2019年9月，日本郵船旗下大型汽車運(yùn)輸船“Iris Leader”號完成了全球首次“有人自動航行船舶”的自主航行系統(tǒng)海上試驗。

新冠疫情的持續(xù)讓海運(yùn)業(yè)界深陷船員嚴(yán)重不足的困境，這也進(jìn)一步加快了“無人船”研發(fā)的速度。

11月5日，日本郵船宣布啟動兩項自主船舶相關(guān)的研發(fā)項目，與日本國內(nèi)的配套商、船廠和船級社等各方合作，加快開發(fā)自主船舶技術(shù)，幫助解決日本國內(nèi)海員短缺等問題。

這兩個項目分別為“自動導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展基礎(chǔ)的確立以及自動導(dǎo)航系統(tǒng)要素技術(shù)開發(fā)”，以及“利用遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)新一代內(nèi)航船舶”，項目已經(jīng)獲得了日本國土交通省“海事產(chǎn)業(yè)集約合作促進(jìn)技術(shù)開發(fā)支持項目”的補(bǔ)貼。

自動導(dǎo)航系統(tǒng)研發(fā)項目

據(jù)悉，“自動導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展基礎(chǔ)的確立以及自動導(dǎo)航系統(tǒng)要素技術(shù)開發(fā)”項目將由日本郵船集團(tuán)牽頭，合作伙伴包括東京計器株式會社、古野電氣株式會社、日本郵船集團(tuán)子公司MTI以及日本海洋科學(xué)公司，目的是建立一個使用模擬器的驗證和評估系統(tǒng)，使船廠和船舶設(shè)備制造商能夠更迅速地推進(jìn)自主船舶的研發(fā)。此外，為了提高自動導(dǎo)航系統(tǒng)的安全性，合作方還將改進(jìn)認(rèn)知和決策功能，并在實際船舶上開展示范測試。

日本郵船表示，近年來自主船舶研發(fā)在世界范圍內(nèi)進(jìn)展迅速，由于自主船舶涉及識別周圍信息、確定避航路線、應(yīng)對疏散等多個設(shè)備和系統(tǒng)，對其安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面的驗證評價體系方法非常復(fù)雜，這方面的整理擴(kuò)充成為了緊迫的課題。

該項目將分為兩個中心進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，其一是“自動導(dǎo)航系統(tǒng)的驗證和評估體系的確立”，目標(biāo)是建立能夠在軟件上運(yùn)行的模擬系統(tǒng)，對構(gòu)成自動導(dǎo)航系統(tǒng)的所有模塊進(jìn)行驗證和評估，以便提高自動導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)速度、減少驗證和評估自動導(dǎo)航系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)并為自動導(dǎo)航系統(tǒng)創(chuàng)建高度可靠的模塊。

其二是“改進(jìn)自動導(dǎo)航系統(tǒng)中的‘識別、判斷和對應(yīng)機(jī)能’的要素技術(shù)，并在實船上進(jìn)行演示”，目標(biāo)是實現(xiàn)顯示碰撞風(fēng)險區(qū)域、識別船舶周圍信息、做出避免碰撞風(fēng)險的決定和生成避航路線等判斷以及船舶避航操縱對應(yīng)功能的產(chǎn)品化，從而通過產(chǎn)品普及減少人為錯誤和工作量，通過建立一個使用模擬器的產(chǎn)品評估程序來提高自動導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)速度，通過比較實際船舶測試和模擬器測試數(shù)據(jù)來改善模擬器的實用性。

在該項目中，日本郵船將負(fù)責(zé)提供實驗環(huán)境并協(xié)助提供作為航運(yùn)公司的知識，另外4家公司負(fù)責(zé)建立自動導(dǎo)航系統(tǒng)的驗證和評價環(huán)境。具體的作用分別是，MTI負(fù)責(zé)開發(fā)設(shè)備的實船搭載準(zhǔn)備，以及評價總結(jié)；日本海洋科學(xué)公司負(fù)責(zé)開發(fā)設(shè)備的驗證評價；古野電氣負(fù)責(zé)自動導(dǎo)航系統(tǒng)的識別、判斷和對應(yīng)機(jī)能的改良。

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)項目

“利用遠(yuǎn)程機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)新一代內(nèi)航船舶”由日本郵船及其集團(tuán)子公司MTI、Nabtesco株式會社、日本船級社（NK）、日本造船（Nihon Shipyard）以及BEMAC株式會社六家公司共同參與，旨在開發(fā)船用機(jī)械高度自動化操作的技術(shù)。

近年來，由于船員隊伍老齡化以及申請人數(shù)的減少，預(yù)計未來日本沿海航運(yùn)業(yè)將出現(xiàn)船員短缺的情況，因此迫切需要解決這一問題。對于船員而言，最大的障礙是長期與陸地隔離的高度“去社會化”工作環(huán)境。船員短缺可能導(dǎo)致操作船舶發(fā)動機(jī)和其他設(shè)備的高度專業(yè)人才不足，妨礙船舶的安全和高效運(yùn)行。

為了解決這一問題，上述六家企業(yè)將合作開發(fā)一個遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，以模擬器為核心技術(shù)，推定設(shè)備運(yùn)行故障的原因，并就如何恢復(fù)做出決定。目的是從岸上的監(jiān)控中心實現(xiàn)對多艘船舶設(shè)備操作的監(jiān)控，在船上工作人員減少的情況下保持與目前相同的安全水平。在該項目中，船廠、設(shè)備商、船級社和航運(yùn)公司將攜手推進(jìn)系統(tǒng)的快速開發(fā)，并進(jìn)行實船示范測試。

該項目將分為兩個中心進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，其一是“故障原因推定和恢復(fù)方法選擇系統(tǒng)的開發(fā)”，目標(biāo)是使用模擬器作為核心技術(shù)開發(fā)故障恢復(fù)決策系統(tǒng)，以便提高故障恢復(fù)決策的準(zhǔn)確性，并將模擬器應(yīng)用于未來船舶行業(yè)自動駕駛的核心系統(tǒng)。

其二是“遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)高度自動化實船上的實證測試”，目標(biāo)是通過將故障恢復(fù)決策系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出能夠在岸上監(jiān)測多艘船舶設(shè)備運(yùn)行的綜合系統(tǒng)，以便利用在岸就業(yè)確保穩(wěn)定的船員隊伍、提供穩(wěn)定和高效的運(yùn)輸服務(wù)并培養(yǎng)船舶行業(yè)中的系統(tǒng)集成商。

在該項目中，日本郵船將提供作為航運(yùn)公司的知識；MTI負(fù)責(zé)故障恢復(fù)判斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，以及在實船上測試所開發(fā)的系統(tǒng)；Nabtesco和日本造船均將負(fù)責(zé)開發(fā)故障恢復(fù)判斷系統(tǒng)以及相應(yīng)的實船測試；BEMAC負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)以及相應(yīng)的實船測試；日本船級社負(fù)責(zé)故障恢復(fù)判斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程機(jī)械監(jiān)控系統(tǒng)的評估，以及實船測試結(jié)果的評價。

日本郵船積極研發(fā)自主船舶目標(biāo)實現(xiàn)商業(yè)化

早在2018年，日本郵船就開始進(jìn)行“有人自動航行船舶/無人駕駛船”相關(guān)的技術(shù)研究。2019年9月，日本郵船完成了全球首次“有人自動航行船舶”的自主航行系統(tǒng)海上試驗。

這次試驗在日本郵船旗下一艘70826總噸的大型汽車運(yùn)輸船“Iris Leader”號上進(jìn)行，船上安裝了日本郵船與日本海洋科學(xué)共同開發(fā)的最佳導(dǎo)航程序——Sherpa System for Real （SSR）船舶導(dǎo)航系統(tǒng)，可以避免與其他船舶相撞。航行試驗分兩段進(jìn)行，第一段是從中國新沙前往日本名古屋港，第二段是從名古屋前往橫濱，在試驗期間由船員正常值班監(jiān)視，使用最佳導(dǎo)航程序進(jìn)行導(dǎo)航。

本次試驗是日本郵船實現(xiàn)載人自主船舶研發(fā)的關(guān)鍵一步，未來日本郵船希望將SSR系統(tǒng)應(yīng)用到未來嚴(yán)重人手不足的沿海運(yùn)輸中，作為可以遠(yuǎn)程操縱船舶和無人駕駛船舶的基礎(chǔ)技術(shù)。

2020年5月，日本郵船及其集團(tuán)子公司MTI共同開發(fā)的自主航行船舶架構(gòu)概念設(shè)計獲得日本船級社原則性認(rèn)可，開發(fā)代碼“APExS”。這是日本國內(nèi)首個獲得船級社認(rèn)證的自主航行船舶架構(gòu)。

同樣在2020年5月，日本郵船成功實現(xiàn)了遠(yuǎn)程船舶操縱的實船實驗。這次實驗在東京灣進(jìn)行，從大約400千米外的兵庫縣西宮市的陸上支援中心遠(yuǎn)程操作拖船“吉野丸”號（建于2012年），船上搭載了“有人遠(yuǎn)距離船舶操縱系統(tǒng)”，在東京灣內(nèi)的本牧沖和橫須賀港沖之間航行，航行距離約12千米。

同年6月，日本郵船參加了日本財團(tuán)（Nippon Foundation）的“無人船示范試驗技術(shù)開發(fā)共同項目”，作為“無人航行船未來創(chuàng)造（Designing the Future of Full Autonomous Ship，DFFAS）”聯(lián)盟的一員，與約30家合作伙伴一起從事無人船實用化所必須的自動航行、陸上支援、遠(yuǎn)程操縱、通信線路等各系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，目標(biāo)是在2025年之前實現(xiàn)無人集裝箱船技術(shù)商業(yè)化。

今年9月，作為DFFAS項目的一部分，為無人船開發(fā)的陸上支持中心正式完成。預(yù)計合作方將于2022年2月在擁擠海域進(jìn)行長距離無人船航行示范測試，利用一艘204TEU內(nèi)航集裝箱船“SUZAKU”號配備“DFFAS”無人船操作系統(tǒng)，在東京灣和伊勢灣之間進(jìn)行390公里的往返航行，以證明該系統(tǒng)在擁擠水域的實用性。陸上支持中心將負(fù)責(zé)在測試期間對船舶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并在緊急情況下進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

日本郵船認(rèn)為，數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示70%以上的船舶事故由人為因素導(dǎo)致，而船舶自主航行能夠減少對人為因素的依賴，在解放船員的同時，也大大提高了船舶運(yùn)行的安全性和可靠性。通過這些研發(fā)項目，日本郵船希望能夠搶占先機(jī)，盡快實現(xiàn)自主船舶的商業(yè)化，在未來無人船領(lǐng)域掌握優(yōu)勢。