张宝晨:推动亚洲国家MASS研发测试应用合作

女士们、先生们:大家好!

“第二届联合国全球可持续交通大会”上周刚刚在北京结束。大会发布的机构间报告明确指出,“在数字技术驱动下,船舶能效的提升促进了船舶燃料使用和温室气体的显著下降。”在谈到“水面自主航行船舶(mass)时,该报告指出,“数字革命正在从根本上改变航运业。人工智能、数据支持的远程管理和自主操作都正在成为现实。” 

那么,mass研发到底到了怎样的程度,亚洲国家在这场即将到来的航运变革中居于怎样的位置?我们是否应该加强合作,从而在这场变革中做出更大的贡献并从中获得更大的收益?下面,我就围绕这些问题谈些情况和观点,和大家分享。

一、MASS起源及欧洲的进展

Mass较早起源于欧洲,2012年欧盟启动的“海上智能无人导航系统项目”(MUNIN项目),由德国MarineSoft公司牵头,挪威科技工业研究所(SINTEF)、瑞典查尔姆斯理工学院(Chalmers University of Technology)、挪威Aptomar AS公司等单位和高校参与,总预算380万欧元,目标是建立有关商业无人船舶的技术概念,同时对其在技术、经济和法律法规上的可行性进行有效评估。 

该项目以散货船“Automat Seaways”号为试验船舶,提出建立高级传感器模块、自主航行系统、自主机器和检测控制系统,以及岸上控制中心等几个系统。在试验中,装载3.5万吨纸浆的“Automat Seaways”号船,从瑞典哥德堡港出发,开往南非开普敦港,在开航40分钟后切换为自主航行模式,引航员离开船(机舱中仍保留3人进行机械维护),单向航程持续1个月时间。根据试验,项目预测该散货船在不改变船舶原有结构情况下,通过加装自主航行等系统,经济性会显著增加,测算为船舶在25年的生命周期内可以增加约700万美元收益。

此后,欧洲的罗罗公司、瓦锡兰公司、康斯伯格公司等多家大小公司或独立,或与众多大学和研究机构合作,分别启动了多个MASS项目。

2019年,欧盟又启动了隶属于“地平线2020计划”(Horizon 2020)的AUTOSHIP项目(周期为2019年6月1日至2022年11月30日),在不同运营环境的两艘船舶上安装和测试自主航行设备,以加速新一代自主航行船舶发展,并为欧盟在未来五年实现船舶自主航行制定商业化路线图。

2016年,欧洲在芬兰成立了自主航运创新联盟(One Sea Autonomous Maritime Ecosystem),其目标是在2025年之前建立起自主航运生态系统并为实现可运营铺平道路。欧洲的多数项目都进入到了海上实船测试和验证阶段,也有的项目计划走向商业化应用。但到目前为止,至今还没有一个项目实现商业化应用。

二、亚洲MASS发展情况

亚洲是启动MASS研发较早的地区。根据我所参与的国际交流和掌握的资料,日本和韩国的造船企业、船级社和海事技术研究机构在2016-2017年就启动了与MASS相关的研究工作,之后媒体也报道过日本和韩国机构开展智能航行技术测试的案例。新加坡在跟踪MASS研究方面也做出了独到的努力。中国智能船舶研究起步于2016年,但MASS的研发会晚些。今天,我向大家重点介绍这四个国家启动的与MASS相关的重大项目。

(一)日本的DFFAS项目

2020年6月,日本财团(Nippon Foundation)设立了“无人船示范试验技术共同开发项目”,DFFAS项目是其中一部分。汇集了航运、造船、船舶设备制造商等40余家日本企业,参与 “智能渡船开发”、“无人航行船@横须贺市猿岛”、“以内航集装箱船和渡船为基础的无人化技术示范试验”、“无人航行船的未来创造”以及“水陆两用无人驾驶技术开发”等5个联盟,分别针对大型渡船、集装箱船、客船等开展联合开发。按照计划,日本财团2021财年(2021年4月至2022年3月)将提供34亿日元(约合人民币2.24亿元)资金支持。

作为上述计划的组成部分,日本9月2日宣布位于千叶市美滨区的岸基支持中心完成了开发。该中心的综合信息管理系统由日本无线(JRC)设计。
预计2022年2月,配备“DFFAS”无人船操作系统的204TEU的国内集装箱船“SUZAKU”号将在东京湾和伊势湾之间进行390公里的往返示范测试航行,以证明该系统在拥挤水域的实用性。

(二)韩国的KASS项目

为了在未来的船舶与航运市场份额和国际标准方面处于领先地位,韩国海洋与渔业部和贸易工业与能源部2020年决定投资1.333亿美元,实施韩国自主水面船研究项目(Korean Autonomous Surface Ship Project, KASS),用5年时间(2020-2025)突破智能航行、机械自动化、测试验证、规范标准等自主船舶核心技术,实现近海和远洋有船员在船和无船员在船的远程遥控驾驶。

KASS项目共设置了自主航行系统研发、自主运控系统研发以及海上测试场及验证方法3项操控技术与标准化子项目,以及10项细分关键技术子项目,包括四项核心技术,一是智能航行系统,包括集成平台数字船桥、态势感知系统和自主航行系统;二是机械自动化系统,包括机械故障预测与诊断系统和综合能源控制系统;三是测试场与测试演示技术,包括智能系统与性能测试演示以及测试场建设;四是操控技术与标准,包括可靠性评估和事故响应技术、远程控制与安全操控技术以及国际标准化技术。

(三)新加坡的IntelliTug项目 

该项目的目的是开发和现场测试智能船舶的能力、可行性和实现途径,使新加坡港为MASS的到来做好准备。新加坡PSA Marine技术团队和技术集团瓦锡兰于2020年3月13日成功完成了“智能拖轮”首期海上试验。该项目平台是27米长的PSA Marine的港作拖轮PSA Polaris号,配备的设备系统包括瓦锡兰的RS24近距离高分辨率雷达和动力定位(DP)系统。项目开发了避碰算法,收集了大量数据。海试之前,使用瓦锡兰的自主船舶模拟器进行了系统模拟和数模测试。基于物理的数字孪生模型验证了从感知系统中收集到的各种数据,以及拖轮的实际性能,该模型体现了海试所面临的物理环境的影响。相关实验结果验证了项目平台避让各种障碍物的能力,包括避让虚拟和现实中的移动船舶。

此外,新加坡作为主要发起国的MASSPorts网络组织2020年8月成立,来自中国、日本、韩国、丹麦、芬兰、荷兰、挪威的船旗国、沿海国和港口当局的代表发出了旨在实现港口海上自主水面船舶(MASS)试航和运行标准一致性的MASSPorts倡议。

(四)中国 

“基于船岸协同的船舶智能航行与控制关键技术”是中国2019年启动的国家重点研发计划项目,今年底即将完成项目研发的各项工作。国家投入2460万元人民币,21个相关机构参研,我是项目负责人。

该项目分为5个课题:

课题一,主要研究“船岸协同关系、系统构建方案和治理策略”回答“什么是船岸协同、如何协同?智能航行技术等级如何划分?智能航行风险如何辨识和管控?基于船岸协同的MASS如何构建。”

课题二海船智能航行系统研究,主要三个内容,一是远距离、高精度的海上目标感知和认知,二是大型海船的远程驾驶和自动靠离泊,三是在智能化电子海图、智能航线优化和海上自主避碰。

课题三是河船智能航行系统研究,研究如何针对狭窄、拥挤的内河航道,利用多传感器获取并融合相关信息,智能决策实现近距离避障,相关成果也将在长江干线、长湖申运河等开展实船测试和应用示范。

课题四研究岸基支持保障系统,研究MASS保障支持体系,研制船用多网多模通信设备、网络和信息安全风险监测方法与技术、岸基MASS监控平台等; 

课题五是船舶智能航行技术测试体系研究,将分析船舶智能航行设备、系统、平台测试特性和实船与虚拟测试需求,建立测试标准体系架构,制订船舶远程驾驶、自主航行、自动靠离泊测试方案、标准、安全措施以及测试场技术标准与运行规程,开发虚实融合的测试平台,建立沿海测试场并开展测试。

项目相关成果将集成在三艘船上。海船“智飞号”将成为迄今全世界最大的集装箱船种的MASS,船长117,宽17米,可搭载314个标准集装箱,具备远程遥控、自主航行以及自动靠离泊等三大智能航行模式。该轮2021年9月出厂试航,目前正在进行设备调试和MASS功能的实验测试。 

此外,中国2019年还先后推出了智腾号、筋斗云0号等小型初级MASS实验测试平台,成功开展了远程遥控、自主航行等海上测试。

我相信,上述项目不仅会把亚洲的MASS研究推向新的阶段,也会为世界航运的深刻变革做出重要贡献。

三、推动亚洲国家间的MASS研发和测试等合作

一是建议中日韩三家航海学会等机构共同研究以亚洲航海学术年会为平台的可能性,围绕共同关心的问题开展技术、信息和立法等多方面的交流研讨,通过所达成的共识推动和服务亚洲MASS研发和商业化。

二是推动分享MASS测试场和实验设施,为亚洲国家在建立MASS实验测试标准和共同提升实验测试技术提供支撑。

三是推动亚洲国家相关机构共同研发探讨MASS示范船舶、MASS示范航线和MASS示范航区的可行性,为相关亚洲国家及主管机关之间建立合作机制提供支撑。在此基础上,为通过统一MASS及服务保障体系相关标准,在亚洲区建立mass国际测试航线和逐步过渡到商业运营航线创造条件。

四是欢迎各国MASS研发、标准、立法等专家出席中国航海学会名将举办的首届世界航海科学技术大会。该盛会将以智能航运技术发展趋势为主题,分主论坛和船舶智能化、航运服务智能化、港口智能化、航海保障与监管智能化等专题论坛而进行。我们希望,将这届航海科学技术大会办成促进全球航运智能化变革的盛会。

谢谢大家!