韓國(guó)智能船舶發(fā)展路徑

王思佳

韓國(guó)是否能借此風(fēng)口，再次贏得先機(jī)，在這場(chǎng)以智能為引領(lǐng)的船舶技術(shù)升級(jí)中占據(jù)主動(dòng)。

韓國(guó)很早便靈敏地感知到了船舶智能化發(fā)展趨勢(shì)，率先開啟了智能船舶領(lǐng)域的研究，并被韓國(guó)造船業(yè)作為提高自身競(jìng)爭(zhēng)力，并超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的戰(zhàn)略手段。

船舶智能化脈絡(luò)

韓國(guó)是全球最早啟動(dòng)智能船舶研究的國(guó)家。2009年，現(xiàn)代重工集團(tuán)與韓國(guó)電子通信研究院（ETRI）合作研究將信息技術(shù)應(yīng)用于船舶建造過(guò)程中，推出并實(shí)施了“智能船舶1.0”計(jì)劃，當(dāng)時(shí)，雙方共同開發(fā)了船舶通信技術(shù)“有/無(wú)線船舶綜合管理網(wǎng)通信技術(shù)（Ship Area Network，SAN）”，該技術(shù)具備兩大優(yōu)點(diǎn)，一是可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在船上對(duì)包括動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)在內(nèi)的460余種設(shè)備和部件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、船岸信息交互和綜合管理，使得對(duì)船上航行相關(guān)裝置的操作變得更容易，提高了船舶管理效率；二是航運(yùn)公司可以利用衛(wèi)星等遠(yuǎn)程技術(shù)，在岸上實(shí)時(shí)管理、監(jiān)控船舶的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)一般性問題和故障進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)修理等。

之后，該技術(shù)被應(yīng)用到4500TEU的智能化集裝箱船上，該技術(shù)不僅能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)等船舶內(nèi)部各種航海裝置的狀態(tài)進(jìn)行綜合管理，航運(yùn)公司還可以通過(guò)該技術(shù)在陸地上對(duì)船舶進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，以及進(jìn)行軟件升級(jí)等簡(jiǎn)單的設(shè)備維護(hù)，從而大幅減少航運(yùn)管理的費(fèi)用。該船于2011年3月交付給集裝箱航運(yùn)巨頭馬士基。這艘被業(yè)界譽(yù)為世界上第一艘“智能船”的高度自動(dòng)化船舶備受船東好評(píng)。之后，大量與智能船舶業(yè)務(wù)相關(guān)的訂單蜂擁而至。有數(shù)據(jù)顯示，2011年全年，現(xiàn)代重工共計(jì)獲得70余個(gè)“智能船”訂單，其中超過(guò)一半的訂單源自于馬士基。

2013年，現(xiàn)代重工正式推出了以“經(jīng)濟(jì)、安全、高效航行服務(wù)”為主旨的“智能船舶2.0”計(jì)劃。基于“智能船舶2.0”，還提出了“Connected Ship”的新概念，把船舶、港口、陸上物流信息一并提供給船舶運(yùn)營(yíng)。

2014年5月，韓國(guó)大宇造船和海洋工程公司與韓國(guó)最大的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商SK電訊公司（SKT）聯(lián)手研發(fā)以信息與通信技術(shù)（ICT）為基礎(chǔ)的新型智能船舶。該智能船舶配備了全球電信網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航和監(jiān)控系統(tǒng)，將船上所有服務(wù)融合到多鏈接的單一網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行自動(dòng)化和無(wú)人化控制，實(shí)現(xiàn)船舶高效、安全運(yùn)營(yíng)。

2016年8月，現(xiàn)代重工與埃森哲等企業(yè)合作，通過(guò)運(yùn)用數(shù)字技術(shù)，幫助船舶運(yùn)營(yíng)商更好地管理船隊(duì)，充分挖掘潛能，節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本。在“智能船舶1.0”的基礎(chǔ)上，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可對(duì)船隊(duì)運(yùn)營(yíng)的新數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并通過(guò)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)呈現(xiàn)分析結(jié)果，使船舶運(yùn)營(yíng)商能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控其船舶狀態(tài)和航行條件，并根據(jù)數(shù)據(jù)做出妥善決策，支撐高效運(yùn)營(yíng)。

現(xiàn)代重工HiNAS智能航行輔助系統(tǒng)

2017年，現(xiàn)代重工與英特爾、SK航運(yùn)、微軟、大田創(chuàng)意經(jīng)濟(jì)與創(chuàng)新中心（DCCEI），以及蔚山創(chuàng)意經(jīng)濟(jì)與創(chuàng)新中心合作簽訂協(xié)議，聯(lián)合韓國(guó)國(guó)內(nèi)的信息與計(jì)算機(jī)技術(shù)公司共同開發(fā)軟件，提高船員的安全系數(shù)，改善他們的健康狀況，滿足船東的需求以及安全航運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)。

2017年11月，韓國(guó)總統(tǒng)文在寅提出要制定智能海上物流及核心成長(zhǎng)先驅(qū)項(xiàng)目政策。2018年1月，文在寅參觀韓國(guó)大宇造船海洋時(shí)表示，要提升大宇造船海洋在未來(lái)全球造船工業(yè)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力，強(qiáng)化應(yīng)對(duì)措施，立足綠色、自航技術(shù)等新技術(shù)，為船舶配套實(shí)證、自航核心技術(shù)及船舶開發(fā)帶來(lái)新動(dòng)能，進(jìn)一步鞏固全球影響力。同年，在韓國(guó)政府明確的100個(gè)國(guó)家課題中，第34條和第80條分別提出，要挖掘培育高附加值未來(lái)型新產(chǎn)業(yè)（智能船舶），協(xié)同海運(yùn)和造船行業(yè)共同建設(shè)海運(yùn)強(qiáng)國(guó)。

2019年，韓國(guó)正式啟動(dòng)了自動(dòng)航行船舶開發(fā)項(xiàng)目。該項(xiàng)目包括四大領(lǐng)域共計(jì)13個(gè)課題，項(xiàng)目周期為2020至2025年，計(jì)劃總投資為1603.2億韓元（約合9.7億元人民幣），旨在開發(fā)自動(dòng)航行船舶核心技術(shù)，并通過(guò)示范實(shí)現(xiàn)早期商業(yè)化的基礎(chǔ)，為2030年50%的自動(dòng)航行船舶市場(chǎng)提前布局。韓國(guó)政府認(rèn)為自動(dòng)航行船舶將成為集物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等核心要素于一體的高附加值船舶。

2020年4月，韓國(guó)現(xiàn)代重工將與韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院（KAIST）共同開發(fā)的“現(xiàn)代智能導(dǎo)航輔助系統(tǒng)”（HiNAS）成功安裝在韓國(guó)船東SK Shipping公司旗下1艘25萬(wàn)載重噸散貨船上。該系統(tǒng)采用人工智能技術(shù)，可通過(guò)分析船上攝像頭的視頻圖像來(lái)確定與附近船舶相撞的風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）發(fā)出通知。紅外攝像頭即使在夜間或在濃霧中也能夠定位障礙物并測(cè)量其移動(dòng)速度。

搭載三星重工自主研發(fā)的遠(yuǎn)程自主航行系統(tǒng)SAS的“SAMSUNG T-8”號(hào)拖船

2020年10月，三星重工完成了韓國(guó)造船業(yè)界首次遠(yuǎn)程自主航行實(shí)船海上測(cè)試。據(jù)悉，三星重工將自主研發(fā)的遠(yuǎn)程自主航行系統(tǒng)SAS搭載在實(shí)際運(yùn)行中的“SAMSUNG T-8”號(hào)拖船上，并成功進(jìn)行了實(shí)證。SAS可以實(shí)時(shí)分析安裝在船舶上的雷達(dá)、全球定位系統(tǒng)（GPS）、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)等航海通信設(shè)備的信號(hào)，并識(shí)別周邊船舶及障礙物。該系統(tǒng)可根據(jù)船舶航行特點(diǎn)，對(duì)船舶碰撞危險(xiǎn)度(CRI) 進(jìn)行評(píng)估，找出最佳避碰路徑，并通過(guò)推進(jìn)及轉(zhuǎn)向裝置自動(dòng)控制，使船舶可以獨(dú)自安全航行至目的地。此外，通過(guò)應(yīng)用全球首次適用于實(shí)船的船用360度全景式監(jiān)控影像系統(tǒng)（Around View）和LTE/5G移動(dòng)通信技術(shù)等，可以在遠(yuǎn)處的陸上控制中心直接俯瞰船舶的影像，對(duì)船舶實(shí)施遠(yuǎn)程控制。三星重工計(jì)劃今后進(jìn)一步結(jié)合人工智能（AI）技術(shù)以及超高速移動(dòng)通信技術(shù)，開發(fā)出更加先進(jìn)的航行輔助系統(tǒng)，并在2022年實(shí)現(xiàn)商用化。

以點(diǎn)帶面破新局

目前，船舶智能化的發(fā)展已逐漸成為世界各造船強(qiáng)國(guó)的主要研究方向，但各國(guó)的發(fā)展思路卻各有千秋。韓國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用發(fā)達(dá)，因此，對(duì)于智能船舶的發(fā)展思路選擇了以其優(yōu)勢(shì)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)為牽引。據(jù)中國(guó)船舶集團(tuán)經(jīng)濟(jì)研究中心許攸表示：“船舶智能化發(fā)展路線方面，韓國(guó)選擇制定階段性研發(fā)計(jì)劃，采用分步實(shí)施、突出重點(diǎn)、逐個(gè)攻破的模式，如韓國(guó)大宇造船牽頭建立智能船舶4.0服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，三星重工的SEEMS、現(xiàn)代重工的ISSS等。在技術(shù)方面，韓國(guó)的智能船發(fā)展比較重視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，如SAN和VSAT（適合小型船舶的VSAT天線）的開發(fā)利用等。”

2018年5月，韓國(guó)大宇造船宣布， 與Naver Business Platform（NBP）及英特爾韓國(guó)公司（Intel Korea）簽署諒解備忘錄（MOU），共同建立智能船舶4.0服務(wù)基礎(chǔ)設(shè) 施（Smart Ship 4.0 Service Infrastructure）。三方計(jì)劃合力打造的智能船舶4.0將不再以設(shè)備管理控制為中心，而是構(gòu)建基于云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)并基于數(shù)據(jù)分析來(lái)管理船舶的架構(gòu)體系。據(jù)此，船東和航運(yùn)公司可以基于收集的數(shù)據(jù)保障船舶處于最佳航行狀態(tài)，同時(shí)還能對(duì)船舶進(jìn)行高效的診斷和維護(hù)保養(yǎng)。按照協(xié)議內(nèi)容，大宇造船將在NBP的Naver云平臺(tái)上為智能船舶4.0服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建一個(gè)基本環(huán)境，并將英特爾的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）解決方案引入船上物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（On-Ship IoT System）。英特爾還將參與船內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)接入平臺(tái)（IOT Hub）和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（IOT Gateway）的開發(fā)。大宇造船也將以這份協(xié)議為起點(diǎn)，大宇造船將連接相關(guān)的設(shè)備行業(yè)，在未來(lái)成為全球智能船舶物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。

2011年，韓國(guó)三星重工開發(fā)了VPS（Vessel Portal Service）船舶門戶服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在岸上監(jiān)控船上設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，判斷船舶故障狀態(tài)，遠(yuǎn)程支持船舶運(yùn)營(yíng)。此外，三星重工還開發(fā)了船舶能效管理系統(tǒng)（SEEMS）。該系統(tǒng)是三星重工以國(guó)際海事組織（IMO）發(fā)布的船舶能效管理計(jì)劃（SEEMP）為指導(dǎo)，開發(fā)的智能化船舶能效監(jiān)控工具。船舶能效管理系統(tǒng)也是實(shí)施船舶能效管理計(jì)劃的載體，同時(shí)也是三星重工智能船舶的重要組成部分。船舶能效管理系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集技術(shù)、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)使船舶能效管理高度智能化、集成化。船舶集成能源管理系統(tǒng)能對(duì)影響燃料效率的因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和管理，如航線、發(fā)動(dòng)機(jī)與推進(jìn)能力、污染排放等等，以實(shí)現(xiàn)燃料消耗的最小化。集成系統(tǒng)還將高端技術(shù)和航線優(yōu)化、裝飾優(yōu)化、能源效率運(yùn)行指數(shù)(EEOI)監(jiān)測(cè)與分析、船舶港口服務(wù)等相結(jié)合。

2017年，韓國(guó)現(xiàn)代重工推出的綜合智能船舶解決方案（ISSS）能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)可靠的航行和船舶管理，預(yù)計(jì)能將船舶年運(yùn)營(yíng)成本降低6%。ISSS能夠使原本依靠導(dǎo)航員技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的航行變得標(biāo)準(zhǔn)化，收集并分析航行的實(shí)時(shí)信息，因而將有助于提高船舶的效率和安全性；還可以為運(yùn)營(yíng)商提供了大范圍的船舶信息，包括最佳航行線路和航行速度，以及船舶在航行中能夠最大限度減少阻力的前后船體傾斜狀態(tài)。ISSS系統(tǒng)通過(guò)收集并分析能源數(shù)據(jù)、監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳狀態(tài)，幫助提高船舶安全性和管理效率。

旗艦企業(yè)打頭陣

除了技術(shù)側(cè)重外，韓國(guó)在船舶智能化發(fā)展的組織方式方面也有著自己的鮮明特色。基于韓國(guó)造船業(yè)的基本情況, 以現(xiàn)代重工、大宇造船海洋和三星重工為首的三大船廠基本代表了韓國(guó)造船工業(yè)的實(shí)力和發(fā)展方向，因此，對(duì)于船舶智能化的技術(shù)研發(fā)也主要由這三家規(guī)模較大的造船企業(yè)承擔(dān)。而且三家船廠在船舶智能化和建造技術(shù)智能化方面也都有著各自的實(shí)施方案和規(guī)劃。

現(xiàn)代重工自2010年開始探索船舶智能化發(fā)展，其與韓國(guó)電子通信研究院合作開發(fā)“基于IT的船用總體解決方案”，將IT與傳統(tǒng)的造船技術(shù)融合，在完善船舶制造和船舶運(yùn)行兩個(gè)方面，分別提出“數(shù)字化造船廠技術(shù)”和“智能船舶技術(shù)”。基于此，現(xiàn)代重工先后實(shí)施“智能船舶1.0”和“智能船舶2.0”計(jì)劃。“智能船舶1.0”計(jì)劃下研究出的基于有/無(wú)線船舶綜合管理網(wǎng)通訊技術(shù)（SAN）的船舶主機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，后被國(guó)際電工委員會(huì)選為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，成為韓國(guó)優(yōu)勢(shì)技術(shù)上升為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的典范之一?，F(xiàn)代重工還計(jì)劃推出實(shí)時(shí)預(yù)警、預(yù)測(cè)性維護(hù)和更高效的航期規(guī)劃等服務(wù)?，F(xiàn)代重工還與航運(yùn)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)及多家創(chuàng)新中心合作開發(fā)新型智能船舶。此外，隨著對(duì)船舶排放要求的逐漸嚴(yán)格，韓國(guó)造船業(yè)也開始推行環(huán)保型船舶?，F(xiàn)代重工已經(jīng)推出了“Smart ship+LNG propulsion”的概念，在智能化船舶的基礎(chǔ)上，升級(jí)推進(jìn)系統(tǒng)，改用LNG燃料為主的環(huán)保型船舶。

三星重工于2011年開發(fā)了VPS船舶門戶服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在岸上監(jiān)控船上設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，判斷船舶故障狀態(tài)，遠(yuǎn)程支持船舶運(yùn)營(yíng)。之后，三星重工以IMO發(fā)布的SEEMP為指導(dǎo)開發(fā)了船舶能效管理系統(tǒng)。據(jù)三星重工消息，該套系統(tǒng)至少可以節(jié)省約15%的能源消耗，整套系統(tǒng)投入費(fèi)用平均3.8年內(nèi)可以收回。此外，三星重工還與韓進(jìn)海運(yùn)合作，在2013年5月至今年年底的時(shí)間內(nèi)，對(duì)韓進(jìn)海運(yùn)4600TEU型船進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析研究。

大宇造船中央研究所與韓國(guó)SK通信社聯(lián)合開發(fā)了基于LTE網(wǎng)絡(luò)的陸海兩用智能通信系統(tǒng)。SK通信社擁有世界最高水準(zhǔn)的LTE網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和豐富的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，而大宇造船則具備遠(yuǎn)程船舶通信技術(shù)，兩者聯(lián)合后開發(fā)出了世界首套以民用LTE網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，海上最大通訊距離為100千米的語(yǔ)音通話系統(tǒng)。該系統(tǒng)現(xiàn)階段主要應(yīng)用于新造船舶陸上建造和海試階段，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控匯總各階段的數(shù)據(jù)，并處理和分析。該套系統(tǒng)省去了使用衛(wèi)星通信的昂貴費(fèi)用，還可以提高網(wǎng)絡(luò)接入速度，減少了原本在海試階段投入的大量人力和物力，對(duì)提高企業(yè)自身競(jìng)爭(zhēng)力有重要幫助。