摘要：近年来，在物联网、大数据、人工智能(AI)等新科技浪潮的推动下，以数字化为基础、自主化为目标的渐进式船舶智能化已成为船舶工业发展的新趋势、新热点，世界主要造船和航运国家纷纷加大了智能船舶研发与应用的投入力度。发展智能船舶是建设智慧交通的内在要求，我国对船舶智能

近年来，在物联网、大数据、人工智能(AI)等新科技浪潮的推动下，以数字化为基础、自主化为目标的渐进式船舶智能化已成为船舶工业发展的新趋势、新热点，世界主要造船和航运国家纷纷加大了智能船舶研发与应用的投入力度。发展智能船舶是建设智慧交通的内在要求，我国对船舶智能化给予了高度关注。智能船舶不仅代表着对环境的友好与可持续发展的追求，更承载着提升船舶安全性、运营效率和智能化水平的期望。然而，要实现绿色智能船舶的全面发展，仅靠单一机构或团队的力量远远不够。需要跨领域、跨行业的专家、学者、企业等多方主体协同合作，汇聚各方智慧和资源，共同攻克关键技术难题，加速研发成果的转化与应用。

智能船舶发展现状

图1为国内外船舶智能航行技术发展情况时间轴线图，由图1可知初步实现了智能航行。船舶智能航行技术可分为辅助决策、部分自主、有条件自主、高度自主、完全自主等5个等级。

图1 智能船舶发展情况时间轴线

如表1所示，船舶远程遥控和自主航行仅在渡轮、拖轮、试验船及训练船等小型船舶上进行了应用探索和功能测试，大型运输船舶、商船依旧处在辅助决策阶段。目前，智能化等级L1在船舶行业已经达成了共识，并产生很多应用，L2-L3是现阶段的研究重点和亟待突破的一个技术范畴，L4-L5侧重于远景规划，以期在全场景下智能、航行系统自主决策并完成操作。

表1 船舶智能航行技术研究现状

智能船舶技术发展已走过1.0阶段，集中行业资源、构建协同研发环境、联合技术攻关已成为我国智能船舶行业的当前工作重点之一。在国家部委的组织下，行业已开展了智能船舶关键系统及设备技术标准研究，相关技术也有所突破，建立了良好的基础。在当前技术背景和政策支持下，对智能船舶技术体系进一步的深化和扩展，构建适用现阶段智能船舶发展的协同研发机制和研发平台，进一步促进智能船舶技术的高速发展，为形成一批可扩展、可复制的技术成果提供支撑。

智能船舶已成为船舶领域未来发展的必然趋势，为了适应这一趋势，推动绿色智能船舶技术的快速突破与创新，构建一个先进、高效的绿色智能船舶协同研发平台势在必行。本文通过多维度比较研究，旨在揭示智能船舶协同研发平台的技术发展规律，为构建具有国际竞争力的研发体系提供理论支撑。

智能船舶协同研发平台现状

1、国内智能船舶协同研发平台现状

我国船舶产业一直以来都在积极推动协同研发体系的建设。政府加大了对船舶产业的支持力度，鼓励企业间、企业与高校科研机构之间的合作与创新。一些重点船舶生产企业和科研院所及高校之间建立了合作关系，共同开展研发项目。早在2012年，哈尔滨工程大学会同中船重工集团、中船工业集团、中集集团、中海油、中国船级社(CCS)、海军装备研究院以及其他5所船舶与海洋工程高校，成立了中国船舶与海洋工程协同创新中心(6所高校、6个集团)，旨在进行产学研深度合作与创新，创新中心集合了中国最高造船技术、工艺、设备和人才资源，是一种新型的船舶创新资源产业联盟。随着时间的推移，这个创新资源产业联盟发挥了资金、技术、装备、人才协同创新的集群优势，为我国船舶制造业技术协同研发提供有力的支持。同时，我国也在加强船舶产业的数字化转型，推动信息化技术与船舶产业的深度融合，为协同研发提供了技术支撑。对于我国船舶产业而言，建立健全的协同研发体系是提高核心竞争力、推动产业创新的关键之一。与国外相比，目前中国智能船舶的发展仍然处于初级研究阶段，距离欧洲、日本及韩国等造船大国还有一定的距离，这种差距不仅仅体现在技术研发上，市场应用方面也都有体现。但是，业内的相关专家已经认识到了自主航行船舶的重要性，并在各个相关领域积极开展有关这方面的研究。各地方政府也响应国家政策，认真落实“十四五”规划，对产业核心竞争力的提升也做了进一步要求，为持续推动各省船舶海工产业高质量发展而努力。2023年，我国“珠海云”(如图2所示)开启了第1次专业海试并取得圆满成功。该船是目前第1艘智能型海洋科考船，可完成自主航行与控制决策，实现船舶的自主航行和远程控制。该船贯彻了“未来感”“无人系统保障”“绿色智能”3 大设计理念，其所配备的重要设备国产化率高，动力系统、推进系统、智能系统、调查作业支持系统等。

图2 “珠海云”号/中国船级社

大连海事大学在智能船舶领域取得显著进展，尤其是在自主航行和远程控制方面。2023年12月25日10时58分，大连海事大学智能研究与实训两用船“新红专”轮(如图3所示)在大连中远海运重工有限公司工业园顺利下水。经CCS认定，该船是全球首艘具有自主航行、远程控制和自主操作功能的科研及实训船，实现智能化全覆盖，驾、机、电深度融合，是海上移动的智能船舶试验验证平台，智能化达到世界领先水平。该两用船在自主航行、船岸协同、海上智能船舶移动试验验证平台、虚实融合沉浸式智能教学实训等方面实现了技术上的新突破，保持我国智能船舶发展与世界先进水平同步。

图3“新红专”轮/中国船级社

2、国外智能船舶协同研发平台现状

(1)英国AVEVA Marine平台

AVEVA Marine平台是目前广泛应用的海工与船舶设计平台，在国际与国内已受众多知名企业的青睐并推广使用，此软件同时也是大部分船舶制造单位的主要设计工具。AVEVA Marine是一款综合的船舶设计和建造软件平台，支持多人协同设计、数据共享和实时协同工作。它利用人工智能和虚拟现实技术，帮助设计师和工程师进行船舶模型设计、结构分析和系统集成等工作。有了AVEVA Marine的帮助，位于不同地点、来自各个专业的工程师和设计师能够并行工作于同一个模型数据库上，高效且零风险地创建、开发、管理、利用工程和设计数据。AVEVA Marine采用突破性技术，使海工设计效率达到一个新水平。AVEVA Marine技术确保全集成、并行开发工程和三维设计数据成为可能。从而使工程师和设计师能够共同工作于同一个设计项目，与其他解决方案相比节约成本达30%。

(2)北欧开放式仿真平台(OSP)

OSP是一项开源行业计划，用于对海事设备、系统和整艘船舶进行联合仿真。由于在船舶系统中越来越多使用的软件、集成来自许多供应商的设备和系统，以及系统工程传统上的差距，致使船舶系统的复杂性不断增加，其后果显而易见：设计、建造、运营和保证船舶与其他海上/近海资产，以及平衡成本、环境影响和安全性变得越来越困难。OSP的目标是改变这种状况，为海运业提供技术系统工程的关键工具和工作流程，从而高效率、高效益地构建和维护用于系统集成、测试与验证的数字孪生系统。OSP以功能模拟接口(FMI)标准为基础，其主要原则是：通过保护黑盒可执行文件中的模型和控制系统软件，在不暴露敏感IP的情况下，实现组织间对仿真模型和数字孪生设备的重复使用。

OSP旨在建立一个标准，用于在一个大型协同仿真中连接来自任何仿真工具或编程语言的模型和控制系统，以实现虚拟系统集成。通过透明和开源原则，实现跨组织合作和平台互操作性。

(3)日本智能船舶应用平台(SSAP)

2012年，日本启动了“日本智能船舶应用平台”(Ship System and equipment Advanced Proving ground, SSAP)项目，旨在建立船舶和岸端获取船舶设备数据的标准化方法，为智能航运所要求的船-岸高效信息交互奠定基础。该项目的根本目标在于解决智能导航问题，研发包括综合船舶航运系统、陆上保障系统、恶劣条件航行系统、异常事态处理系统等智能系统，通过这些系统自选最合适的航线、速度，航行中自我判断风暴，避免撞船危险。该计划2014年开始实施，研发周期为2014年1月至2017年3月期间，日本当时计划向该项目投入120万美元研究经费。该项目由日本船舶机械与设备协会(JSMEA)牵头，三菱重工(MHI)、川崎重工(Kawasaki Heavy Industries)、日本大发柴油机株式会社、东京计器株式会社、日本邮船(NYK)、商船三井(MOL)和日本船级社(Class NK)等27家造船、配套、航运和检验单位共同参与。同时，该项目团队也在推动智能船舶应用平台成为国际海事组织(IMO)E-Navigation的测试版，并在IMO、国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)等层面积极推动关于系统模型、系统安全、数据结构等内容的标准化工作。

为了实现安全、环保、节能的船舶运行，许多运行需要从船到岸上可以使用的支持服务。因此，收集数据以评估实际海上船舶的状况是很重要的。由于这个原因，SSAP迄今为止已经为船舶数据收集服务器(ISO 19847)和传感器数据名称标准化(ISO 19848)等创建了国际标准。

(4)其他国家

ShipConstructor Software Inc(SSI)创造了ShipConstructor，一套非常容易上手的三维船舶建筑设计软件,适合各种规模船厂运用。其支持多人协同设计、3D模型构建和制造工艺规划，为船舶行业提供了数字化解决方案。

ShipConstructor在船舶协同研发中通过提供多人协同设计、实时数据共享、三维模型协同和制造工艺协同规划等功能，有力地促进了不同部门之间的协同工作，提高了船舶设计和建造过程中的效率和质量。

这些智能船舶协同研发平台案例展示了不同国家在船舶数字化转型方面的努力和成果。通过引入先进的技术和工具，这些平台可以帮助船舶设计和建造行业实现更高效、更安全和更环保的目标。

协同研发平台的研究趋势

基于智能技术的船舶协同开发平台是一种集成多种技术和系统的平台，旨在促进船舶设计、建造、运营、维护等各个环节之间的协同工作，用于对海事设备、系统和整艘船舶进行联合仿真，确保船舶和其他海事/近海资产的安全，并平衡成本与环境足迹和安全性。这样的平台利用先进的信息技术、人工智能、物联网等手段，提高船舶产业的效率、安全性和可持续性。

1、数字化与智能化深度融合：基于人工智能、数字孪生、虚拟现实等技术，构建全生命周期协同研发平台，实现设计、建造、运维数据的实时交互与优化。从国际上看，智能船舶的发展已成为世界范围内船舶工业和航运领域发展的热点，将会带来航运模式的创新与变革，是船舶和航运业的高新技术。智能航行、智能能效、航行态势感知技术等作为智能船舶的标志性关键技术，是近年来各海事强国所研究的重点。在ENDSLEY所建立的态势感知系统框架中，感知(Perception)处于第一层次；理解(Comprehension)处于第二层次；预测(Projection)处于第三层次，基于前两层次的结果，预测相关要素的未来发展趋势，该层次原指人脑对未来发展趋势的判断。信息化、计算机、通信、网络、新能源、人工智能等技术的发展以及物联网、大数据、综合船桥系统和信息物理系统的应用，大大推进了船舶智能化的进程，使实现真正绿色、安全、高效、无人化的智能船舶成为可能。

2、船岸一体化与绿色技术集成：结合船-岸数据交互系统(如日本SSAP)，研发平台将强化能源管理、碳排放监控功能，整合新能源动力与智能决策算法，支撑绿色航运目标。国内外在船舶能效在线监控技术方面开展了大量研究，并相继推出了多种船舶能效监控系统。ABB公司推出的船舶能效综合监控系统具有船舶能效监测与优化功能。武汉理工大学在内河旅游船“凯娅”轮上搭建了船舶能效与通航环境数据监测系统，此系统可以对船舶的主机油耗、轴功率、船舶对水航速，以及相对风速、航道水深等通航环境数据进行实时的采集与监控。此外，中远集装箱运输公司也推出了船舶燃油监控系统，该监控系统通过应用多种信息技术，可使船舶管理人员及时接收燃油消耗异常信息并能对此进行定量分析，然后通过制定科学的调整方案，减少船舶能源消耗。

3、开源化与标准化协作：以北欧OSP为代表的开放式平台模式将成为主流，通过国际标准推动跨组织模型共享与互操作性，降低研发壁垒，保护知识产权的同时促进多方协同。

4、虚实融合与自主化验证 ：依托智能船舶移动试验平台(如大连海事大学实训船)，研发平台将深化虚实结合的测试环境建设，加速自主航行、异常处置等复杂场景的技术验证与迭代。

结论及展望

智能船舶协同研发平台旨在搭建一个集技术研发、资源共享、协同创新、人才培养为一体的综合性平台，促进不同领域之间的深度融合与交流，激发创新活力，为绿色智能船舶技术的发展提供强大的支撑。通过这个平台，我们期望能够打破传统的研发壁垒，提高研发效率和质量，培养一批高素质的专业人才，推动我国在绿色智能船舶领域尽快取得突破性进展，提升在国际航运市场的竞争力。

来源：中国船检杂志社