“e船舶時代”來臨，船企如何應(yīng)對挑戰(zhàn)？

本刊特約記者 辛吉誠

以“智能船”和“無人船”為代表的“e船舶時代”正在到來，未來船舶的科技含量將極大地提升，對船企的軟件調(diào)試、生產(chǎn)管理以及安全保衛(wèi)等提出了更高的要求。

采用羅爾斯·羅伊斯智能化橋樓的“Stril tril Luna”號海工船

羅爾斯·羅伊斯公司于2016年3月發(fā)布的“智能化橋樓”設(shè)計理念已經(jīng)在一艘名為“Stril Luna”號的海工船上成功運(yùn)用。該系統(tǒng)能夠通過安裝在船上的攝像頭與傳感器將船舶360°的視野實時傳回控制中心，并通過三維動畫與虛擬現(xiàn)實技術(shù)在控制中心的顯示屏上展示給船舶駕駛員。駕駛員可以通過該系統(tǒng)在岸上的控制中心，使用手柄輕松地實現(xiàn)包括靠離泊、發(fā)動機(jī)控制甚至簡單貨物搬運(yùn)在內(nèi)的各類船舶常規(guī)操作。從某種意義上來說，全球第一艘“無人船”已經(jīng)問世了。

中船集團(tuán)在其智能船舶發(fā)展論壇上發(fā)布了一項名為I-Dolphin的智能船設(shè)計方案與羅爾斯·羅伊斯公司的“智能化橋樓”設(shè)計理念有異曲同工之妙。中船集團(tuán)的I-Dolphin概念船以一艘載重量為3.88萬噸的散貨船作為母船。在自動化控制系統(tǒng)方面將利用大數(shù)據(jù)和信息技術(shù)，對船舶的總體性能及狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測、評估、分析，從而為航行操控和航線選擇與維護(hù)保養(yǎng)計劃提供優(yōu)化的解決方案。從這個角度來看，中船集團(tuán)的“智能船”不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無人駕駛還能在一定的范圍內(nèi)自主進(jìn)行“思考”，相對羅爾斯·羅伊斯公司的“智能化橋樓”設(shè)計理念而言更為前瞻。

與有人駕駛的船舶相比，“無人船”的優(yōu)勢是顯而易見的。一方面，現(xiàn)代商船上的絕大多數(shù)設(shè)備，如救生、消防、防污染與生活設(shè)施很大程度上是針對船上工作的人員設(shè)計的，這些設(shè)備不僅需要占據(jù)船上寶貴的空間，還將顯著增加船東的營運(yùn)成本。特別是救生、消防、防污染等設(shè)備在船舶正常營運(yùn)中基本不會被用到，但為了確保這些設(shè)備的有效性，船東每年都需要支付不菲的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。如果未來船舶能夠?qū)崿F(xiàn)無人駕駛，這些設(shè)備就可以完全省略，由此而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是不言而喻的。另一方面，隨著現(xiàn)代船舶性能的不斷提升，由于船員疲勞與不良情緒而導(dǎo)致的操作性失誤，已成為危害船舶航行安全的最主要因素。而在“無人船”的設(shè)計方案中，船舶的操縱主要是通過專家決策系統(tǒng)與遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)，在勞動條件更好的岸上完成操作，因此能從根本上減少人為因素對于船舶航行安全影響，提升未來船舶航行的安全性。

隨著未來全球范圍內(nèi)航運(yùn)技術(shù)與法規(guī)的不斷進(jìn)步，以“智能船”和“無人船”為代表的“e船舶時代”正在到來，未來船舶的科技含量將極大地提升。對于以力學(xué)、金屬材料、焊接技術(shù)、管系加工和重大件起運(yùn)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)船舶修造業(yè)而言，未來計算機(jī)、電子電氣、無線遙感技術(shù)在船舶施工中所占的比例將大幅上升，這對于未來船舶修造企業(yè)的軟件調(diào)試、生產(chǎn)管理以及安全保衛(wèi)方面提出了更高的要求。

羅爾斯·羅伊斯的oX陸基控制中心

軟件調(diào)試管理能力亟待提升

隨著未來船舶自動化程度的不斷提升，船舶建造與修理過程中船廠對于軟件供應(yīng)商的依賴程度將顯著增加。從某種意義上來說，對于軟件供應(yīng)商的管理能力將直接決定未來船舶修造企業(yè)的盈利能力。但從目前我國船舶修造行業(yè)的實際情況來看，船廠對于工程類軟件的現(xiàn)場調(diào)試的認(rèn)知依然非常有限，對于專業(yè)軟件供應(yīng)商管理能力的不足已經(jīng)嚴(yán)重制約了我國船舶修造業(yè)的發(fā)展。

專業(yè)知識的缺乏，是造成目前船廠對于軟件供應(yīng)商管理能力不足的最主要原因。隨著全球范圍內(nèi)船舶設(shè)備的持續(xù)升級，以遠(yuǎn)程遙控、自動駕駛、智能診斷為代表的現(xiàn)代化軟件技術(shù)已經(jīng)越來越多地被運(yùn)用在船用設(shè)備上。然而，由于對相關(guān)軟件調(diào)試工藝缺乏了解，不少船廠在生產(chǎn)安排方面給這些軟件供應(yīng)商預(yù)留的時間都不充裕，經(jīng)常由于對于軟件調(diào)試的風(fēng)險認(rèn)識不足而導(dǎo)致生產(chǎn)進(jìn)度延誤。更為嚴(yán)重的是，如果某些軟件方面的缺陷沒有在系泊試驗階段發(fā)現(xiàn)，待到試航階段再暴露時，對于船廠所造成的損失無疑是巨大的。

某船廠曾經(jīng)承建的一艘采用電噴發(fā)動機(jī)、全回轉(zhuǎn)電力推進(jìn)系統(tǒng)的船舶，在試航階段就曾發(fā)生過問題。由于對程序電子控制技術(shù)缺乏足夠的認(rèn)識，在系泊試驗階段，船廠只是根據(jù)以往的造船經(jīng)驗，對機(jī)艙設(shè)備進(jìn)行了功能性試驗，對于軟件遙控系統(tǒng)只做了模擬試驗，沒有進(jìn)行實效測試，不少控制軟件方面存在的缺陷都沒有充分暴露。當(dāng)船舶出海試航后，由于主機(jī)、電站與推進(jìn)器之間的遙控聯(lián)動與自動匹配功能不斷發(fā)生故障，不得不在海上進(jìn)行代碼改寫。原本計劃為5天的試航最終耗時12天才結(jié)束，由此而額外損失的燃料與通訊費(fèi)用非常可觀。相對于采用電子遙控技術(shù)的船舶而言，未來的“無人船”和“智能船”在機(jī)艙調(diào)試方面涉及到的軟件供應(yīng)商更多，軟件實船調(diào)試過程中的不確定性也更大，這對于未來船舶修造企業(yè)的綜合管理能力提出了更高的要求。

生產(chǎn)管理能力要求更高

進(jìn)入“e船舶時代”后，通過遍布全船的各類傳感器、信號發(fā)射器采集的船舶狀態(tài)信息，將成為船舶操作者或智能系統(tǒng)進(jìn)行船舶操作的依據(jù)。因此，各類傳感器的安裝是未來“智能船”和“無人船”建造、修理的重點和難點。電子傳感器屬于精密電子儀器，在安裝工藝上有特殊的要求，安裝過程中稍有不慎，就會對設(shè)備精度造成非常顯著的影響。而船舶建造與修理現(xiàn)場惡劣的施工環(huán)境，給這些電子元件的安裝造成了很大難度。如何確保這些電子元件在安裝過程中的質(zhì)量，將是“e船舶時代”船舶修造企業(yè)生產(chǎn)管理的重點。

避免以傳感器為代表的電子元件之間的相互干擾也是未來“e船舶時代”建造和修理過程中需要重點解決的問題。受電磁感應(yīng)原理的影響，無論何種電子電氣設(shè)備在工作過程中都不可避免地會產(chǎn)生電磁信號，這些信號一旦發(fā)生干擾就會影響相應(yīng)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。船上設(shè)備電磁兼容性的問題在無人機(jī)艙概念引入造船業(yè)后就時有發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計，80%的無人機(jī)艙試驗線項目中發(fā)生的報警都與機(jī)艙內(nèi)傳感器受到電磁干擾有關(guān)，而這些故障絕大部分是由于傳感器的安裝與設(shè)計位置發(fā)生偏差所致。對于“e船舶時代”的“無人船”和“智能船”而言，船上電子設(shè)備的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前采用無人機(jī)艙的船舶。此類船舶的建造對于未來造船廠的綜合管理能力與工人的綜合素質(zhì)都是嚴(yán)峻的考驗。

“e船舶時代”船舶動力裝置的演變，也對未來船廠的生產(chǎn)管理能力提出了更高的要求。盡管低速柴油機(jī)擁有出色的經(jīng)濟(jì)性能，然而其低功率狀態(tài)下不穩(wěn)定的工作特點，決定了低速柴油機(jī)很難成為未來“無人船”和“智能船”的首選動力裝置。從確保船舶操縱與推進(jìn)可靠性的角度分析，未來燃?xì)廨啓C(jī)動力裝置、燃?xì)狻羝啓C(jī)聯(lián)合動力裝置、電力推進(jìn)裝置等都有成為“e船舶時代”動力裝置的可能。與目前的柴油機(jī)動力裝置相比，這些動力裝置對于船舶修造的公益性要求更高，施工難度也更大。因此，未來船廠對于新型船舶動力裝置所帶來的變革也要有所準(zhǔn)備。

安全保衛(wèi)工作中的新問題

“e船舶時代”的到來也給未來船舶修造企業(yè)的安保管理帶來了新的問題。未來的“無人船”與“智能船”上所運(yùn)用的實時數(shù)據(jù)傳輸、人工智能與遠(yuǎn)程控制技術(shù)實現(xiàn)船舶控制，在給船舶駕駛帶來種種便利的同時，也為犯罪集團(tuán)的搶劫提供了更多的選擇。在2016年3月的RSA加密算法安全大會上，Verizon RISK安全團(tuán)隊披露了一個非常有趣的案例。一群海盜在劫持了某船運(yùn)公司的貨船后，并沒有針對船上人員和船只本身索要贖金，而是迅速地找到了目標(biāo)集裝箱，搶走箱內(nèi)的貴重貨物后揚(yáng)長而去。Verizon RISK安全團(tuán)隊在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，海盜集團(tuán)在實施搶劫前已經(jīng)成功入侵了這家公司的提單管理系統(tǒng)，對于船舶載運(yùn)貨物的情況了如指掌，并提前精確鎖定了搶劫目標(biāo)。從這個角度來看，信息網(wǎng)絡(luò)的安全在“e船舶時代”就顯得尤為重要。未來在船舶修造企業(yè)內(nèi)部可能發(fā)生的治安問題，已經(jīng)遠(yuǎn)非傳統(tǒng)的小偷小摸那么簡單了。

在陸上互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的防范方面，目前人類已經(jīng)積累了非常豐富的經(jīng)驗，然而船舶修造企業(yè)依然是網(wǎng)絡(luò)安全的重災(zāi)區(qū)。目前除了極少數(shù)建造軍工產(chǎn)品的船廠外，絕大部分船廠的計算機(jī)管理系統(tǒng)都處于“裸奔”狀態(tài)。隨著未來智能制造和網(wǎng)絡(luò)化管理技術(shù)的普及，船廠生產(chǎn)過程中的絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都將通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理。與傳統(tǒng)的小偷小摸相比，未來的犯罪集團(tuán)完全可以通過雇傭黑客，利用船舶建造或修理期間施工現(xiàn)場混亂，網(wǎng)絡(luò)防護(hù)薄弱的機(jī)會對船上的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行攻擊，獲得相應(yīng)的信息，以求達(dá)其不可告人的目的。

船舶建造與修理現(xiàn)場施工環(huán)境惡劣，施工人員繁雜，因此船舶建造與修理過程中安全保衛(wèi)工作的難度一直不小。“e船舶時代”的到來，給船舶建造與修理工作增加了不少額外的風(fēng)險，對于船廠安全保衛(wèi)人員的技能也提出了更高的要求。與以往冒險盜取船上的貴重物資相比，“e船舶時代”的犯罪分子只需要在船上不起眼的位置安裝一個信號發(fā)射器，就可能在未來船舶出海后對船舶進(jìn)行遙控。對于那些沒有軍船建造經(jīng)驗的船廠而言，如何提高修理過程中的安全保衛(wèi)工作能力，是“e船舶時代”帶來的全新挑戰(zhàn)。

盡管“e船舶時代”是未來航運(yùn)業(yè)的發(fā)展方向，然而這種全新的船舶設(shè)計理念也給未來的造船業(yè)帶了新的風(fēng)險。中船集團(tuán)曾在其智能船發(fā)布會上宣稱中國制造的第一艘智能船將在2017年前后問世，羅爾斯·羅伊斯公司的高級副總裁Oskar Levander則在阿姆斯特丹自動航行科技研討會上表示，至少在2020年左右才會有全尺寸的“無人船”在海上航行。然而，基于安全考慮，一向保守的航運(yùn)業(yè)與航運(yùn)相關(guān)行業(yè)究竟何時能夠真正接納“無人船”和“智能船”尚未可知。這意味著，距離“e船舶時代”的真正到來還將有待時日，未來船企還會有非常充裕的時間針對“e船舶時代”的生產(chǎn)特點進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整?！?/p>