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智能船舶的发展对国际海事公约带来的影响(Z.2017.8)

新闻来源:中国船检    浏览量:377 蔡玉良 马吉林 2017-08-30
        |► 时下,船舶智能化大潮正汹涌而至。那么,船舶智能化主要有哪些特点?这股浪潮将给国际海事公约带来怎样的影响?海事界应如何应对?
        近年来,自动控制、信号处理、网络通信、传感器、物联网、大数据、人工智能等技术快速发展,并与工业生产深度融合,为传统工业的转型升级带来了新契机。在近日举行的2017世界交通运输大会上,与会专家几乎无一例外地将“未来交通”的筹码押在“无人驾驶”上,而对航运业而言,“人工智能+船舶”同样被寄予厚望,相信很多人都观看过罗尔斯·罗伊斯公司发布的无人驾驶船控制中心的演示视频并被其“科幻”效果所震撼。船舶智能化乃至无人化是当今航运界的发展趋势。
        另一方面,船舶不同于其他交通工具,由于其具有远航程、大运力、低运价的特点,一直以来都作为国际贸易运输的主要方式。因此,为了保障海上航行安全,提高船舶航行效率,在防止和控制船舶对海洋和大气污染方面采取统一的标准,以国际海事组织(IMO)为代表的权威机构制定了大量的公约、规则供世界各国遵照执行。公约、规则会根据航运状况的发展进行修订并定期发布。本文旨在通过分析智能船舶的发展,初步解析其对现行公约、规则可能产生的影响。
        智能船舶的发展
        中国船级社所理解的智能船舶是指利用传感、通信、物联网等技术手段,自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据,并基于计算机技术、自动控制技术、大数据技术、智能技术,在航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶,以使船舶更加安全、更加环保、更加经济、更加可靠。智能船舶的发展是一个循序渐进的过程,所以我们用了“更安全、更环保、更经济、更可靠”的说法。
        智能船舶应具备四个特点:
        1. 具有感知能力,即具有能够感知船舶自身以及周围环境信息的能力;
        2. 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,并能够利用已有的知识对信息进行分析、计算、比较、判断、联想、决策;
        3. 具有学习和自适应能力,即通过专家知识以及与环境的相互作用,不断学习积累知识并适应环境变化;
        4. 具有行为决策能力,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。
        如图1所示,智能船舶的发展可以分为四个阶段:从当前的互联互通、系统整合到未来的远程控制、自主操作。
图1 智能船舶发展阶段
        互联互通是智能船舶的最初阶段,布置感知系统,建设系统间以及船岸间的通信和数据共享能力,实现对船舶的远程监测。
        系统整合阶段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。为实现“一平台+多应用”的目标奠定基础。
        远程控制:管理人员在岸基控制中心、母船等位置,通过远程通信手段,实现对被控制船舶的操控。远程控制应用的前提是需要解决设备的健康管理等一系列技术问题。
        自主操作:在感知的基础上,利用高度复杂的软件技术、控制算法,例如基于博弈论的避碰技术,形成控制指令。自主操作船舶具备自适应能力,无须船员进行常规操作。
        其中第三、四阶段即是目前“时髦”的“无人智能船”所具备的特点。无人智能船是指没有船员在船的情况下可以控制运动的船舶。无人智能船可以是远程控制船舶,也可能是自主操作船舶。
        对国际海事公约可能产生的影响
        现行海事公约架构主要分为三类,如图2所示。第一类关注的是管辖权规则,旨在规定船旗国及其船舶的权利及义务,代表性的公约是《联合国海洋公约法》;第二类关注的是船舶的技术条件及运营状况是否满足海上航行安全、防止海洋污染,船员基本权利是否得到保障等,代表性的公约有《国际海上人命安全公约》、《国际防止船舶造成污染公约》、《国际海上避碰规则》、《国际海事劳工公约》等;第三类关注的是由船舶事故造成的机海损而导致的民事责任划分,代表性的公约有《国际油污损害民事责任公约》、《海事索赔责任限制公约》等。
图2 国际海事公约结构框架图
        从前文可以看出,当船舶智能化尚处在第一、二发展阶段时,现行公约、规则框架尚能适用,当进入第三、四阶段后,船舶的智能化程度高度提升,带来的最显著变化就是“在船”船员数量急剧减少甚至达到无人在船,船舶的航行主要依靠岸基远程操控,甚至自主航行。这种根本性的变革可能会导致现行公约、规则架构无法满足要求,比如:
        1. 在一些公约、规则中,船舶本身的定义可能会不再适用。与船舶相关的诸多角色,如船长、轮机长等船员的概念可能会发生本质的改变;从船旗国有关商船的法律法规角度上看,无人智能船是否会在登记、注册等方面遇到困难?如何定义船的“船长”?是主要的远程操控者,是航行程序的编制者,还是一个不直接对船舶操控的被授权人?远程操控者是否会被定义成“船员”?海商法将来会对无人智能船授予什么样的权利?如是否给予自由航行权、通行权等当前船舶目前拥有的权利?
      《联合国海洋公约法》中对船舶没有明确定义,公约第91.1条规定,“每个国家应确定对船舶给予国籍。船舶在其领土内登记及船舶悬挂该国旗帜的权利的条件。船舶具有其有权悬挂的旗帜所属国家的国籍。国家和船舶之间必须有真正联系。”目前业界普遍认为无人智能船被认为是船舶,无人智能船和船旗国需履行与当前船舶相同的义务和权利。
        2. 由船舶机海损事故导致的民事责任划分将变得有争议,原本在公约、规则中清晰的责任界线是基于现行公约定义的运营公司、操船人员等概念划分的。当一艘配备完全符合自动驾驶和避碰系统要求的船舶出现了机海损,责任谁来承担?船东、岸基远程操控人员,还是无人操控系统的制造商?
        3. 由于在船舶设计方面可以逐步不再考虑人的因素,船舶的结构会发生根本变化,供人居住的舱室,及其相应的通风、空调、排污系统也会减少或者消失,因此与防火结构、各类报警、救生设施,防污染设备(如生活污水处理装置)、舱室的舒适度等诸多要求相关的公约、规则会有所变化,这将对适用于当前船舶的技术法规架构产生影响,下文就具有代表性的公约进行举例说明。
        (1)对现行《国际海上人命安全公约》产生的影响
      《国际海上人命安全公约》,简称SOLAS, 共计12章。它是为保障海上航行船舶上的人命安全,在船舶结构、设备和性能等方面规定统一标准的国际公约。根据公约规定,各缔约国所属船舶须经本国政府授权的组织或人员的检查,符合公约规定的技术标准,取得合格证书,才能从事国际航运。
        从第I章“总则”第1条“适用范围”和第2条“定义”来看,无人智能船与SOLAS公约的要求不抵触。同时公约也是灵活的,给出了公约免除条件,如第4条(b)规定,“对于具有新颖特性的任何船舶,如应用本公约第II-1章、第II-2章、第III章和第IV章的任何规定可能严重妨碍对发展这种特性的研究和在从事国际航行的船舶上对这些特性的采用时,主管机关可予免除这些要求”。当然,免除的详细资料和理由提交国际海事组织以分发给各缔约国政府,供其参考。无人智能船可以考虑为一种新颖特性的船舶,因此有可能享受到公约相应章节的免除特权。
        同时,公约各章节考虑到了船舶及营运的客观条件、新技术的产生及应用,提出了免除条件、替代设计和布置。免除或等效替代无人智能船上的相关设施配备布置可参考国际海事组织发布了MSC.1/Circ.1212通函“关于替代设计和布置指南”。
        在SOLAS公约对无人智能船适用性研究过程中,有两个关键性的内容需要注意:
        (a)公约中涉及到对“在船人员”的工作程序要求。包括但不限于应持有的必要资料、应遵守的工作程序、应承担的相应义务等。
        例如II-1章“构造-结构、分舱与稳性、机电设备”第5-1条“向船长提供的稳性资料。应将主管机关同意的必要资料提供给船长,以使他能用迅速而简便的方法获得有关各种营运状态下船舶稳性的正确指导。”同样的还有第19条,“需要提供破损控制图给高级船员……”。第VI章“货物和燃油运输”第2条“货物资料”:“托运人应在装货前及早向船长或其代表提供关于该货物的相应资料……”类似的资料应该提供给谁?是否无人智能船岸基远程操控人员可以像前文提及的等效为“船员”而必须获取这些必要资料?
        同样,而对于II-1章要求引起值班轮机员或其他相关人员注意的报警并采取相应措施,如第38条“轮机员报警装置”,第51条“报警系统”,第53(4)“自动控制和报警系统”以及第37条“驾驶室与机器处所之间的通信”。这些条款都应该依据55条“(机电设备)替代设计和布置”考虑进行等效设计,比如报送给岸基远程操控人员,同时要求岸基远程操控人员可以对报警做出反应,并给出相应措施。
        对于II-2章“防火、探火和灭火”第15条“指导、船上培训和演习”及第16条“操作”关注了船上训练和操作,目的是使在船人员在失火时候船舶可以处于可控状态。本章等效替代可能有些挑战性,比如需要建立岸基远程操控人员对火灾应对的相应程序,如何远程有序操作灭火系统达到有效的灭火效果,这些都是值得探讨考虑的问题。
        而涉及到义务,尤其是人道主义救援义务时,无人智能船面临着更大的挑战,按照第V章“航行安全”第33条“遇险情况:义务和程序”要求,“处于能提供援助位置的船舶船长在收到来自任何方面的关于海上人员遇险的信息后,有义务立即全速前往提供援助,如有可能并通知遇险人员或搜救机构,本船正在全速前往援助中。不论遇险人员的国籍或身份或其被发现时的状况,均适用此提供援助的义务。”在《联合国海洋公约法》第98条“救助的义务”中也规定了“每个国家应责成悬挂该国旗帜航行的船舶的船长,在不严重危及其船舶、船员或乘客的情况下:(i)救助在海上遇到的任何有生命危险的人;(ii)如果得悉有遇难者需要救助的情形(在可以合理地期待其采取救助行动时)应快速前往拯救;(iii)在碰撞后对另一船舶及其船员和乘客给予救助,并在可能情况下,将自己船舶的名称、船籍港和将停泊的最近港口通知另一船舶。” 无人智能船由于其自身结构特点以及救生设备的配备状况决定其本身不具备良好的救援条件,无人智能船是否可以船上没有人员作为拒绝执行全速救援遇险船舶的义务?是否有替代性解决方案?
        (b)公约中涉及与“在船人员”相关的船舶结构设计以及设备性能及其安装布置要求。
        由于船舶的无人化,很多公约要求安装布置的船上的设施将不再适用,或者需要等效设计和布置以满足要求,例如II-2章“构造-防火、探火和灭火”第7条“探测和报警”:“符合《消防系统安全规则》的手动报警按钮应遍布起居处所、服务处所和控制站。每一出口都要装有手动报警按钮点。”而第III章“救生设备和装置”,对于无人智能货船来说,整章有可能不再适用。第V章“航行安全”中和驾驶台的设计相关的第15条“关于驾驶台设计、航行系统和设备的设计和布置以及驾驶台程序的原则”以及第22条“驾驶室可视范围”则需要考虑等效替代,当船舶既可以在船操控也可以远程操控时,远程操控人员是通过设置在陆地上的电子可视化的驾驶台进行操控,船舶周围的信息可能会通过高精度音视频获取装置实时传输至岸基控制中心,通过如虚拟现实等新技术呈现于岸基操控人员面前。因此应考虑到等效替代的设计能够满足公约的要求。
        值得注意的是,当公约中要求人员需要立即做出响应措施时候,比如立即执行灭火指令,从自主操舵转为人工操舵等等,应充分考虑船岸通信以及船舶指令执行的可靠性。比如当岸基操控人员发出启动固定式灭火系统等关键指令时,或当岸基操控人员通过船舶周围信息再现系统发现需立即采取应对措施时,应考虑到船岸通信或者执行系统失效。毕竟在现有船舶上,这些指令可以很快执行并附有应急方案,而远程操控船舶有可能会面临由于恶劣天气等原因而导致通信延迟故障, 进而引发重大财产损失。
        (c)公约中涉及“人员配备”的要求。
        公约第V章“航行安全”,第14条“船舶配员”要求:“各缔约国政府承担义务,各自对本国船舶保持实行或在必要时采取措施,以确保所有船舶从海上人命安全观点出发,配备足够数量和胜任的船员。”从安全角度出发,船舶要求最低配员。需要关注的是最低配员的要求会不会阻碍无人智能船的发展,因为从定义上说,无人智能船就是无人在船。另一方面,如果认为陆地上的岸基操控人员也是船员的话,存不存在最低配员的概念?在智能船的发展过程中,船员是逐步减少直到无人在船的,安全配员的要求是个值得关注的方向。
        (d)公约中涉及到“海上保安”的要求。
        公约第XI-2章“加强海上保安的特别措施”用于应对威胁船舶或港口设施或任何船/港界面活动或任何船到船活动保安的任何可疑行为或情况。应当考虑到,当船舶发展至无人化时,对船舶的入侵将变得形式多样,比如从技术角度来说,通信与控制网络具有受到黑客恶意入侵的可能性,船舶会受到非法控制,带来巨大的保安风险。
        (2)对现行《国际海上避碰规则》产生的影响
        国际海上避碰规则, 简称COLREG,是为防止、避免海上船舶之间的碰撞,由国际海事组织制订的海上交通规则。规则中的“船舶”的定义为“指用作或者能够用作水上运输工具的各类水上船筏,包括非排水船筏、地效翼船和水上飞机”。因此,无人智能船是适用于该规则的。规则第2条“责任”中则做了如下说明:“在解释和遵行本规则条款时,应充分考虑一切航行和碰撞的危险以及包括当时船舶条件限制在内的任何特殊情况,这些危险与特殊情况可能需要背离本规则条款以避免紧迫危险”。这里强调了必要时的人为介入。类似的还有第5条,“每一船在任何时候都应使用视觉、听觉以及适合当时环境和情况的一切有效手段保持正规的望,以便对局面的碰撞危险做出充分的估计。”这两条都强调了人的作用,即在遵守这个规则的前提下,也要根据当时的实际情况,加以良好的经验进行判断,从而避免碰撞。可以想象完全遵守避碰规则、利用先进避碰算法进行自主航行的船舶并不能满足规则的要求,这对完全自主航行的智能船来说是个非常大的挑战。对于岸基远程操作的船来说,则需要考虑等效的设计,例如利用先进的听视觉技术获取船舶周围的信息遥控船舶,是否可以满足规则的要求?
        对于避碰规则中对号灯、号型的要求,则应充分考虑到无人智能船的特殊性,比如是否应该为这种船型设置单独的信号灯,用于指示其特殊性以及工作状态是否异常,比如是否通信正常等,以使得其他船舶了解到其工作状况,以做出相应的措施。
        (3)对现行《海员培训、发证和值班标准国际公约》产生的影响
      《海员培训、发证和值班标准国际公约》是为统一各国的海员培训、发证和值班标准,以确保海运船舶的航行安全而制定的国际公约。公约中定义的“值班人员”对于无人智能船来说则是有着微妙意义的,无人智能船的运行并非完全无人“值守”,远程的监控、操作运行也是一种变相的值班,而且由于高度的智能化可能会导致人均操控船舶的数量大大提高,当一艘甚至多艘船舶出现紧急情况需要人员介入时候,可能使操作员的产生巨大的精神压力,进而做出不当抉择产生巨大损失。因此,现行公约完全可以作为新的资格制度的蓝本,用于制定无人智能船的“操作员”行为准则。
        海事界积极行动
        当前,国际海事组织制定有超过50个有效的公约、规则供全球缔约国所使用,这些公约和规则都是缔约国必须遵守的。同时,这些公约、规则同时会转换为各缔约国航运业的法规。智能船舶的发展必须要有公约、规则的支撑,从上文简要的分析可以看出,针对智能船适用性带来的公约、规则的修订将会是一个复杂而又庞大、甚至颠覆性的工作。
        多个国家已经深刻意识到智能船舶的发展亟需配套的公约、规则支撑,由丹麦、爱沙尼亚、芬兰、日本、荷兰、挪威、韩国、英国和美国九个国家共同提出“海上自主水面船舶(MASS)监管范围界定”,以期海安会第98届会议批准为新的工作计划。丹麦等提案建议对IMO文书进行法律监管范围界定,以识别出当前正在起草的“排除无人操作的IMO规则、不适用于无人操作的IMO规则以及虽未排除无人操作的IMO规则,但需要进行修正以便确保MASS的建造和操作是以安全、安保并环保方式进行”。欧洲至少还有两个团体正在研究修改法规以适应无人智能船的发展,其中一个是欧洲无人海事系统的安全和规章小组,由瑞典和其他六个国家共同组成。另一个是英国的海上自治系统监管工作组。他们的目的是确保《国际海上人命安全公约》在下一次更新迭代时,能够反映新技术的发展。
        中国船级社一直致力于智能船的研究工作,我们已于2015年作为国际上第一家船级社发布了《智能船舶规范》,同时成立专门的项目组应对智能船的发展,这其中包括公约、规范对无人智能船适用性的专项研究。我们力图在将来公约、规范的修订过程,充分考虑我国船舶工业发展水平,引导和促进国内智能船舶技术的有序健康的发展。
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