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发展智能船舶,智能是手段而非目的

新闻来源:中国船检    浏览量:882 薛龙玉 2020-11-27
        近年来,船舶智能化逐渐成为全球航运发展的一大趋势,我国也越来越重视智能船舶的研发建造。作为国内无人船艇开创者,珠海云洲智能科技有限公司建设了国内首个无人船研发测试基地——香山海洋科技港,参与完成南极科考等重大项目以及国内无人船艇现有7 项标准的制定;同时,与珠海市人民政府、武汉理工大学、中国船级社共同推动建设全球最大、亚洲首个无人船海上测试场——珠海万山无人船海上测试场,研发出了我国首艘具备自主航行功能的“筋斗云0 号”货船。在接受本刊专访时,云洲智能创始人兼董事长张云飞先生向我们分享了公司成就背后的故事,以及云洲智能专业团队对国内外智能船舶、自主航运发展问题的深度解读。
进军无人船艇,初因环保结缘
        云洲智能创立于2010 年,是世界领先的水面机器人公司,是中国第一家专注于无人船艇研发、生产、销售与提供行业解决方案为一体的高科技企业。作为中国无人船艇领域的开创者,云洲智能始终围绕“人工智能+ 海洋”战略,坚持自主创新,勇闯科技探索“无人区”,掌握无人船艇自主航行、智能避障、集群协同、人机交互、组网通信、高性能传感器、系统集成、平台设计等多项自主核心关键技术,并处于全球领先水平,拥有专利300 多项,获得了中国专利奖、环境保护科学技术奖、国家海洋科学技术奖特等奖、海洋工程科学技术奖特等奖等诸多奖项。
        经过多年的探索与发展,如今云洲智能在无人船艇领域已经硕果累累,那么最初它是如何与智能船结缘的呢?“2008 年,央视上一则讲述江河污染严峻现状的报道启发了云洲智能的初创团队,随着国家越来越重视生态环境保护,对环境保护的投入有可能逐年加大。团队用一年半时间辗转全国各大水系调研后,发现环保行业的从业者有不少是需要在污染浓度高的地方开展工作,危险重重,强度不小,效率低下,而无人船恰可带来变革。”张云飞回忆道。以环境保护作为切入口,云洲智能研制出了世界上第一艘环境监测无人船,成功将无人船艇应用场景落地。现在,云洲智能的无人艇版图已经从小船拓展到大船,应用场景从内河走向海洋,承载着中国人的海洋强国梦,开创了中国无人船艇时代。
        2015 年,中国船级社发布了全球首部《智能船舶规范》,引起了广泛关注,其中模块化的概念和云洲智能的发展思路不谋而合。张云飞坦言:“我们当时也正在为推出智能航行等模块化的产品而进行调研。在调研过程中我们发现,航运业是一个万亿级的传统产业,目前面临着诸多挑战,例如船员短缺、成本激增、海盗猖獗等,与此同时海事主管部门对船舶安全和环保要求的不断提高,也迫使船东谋求转型升级。在了解市场需求和规模,评估了我们的技术储备之后,我们决定进军智能船舶和智能航运行业。”
        公司的第一个智能船项目是“筋斗云”号岛礁自主货运船。珠海是一个百岛之市,岸岛补给需求复杂多变,船东希望开发出一款智能化程度高、灵活性好、经济性佳的货运船舶。在中国船级社和武汉理工大学的支持下,云洲智能完成了需求论证分析、方案设计、项目可行性分析,并于2017 年12 月在上海海事展上联合珠海市政府、中国船级社和武汉理工大学共同启动了“筋斗云”号项目,开启了智能航运的征程。2019 年11 月15 日,我国自主研发的首艘具备自主航行功能的“筋斗云0 号”货船在珠海完成货物运载首航。
发展智能船舶的多重意义
        作为全球各国竞相角逐的热点领域,智能船舶和自主航运的发展确实能够帮助海事行业解决当前正面临的一些棘手问题。海事行业涉及的面非常广,其中比较核心的有造船、航运、海事监管等部门。在张云飞看来,发展智能船舶和自主航运的意义主要体现在以下几个方面:
        一是解放船员。船员的工作Difficult(困难)、Dirty(肮脏)、Dull(无聊)、Desolate(孤寂)、Dangerous(危险),智能船舶可以将船员从这样的生活中解放出来,海上船员可以变成岸上船员,一些对航海充满向往但又无法忍受海上工作环境的人士也可以重新选择自己热爱的职业。二是保护环境。环境问题日益严重,绿色航运也逐渐成为航运业的一个新的主题。智能船舶在能效管理上可以做得更好,而少人化和无人化则会使船舶的固液气排放更少,从而使船舶更加环保节能。三是融入万物互联。万物互联(IoE)将人、流程、数据和事物结合一起使得网络连接变得更加相关,更有价值。万物互联将数据转化成信息,从而可带来更加丰富的体验和前所未有的经济发展机遇。船舶作为万物互联上的一个重要节点,通过智能化的升级,融入这张大网,不仅可使航运业变得更为便捷,同时还可以为其他行业提供各种数据支持。
        张云飞指出,船员短缺与船员的“过客化”日益严重、运营成本的日益高涨和低迷的运价之间的矛盾日益加剧、船舶运营和海事监管之间的鸿沟日益扩大已成为全球航运业面临的主要问题。而智能船舶和智能航运的出现,能够提供一种有效的解决方案。由于船员工作环境艰苦,从事船员职业的人越来越少,很多船员在经历了几年的海上漂泊之后由于各种原因放弃了船员的职业生涯。智能船舶发展到高级阶段,船上船员大量减少甚至没有船员,船舶驾驶和设备维护的工作从船上转到岸基和码头,这必将吸引大量的驾驶/ 轮机人员重回航运业。由于在船船员大幅减少,甚至出现无人驾驶船舶,船员的总体工资开销会大幅减少,而少人化和智能化也会提升船舶各方面的性能,从而进一步降低运营成本,能够有效的提高盈利能力。在自主航运时代,海事监管部门会在船舶设计的初期就提出安全监管要求,船东、设计部门、智能船舶设备提供商、海事安全监管部门等各利益相关方之间的融合会更加紧密,海事安全监管将会更加紧密地贯穿船舶从设计到拆解的全生命周期。
智能船舶行业尚有困难亟需克服
        如上所述,发展智能船舶和自主航运将惠及多个领域,未来可期,不过这也是一个循序渐进的过程,会面临许多困难和挑战。关于全球智能船舶的发展现状,张云飞表示,全球智能船舶发展的高地主要是欧洲和亚洲。前者是传统的海事中心和航运中心,而后者是新兴的航运中心和造船中心。具体而言,主要是欧洲的英国、芬兰、挪威、丹麦、瑞典以及亚洲的中、日、韩。欧洲作为传统的航运/ 海事的领导者,有望继续引领航运未来的发展。
        欧洲是船用设备领域的世界霸主。在主要的船用设备上如主机、发电机、各类船用电子导航设备等领域占据最多的市场份额。近年来,这些设备商也在积极地推进船用设备的数字化和智能化,一些传统的船舶设备巨头已经开发了面向智能船舶/ 无人船的自主航行设备和智能船舶用设备。同时,欧洲也是目前海事/ 航运规则的主要制定者。国际海事组织、国际海事卫星组织等和航运/ 海事相关的协会和组织的总部大多都在欧洲,他们制定了目前国际海事/ 航运业的规则,影响力巨大。而且,欧洲依然是一个航运中心,他们拥有世界航运巨头,这些巨头是无人航运的拥趸,为无人船项目的研究提供了资金和示范应用场景。欧洲的项目,早期以较为容易控制的场景——渡轮作为突破,取得了较好的效果。综合而言,欧洲的无人船发展体系最为完备,除了技术以外,他们一开始就注重法规和标准,同时考虑无人船的经济性、可持续性,是一套体系化的发展思路。
        日、韩造船业和航运业发达,同时他们生产的船用设备在世界舞台上占有一席之地。为了谋求发展,他们采取举国体制,组成产业联盟,集合了产业链的力量发展无人船,积极参与智能船舶相关标准的研究和制定,希望在船舶智能化、无人化的浪潮中占领先机,将来能够在智能船舶的订单上取得优势。
        目前,我国的智能船舶行业取得了一系列行业公认的成就,智能船舶产业已经逐步由技术导向和政策导向转向市场导向,但与此同时,也有业内人士指出,我们还面临着诸多的挑战和困难。首先,标准规范的建设严重滞后。标准、规范、公约和法规是指导水面船舶设计、生产、检验、认证、运营的主要依据。在传统船舶行业,这些文本较为完备,为行业的规范、健康发展提供了有力保障。而智能船舶属于新生事物,目前与之对应的标准、规范、公约和法规等极不健全,市场亟需这些文本的出台。
        其次,技术需要继续突破。一些自主程度较低的智能船舶的商业应用开始蓬勃发展,但自主程度较高的智能船舶项目尚在试验阶段,距离商业应用存在一定距离。
        再次,对自主航运体系的研究和建设相对滞后。与智能船舶本身技术相比,关于自主航运体系的研究还太少。智能船舶并不是独立运行的个体,而是航运体系中的一个重要环节。智能船舶与航运体系如航标、航道、交管、港口码头乃至物流的对接,是智能船舶发挥商业价值的重要基础,但目前相关的研究和建设尚未正式启动。
        最后,产业界的协同尚不如欧洲、日韩等国。我国无人船产业虽然成立了一些联盟,如无人货物运输船开发联盟,中国无人船产业创新发展联盟等,但联盟主要以项目为主体推进工作,在产业生态建设层面略显欠缺。
无人船商业化运营,标准法规建设是关键
        大型无人船的商业化运营一直是行业讨论的热点话题,谈及此,张云飞直言:“大型无人船的发展是一个必然趋势。”100 年前,泰坦尼克号上有500 名船员,当今最大的“海洋绿洲”号邮轮才20 多名船员。从500 名船员到20 名船员用了一个世纪,从20 名船员到10 名再到2 名甚至到没有在船船员,用的时间肯定会大大缩短。但由于航运业的高度国际化,大型无人船要走向商用,除了技术的进步之外,还需要各国的海事界共同协商,制定新的规则,而这肯定是一个漫长的过程。
        许多业界专家认为大型无人船要实现真正的商业化运营还需要一段时间,这个观点张云飞也赞同,但是他认为主要问题一方面是技术,另一方面是相关标准、规范、法律法规的建设。“风险永远存在,安全监管的目的不是把风险降低为零,而是将风险控制在可以接受的范围内。标准、规范、法律法规制等是安全监管的依据,在这些基础尚未制定的时候,要推广商业运营存在诸多问题,例如如何获得海事部门的适航认可、如何进行船舶配员的设置、如何购买保险、出现事故责任如何认定等等。只有把这些问题都解决了,真正的商业化运营才能实现。当然,我们也可以在示范区进行先行先试,通过实践总结经验和教训,完善相关的标准、规范、法律法规。
        测试与验证能力建设也是智能船舶发展的重要一环,无人船要实现商业运营也离不开前期的测试与验证。2018 年,我国首个无人船海上测试场在珠海万山正式启用,2019 年,国内首个无人船研发测试基地——香山海洋科技港也正式建成,作为这两个项目的联合发起方,云洲智能对它们的重要作用有着深刻的认知。
        张云飞指出,这两大测试基地在我国海上无人系统与智能装备产业的发展中将发挥如下重要作用:一是解决无人船研发、测试、检验、试航、示范运营等各个阶段的需求,实现研发规范化、测试标准化、试验流程化、试航常态化,提升测试效率进而提高研发效率,为探索、建立无人船测试标准、无人船技术标准、无人船航运法规、运营模式提供必要的条件。
        二是推动无人系统与智能装备产业工程、科学人才以及产业人才的聚集,促进产业的协同发展。无人系统与智能装备产业作为一个新兴产业,急缺大量专业的技术人才、法律人才、管理人才,需要尽快汇聚上下游的资源,形成协同创新,共同开展技术研究与交流,打造产业的生态链。而这两个测试研发基地正好可以起到生态链孵化平台的作用。
        三是推广应用示范,推动产业发展。两个测试研发基地可作为海洋无人系统新技术、新产品、新业态、新模式展示发布和交流合作的主要窗口,通过示范的先导作用,推动技术改进、完善安全监管措施、带动市场推广。
创新领航未来
        在张云飞眼中,智能是手段而非目的,安全、经济、环保、高效才是发展智能装备的目的。目前,云洲智能的产品线已经覆盖了环保、海洋调查、安全巡逻、风电运维、科技文旅等多个层面,为这些不同领域提供着经济、高效的服务。云洲无人船艇已在第34 次南极科考、青藏高原冰川湖泊科考、南海岛礁调查、天津港爆炸应急处置、江苏响水爆炸应急处置、长江入河排污口排查整治等国家重大任务中发挥关键作用,在精度、效率、成本等各方面大放异彩,获得了相关部门及各级领导的高度认可,迅速培育激活需求市场,带动行业兴起。云洲无人船艇获取的大量精准数据以及宝贵实操经验,有效填补了行业空白。云洲智能还参与规划编制中国现有的全部7 项行业标准,推动了产业快速发展,以技术创新助推海洋强国战略。
       “创新领航未来”是云洲智能的发展理念,他们一直密切关注着前沿技术动态。张云飞表示:“感知、认知、决策是智能技术的核心。感知主要依赖于更好的传感器,认知可以通过大数据、机器学习、数据融合,决策则基于各种算法和高性能计算,这些相关的技术我们一直都在关注。”
       “人类的未来在太空和海洋,然而目前人类对太空的了解远比海洋多得多,占据地球地表面积70.78% 的广阔海洋,如同一个空白的数据库,未知而神秘。复杂、多变、高危的海洋环境人类无法生存,规模化的海洋探索、开发与经营只能依靠无人设备来承担。”张云飞感慨道。“中国是海洋大国,但是海洋关键核心设备、高端仪器的国产化率很低,云洲智能坚持深耕无人船艇+ 海洋应用,打造更多国之重器,让无人船艇替代人力积极探索海洋这个未来的大农场、大矿场、大工厂,推动海洋经济发展,践行海洋强国战略。”
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