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无人航运:未来何时来?

新闻来源:中国船检    浏览量:489 王思佳 编辑整理 2018-09-18
        虽然离真正的无人船成为现实还有很长的路要走,但围绕航运业未来进行的每一次讨论都在重申“无人航运”话题,无人船无例外的再次成为今年德国汉堡海事展的焦点。
        谈到无人航运,就不得不提无人船。无人船是船舶行业的未来,具有如同智能手机一样的颠覆性。这也意味着,所有和船有关的行业,包括船舶设计、船舶建造、船舶营运、船舶交易等的业务模式和格局都将发生翻天覆地的变化。数百万船员将弃船上岸,数十万艘船将更新换代,无人船无疑将掀起船舶行业的巨浪。
        什么是无人船?
        近年来,伴随着大数据、云计算、虚拟现实、人工智能技术以及区块链等新技术迅猛发展,无人车、无人机、无人超市、无人船等被推到了聚光灯前,愈发受到社会广泛关注。而出现无人船热之前,业界提到更多的则是智能船舶。
        智能船舶是个相对宽泛的概念,并且在不断发展中,甚至目前对智能船舶的定义也还存在争议。对于“智能船舶”,中国船级社有过四点明确定义:一是具有感知能力,也就是具有能够感知船舶自身以及周围环境信息的能力;二是具有记忆和思维能力,即具有存储感知信息及管理知识的能力,并且能够对信息进行分析、计算、比较、判断、联想、决策等;三是具有学习和自适应的能力,即通过专家知识以及与环境的相互作用,不断地学习积累知识并适应环境变化;四是行为决策能力,即对自身状况及外部环境做出反应,形成决策并指导船岸人员,甚至控制船舶。
        智能船舶的发展是一个循序渐进的过程。最初阶段为互联互通,实现对船舶的远程监测。第二个阶段为系统整合,通过制定统一的船舶数据标准,逐步将多源异构系统整合为单一集成系统,实现平台化管理。第三个阶段,通过远程通信手段,实现对被控制船舶的操控。最终,利用高度复杂的软件技术、控制算法,实现自主操作。第三阶段的远程控制,第四阶段的自主操控,是无人智能船所具备的特点。通过各个阶段技术的进步和完善,最终实现不需要人在船舶上操控,就能实现船舶按照预设任务在水面上自主航行。
        无人船研发如火如荼
        最近几年,业界对无人船的研究进行的如火如荼。比如,2017年6月28日,由海航科技集团发起的无人货物运输船开发联盟成立大会暨第一次理事会在上海隆重召开;欧洲企业合作推进无人船研发;罗罗公布无人船未来愿景;罗罗与Tampere技术大学合作研发无人船技术;芬兰计划于2025年实现自主航运;芬兰VTT研发无人船导航系统;必和必拓欲打造“无人”散货船船队;日本出台无人船实施规划;无人商用船舶远程测试成功;IMO将把自动船舶事项列入今后会议议程;欧洲正在研究无人船运营法规;全球首家无人船公司诞生等等。
        然而,大家心里都明白,距离实现它,还存有较远距离。这是因为,每当我们行至颠覆性转变的路口时,便会不自觉的急于探索其颠覆性技术或现象本身,却忽略了一个最重要的环节——“搭桥修路”。在本次汉堡海事展期间,MSC德国首席信息官兼首席信息官Hubert Hoffmann一语惊醒梦中人——技术本身不是提出挑战,而是改变我们的思维方式。
        那么,新的思维是什么呢?展会期间,与会者就以下观点达成了基本共识。
创新和有远见的技术已不再是业界需要解决的唯一问题。
研究连接颠覆性技术的差距才是当下该优先解决的问题!
        找到“痛点”,对症下药
        相较传统船舶,无人船能够通过精准、快速的专家决策系统进行自主航行,并在足够智能化的基础上,作出突发应急反应,从而从根本上减少人为因素对船舶航行安全的影响,有效保障人船货的安全。航海生活艰苦枯燥、单调易疲劳、弱光和逆光等各种不利条件,易导致船员对航道风险的忽视和误判,人为安全隐患难以消除。根据相关统计数据,与人为操作相关的安全事故占比达到62%。
        上海航运和金融产业基地执行主席张兵华接受采访时表示,船舶一旦遇险,就面临着重大的生命和财产损失,并往往伴随着天文数字的环境污染损失。无人船理念就是为解决一直困扰航运业的主要痛点:降低船员劳动强度,人工智能辅助决策减少人为失误,并基于此降低航运企业的运营成本。
        事实上,在无人船技术领域,相关研究探索已经在进行之中。普遍的技术概念为“远程遥控”,即通过数据通讯和远程遥控系统在操作环境更好的岸上进行辅助操作,罗尔斯罗伊斯公司的无人船研发理念便基于此。在这种技术要求下,无人船需要有基站信号全覆盖,但目前来看,存在一定困难。
        对此,张兵华解释称,在船舶远程遥控技术下,实时遥控视频数据传输量非常大,可高达每秒数百兆,但卫星数据传输速率很低,上传速率只有1M/s,而且信号不太稳定;实时视频数据量也是巨大,每天可达5T,而卫星通讯费用每月5G数据量的费用至少上千美元,对处于低迷的航运业而言,这项成本是难以承受的。此外,航运业是全球化的行业,岸基信号基站可满足数据传输速率的要求,但传输距离有限,船舶航行范围受限。船舶通讯物联网成为解决无人遥控船的解决方案,但布网成本高、时间长,信号覆盖率尚难以保证。
        据介绍,目前的远程遥控船舶依旧是利用雷达技术,通过电磁波获得信息,再反映到中控系统,人为辅助船舶航行。但电磁波容易受到信号干扰,雷达可感知目标的距离、速度和方向也会相对受限。
        为破解这些尴尬,在参考无人车“自主驾驶”技术的基础上,迈润智能科技依靠黑芝麻智能科技在图像和视频信号识别的全球领先技术,探索开发了一套船舶智能感知平台系统。基于该系统,理论上,传统船舶可实现“自主航行”,并可成为名副其实的“无人船”。
        视觉感知技术是黑芝麻智能科技核心技术之一,涵盖了光学、传感器控制、图像处理、机器视觉、神经网络算法、神经网络高速计算等。黑芝麻智能科技的灵魂人物单记章早前主创的OminiVison,OminiVison是最早也是最具规模的一家研发手机摄像头技术的企业,至今仍占据市场的主导地位。
        法规需要“升级换代”
        建造和控制“新幽灵船”的技术已经有了,更有挑战性的其实是监管问题。目前,对于这样的船只是否允许出海、如何进行保险、出现事故时由谁来负责,全球航运管理规定并不清晰。
        目前,欧洲至少还有两个组织正在探索如何改变法规,明确这些问题。其一是欧洲无人驾驶水运系统安全和管理组织(SARUMS),由瑞典牵头,另有六个国家参与;在英国,自动水运系统管理工作组(MASRW )也在进行类似努力。它们的目标是当《国际海上生命安全公约》下次修订时能有实质性的“升级换代”。此外,无人船安全运营也将纳入IMO议程。IACS成员也在积极探索,例如中国船级社于2017年底发布了首部《无人水面艇检验指南》等。
        人仍然是中心
        哪怕船只可以自主航行,陆地上仍然必须有人,好在出现异常时接管控制权。不同的船只需要雇佣不同数量的监控和操作人员。远洋货轮一般无需太多人力监控,一名“船长”可以同时监控多艘船只。而在拥挤的航线上行进的轮船,或者离海岸近的,以及进港或出港的时候,可能需要多名专业人员更多的关注。因此,远程控制或自动驾驶船舶所有相关技术里,一个重要部分就是远程控制系统和控制中心的设置。研究人员根据航空、核能源、太空探索,还有制造海员训练模拟器的经验,琢磨如何设计这样的中心,其装配不仅要考虑到人机工程学,还要考虑操作便利性和实用性。前面提到的劳斯莱斯U nifiedB ridge舰桥可以说是“先锋”,相对传统船舶舰桥,它进行了彻底的重新设计。2014年8月,其第一代产品装在钻井平台船S trilLuna上出海,此后该系统引入了拖船、超大型游艇、极地研究船,甚至一种新型的邮轮上。
        无人航运数年内见分晓
        随着智能技术的快速发展,无人货物运输船将会成为未来航运发展的新趋势。航运业正经历根本性的变化,更多的变化仍在孕育之中。向无人船的转变,无疑将彻底改变全球航运模式,并创造出新的业态。
        专家:2030年,无人驾驶远洋货船将司空见惯
        在建造和操作无人驾驶船舶方面,肯定不只有一种方式。有的可能不需要任何员工,看上去跟现有船只设计截然不同;有的则是自动驾驶和远程控制混合操作——在远洋公海时自动驾驶,需要更高级操作时回归远程控制;还有一些船舶,比如邮轮,则可能一直需要人类员工,哪怕只是为了给客户提供服务、安全和保障。但它们的共同点则是拥有更好的情境感知技术,更加安全。
        第一艘投入商用的智能船将主要使用现有技术。这艘船可能往来于单一“船旗国”沿海水域,可能是渡轮、拖船,或其他沿海船型,在非常有限的区域航行。
        实际上,试航就在眼前。去年底,挪威航海和滨海管理部分开放了特隆赫姆湾一处地点,允许进行相关测试,这是世界首例。目前多家公司正在那里测驶无人驾驶船舶导航、防碰撞系统、操作安全和风险管控项目。有专家预测,“新幽灵船”2020年就会出现。到2025年,一些航运公司就会在公海运营远程控制船。再过5年,无人驾驶远洋货船将司空见惯。
        40%海员:无人驾驶船在20年内将成为现实
        在Nautilus联盟对20多个航海工会的近千名海事专业人员的调查中,40%的海员认为,商业上可行的无人驾驶船舶将在未来20年内广泛使用。
        在调查中,44%的人希望智能船舶可以在人类的密切监控下航行。23%的人希望获得稍微高一些的操作权,他们希望人类继续操纵船舶,减少船舶自主驾驶。
        但是,希望完全自主操纵船舶的人并不多。只有6%的人希望船舶拥有完全自主的驾驶系统,无需人类操作。
        此外,80%海员认为,实现自动化的最佳途径是在载人操作的同时谨慎引入智能系统。然只有16%的受访者希望未来船舶操纵不使用自动化技术。这表明,海员们更加喜欢混合操作方式,即训练有素的海员通过操纵电子系统来驾驶。
        有趣的是,如果船东用海员驾驶比用自动船/无人船/远程驾驶船费成本高,他们会不会放弃使用海员。89%的人同意这种说法。
        马士基CEO:有生之年无人船时代不会到来
        全球最大班轮公司马士基集团首席执行官施索仁(Soren Skou)表示,当前业内积极推进的船舶自动化,短期内不太可能导致集装箱船上船员减少。
        随着当前技术的不断发展,与20年前相比,马士基航运公司的船员已经减半,同时也降低了该公司的工资成本。
        尽管如此,但据彭博社报道,现年53岁的马士基集团首席执行官施索仁认为,船上劳动力已达最低水平,目前已经没有更多的空间来缩减人力成本。他表示:“尽管当前技术飞速发展,我并不认为一艘长400多米、重20万吨的集装箱船上将允许船公司不配备任何船员。在我有生之年,我并不认为集装箱船无人驾驶是效率趋势下的产物。”
(根据国际船舶网、航运交易公报、IEEE SPECTRUM等编辑整理)
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