王思佳

智能船舶，能否帶領(lǐng)曾經(jīng)的造船巨擘重回昔日巔峰？

1978年前后，曾經(jīng)的世界第一造船大國日本便開始江河日下。21世紀(jì)初，更是被韓國造船業(yè)趕超而退居次席。之后在中日韓三國角逐中，始終再無力重回巔峰。智能技術(shù)在船舶行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展顯然為日本東山再起提供了絕佳機(jī)會。那么，曾經(jīng)的造船巨擘在新的發(fā)展機(jī)遇面前，有哪些不同尋常的做法？智能之火是否能助力日本船舶行業(yè)照亮復(fù)興之路？

日本智能化突圍

作為老牌的造船強(qiáng)國，日本在船舶智能化方面一直按照自己的方式和節(jié)奏暗暗發(fā)力，以期搶占市場先機(jī)，重塑日本造船新的核心競爭力。

2012年，日本啟動了“日本智能船舶應(yīng)用平臺”（SSAP）項(xiàng)目，旨在建立船舶和岸端獲取船舶設(shè)備數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，為智能航運(yùn)所要求的船-岸高效信息交互奠定基礎(chǔ)。該項(xiàng)目的根本目標(biāo)在于解決智能導(dǎo)航問題，研發(fā)包括綜合船舶航運(yùn)系統(tǒng)、陸上保障系統(tǒng)、惡劣條件航行系統(tǒng)、異常事態(tài)處理系統(tǒng)等智能系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)自選最合適的航線、速度，航行中自我判斷風(fēng)暴，避免撞船危險(xiǎn)。該計(jì)劃2014年開始實(shí)施，研發(fā)周期為2014年1月至2017年3月期間，日本當(dāng)時計(jì)劃向該項(xiàng)目投入120萬美元研究經(jīng)費(fèi)。該項(xiàng)目由日本船舶機(jī)械與設(shè)備協(xié)會（JSMEA）牽頭，三菱重工（（MHI）、川崎重工（Kawasaki Heavy Industries）、日本大發(fā)柴油機(jī)株式會社、東京計(jì)器株式會社、日本郵船（NYK）、商船三井（MOL）和日本船級社（Class NK）等27家造船、配套、航運(yùn)和檢驗(yàn)單位共同參與。

同時，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也在推動智能船舶應(yīng)用平臺成為國際海事組織（IMO）E-Navigation的測試版，并在IMO、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC）等層面積極推動關(guān)于系統(tǒng)模型、系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

日本船級社也將研發(fā)智能船舶作為重點(diǎn)工作，創(chuàng)設(shè)了“海事業(yè)大數(shù)據(jù)中心”，與IBM聯(lián)合開發(fā)有關(guān)軟件，對收集機(jī)艙內(nèi)的實(shí)時數(shù)據(jù)加以處理、分析，進(jìn)而為設(shè)備維護(hù)、優(yōu)化等提供合理的建議。此外，日本船級社還與NAPA聯(lián)合研制了船舶航行路線優(yōu)化支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)有助于船舶運(yùn)行企業(yè)改善航行規(guī)劃及航行路線，當(dāng)前該系統(tǒng)已成功運(yùn)用于日本的智能船舶上。

2015年8月，日本在（ISO/TC8）主導(dǎo)提出的《船載海上工況數(shù)據(jù)服務(wù)器》和《船載機(jī)械和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)》兩項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)正式立項(xiàng)，依托承擔(dān)的單位有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織船舶與海洋技術(shù)委員會導(dǎo)航與船舶營運(yùn)分委會（ISO/TC8/SC6）秘書處。2019年10月，日本郵船公司宣布完成了全球首次符合IMO《水面自主船舶試航暫行指南》規(guī)定的自主航行系統(tǒng)海上試驗(yàn)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本先后主導(dǎo)提出并推動了10余項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)研制，覆蓋了船舶通導(dǎo)、航向控制、航行記錄、信息傳輸?shù)却爸悄芑I(lǐng)域。日本已經(jīng)將“智能船舶”（Smart Ship）上升為該國國際海事立法發(fā)展戰(zhàn)略的核心目標(biāo)之一（國際標(biāo)準(zhǔn)化），作為其振興造船工業(yè)的重要舉措之一。

同時，為了支持與引導(dǎo)本國的船舶智能化發(fā)展，日本政府也給予了極大支持。日本政府在2016年推出了一項(xiàng)新的船舶產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新政策——“i-Shipping”，計(jì)劃從提升產(chǎn)品和服務(wù)能力、開拓商業(yè)領(lǐng)域、提升船舶制造能力和加強(qiáng)人力資源儲備等四個方面助推日本船舶工業(yè)進(jìn)一步創(chuàng)新做強(qiáng)，以擴(kuò)大產(chǎn)品出口量，提升產(chǎn)業(yè)價值。日本政府計(jì)劃通過改革生產(chǎn)現(xiàn)場，建設(shè)穩(wěn)定高效的生產(chǎn)體系，提高效率。具體的任務(wù)和措施包括：

1、利用數(shù)字化技術(shù)加強(qiáng)現(xiàn)場工人生產(chǎn)管理。利用傳感設(shè)施將個人動作和作業(yè)數(shù)據(jù)化，實(shí)現(xiàn)作業(yè)實(shí)績實(shí)時監(jiān)控與管理；優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)等技術(shù)打造可視化船廠。通過革新相關(guān)軟件及技術(shù)，將工人的工作內(nèi)容可視化、數(shù)據(jù)化。

2、減少生產(chǎn)過程中零部件及材料在訂貨、制造、交貨等環(huán)節(jié)中的浪費(fèi)。推動地區(qū)配套供應(yīng)商之間的訂貨、制造、采購實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、一站式化；推進(jìn)“智能造船集群”建設(shè)，并將零部件及材料的設(shè)計(jì)、訂貨、制造、采購等環(huán)節(jié)納入其中。

3、升級現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)一步優(yōu)化建造流程，提升模塊精度、舾裝效率。包括引進(jìn)激光電弧焊接技術(shù)、船體分段3D激光掃描，引入適合造船工作的可穿戴式機(jī)器人技術(shù)提高舾裝等復(fù)雜環(huán)節(jié)的工作效率。

4、加強(qiáng)產(chǎn)研結(jié)合，提高先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用率。鼓勵企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)合作開發(fā)、引進(jìn)自動化程度高的設(shè)備，如焊接機(jī)器人等，稅收上支持船舶企業(yè)設(shè)備更新。

5、加強(qiáng)技能工人培訓(xùn)。進(jìn)一步擴(kuò)大技能培訓(xùn)的范圍以及建設(shè)技能評價系統(tǒng)；通過采取適合的監(jiān)管措施，增加外國人就業(yè)率。日本國土交通省(MLIT)把當(dāng)年定為生產(chǎn)性革命的元年，對“i-Shipping”給予了大力支持?！癷-Shipping”計(jì)劃即將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用到船舶運(yùn)營和維修中，通過及時反饋信息達(dá)到設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營和維護(hù)一體化的效果，全面提升產(chǎn)品的競爭力。

利用標(biāo)準(zhǔn)占先機(jī)

日本基于自身船舶制造技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢，結(jié)合近年來的前沿科技成果，例如大數(shù)據(jù)等，制定出了具有日本特色的船舶智能化之路。這些行動計(jì)劃將對保持和提升日本造船業(yè)綜合競爭力發(fā)揮積極作用，日本對此充滿信心。

日本在開展船舶智能化相關(guān)研究時，除了研究如何將大數(shù)據(jù)和智能制造等新興技術(shù)融入傳統(tǒng)船舶制造業(yè)領(lǐng)域，促進(jìn)新技術(shù)的驗(yàn)證、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的升級之外，也很注重智能船舶相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建。“通過日本的船舶智能化路徑不難看出，日本的智能船舶研究比較注重智能船舶數(shù)據(jù)平臺建設(shè)，推動船岸一體化建設(shè)。其智能船舶的研發(fā)過程中格外重視智能船舶標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，旨在通過項(xiàng)目研發(fā)搶占國際話語權(quán)，利用標(biāo)準(zhǔn)占據(jù)先機(jī)。例如SSAP項(xiàng)目，商船三井‘ISHIN NEXT’智能船舶項(xiàng)目等?！敝袊凹瘓F(tuán)經(jīng)濟(jì)研究中心許攸表示。

近年來，各主要造船國家在智能船舶領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)化活動中呈現(xiàn)出“占位置、搶布局、重競爭”的態(tài)勢。其中，較為活躍的韓國雖然也在利用其在信息通信技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢和技術(shù)積累大力推進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，但在整體影響力上略遜于日本。

日本于2012年啟動的其船舶智能化研究的旗艦項(xiàng)目SSAP在設(shè)計(jì)階段便已明確了國際標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研發(fā)同步推進(jìn)的策略。當(dāng)時，日本將發(fā)展智能船舶的重心擺在智能導(dǎo)航等相關(guān)系統(tǒng)方面，SSAP項(xiàng)目便是其研制核心，SSPA項(xiàng)目旨在開發(fā)船舶智能信息與控制系統(tǒng)，結(jié)合常見的船載監(jiān)控系統(tǒng)，如主機(jī)遙控、壓載水管理、船載電力管理、電子海圖等，利用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，研制出可以存儲船舶監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并向智能船舶各種應(yīng)用系統(tǒng)提供接口的統(tǒng)一數(shù)據(jù)交互平臺，實(shí)現(xiàn)氣象導(dǎo)航、縱傾優(yōu)化、主機(jī)監(jiān)測、狀態(tài)監(jiān)測、能效管理、遠(yuǎn)程維護(hù)等功能。該平臺已經(jīng)在日本的一艘渡船和一艘原油運(yùn)輸船上安裝應(yīng)用。

商船三井‘ISHIN NEXT’智能船舶項(xiàng)目

值得注意的是，在項(xiàng)目研究過程中，日本還積極推進(jìn)相關(guān)核心設(shè)備及技術(shù)的全球標(biāo)準(zhǔn)化。由日本主導(dǎo)的“船載設(shè)備和系統(tǒng)用船舶通信網(wǎng)絡(luò)裝置導(dǎo)則”（ISO 16425）的發(fā)布，幫助日本在數(shù)據(jù)聯(lián)通技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)方面搶占了先機(jī)。2015年8月，日本在ISO/TC8會議中提交的《船載機(jī)械和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)》《船載海上工況數(shù)據(jù)服務(wù)器》正式被審核通過，以上兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)是SSAP項(xiàng)目的重大研究成果。

日本在推進(jìn)基于SSAP項(xiàng)目成果的船舶和航運(yùn)數(shù)字化系列標(biāo)準(zhǔn)之后，繼續(xù)對其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行升級，后來便形成了圍繞“Ship DC”架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)族群，成為了航運(yùn)數(shù)字化國際標(biāo)準(zhǔn)事實(shí)上的參考基準(zhǔn)。

此外，日本許多創(chuàng)新性的前瞻性研究也為其提升國際標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)提供了有利支撐。比較有代表性的項(xiàng)目是商船三井于2016年11月宣布推出的“智能船舶項(xiàng)目（ISHIN NEXT - MOL SMART SHIP PROJECT）”。該項(xiàng)目是商船三井基于2009年推出的Senpaku ISHIN項(xiàng)目又推出的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目。通過該項(xiàng)目，商船三井將同用戶和其他股東共享其技術(shù)發(fā)展策略，從而收集更多樣的需求和各種技術(shù)起源。通過將它們進(jìn)行匹配，商船三井計(jì)劃開發(fā)船舶安全操作和減少環(huán)境影響這兩個技術(shù)領(lǐng)域的智能船舶。根據(jù)該項(xiàng)目理念，商船三井將在新造船上采用“安全操作船舶先進(jìn)的支持技術(shù)”和“降低環(huán)境影響的技術(shù)”。在船舶投入運(yùn)營后，每年定期驗(yàn)證這些技術(shù)的實(shí)際效果。

商船三井旗下的“Sunflower”號客船

由此可以看出，讓實(shí)際用戶，如商船三井等航運(yùn)公司參與甚至主導(dǎo)是日本發(fā)展無人船舶、智能船舶的另一個重要特點(diǎn)，這些公司參與并開展了大量研究開發(fā)工作，最大程度地確保了技術(shù)開發(fā)的可行性和實(shí)用性，同時為標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了有保障的基礎(chǔ)和輸入，很大程度上推動了日本在科研和標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的協(xié)同發(fā)展。

跨行業(yè)攜手促發(fā)展

不同于韓國龍頭企業(yè)扛大旗的組織方式，日本在智能船舶方面所開展的大量研究工作主要由相關(guān)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)主導(dǎo)和承擔(dān)。“在組織方式上，日本開展智能船舶研究的特點(diǎn)在于，主要以具有國土交通省背景的社會團(tuán)體組織牽頭智能船舶應(yīng)用平臺開發(fā)工作，聯(lián)合業(yè)內(nèi)企業(yè)、船級社、船東等利益相關(guān)方?！痹S攸表示。

商船三井聯(lián)合三井造船株式會社、國家海事研究所、港口和航空技術(shù)協(xié)會、東京海洋大學(xué)、日本船級社、日本船舶技術(shù)研究協(xié)會以及昭島實(shí)驗(yàn)室(三井造船)等單位組成了研究聯(lián)合會，于2017年開展了“自主遠(yuǎn)洋運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)概念項(xiàng)目”的研究，該項(xiàng)目入選了日本國土交通省(MLIT)的“FY2017交通運(yùn)輸研究和技術(shù)推廣計(jì)劃”。該研究聯(lián)合會利用各參與公司的優(yōu)勢，發(fā)展自主海運(yùn)的技術(shù)理念，為實(shí)現(xiàn)可靠、安全、高效的海運(yùn)自主船舶提供所需的技術(shù)基礎(chǔ)。其中，商船三井從船舶運(yùn)營的角度進(jìn)行分析，以便在操作中提高船舶性能；三井造船株式會社從造船的角度對船舶進(jìn)行系統(tǒng)集成；日本船舶技術(shù)研究協(xié)會負(fù)責(zé)對該合作研究項(xiàng)目進(jìn)行協(xié)調(diào)；東京海洋大學(xué)負(fù)責(zé)開展船舶導(dǎo)航研究；日本船級社則從船舶分類法規(guī)的角度定義自主船舶的入級規(guī)則和有關(guān)產(chǎn)業(yè)化實(shí)施不可或缺的規(guī)定；國家海事研究所從評估的角度開展自主船的安全技術(shù)評估等。研究聯(lián)合會通過各公司的優(yōu)勢發(fā)展自主船舶技術(shù)概念，并力爭明確自主船舶技術(shù)的發(fā)展路徑，促進(jìn)自主遠(yuǎn)洋運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。此外，該項(xiàng)目還分析有關(guān)無人自主遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)纳虡I(yè)理念、系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施以及產(chǎn)業(yè)化實(shí)施之間的關(guān)系。

同年6月，商船三井還與三井造船就共同開發(fā)基于實(shí)時數(shù)據(jù)的下一代船舶監(jiān)測和支持系統(tǒng)達(dá)成合作。該系統(tǒng)基于實(shí)時數(shù)據(jù)構(gòu)建，數(shù)據(jù)來源包括導(dǎo)航信息數(shù)據(jù)和由三井造船制造的設(shè)備機(jī)械信息數(shù)據(jù)等。雙方還將就短周期數(shù)據(jù)和采集的大數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行研究。

12月，商船三井與羅爾斯羅伊斯公司達(dá)成協(xié)議，進(jìn)行智能感知系統(tǒng)（IAS）合作。羅爾斯羅伊斯公司表示，該智能感知系統(tǒng)通過為船員提供對船舶周圍環(huán)境的感知，使船舶能夠更安全、輕松、高效運(yùn)行。該系統(tǒng)將一系列傳感器的數(shù)據(jù)與現(xiàn)有船舶系統(tǒng)，如自動識別系統(tǒng)（AIS）和雷達(dá)信息融合實(shí)現(xiàn)。同時，其他來源的數(shù)據(jù)，包括全球數(shù)據(jù)庫的信息也將發(fā)揮作用。這項(xiàng)合作選擇在商船三井旗下的“Sunflower”號客船上進(jìn)行。

作為最新“智能船舶項(xiàng)目”的一部分，商船三井于2017年11月與旭化成株式會社(AEC)達(dá)成協(xié)議，合作進(jìn)行振動傳感器預(yù)測船用設(shè)備異常情況的驗(yàn)證研究。該研究將利用分析軟件和振動傳感器，對正在建造的汽車運(yùn)輸船和VLCC上的關(guān)鍵輔助機(jī)械，如泵和凈化器狀況進(jìn)行監(jiān)測。作為船舶物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)(IoT system)的一部分，項(xiàng)目參與者預(yù)計(jì)該項(xiàng)目將不僅創(chuàng)造一個獨(dú)立的船載監(jiān)控系統(tǒng)，而且有助于將數(shù)據(jù)與船岸之間的實(shí)時通訊監(jiān)控平臺合并，以便一旦發(fā)生異常就進(jìn)行分析。此外，日本船級社將開展產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)合作伙伴聯(lián)合研發(fā)計(jì)劃，使用商船三井技術(shù)研究中心擁有的發(fā)電機(jī)發(fā)動機(jī)，對船舶推進(jìn)主機(jī)、電力發(fā)電機(jī)和螺旋槳軸承振動傳感器進(jìn)行磨損試驗(yàn)。

當(dāng)然，除了商船三井和日本船級社，日本郵船(NYK)、東京計(jì)器株式會社、日本古野電氣株式會社等相關(guān)單位也開展了很多工作。如日本郵船與MTI公司、日本電報(bào)電話公司（NTT）和NTT數(shù)據(jù)公司合作，利用NTT公司的邊緣計(jì)算技術(shù)通過融合SIMS系統(tǒng)，開發(fā)了新一代船載物聯(lián)網(wǎng)平臺，從而使得在岸上實(shí)現(xiàn)對船上應(yīng)用程序的遠(yuǎn)程分發(fā)和管理，該平臺符合由日本船舶機(jī)械和設(shè)備協(xié)會制定的船載物聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)。東京計(jì)器株式會社與MTI、日本海洋科學(xué)株式會社、海上安全技術(shù)研究所、古野電氣株式會社、日本無線株式會社在內(nèi)的共7家單位開展了“船舶自主導(dǎo)航碰撞風(fēng)險(xiǎn)的確定研究”，該項(xiàng)目為“先進(jìn)安全船舶技術(shù)研發(fā)支持項(xiàng)目”中的一個子項(xiàng)，由日本國土交通省支持。