不夠熟悉，或過多依賴船舶智能系統(tǒng)，對應急操作等疏于訓練，這種惰性，往往導致船舶碰撞、擱淺的重大險情或事故的發(fā)生。還有專家提示，在萬物互聯(lián)的背景下，智能設備越來越多元化，要放心使用這些設備，保證網(wǎng)絡安全無疑是重要前提。否則，也許會出現(xiàn)設備是好的，但如果軟件安全系統(tǒng)出了問題，同樣能導致整體控制系統(tǒng)發(fā)生故障，甚至導致惡性安全事故，最終對人員、設備和環(huán)境造成嚴重的后果。還有從企業(yè)層面上，目前對安全生態(tài)的變化沒有引起足夠的重視，互聯(lián)網(wǎng)時代，企業(yè)的核心技術(shù)、項目、未來行動、財務狀況、企業(yè)弱點、客戶資料等信息，很容易被對手獲取，這使得安全防范變得越來越艱難。

據(jù)英國媒體報道，美國得州大學的一組研究人員在日前進行的一項試驗中，成功控制了國外一艘行駛于地中海海域的超級游艇，而他們只用了一臺筆記本電腦、小型天線和一個成本為3000美元的電子GPS“誘騙設備”。他們成功操縱船只使其偏離航線，甚至還能發(fā)射假信號，將其引入會與其他船只發(fā)生碰撞的航向上。并且，船只信號被攔截期間，這艘船的GPS系統(tǒng)還會顯示船只沿原定航向前行，不會出現(xiàn)任何警報或其他指示?？吹竭@些，讓人不寒而栗。

顯然，在互聯(lián)互通時代，如果企業(yè)對于新技術(shù)革命帶來的安全問題，采取看不見、不重視、不行動，那未來的結(jié)局同樣會是“來不及、活不了”。

開啟補漏行動

針對智能船舶、船聯(lián)網(wǎng)“軟件”系統(tǒng)存在的安全隱患，國際海事界已有了警覺和行動。國際船級社協(xié)會主席PhilippeDonche-Gay前不久在香港出席香港船東會舉辦的午餐會上表示，為應對船舶事故的日益增多，今后國際船級社協(xié)會及其會員的首要任務將集中到船舶安全上來，并與IMO共同制定為船用軟件供應商制定統(tǒng)一鑒定標準等。

中國船級社近幾年不斷加大在船舶智能化方面研究和開發(fā)力度，借助參加新加坡海事展的契機，首次推出了智能船舶的定義，所謂的智能船舶是基于網(wǎng)絡通信、物聯(lián)網(wǎng)、自動控制、決策支持系統(tǒng)等技術(shù)，借助船岸一體平臺，集成環(huán)境感知、規(guī)劃決策、故障診斷、遠程監(jiān)控等功能。智能船舶技術(shù)使船舶更安全、更可靠、更環(huán)保、更經(jīng)濟。目前CCS 已經(jīng)推出了多個智能船舶的附加標志如船舶最佳縱傾優(yōu)化決策（OTA）、船舶能效實時在線綜合監(jiān)控（EOM）、油輪貨物操作仿真優(yōu)化（COS）、船體結(jié)構(gòu)全生命周期管理（HLM）、船體檢查保養(yǎng)計劃（HIMS）、船體結(jié)構(gòu)厚度監(jiān)控與強度評估（TS-N）、船員培訓系統(tǒng)（Train(X)），為船舶更安全、更可靠和更環(huán)保提供助力。據(jù)CCS營運入級檢驗管理處副處長蔡玉良透露，CCS 多年來一直致力于智能船舶及安全系統(tǒng)的研究，注重船舶智能系統(tǒng)和船用軟件的研究、開發(fā)、驗證以及測試等，隨著智能船舶的深入研究會適時推出新的附加標志。2013 年中國船級社啟動《船用計算機控制和報警系統(tǒng)軟件評估研究》，該項目的立項，使中國船級社在船用控制系統(tǒng)軟件評估領(lǐng)域邁出了重要一步。2015 年，CCS又發(fā)布《船用軟件安全及可靠性評估指南》，它是對船用計算機系統(tǒng)（包括可編程電子系統(tǒng)）中軟件的可靠性及安全性評估指南，不僅對船用計算機系統(tǒng)中軟件的開發(fā)、測試、認證、生產(chǎn)、維護提出了安全及可靠性的技術(shù)要求，同時也對與軟件相關(guān)的硬件制定了一些要求，這些要求需與產(chǎn)品的技術(shù)要求結(jié)合對待。指南適用安裝于入級船舶上，提供符合入級要求的控制、報警、監(jiān)測或安全功能的計算機系統(tǒng)，包括可編程電子系統(tǒng)?？紤]到小型簡單的計算機系統(tǒng)的直接應用和在復雜系統(tǒng)中對部分功能實現(xiàn)的應用，本指南定義了小型低復雜度計算機系統(tǒng)，并在指南中給出了簡化的評估方法?！洞密浖踩翱煽啃栽u估指南》于2015 年7 月1 日起生效。另外，CCS 還開展了船舶能效相關(guān)設計指標、規(guī)范標準、驗證模式及相關(guān)數(shù)據(jù)庫與應用平臺的研究開發(fā)工作，指導相關(guān)設計并提供相關(guān)驗證手段；同時，還開展了以三維船體維護保養(yǎng)體系和機械設備維護保養(yǎng)體系為基礎(chǔ)的船舶全生命周期在線監(jiān)控及船岸一體化研究工作?；谑袌鐾卣剐枰?，CCS正考慮將正在進行的項目納入船級附加標志。

蔡玉良還表示，智能船舶涉及到各種新的船用產(chǎn)品和技術(shù)，同時不同平臺、不同應用或不同開發(fā)主體開發(fā)的各種的智能化設備，可能存在技術(shù)標準輸入上的差異，不同智能化應用系統(tǒng)之間如何做到兼容、協(xié)調(diào)和標準統(tǒng)一也是未來亟待解決的。未來，CCS將加大開展與智能船舶相關(guān)檢驗模式、驗證標準和審核手段等的一系列前期研究工作。另外，國際上，我們還應建立起與國際標準化組織長期合作機制，充分利用國際標準化組織的影響力，加快智能船舶、船聯(lián)網(wǎng)的標準化工作。

除 了CCS， DNV GL集 團 對于智能船舶也非常關(guān)注，并于去年發(fā)布了一份名為“未來航運業(yè)”的報告，時任DNV GL海事業(yè)務首席執(zhí)行官石萬勝在希臘海事展演講時稱，“智能船舶”，它所指的是實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮R集、大計算容量、數(shù)字建模能力、遠程控制、傳感器及小型化等，這些新的信息化技術(shù)將對船舶安全產(chǎn)生顯著影響。我們必須繼續(xù)建立相應的機制，以確保這些信息化技術(shù)的安全性和可靠性。軟件系統(tǒng)已經(jīng)成為影響船舶安全的一個重要因素，但是由于軟件的模塊化和多元特性，在安裝和運營之前通常不易測試。為此，DNV GL已經(jīng)在其船級規(guī)范里引入了對軟件系統(tǒng)認證的要求，即ISDS（軟件依賴性系統(tǒng)整合）標準。為此，DNV GL購買了海事和海工業(yè)“軟件在環(huán)測試（HIL）”領(lǐng)域的先驅(qū)Marine Cybernetics公司，此舉使DNV GL為其客戶在軟件和系統(tǒng)測試領(lǐng)域提供了更寬廣的平臺。

還有專家指出，“軟件”系統(tǒng)安全對于致力于智能化發(fā)展的產(chǎn)品和企業(yè)而言，生死攸關(guān)。對于各種各樣的船舶智能控制系統(tǒng)和軟件，其正確性、穩(wěn)定性、安全性是否需要引入第三方來進行檢測、評估、認證，值得業(yè)界關(guān)注。