“随着船舶制造和信息技术的发展，特别是‘数字化’在‘智能制造’方面的应用，推动着智能船舶的加速出现。”江南造船(集团)有限责任公司总工程师胡可一在接受媒体采访时表示。与此同时，加快船舶清洁能源的推广、健全船舶污染综合防治体系、推进绿色船舶的发展也成为业界关注的热点问题。随着当下船舶制造业中绿色化与智能化的两颗新星日渐瞩目，船舶的制造也逐渐走向绿色与智能的融合发展道路。
数字化串起造船“链”
3月22日，中船集团所属的江南造船（集团）有限责任公司为交通运输部东海航海保障中心建造的大型航标船下水，这艘新船的下水为数字化造船开启了新征程。对于造船人而言，特别值得关注的是：这是全球首艘采用三维体验平台实现全船大规模三维设计交付物（三维“图纸”）建造的大型钢质船舶。
基于“单一数字模型”核心理念，在设计上，江南造船运用三维体验平台进行数字化设计和VR建造模拟，提前进行空间可达性、设备可操作性和可维护性评估，从源头上提升设计质量、增强用户体验;在建造上，江南造船按建造阶段创造性地提出了三维交付物的方案，即通过智能生产终端以三维模型直接指导生产建造与管理，无纸化建造的新模式逐渐成形。
“此次航标船是具有跨时代意义的重要产品，随着CATIA V6在江南造船的进一步推广、完善，我们的效率还会再上几个台阶!”在大型航标船下水前夕，该船总建造师周学坤表示。三维体验平台能够模拟船员在船上的行走、操作、运维，充分反映人在船上的行为，从而能够帮助船企在船舶设计阶段充分发现问题，有效控制更改及造船成本，缩短造船周期，提高造船质量。
其实早在2015年底，致力于数字化转型的江南造船就引入了法国达索三维体验平台，并在此基础上开展了大量的二次开发与系统集成，将建厂以来积累的经验与知识融入了系统。
虽然该平台在其他行业有成熟的案例，也有国外造船厂将其应用在船舶建造的部分环节，但如何把该平台用好，使其适应船舶建造巨系统、高度定制化等特点，契合船厂的建造流程，充分挖掘平台潜能？近几年，江南造船一直都在解这道难题。终于，在这艘大型航标船上实现了生产设计全流程、全专业、全三维交付。
从设计端到建造端，生产人员最多的评价是：直观!告别又厚又大、艰涩难懂的二维图纸，一台Pad、笔记本电脑就能提供包含零件编号、部位、材料、工艺、工步等所有生产需要的信息，大幅缩减了图纸流转、识别、分析及核对的时间;更清晰的三维视角和视图能准确地辅助、指导工人现场作业。设计人员、生产人员和管理人员终于能够统一交流语言，都以模型说话了。“船东、船级社也给予了大力支持，验船师也很快适应了该新模式带来的变化，验船效率进一步提升了。”大型航标船总质量师袁凯说。
令总建造师大感项目进展顺利的一项指标，是改单量的显著减少。大型航标船总工艺师徐鹏飞介绍，目前该艘航标船五大专业累计改单量不超过500份，航标船在预舾阶段的差错率也大幅降低，综合考虑到该型船总物量较少的因素，其改单量约为同类型船舶的40%。
同改单量大幅减少相伴而来的，是工程进度的显著提升。根据十几年的造船经验，周学坤给船舶预留了3个月的搭载周期，然而实际搭载时间仅花了31天。“船台周期得以大幅降低，离不开工人的辛勤付出，基于三维体验平台的新解决方案、新模式也扮演了重要角色。”
“在各部门、各专业的密切配合下，我认为三维体验平台在航标船上应用得很成功。之前我们对它都谈之色变，现在我们用事实说话，这个软件在造船业是可行的，我们对数字造船的信心更足了!”徐鹏飞说。
如今，这一平台已给造船带来了许多转变。从横向来看，模型更“丰满”，工具也更“聪明”。当前三维设计软件已经普遍应用于造船企业，但因缺乏工艺数据库作为支撑，难以实现设计与工艺的协同，三维模型更像一张立体图纸。而在江南造船，系统可将工艺信息、几何信息、管理信息全部加载到模型上去，让模型更为“丰满”。以前在设计阶段，要对舱室的空间可达性、可操作性、可维修性，以及声场、气流场、光场、温度场等舒适性指标进行逐一分析，每项分析都要单独再建模型，耗费大量精力。现在一个三维模型就可以分析全部要素，船东也可一目了然地看到船舶的整体情况。
从纵向看，贯穿造船全生命周期的数字模型，让制造链条更为“顺畅”。通过这个平台，江南造船建立起的单一数字模型，贯穿了从营销、研发到设计、制造再到交付、维修的船舶全生命周期，越往后，内容便越丰富。例如一艘船舶在研发设计阶段呈现点、线、面模型状态，可满足计算机辅助工程分析；在生产设计阶段，呈现完整的实体模型和全息工艺模型；到制造阶段，又转变成了工艺指令和数字化工作包。
无人驾驶成为航运界“新宠儿”
伴随着大数据、云计算、虚拟现实、人工智能技术以及区块链等新技术的迅猛发展，船舶制造业已经迈入了数字化进程，与此同时，无人车、无人机、无人超市、无人船等也被推到了聚光灯前，愈发受到社会广泛关注。
相较于传统的船舶，无人船能够通过精准、快速的专家决策系统进行自主航行，并在足够智能化的基础上，作出突发应急反应，从而从根本上减少人为因素对船舶航行安全的影响，有效保障人船货的安全。航海生活艰苦枯燥、单调易疲劳、弱光和逆光等各种不利条件，易导致船员对航道风险的忽视和误判，人为安全隐患难以消除。根据相关统计数据，与人为操作相关的安全事故占比达到62%。
上海航运和金融产业基地执行主席张兵华表示，船舶一旦遇险，就面临着重大的生命和财产损失，并往往伴随着天文数字的环境污染损失。无人船理念就是为解决一直困扰航运业的主要痛点：降低船员劳动强度，人工智能辅助决策减少人为失误，并基于此降低航运企业的运营成本。
2018年年底，全球无人船行业领导者——罗尔斯罗伊斯公司和芬兰国有渡轮运营商Finferries在芬兰图尔库市南部的群岛成功展示了世界上第一艘全自动渡船，这艘载有80名乘客的“Falco”号汽车渡船采用罗罗智能船舶技术，在芬兰帕拉宁和诺沃之间实现了完全自主控制下的自动航行。这艘渡船配备了大量的传感器，这些设备可以与人工智能软件相互连接，以便识别和避开附近的物体。另外，罗罗和Finferries展示了一种“自动停泊”系统，可以使渡船在进入港口时改变速度和航线。值得一提的是，所有这一切都是在没有船员人工干预的情况下实现的。但是返航过程则由50公里外图尔库的一个指挥中心远程控制，这表明，如有需要，可以使用人为控制来指挥这艘船。
罗罗商业船舶总裁Mikael Makinen在一份新闻稿中表示：“今天的演示证明，自动驾驶船舶不仅是一个概念，而且会和我们所知的一样变革航运。”
Makinen指出：“今天标志着自主航运向前迈出了一大步，并重申了我们多年来一直在说的话，自主航运将会发生。SVAN项目是罗罗与Finferries之间的成功合作，也是向世界展示船舶智能技术如何为船舶安全高效运营带来巨大利益的理想机会。”
此外，在今年的世界移动通信大会上，5G无人船的亮相也受到了外界的广泛关注。在大会展区，现场观众可以给展馆外景观水域上的云洲5G无人船下达自动驾驶指令，也可以通过操作台远程操控无人船。据介绍，目前的远程遥控船舶依旧是利用雷达技术，通过电磁波获得信息，再反映到中控系统，人为辅助船舶航行。但电磁波容易受到信号干扰，雷达可感知目标的距离、速度和方向也会相对受限。
中国船舶工业集团有限公司上海船舶研究设计院创新中心智能船部主任李鑫表示，目前无人船或者无人艇并没有严格定义，多是用功能性的描述字眼“远程控制、自主航行、自主决策”来形容。“好比篮球、足球会有不同的功能，但对球本身的材质、压力并不会有严格界定。”
虽然界定不清，但不可忽视的现实是，继无人机、无人驾驶汽车后，无人船舶成为全球关注的热点。
电动船舶进入大众视野
在推进船舶智能化发展的同时，唯独不变的就是绿色环保。近年来，我国再次加大了对环保的重视，也对船舶柴油机废气排放提出了新的要求。2018年7月，国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，提出推进船舶柴油机排放标准升级并扩大排放控制区；交通运输部也发布了《船舶排放控制区调整方案（征求意见稿）》，要求扩大排放控制区范围，逐步提高排放标准。
“就在这时，新能源船舶就成为船舶业发展的主流方向，而纯电动船正是在此背景下所催生的。”华南理工大学土木与交通学院船舶与海洋工程系教授吴家鸣表示，面对航运业节能减排日益加大的压力，全球范围内许多国家港口已实施严格的船舶排放标准，倒逼船舶制造往清洁化方向转变。
目前，欧洲由于在理念和技术方面的优势，在电动船舶方面已经进入快速发展期。例如荷兰阿姆斯特丹市政府就规定，到2025年所有船只的驱动能源都必须从柴油转为电力。
在远洋商业航运领域，对新能源的需求显得更为迫切。挪威邮轮公司Hurtigruten公司首席执行官 Daniel Skjeldam表示：“全球航运的动力电气化革 命已经开始，航运的未来毫无疑问是无声无息的，我们的目标是创造安静、无排放的船只。”
宁德时代副董事长黄世霖此前曾在演讲中表示，“蓝天保卫战在短期来看是为货车电动化带来新的机遇，将来国家要推广的船舶电动化、储能产业也开始逐渐起飞。”同时，宁德时代也与中国船级社达成战略合作，为开辟百亿元电动船舶市场铺平了道路。
近年来，我国各地推出的短途客运、轮渡及景区游览船舶等电动化趋势明显。另外，随着大功率纯电动版本越来越具备可行性，电动船舶使用范围将进一步扩大。“电动船是船舶智能化、绿色化发展的必然产物，我国电动船舶在渡轮、游船、集装箱船、货船、工程船等船舶中应用广泛。”武汉理工大学智能交通系统研究中心博士后张文芬表示。
除了有市场的推动，国家在政策层面也对船舶电动化给予了大力支持。去年9月，国家交通运输部出台指导意见，要求“加快研究纯电动货船，实现电动货船靠泊接用岸电并进行充电”。
在政策的导向下，电动船舶领域还吸引了外资的加入。去年10月，荷兰储能和电池公司Lithium Werks透露，将在浙江嘉兴市建设占地60公顷的锂离子电池工厂，投资总额近16亿欧元（约合人民币128亿元）。Lithium Werks是专注于为电动汽车以外的设备提供电池的制造商，该企业还信誓旦旦地表示，未来不久从叉车到船只以及采矿设备，都将使用电能驱动。
（本报综合整理报道）
