关于智能符号在集装箱船的应用

陆毅华,周晓莹，伍蓉晖，黄丽萍

（广州文冲船厂有限公司，广州 510715）

1 引言

船舶智能化热潮兴起，业内期待智能技术在船舶营运管理与能效排放方面带来令人振奋的效益。船舶智能化技术的发展，不仅能实现智慧﹑方便﹑经济﹑环保的造船技术理想，也会带来运营管理技术的革新，只是目前业界在实船智能化目标选择﹑应用技术水平﹑效果评估方面尚持较谨慎的态度。

世界智能及网络化技术已经达到了相当高的水平，船舶智能化是造船技术发展的一个方向，但目前还未能将船舶智能化涉及的标准﹑技术﹑法规等较好地整合，其原因在于：

（1）船舶智能化不属于安全性要求，各船级社只能将其归入附加符号中；

（2）船舶智能化具有功能开放性和概念快速发展的特性，具体需求由客户定制，其功能及应用技术还在快速发展中，在目前情况下如果强行定义，一旦实施就可能过时，目前已知的船检对船舶智能检验方式是CASE BY CASE；

（3）智能技术所需的通用网络平台性能及海事卫星通讯能力存在较大的瓶颈，其费效比甚至不能和大型远程无人机的控制网络功能类比；

（4）船舶智能化从概念而言，只要某个功能具有记忆﹑学习优化并据此对某种控制论软件进行临机决断的能力都属于智能化，但认证这种智能化各船级社却有不同的看法和标准，比如CCS与LR在船舶智能化符号归类概念和要求方面就有些不同，其他船级社还没有作出指引。

分析各船级社对船舶智能功能符号定义和实船报验情况，可以为集装箱船应用智能符号从选用到技术实现方法上都能提供有益的参考。

2 各船级社对船舶智能符号要求及定义要素

CCS是目前世界上第一家具体明确智能船要求的船级社，规定了入级符号和具体功能及检验要求；LR船级社提出了智能船的概念体系和拟应用的智能符号，但目前还没有见到具体的指导文件；其他船级社暂未见发布相关服务及指引。

2.1 CCS对智能船功能的理解与符号要求

基于对定义符号所代表船舶智能化能力逐项认定，每个智能符号体现了过程控制的管理技术，包括对监测﹑分析软件﹑评估报告﹑辅助决策或视情决策能力的要求。大体情况如表1所示。

表1 CCS船级社智能符号要素说明

由表1可见，CCS的智能体系是基于智能集成平台综合的可逐项进行的智能功能认证体系，对平台安全﹑效能认证要求较高，如果认证后系统发生了变动就要再次进行认证。

2.2 LR船级社智能符号要素说明

LR船级社在来往会议记要和邮件阐述中，表明其智能船舶是基于具有安全级别的可遥控开放网络平台系统的综合评估体系，是在平台加入系统安全和功能认证下的程序及系统或设备集成。2017/12/V2.0版本，直接明确为经过风险评估的利用IT（信息网络技术）或OT（操作技术）实现传统意义上是由船员决策或操作的船舶控制工作，无论其是有人还是无人船舶，而且入级评估内容包括与此符号相关的船上及岸上相关能力的评定。

船员/本船自控系统/岸基授权介入，对操作（监测﹑分析﹑决策﹑调整﹑控制）由可开放的遥控网络平台实现。

船舶智能化符号分类如表2所示。

表2 LR船级社智能符号要素说明

LR船级社没有用“Intelligent”这个词来表达船舶智能，之前2016/4/v1.4版称为“Cyber-Enabled Ship/”Smart” ship，而刚发布的2017/12/V2.0版指引“MO Cyber Enabled Ships_ ShipRight Procedure_V2.0”连“Smart”这个词也舍弃了，谨慎地以“Cyber….for autonomous &remote access ships”来表述，即“利用计算机网络信息技术（IT技术）实现的自主及远程遥控的船舶”。由于关联认证的复杂性，作者理解LR船级社关于智能船的逻辑体系就是以LR船舶社对其可靠性及技术水平进行认证的基于IT/OT技术为支持的自动化和遥控体系，内容中谈化“取样—存贮—自主分析学习—自主决策”的智能化特点。可以肯定的是，LR关于智能船的认证是个发展中的体系，将来某一天也许会出现“Intelligent”这个词。

2.3 其他船级社

目前CCS是世界上第一家发布船舶智能化服务及指引的船级社；LR在具体智能化项目上引领并密切配合，目前刚在12月发布2.0版的入级指引；其他船级社对船舶智能化的技术进展表示关注，比如DNVGL在有关讨论会中曾介绍过船舶智能化的概念，但基本上都处于研究和观望阶段。

3 集装箱船智能化的概念与实施

作者认为船舶智能化分两种应用方向：一种是全自主智能化（类于无人机的控制决策系统）；另一种是有人船上的智能信息和辅助决策系统（类似于企事业单位所用办公自动化软件），或上述两种情况的组合。不论需达到船舶智能化的功能如何，一艘智能化集装箱船可能是下述功能组合选项的合集。

3.1 可遥控安全信息网络平台

它的作用是提供构成整个智能系统的数据网络平台，应具有如下功能：

（1）任何使用及故障情况下不会产生危害船舶航行操作﹑人员及设备安全的后果；

（2）信息保密安全达到需要级别的可远程遥控的网络平台；

（3）足够的带宽能满足需求的内部及船岸间的通信能力；

（4）通过软件认证的可靠操作系统，提供友好的人机界面；

（5）开放系统结构，可根据通信及安全协议顺利与其他智能系统软件系统实现通信控制。

3.2 船舶性能监测系统

它是目前常见的一种功能软件，能提供下述功能，部分产品还提供相关性能评估和自动化管理的功能：

（1）远程数据监测管理；

（2）船舶燃油性能监测；

（3）船舶硫/氮化物排放指标监测；

（4）指定设备运行状态﹑工时监测；

（5）船舶航行状态监测；

（6）船体结构应力监测；

（7）关于船舶航行优化﹑维护﹑货物管理等方面的建议；

（8）其他开发的功能。

3.3 系统或设备远程遥控系统

（1）安全认证的遥控管理系统；

（2）远程调阅设备工作文档﹑查看设备状态；

（3）远程遥控主机﹑电站等机械设备；

（4）远程遥控电子海图制定航线﹑控制自动舵等航行设备；

（5）远程控制船舶安全﹑消防及水密隔离设备；

（6）其他需要的控制功能。

3.4 船舶结构和设备的视情维护系统

（1）根据结构应力监测数据，建议船体维修安排；

（2）根据系统和设备工时和状态监测数据，建议维修和备件安排；

（3）根据主﹑辅机的工况和运行纪录，建议备件和维修安排；

（4）根据船舶系统数据综合评估，建议船舶维修计划。

3.5 客户自动化管理系统

客户根据自身需要定制的一些功能，如：

（1）自主航行；

（2）自动理货；

（3）自动办公；

（4）远程定位及管理。

4 世界首艘智能化散货船简介

目前世界上第一艘智能化散货船已在广州文冲船厂成功交船，入级LR和CCS双船级社，配备智能导航﹑运维和能效管理﹑健康管理﹑日常管理和船舶数据中心系统。可以期待，其船载智能系统在提高船舶营运效益﹑控制排放﹑监控和视情维护管理方面有出色的表现。

本智能化散货船在智能管理功能和报验过程中，有如下几个特点：

（1）智能系统以LR/Intelegent为概念以CCS智能船舶规范为设计和报验指引；

（2）各方在具体智能认证的功能及定义进行了认真的协调；

（3）CCS船级社对报验工作过程严谨，要求智能系统设计方提供明确的原理和功能说明来证明与申请符号的符合度；以系统结构﹑使用说明﹑试验大纲相互印证地涵盖产品认证﹑系泊试验﹑航行试验；作为智能系统应给出评估判断衡准，表明其后续学习升级的实现途径；

（4）LR船级社明确要求有关的智能功能入级必须证明是可行的技术方案，能在船舶交付节点前取得船级社的相关认可证书和入级符号，否则就不考虑进行这个系统的认证工作；

（5）智能船从功能到认证还处于尝试与探讨阶段，建议在新的智慧型船舶建造前应考虑下述技术和协调问题：

① 安全﹑开放﹑强大数据远程传输能力的智能网络平台，将成为船舶智能管理的核心成员；

② 提供船舶智能功能的系统商，将由不同的系统供应商提供，船厂应根据规格书要求和相关船级社指引仔细鉴别评估，选择适当的供应商；

③ 认知差异是必须事前协调解决的关键工作，其中：

· 船东——厂家——船厂的认知必须一致；

· 对船级社智能功能指引及报验需求要明确认知﹑分解到项；

· 将上述解决的问题落实到功能文件和试验大纲中，配合船检做好有关的评估工作。

5 结语

新技术总是伴随着未知困难，应避免因各方理解差异可能造成投入多﹑不可控因素多﹑效果差的问题。采取智能技术应全面评估并平衡下述问题：

（1）关注船舶入籍及需取得的智能符号，正确理解其功能含义和规格书及厂商表所表达的实现方法是否合理可行；

（2）研究进行有关的评估和试验工作对造船周期的影响，如果采取非成熟厂家的开发产品必须有风险控制措施；

（3）尽量采取验证过的有效技术和有可靠的厂家支持，合理控制全新开发技术的比例。如果船东提出过多未实现过的技术目标，在后期工作节点的压力下，开发/设计/协调/修改工作可能顾此失彼，产生预期与效果不一致问题。