“智能化”旋風(fēng)掀動(dòng)港航產(chǎn)業(yè)新變革

吳明華

忽如一夜春風(fēng)來(lái)，千樹(shù)萬(wàn)樹(shù)梨花開(kāi)。2017年歲末，伴隨著全球航運(yùn)復(fù)蘇加快，造船市場(chǎng)觸底反彈，以“智能航運(yùn)、智能港口”為標(biāo)桿的新技術(shù)、新產(chǎn)品席卷而來(lái)，猶如勢(shì)不可擋的旋風(fēng)，裹挾著奪人眼球、目不暇接的亮點(diǎn)，打破了港航和造船業(yè)久陷低迷的沉悶與萎靡，為當(dāng)下港航業(yè)走向全面復(fù)蘇、加快轉(zhuǎn)型升級(jí)注入了新動(dòng)能。

智能船舶：掀動(dòng)港航業(yè)變革的先行者

2008年金融危機(jī)爆發(fā)以來(lái)的近十年，全球造船和海洋工程裝備市場(chǎng)深陷低迷，造船市場(chǎng)從30年來(lái)最低點(diǎn)徘徊、一批船企破產(chǎn)倒閉，到2017年觸底反彈，雖造船完工量重現(xiàn)增長(zhǎng)，新承接船舶訂單降幅收窄，但手持訂單持續(xù)下降，整個(gè)行業(yè)交船難、盈利難、融資難和轉(zhuǎn)型難的問(wèn)題都沒(méi)有根本解決。

脫困的出路何在？從世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易及能源發(fā)展趨勢(shì)看，一方面，由于上一輪造船市場(chǎng)過(guò)熱導(dǎo)致運(yùn)力嚴(yán)重過(guò)剩，傳統(tǒng)的三大船型需求明顯偏低；另一方面，郵輪、探險(xiǎn)船等高附加值船舶需求呈現(xiàn)旺盛勢(shì)頭，由此引發(fā)世界造船競(jìng)爭(zhēng)格局更加聚焦于高附加值船舶的競(jìng)爭(zhēng)。

隨著云存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)的引入，智能設(shè)計(jì)、智能制造和智能船舶裝備應(yīng)運(yùn)而生。2017年底，由哈爾濱工程大學(xué)與中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七〇二研究所牽頭，聯(lián)合國(guó)內(nèi)頂尖研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的全球第一座名副其實(shí)的數(shù)值水池在中國(guó)國(guó)際海事會(huì)展上發(fā)布。該數(shù)值水池突破了海洋裝備設(shè)計(jì)的“百年瓶頸”，為船舶與海洋工程裝備的“萬(wàn)眾創(chuàng)新”提供全新的模擬平臺(tái)。

所謂“智能船舶”，是指船舶可利用傳感器、通信、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，自動(dòng)感知和獲得內(nèi)部各零部件及外部海洋環(huán)境、天氣、物流、港口等方面的信息和數(shù)據(jù)，并基于自動(dòng)控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)和分析能力，在航行、管理和維修等方面實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行。由中船黃埔文沖船舶有限公司建造的“大智”輪，安裝了全球首個(gè)可自主學(xué)習(xí)的船舶智能運(yùn)行與維護(hù)系統(tǒng)（SOMS），相當(dāng)于船舶的“大腦”，同時(shí)擁有的智能航行、智能機(jī)艙、智能能效管理三套子系統(tǒng)，則成為船舶“五官”和“心臟”。在智能船舶方面處于突出地位的全球領(lǐng)先制造企業(yè)——羅爾斯·羅伊斯公司，已率先推出了先進(jìn)的智能感應(yīng)系統(tǒng)。在智能船舶技術(shù)或相關(guān)設(shè)備方面已嶄露頭角的挪威Prime集團(tuán)，推出的新技術(shù)包括使用永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的CPP、對(duì)旋槳（CRP）和方位推進(jìn)器，則明顯降低了船舶燃油消耗。

隨著數(shù)字技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等融入造船業(yè)，必將帶來(lái)智能船舶需求與商業(yè)模式創(chuàng)新，一場(chǎng)縮短全球船市朱格拉周期、影響深遠(yuǎn)的變革迎面而來(lái)。

智能航運(yùn)：邁向無(wú)人船運(yùn)營(yíng)時(shí)代

與所有跟“智能”有關(guān)的技術(shù)一樣，智能航運(yùn)的基礎(chǔ)，也是基于云存儲(chǔ)和大數(shù)據(jù)分析，而船舶智能設(shè)計(jì)、智能制造和智能船舶裝備，它并非獨(dú)立技術(shù)，更是與智能港口、智能航運(yùn)等技術(shù)緊密相關(guān)。伴隨智能船舶技術(shù)的運(yùn)用和拓展，以無(wú)人船為代表的智能航運(yùn)將不再變得遙不可測(cè)。

采用SOMS系統(tǒng)的“大智”輪，其智能航行系統(tǒng)預(yù)設(shè)了110余個(gè)智能數(shù)據(jù)分析模型，將多種航運(yùn)線路的船舶狀況、海洋環(huán)境、衛(wèi)星導(dǎo)航信息進(jìn)行計(jì)算分析，給出省時(shí)、省油、舒適和低成本的綜合路線建議。在船舶實(shí)際航行過(guò)程中，覆蓋全船的500個(gè)傳感器相當(dāng)于船舶的“神經(jīng)系統(tǒng)”，對(duì)內(nèi)對(duì)外收集各種信息，豐富數(shù)據(jù)庫(kù)，并繼續(xù)“學(xué)習(xí)”。

據(jù)介紹，未來(lái)船東通過(guò)APP向船上的智能系統(tǒng)下單，指令貨船從上海航行到紐約港，給出出發(fā)和到達(dá)時(shí)間，系統(tǒng)就能執(zhí)行任務(wù)，并分析出哪條線路最省時(shí)安全。在航行過(guò)程中，無(wú)人船還能根據(jù)實(shí)際的天氣、海洋和沿途港岸信息，調(diào)整航行計(jì)劃，避開(kāi)危險(xiǎn)。而智能機(jī)艙通過(guò)船舶健康管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)傳遞船舶設(shè)備健康狀況，可以在設(shè)備出現(xiàn)故障前預(yù)警，并告知排除解決的方法，比如系統(tǒng)分析出主機(jī)的一個(gè)噴油嘴該更換，就會(huì)提示工程師提前檢查更換，實(shí)現(xiàn)“近零故障”、無(wú)憂管理的運(yùn)營(yíng)目標(biāo)。智能能效系統(tǒng)則可實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析評(píng)估船舶海上航行能源消耗、設(shè)備性能狀態(tài)，提供基于數(shù)據(jù)的能效分析結(jié)果，以及航線優(yōu)化、最佳配載等能耗優(yōu)化決策建議，以降低全船整體能源成本。與同等噸位的普通散貨船相比，“大智”輪推進(jìn)效率提高約3%，相同航速日均油耗降低約6%，由此可為船東提供更高效益的航行。

如同20世紀(jì)60年代，麥肯錫受邀評(píng)估當(dāng)時(shí)集裝箱船帶來(lái)的影響，提出在技術(shù)創(chuàng)新下需要重構(gòu)航運(yùn)業(yè)商業(yè)模式的建議，此后集裝箱船貿(mào)易的旺盛以及集裝箱船訂單的增加，被證明這一建議完全正確。今天面對(duì)“阿爾法狗戰(zhàn)勝圍棋高手”，麥肯錫在大膽設(shè)想未來(lái)50年集裝箱船航運(yùn)業(yè)務(wù)前景時(shí)堅(jiān)信，航運(yùn)業(yè)受到數(shù)字技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的影響，自動(dòng)化的5萬(wàn)TEU大船將主宰大海，完整的自動(dòng)化運(yùn)輸鏈將貫穿運(yùn)輸物流的每一個(gè)環(huán)節(jié)，智能航運(yùn)一定會(huì)到來(lái)。

不單麥肯錫等咨詢研究機(jī)構(gòu)嗅到了智能航運(yùn)的巨大前景，航運(yùn)業(yè)更邁開(kāi)了智能航運(yùn)的第一步，2017年末，中遠(yuǎn)海運(yùn)集團(tuán)率先啟動(dòng)智能航運(yùn)，標(biāo)志著智能航運(yùn)正在從研發(fā)者的構(gòu)想走向應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)。

智能港口：更高效率、更全功能、更低成本

按照交通運(yùn)輸部《關(guān)于開(kāi)展智慧港口示范工程的通知》要求，中國(guó)港口正掀起人工智能碼頭改造的熱潮，以智能化為引領(lǐng)的第六代港口正在開(kāi)創(chuàng)更安全綠色、更高效率、更全功能、更低成本的新模式。

2017年12月，規(guī)模位居全球之首的洋山四期自動(dòng)化碼頭正式建成投入運(yùn)營(yíng)。與傳統(tǒng)集裝箱碼頭相比，洋山四期擁有的先進(jìn)科技如數(shù)家珍：一是設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)最先進(jìn)，整個(gè)裝卸過(guò)程所涉及的三大機(jī)種，包括10臺(tái)橋吊，最大載荷均為65噸，采用雙小車+中轉(zhuǎn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，中轉(zhuǎn)平臺(tái)可以對(duì)集裝箱鎖鈕進(jìn)行全自動(dòng)拆裝；鋰電池驅(qū)動(dòng)自動(dòng)導(dǎo)引車除無(wú)人駕駛、自動(dòng)導(dǎo)航、路徑優(yōu)化、主動(dòng)避障外，還支持自我故障診斷、自我電量監(jiān)控等功能，換電和充電同樣實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化；在堆場(chǎng)區(qū)工作的軌道吊，均采用自動(dòng)堆箱技術(shù)，同一箱區(qū)內(nèi)還可以在系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)度下進(jìn)行集裝箱接力作業(yè)，在箱區(qū)內(nèi)部作業(yè)時(shí)完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)行。二是智能化程度最高，由上港集團(tuán)自主研發(fā)的全自動(dòng)化碼頭智能生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)（TOS系統(tǒng)），覆蓋自動(dòng)化碼頭全部業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，銜接上海港的各大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)。結(jié)合洋山四期裝卸設(shè)備的實(shí)際特點(diǎn)，創(chuàng)新研發(fā)指令調(diào)度架構(gòu)平臺(tái)，通過(guò)設(shè)備調(diào)度模塊與協(xié)同過(guò)程控制系統(tǒng)，高效率地組織碼頭現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。三是碼頭裝卸作業(yè)采用“遠(yuǎn)程操控雙小車集裝箱橋吊+自動(dòng)導(dǎo)引車+自動(dòng)操控軌道式龍門起重機(jī)”的生產(chǎn)方案，遠(yuǎn)程操控讓駕駛?cè)藛T可以在辦公室內(nèi)通過(guò)遠(yuǎn)程操作臺(tái)控制橋吊和軌道吊；自動(dòng)導(dǎo)引車讓碼頭前沿的水平運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化；生產(chǎn)管控系統(tǒng)讓船舶和堆場(chǎng)計(jì)劃、配載計(jì)劃、生產(chǎn)作業(yè)路計(jì)劃等全部交由系統(tǒng)自動(dòng)生成，顯著降低了碼頭各個(gè)環(huán)節(jié)的人力資源成本，實(shí)現(xiàn)碼頭作業(yè)從傳統(tǒng)勞動(dòng)密集型向自動(dòng)化、智能化的革命性轉(zhuǎn)變。四是首創(chuàng)多元化堆場(chǎng)作業(yè)交互模式，自動(dòng)化堆場(chǎng)裝卸設(shè)備采用無(wú)懸臂、單懸臂、雙懸臂三種軌道吊，無(wú)懸臂箱區(qū)和帶懸臂箱區(qū)間隔混合布置，豐富的設(shè)備類型帶來(lái)多元的交互模式，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的機(jī)動(dòng)性和靈活性大大增強(qiáng)，目前這一模式在全球的自動(dòng)化碼頭中是獨(dú)一無(wú)二的。

從機(jī)械時(shí)代轉(zhuǎn)向人工智能時(shí)代，已經(jīng)成為全球港口轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要轉(zhuǎn)折。據(jù)了解，目前德國(guó)所有的集裝箱卡車司機(jī)都擁有隨身攜帶的智能終端，該終端可以自動(dòng)為司機(jī)提供最優(yōu)路線推薦，加上港口集卡中轉(zhuǎn)基地和港區(qū)內(nèi)外數(shù)以萬(wàn)計(jì)的感應(yīng)器與電子顯示屏，能夠使集卡司機(jī)及時(shí)了解集裝箱信息和城市道路交通信息，以便隨時(shí)調(diào)整貨物疏散時(shí)間。“這樣一來(lái)，我們就不用擔(dān)心由于船舶延誤或者提前而造成集卡大量無(wú)效集結(jié)，從而對(duì)交通造成壓力?！?/p>

由于集裝箱的作業(yè)通常在露天環(huán)境下進(jìn)行，易受到港口所在地氣候、光線條件等影響，而WellOcean則不懼風(fēng)雨、光線強(qiáng)弱等自然條件限制?！案鶕?jù)港口統(tǒng)計(jì)，港口理貨人員記錄集裝箱號(hào)的平均準(zhǔn)確率為92%，而我們接近了100%，已經(jīng)超越了人類的平均準(zhǔn)確率?！蔽骶萍际紫a(chǎn)品官趙楨作了一個(gè)形象的比喻：阿爾法狗學(xué)習(xí)了圍棋棋譜戰(zhàn)勝了人類，我們的系統(tǒng)學(xué)習(xí)了識(shí)別集裝箱號(hào)后超越了理貨人員，并且已經(jīng)可以適應(yīng)各種極端情況和復(fù)雜環(huán)境。由中國(guó)本土的西井科技自主研發(fā)的全球首套類腦智慧港口系統(tǒng)“WellOcean”，在集成電路領(lǐng)域基于類腦神經(jīng)形態(tài)專用硬件并配合獨(dú)有的神經(jīng)形態(tài)人工智能算法的軟硬件一體化服務(wù)體系，可以幫助港區(qū)分階段實(shí)現(xiàn)無(wú)人化物流運(yùn)作，最終達(dá)成港口360度全方位智能化。

智能化的旋風(fēng)正在掀動(dòng)造船、航運(yùn)和港口業(yè)的產(chǎn)業(yè)變革，加快港航業(yè)智能化進(jìn)程，必將為港航業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，以及產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量與效益重構(gòu)、加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，注入巨大新動(dòng)能。endprint