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智能船舶包含智能航行和智能機(jī)艙等多項(xiàng)功能，其中智能航行是智能船舶面向“外部”功能，是依靠“智能技術(shù)”解決航行過程中船舶與外部環(huán)境的矛盾關(guān)系，即船舶“運(yùn)動(dòng)”的控制；而智能船體、智能機(jī)艙、智能能效管理、智能貨物管理及集成平臺(tái)等，主要是面向“內(nèi)部”的功能，是船舶“內(nèi)部運(yùn)行”控制。

智能航行難度高、挑戰(zhàn)大，需要大量的資源投入和堅(jiān)實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ)，世界范圍內(nèi)智能航行技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用雖然已經(jīng)取得了不少令人矚目的階段性進(jìn)展，但是仍存在諸多挑戰(zhàn)。

01 國(guó)外船舶智能航行技術(shù)發(fā)展情況

  

   

1.1 歐洲

歐洲早在2012年就啟動(dòng)了智能化及網(wǎng)絡(luò)支持的海上無人導(dǎo)航系統(tǒng)項(xiàng)目（MUNIN）。目前最具代表性的成果是2021年11月完成處女航的全球首艘全電動(dòng)智能航行集裝箱船Yara Birkeland。

此外，歐盟公布了推進(jìn)自主航行船舶研發(fā)計(jì)劃，宣稱2025年實(shí)現(xiàn)自主航行商船全球營(yíng)運(yùn)；英國(guó)發(fā)布了《海事2050戰(zhàn)略》，將技術(shù)開發(fā)放在未來發(fā)展的核心位置；荷蘭發(fā)布的發(fā)展路線圖預(yù)計(jì)：到2030年25%的內(nèi)河貨船將達(dá)到R2遠(yuǎn)程遙控?zé)o人在船的水平，近海船將配備智能航行系統(tǒng)，為減少船員配備創(chuàng)造條件。

早在2014年，日本就開始了智能船舶應(yīng)用平臺(tái)項(xiàng)目（SSAP），建立了船舶設(shè)備數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，以提高船舶的智能化水平。2020年6月日本財(cái)團(tuán)（The Nippon Fundation）正式啟動(dòng)了“MEGURI2040”的研發(fā)（包括5類船舶智能航行項(xiàng)目），并于2022年初完成實(shí)船驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了船舶智能航行領(lǐng)域的多項(xiàng)技術(shù)突破，引起了全球廣泛關(guān)注。其中，代表性的成果包括SUZAKU號(hào)集裝箱船、Mikage號(hào)集裝箱船等。

早在2010年，韓國(guó)就開始了智能船舶的研究。此后的10年間，韓國(guó)先后開展了包括寬帶網(wǎng)絡(luò)、能效管理、智能平臺(tái)等在內(nèi)的多個(gè)智能船舶項(xiàng)目，目前正在開展的主要研究項(xiàng)目是韓國(guó)自主航行船專項(xiàng)（KASS），計(jì)劃用5年時(shí)間（2020—2025年）突破智能航行、機(jī)械自動(dòng)化等自主船舶核心技術(shù)，取得海上水面自主船舶的建造優(yōu)勢(shì)。此外，韓國(guó)超大型天然氣運(yùn)輸船Prism Courage號(hào)2022年6月完成了首次遠(yuǎn)洋智能航行，其航行軌跡如圖3所示。

在俄羅斯聯(lián)邦工業(yè)和貿(mào)易部、交通運(yùn)輸部的支持下，2019年3月起，俄羅斯Sitronics KT牽頭，聯(lián)合俄羅斯航運(yùn)公司Sovkomflot、俄羅斯衛(wèi)星通信公司等多個(gè)機(jī)構(gòu)，開發(fā)了船舶智能航行系統(tǒng)和相關(guān)支持系統(tǒng)。

俄羅斯目前正在審議關(guān)于智能航行的法案，規(guī)定自主、半自主船舶的船員（如果有任何船員）和岸基人員的要求，船長(zhǎng)、船東的權(quán)責(zé)，以及運(yùn)營(yíng)水域和應(yīng)該遵守的港口法規(guī)，明確智能航行船舶可由專門的組織運(yùn)營(yíng)管理。

可以預(yù)見，國(guó)際組織的上述行動(dòng)特別是《MASS CODE》的制訂，將加速M(fèi)ASS合法化和推廣應(yīng)用，也將為未來的MASS治理提供國(guó)際立法基礎(chǔ)。這也將意味著《MASS CODE》必將由技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家主導(dǎo)，對(duì)中國(guó)而言既是機(jī)遇更是重大挑戰(zhàn)。

02 國(guó)內(nèi)船舶智能航行技術(shù)發(fā)展情況

  

   

2.1 早期主要研究成果情況

中國(guó)的船舶智能航行技術(shù)研究起步較早。早期有標(biāo)志性成果的事件：

一是中國(guó)船級(jí)社發(fā)布的《智能船舶規(guī)范（2015）》，將智能航行定義為“利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等對(duì)感知和獲得的信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)船舶航路和航速進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化；可行時(shí)，借助岸基支持中心，船舶能在開闊水域、狹窄水道、復(fù)雜環(huán)境條件下自動(dòng)避碰，實(shí)現(xiàn)自主航行”。

二是2016年啟動(dòng)的“智能船舶1.0”專項(xiàng)，將輔助決策作為重要研究?jī)?nèi)容，通過應(yīng)用智能技術(shù)來彌補(bǔ)船員在監(jiān)控、經(jīng)驗(yàn)、決策等方面的客觀不足。

三是2017年武漢理工大學(xué)啟動(dòng)船舶安全輔助駕駛系統(tǒng)項(xiàng)目，針對(duì)長(zhǎng)江下游汽渡船航行及環(huán)境等特點(diǎn)，研發(fā)安全輔助駕駛系統(tǒng)，并于次年應(yīng)用于南京長(zhǎng)江板橋汽渡。

此外，2017年交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所開展無人化運(yùn)輸船發(fā)展模式及對(duì)水運(yùn)業(yè)影響研究，預(yù)判了到本世紀(jì)中葉，智能航行船舶對(duì)水運(yùn)行業(yè)的影響。

近期，中國(guó)主要有國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“基于船岸協(xié)同的船舶智能航行與控制關(guān)鍵技術(shù)”。該項(xiàng)目經(jīng)過3年努力，提出了船舶智能航行與控制協(xié)同理論的概念和基本原理，成果集成應(yīng)用于沿海集裝箱船“智飛號(hào)”和2艘內(nèi)河船。“智飛號(hào)”長(zhǎng)約115米，是目前全球最大的兼具輔助駕駛、遙控駕駛、自主航行和自動(dòng)靠離泊等智能航行功能的集裝箱船，已經(jīng)在山東沿海開展常態(tài)化航行，其航行軌跡如圖4所示。

2022年5月，全球首艘智能型無人系統(tǒng)母船“珠海云號(hào)”正式下水，該船總長(zhǎng)88.5 m，設(shè)計(jì)排水量約2000 t，配備了遠(yuǎn)程操控、自動(dòng)巡航系統(tǒng)，具備遠(yuǎn)程遙控和開闊水域自主航行功能。

目前，中國(guó)已積累了一批船舶智能航行技術(shù)研究與應(yīng)用的案例，并形成了多支相關(guān)研究力量，包括以交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院、武漢理工大學(xué)、大連海事大學(xué)、智慧航海（青島）科技有限公司等為代表的技術(shù)研發(fā)力量、以山東海事局等直屬海事局為代表的海事監(jiān)管研究力量，以大連海事大學(xué)為代表的法律研究力量。

03 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的比較

  

   

日本船舶智能航行技術(shù)研發(fā)最顯著的特點(diǎn)是由日本財(cái)團(tuán)出資組織并全方位推動(dòng)，既著眼于造船及相關(guān)制造業(yè)的發(fā)展，也著眼于航運(yùn)業(yè)本身再造。戰(zhàn)略目標(biāo)清晰、階段任務(wù)明確，2022—2023年完成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，2025年實(shí)現(xiàn)MASS商業(yè)化運(yùn)行，2040年國(guó)內(nèi)航線海船MASS占比達(dá)到40%。而且注重在IMO、ISO等國(guó)際組織全面布局，積極影響國(guó)際規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的制訂。

韓國(guó)的突出特點(diǎn)是以爭(zhēng)取保持造船優(yōu)勢(shì)為目標(biāo)，政府主導(dǎo)并提供強(qiáng)大的財(cái)政支持，行業(yè)全面參與，擬在2025年實(shí)現(xiàn)近海和遠(yuǎn)洋有船員在船和無船員在船的遠(yuǎn)程遙控駕駛商業(yè)化運(yùn)行。

歐盟以保持海事技術(shù)優(yōu)勢(shì)為宗旨，把MASS作為重要的發(fā)展方向，注重發(fā)揮多個(gè)國(guó)家和多個(gè)世界性技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，持續(xù)性立項(xiàng)支持，并促進(jìn)合作和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的生態(tài)打造。

俄羅斯的特點(diǎn)是聯(lián)邦工業(yè)貿(mào)易部、交通運(yùn)輸部共同確定任務(wù)，雖然起步晚，但技術(shù)研發(fā)進(jìn)度快，MASS立法工作推進(jìn)迅速。

相對(duì)而言，中國(guó)智能航行技術(shù)發(fā)展存在不足之處。一是中國(guó)雖然已有戰(zhàn)略與政策引導(dǎo)，但是具體目標(biāo)和階段任務(wù)不夠清晰和具象化。二是中國(guó)雖然在船東的支持下，在各研發(fā)單位的共同努力下，取得了不同程度的階段性成果，初步實(shí)現(xiàn)了船舶智能航行技術(shù)的自主，但統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不夠，缺乏以中長(zhǎng)期目標(biāo)為導(dǎo)向而全面謀劃布局的大項(xiàng)目，尚未形成有利于可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。三是智能航行技術(shù)研究活躍，實(shí)船應(yīng)用示范的規(guī)模和程度滯后。

04 中國(guó)發(fā)展船舶智能航行的戰(zhàn)略意義

  

   

4.2 帶動(dòng)航運(yùn)相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展

船舶智能航行涉及智能環(huán)境感知、交通態(tài)勢(shì)認(rèn)知、信息傳輸融合等多項(xiàng)技術(shù)，需要相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)支持配套，可有效促進(jìn)船舶設(shè)計(jì)、建造、測(cè)試、運(yùn)營(yíng)、維保等相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)投入與技術(shù)進(jìn)步，提升中國(guó)船舶感知、探測(cè)、定位、導(dǎo)航等相關(guān)設(shè)備的研發(fā)與制造水平進(jìn)而提高市場(chǎng)份額，產(chǎn)生巨大的產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)效應(yīng)。

中國(guó)雖是名副其實(shí)的航運(yùn)大國(guó)和造船大國(guó)，但距離航運(yùn)、造船強(qiáng)國(guó)還有較大差距，自主研發(fā)能力薄弱，關(guān)鍵設(shè)備和高附加值系統(tǒng)長(zhǎng)期依賴國(guó)外引進(jìn)。船舶智能航行技術(shù)的興起，給中國(guó)帶來了區(qū)別以往的全新機(jī)遇，讓中國(guó)有機(jī)會(huì)躋身航運(yùn)強(qiáng)國(guó)、造船強(qiáng)國(guó)行列。

4.4 確保航運(yùn)與海事技術(shù)自主可控

05 中國(guó)智能航行技術(shù)發(fā)展預(yù)判

  

   

船舶智能航行技術(shù)應(yīng)用的基本趨勢(shì)是一艘船舶多種駕駛模式，即在開闊水域使用自主航行模式，在復(fù)雜水域使用遙控駕駛或輔助駕駛模式。

中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)2020年下達(dá)了《中國(guó)智能航運(yùn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線圖》項(xiàng)目，中國(guó)航海學(xué)會(huì)組織交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院等多單位和121位權(quán)威專家對(duì)中國(guó)智能航運(yùn)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用做出了如下預(yù)測(cè)：預(yù)計(jì)“十四五”期間實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)占比為7.5%，“十五五”期間實(shí)現(xiàn)的占比為74%，其余的18.5%都可在“十六五”期間實(shí)現(xiàn)。

總體來看，對(duì)于中國(guó)智能航運(yùn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的預(yù)期結(jié)果是較為樂觀的。

基于上述預(yù)測(cè)以及影響因素分析，如果中國(guó)有效采取針對(duì)性的對(duì)策措施，可以設(shè)定以下發(fā)展目標(biāo)。

2025年，中國(guó)智能航運(yùn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化總體上可以達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，船舶智能航行法規(guī)取得重大突破，輔助駕駛技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，遙控駕駛和自主駕駛技術(shù)實(shí)現(xiàn)多樣本應(yīng)用。

2035年，智能航運(yùn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化總體上接近國(guó)際領(lǐng)先水平，充分智能化的航運(yùn)新業(yè)態(tài)基本形成，沿海遙控駕駛、自主駕駛船舶占比超過30%。

2050年，智能航運(yùn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化可達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，智能化網(wǎng)絡(luò)化航運(yùn)服務(wù)供給覆蓋全球，形成高質(zhì)量的智能航運(yùn)體系。