摘要：欧盟作为全球绿色转型的重要参与方，其通过地平线欧洲(Horizon Europe)及先前的地平线2020(Horizon 2020)计划资助了一系列智能航运/船舶项目，旨在推动数字化、自动化和可持续物流的发展。SEAMLESS项目是欧盟在这一领域的重点倡议之一

欧盟作为全球绿色转型的重要参与方，其通过地平线欧洲(Horizon Europe)及先前的地平线2020(Horizon 2020)计划资助了一系列智能航运/船舶项目，旨在推动数字化、自动化和可持续物流的发展。SEAMLESS项目是欧盟在这一领域的重点倡议之一，也是欧盟另外3个自主航运相关项目(MOSES、AEGIS和AUTOSHIP)的补充和成果应用项目。

SEAMLESS项目

SEAMLESS项目全称为“Safe,Efficient and Autonomous:Multimodal Library of European Shortsea and Inland Solutions”，即“安全、高效和自主：欧洲近海及内河多式联运解决方案”，于2023年1月1日正式启动，项目周期4年。该项目聚焦于短途海运和内河运输，致力于通过自主船舶技术、智能物流优化和绿色能源整合，打造一个高效、低碳、无缝衔接的多式联运物流体系，以应对当前和未来的物流挑战。

SEAMLESS项目汇聚了来自欧洲多个国家的顶尖研究机构、高校和企业，形成了一个跨学科、跨领域的综合团队。这些参与方在船舶设计、自动化技术、物流管理、环境科学、法律和政策等领域具有丰富的经验和专业知识，可为项目的顺利开展提供坚实的技术和智力支持。参与方包括挪威康士伯(Kongsberg)、挪威科技大学(NTNU)、希腊国家技术大学(NTUA)、挪威船舶设计与工程公司(MCGFI)、荷兰代尔夫特理工大学(TUD)、芬兰Awake.ai公司、挪威KMNO公司、比利时PNO公司等来自12个欧盟国家的26个组织。

SEAMLESS项目的主要目标包括提高短途海运和内河运输的效率和可靠性，减少货物运输时间；降低运输成本，提高竞争力；减少碳排放和其他污染物的排放，实现绿色运输；提高港口和船舶操作的安全性；推动相关技术的标准化和商业化。具体而言，该项目将开发和验证一系列创新的多式联运解决方案，包括自动系泊与货物装卸、自动配载规划、智能港口管理、零排放动力配置、船舶自主航行与控制方案等系统。这些解决方案将通过集成如人工智能、物联网、大数据和自动化系统等先进技术，实现船舶和港口操作的自动化和智能化，从而提高运输效率、降低成本、减少环境污染。

SEAMLESS项目的创新集中于两点，首先是技术的整合，其首次将自主船舶、多式联运和绿色能源系统化整合。其次是商业模式探索了“船舶即服务(Ship-as-a Service)”等新业态。

如今，项目周期过半，在自主系泊、自主船舶以及港口运营方面的阶段性成果开始涌现，包括MacGregor公司的新型设计已经启动且进展顺利，计划于2026年为SEAMLESS项目进行测试；Awake.ai公司定义了自主船舶智能港口管理(AVSPM)所需的通信内容和协议；NTUA已基于自主系泊和自动货物装卸的开发成果，开始起草操作安全评估报告；NTUA开发了一种根据项目用例具体需求来量身定制设计概念船的方法；TUD在自主船舶的航迹规划、航行与控制(GNC)方案开发方面取得进展，包括创建一种基于模型的推进器故障诊断方法，以及用于检测和隔离航行传感器中多个故障的多智能体诊断方案；康仕伯海事(Kongsberg Maritime)一直在稳步推进远程操作中心的开发，重点是设计用于管理多艘船舶航行和操作的操作员界面及交互方式。

值得一提的是，SEAMLESS项目设计的模块将在选定的真实场景中进行全面演示，以验证和确认其有效性。项目的可转移性将在选定的用例中充分展示，这些用例涵盖了欧洲各地广泛的运输应用和地理区域。基于评估可持续性标准的结构化方法，这些示范应用案例将为项目成果在项目范围和时间跨度之外的推广提供指导。

模块开发

SEAMLESS项目中被开发的这些模块可根据实际需求在项目中实现“即插即用”的灵活应用。这些模块分为不同类别，涉及自主船舶、港口基础设施、船舶与港口交互等各个方面。

模块一：系泊与装卸。该模块包括4个功能。一是自主系泊。这是该项目创建全自动水运支线货运循环服务的关键部分。这部分主要由项目合作伙伴MacGregor公司进一步开发其自主系泊系统MOOREX，该系统最初为全球首艘无人集装箱船“Yara Birkeland”号设计。MOOREX系统通过一个七轴机械臂将环形的系泊绳索套在码头的系缆桩上，并具有运动冗余，内置运动补偿和轨道规划系统。此外，为实现完全自主操作，该项目重点开发了感知技术。二是自主货物装卸。MacGregor公司计划设计一种新型三节克令吊，以分析自主环境中船上克令吊的效率。该设计基于AEGIS和MOSES项目的成果，将开发、模拟和分析吊具与克令吊接口的概念。通过模拟不同的负载循环和操作限制，MacGregor公司能够加快开发速度并优化设计。三是虚拟协同操作平台(VCOP平台)。该平台的开发始于AEGIS项目和MOSES项目，旨在整合自主操作所需的数据。该平台协助船舶运营商制定积载计划和装卸顺序，并通过机器对机器连接与船舶和港口操作系统建立可靠的信息共享。理想情况下，VCOP能够根据货物预订直接创建积载计划，并将信息传递给港口的自主克令吊和水平运输设备，实现透明的变更管理。四是AVSPM。这是一款先进的软件工具，旨在为自主船舶提供安全高效的港口停靠服务。AVSPM在智能港口的沙箱环境中运行，与现有和未来的智能港口系统无缝集成。AVSPM包括港口停靠预订系统、交通管制和监控系统、环境传感器、交通态势感知系统等，能够管理整个港口停靠流程，包括预订、执行、变更管理和终止。它支持自主船舶进行航行和操控，规划优化航线，并在整个停靠过程中保持安全状态。此外，AVSPM还满足可用性、性能和安全等非功能性要求，确保港口物流的安全性和效率。

模块二：船舶运营概念。该模块包括5个功能。首先，快速原型开发工具。挪威海洋技术独立研究机构挪威科技工业研究所的海洋部门(SINTEF Ocean)在AEGIS项目和AUTOSHIP项目中开发了SIMPACT工具，用于在预期的运营环境中对船舶概念的成本、环境和物流性能进行早期评估，支持船舶概念的快速原型制作。性能评估则基于物流模拟和流体动力学模型。目前在该项目阶段的开发重点是扩展流体动力学模拟框架，以考虑内河航道中浅水和受限水域对功率预测的影响。二是最佳绿色动力装置配置方法。世界领先的样机数值模拟和制造工艺工程应用力学软件开发商ESI公司将为建议的船舶和用例评估并提供替代的零排放动力装置。研究将基于对船舶的模拟，考虑距离、使用情况、负载条件和海况等因素，推荐满足船舶动力需求的零排放动力装置。该项目据研究的零排放动力装置包括电池、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)以及不同的燃料，如压缩氢气(CGH2)、液氢(LH2)、液态有机氢载体(LOHC)和氨。在下一阶段，将研究建议的零排放动力装置，推断出最适合安装在船上的候选装置。三是开发基于风险的自主船舶审批框架。该项目侧重于运营概念的开发，包括最低风险条件、安全理念和危害分析。该项目目前正在正式确定运营概念(ConOps)，并基于此开发正式的危害分析流程。这项研究旨在简化围绕自主船舶的监管框架相关流程，同时确保高水平的安全性。四是符合《国际海上避碰规则》的容错航迹规划、航行和控制(GNC)方案。GNC方案对于实现船舶自主至关重要。为了使船舶达到更高自主水平，该项目正在开发航迹规划与控制方法，使自主船舶即使在航行系统和执行器受到故障或未经授权操作影响时，也能在遵守交通规则的情况下在受限水域中航行。这些方案通过将交通规则转化为数学框架，并利用物理模型以及输入和传感器数据来评估船舶的健康状况并进行控制。五是开发SEAMLESS项目的ROC。该部分主要由康士伯负责。ROC是一个综合性的工作空间，能够远程监控和控制自主船舶。它支持船舶驾驶员和轮机长的职责。在自主环境中，该项目定义了数字船长、数字驾驶员和数字轮机长3个角色，这些角色共同构成了自主船舶的数字角色。在SEAMLESS项目中，这些数字角色将得到进一步开发。在AUTOSHIP项目中，一名操作员可以监控和控制一艘船舶。在SEAMLESS项目中，康士伯公司将使操作员能够同时管理多艘船舶，并可在远程操作中心对多艘船舶进行操作。

模块三：ModalNET。该模块包括3个功能。一是多模态物流网络优化与执行平台(ModalNET平台)。该平台是SEAMLESS项目技术生态系统的核心组件之一旨在为近海航运和/或内河运输提供全自动、经济可行、成本效益高且具弹性的水运支线货运循环服务。二是平台的网络安全通信架构。确保网络安全通信对于ModalNET的实施至关重要。该项目采用的架构支持针对已识别的滥用案例和威胁场景展示预防、保护、响应和强制措施。具体而言，它基于两个支柱：应用风险管理方法，深入评估海事网络环境及其面临的风险，并选择适当的缓解措施；采用零信任模型，来实施解决方案及其组件的部署。三是弹性物流计算引擎(CERL)。CERL为ModalNET提供了供应链同步模式动态管理所需的方法和算法。它使用先进的数据分析算法来协调货物供需，支持物流规划，及时识别中断、故障，并优化供应链服务。通过与ModalNET交互，CERL能够从供应链中的所有实体接收数据，提供最佳路线替代方案和实际效益。该系统可根据终端用户提出的个人偏好和搜索标准精心编排数据，生成最佳可用路线的分析汇编。CERL与ModalNET的集成不仅简化了运营，还提高了供应链的整体效率和弹性。

示范测试

SEAMLESS项目中的所有模块，以及技术生态系统的完全集成版本，都在选定的真实场景中进行全面测试，以验证和确认其可行性。SEAMLESS项目的演示测试案例包括短途海运和内河运输。短途海运测试路段定在北欧，包括挪威第二大港卑尔根和哥特内斯之间，以及挪威莫斯和霍顿之间的3条支线环路。演示船舶将包括ASKO的一艘高度自动化的全电动滚装船，该船已于2022年交付，在奥斯陆峡湾作 业，到2025年将实现无船员航行。此外，该测试将涉及3艘用于验证ROC低注意力操作的船舶、自主系泊设备、自主克令吊、卡车拖车、ROC装置、船员、ROC操作员等。这些测试将涉及的SEAMLESS项目模块包括港口业务；滚装船和集装箱的系泊、岸上连接和充电、货物装卸；ROC之间的通信；在隐蔽水域和繁忙交通中的自主功能；天气窗口、潮汐等操作限制的验证。

内河运输测试路段定在中欧，包括比利时安特卫普和法国杜尔日之间(途经法国里尔)，以及安特卫普到德国杜伊斯堡，途经荷兰多德雷赫特和奈梅亨，再到德国多特蒙德和明登。该演示测试将使用ZULU设计的X-Barge型船舶，这是一艘高度自动化的内河集装箱驳船，最多可运载80个标准集装箱，通过可交换的电池-电能供应系统提供动力，可实现低排放到零排放。此外，该演示将涉及1艘x型驳船、自动系泊设备、克令吊等。该测试将验证由小型(如80TEU)、高度自动化、零排放船舶组成的环路服务可行性，验证期间，ROC中的操作人员对环路进行24/7监督，有可能加强通往内河运输的模式。该测试将涉及的SEAMLESS项目模块包括通过ROC支持高度自主船舶的航行和远程船队操作；与有船员的船舶互动；确保船舶顺利经过船闸和桥梁；比利时安特卫普到布鲁日港内的数字港口停靠；完成自主系泊操作；在码头区域实现自动化集装箱装卸。此外，ModalNET模块将用于保障整个过程中的数据交互和通信顺畅。

除上述2个示范案例之外，SEAMLESS项目还与不同地区合作伙伴进行了6个可复制性案例，地点涉及欧盟不同地区(包括东地中海、西地中海、巴尔干地区以及欧洲大陆西北部地区等)，以期在概念层面对其他商业上可行的方案进行验证和评估。

来源：中国船检杂志社