“智能化”旋风掀动港航产业新变革
吴明华
忽如一夜春风来，千树万树梨花开。2017年岁末，伴随着全球航运复苏加快，造船市场触底反弹，以“智能航运、智能港口”为标杆的新技术、新产品席卷而来，犹如势不可挡的旋风，裹挟着夺人眼球、目不暇接的亮点，打破了港航和造船业久陷低迷的沉闷与萎靡，为当下港航业走向全面复苏、加快转型升级注入了新动能。
智能船舶：掀动港航业变革的先行者
2008年金融危机爆发以来的近十年，全球造船和海洋工程装备市场深陷低迷，造船市场从30年来最低点徘徊、一批船企破产倒闭，到2017年触底反弹，虽造船完工量重现增长，新承接船舶订单降幅收窄，但手持订单持续下降，整个行业交船难、盈利难、融资难和转型难的问题都没有根本解决。
脱困的出路何在？从世界经济贸易及能源发展趋势看，一方面，由于上一轮造船市场过热导致运力严重过剩，传统的三大船型需求明显偏低；另一方面，邮轮、探险船等高附加值船舶需求呈现旺盛势头，由此引发世界造船竞争格局更加聚焦于高附加值船舶的竞争。
随着云存储、大数据的引入，智能设计、智能制造和智能船舶装备应运而生。2017年底，由哈尔滨工程大学与中国船舶重工集团公司第七〇二研究所牵头，联合国内顶尖研发团队开发的全球第一座名副其实的数值水池在中国国际海事会展上发布。该数值水池突破了海洋装备设计的“百年瓶颈”，为船舶与海洋工程装备的“万众创新”提供全新的模拟平台。
所谓“智能船舶”，是指船舶可利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得内部各零部件及外部海洋环境、天气、物流、港口等方面的信息和数据，并基于自动控制技术和大数据处理、机器学习和分析能力，在航行、管理和维修等方面实现智能化运行。由中船黄埔文冲船舶有限公司建造的“大智”轮，安装了全球首个可自主学习的船舶智能运行与维护系统（SOMS），相当于船舶的“大脑”，同时拥有的智能航行、智能机舱、智能能效管理三套子系统，则成为船舶“五官”和“心脏”。在智能船舶方面处于突出地位的全球领先制造企业——罗尔斯·罗伊斯公司，已率先推出了先进的智能感应系统。在智能船舶技术或相关设备方面已崭露头角的挪威Prime集团，推出的新技术包括使用永磁电机驱动的CPP、对旋桨（CRP）和方位推进器，则明显降低了船舶燃油消耗。
随着数字技术、大数据、物联网等融入造船业，必将带来智能船舶需求与商业模式创新，一场缩短全球船市朱格拉周期、影响深远的变革迎面而来。
智能航运：迈向无人船运营时代
与所有跟“智能”有关的技术一样，智能航运的基础，也是基于云存储和大数据分析，而船舶智能设计、智能制造和智能船舶装备，它并非独立技术，更是与智能港口、智能航運等技术紧密相关。伴随智能船舶技术的运用和拓展，以无人船为代表的智能航运将不再变得遥不可测。
采用SOMS系统的“大智”轮，其智能航行系统预设了110余个智能数据分析模型，将多种航运线路的船舶状况、海洋环境、卫星导航信息进行计算分析，给出省时、省油、舒适和低成本的综合路线建议。在船舶实际航行过程中，覆盖全船的500个传感器相当于船舶的“神经系统”，对内对外收集各种信息，丰富数据库，并继续“学习”。
据介绍，未来船东通过APP向船上的智能系统下单，指令货船从上海航行到纽约港，给出出发和到达时间，系统就能执行任务，并分析出哪条线路最省时安全。在航行过程中，无人船还能根据实际的天气、海洋和沿途港岸信息，调整航行计划，避开危险。而智能机舱通过船舶健康管理系统，实时传递船舶设备健康状况，可以在设备出现故障前预警，并告知排除解决的方法，比如系统分析出主机的一个喷油嘴该更换，就会提示工程师提前检查更换，实现“近零故障”、无忧管理的运营目标。智能能效系统则可实时监控和分析评估船舶海上航行能源消耗、设备性能状态，提供基于数据的能效分析结果，以及航线优化、最佳配载等能耗优化决策建议，以降低全船整体能源成本。与同等吨位的普通散货船相比，“大智”轮推进效率提高约3%，相同航速日均油耗降低约6%，由此可为船东提供更高效益的航行。
如同20世纪60年代，麦肯锡受邀评估当时集装箱船带来的影响，提出在技术创新下需要重构航运业商业模式的建议，此后集装箱船贸易的旺盛以及集装箱船订单的增加，被证明这一建议完全正确。今天面对“阿尔法狗战胜围棋高手”，麦肯锡在大胆设想未来50年集装箱船航运业务前景时坚信，航运业受到数字技术、大数据、物联网的影响，自动化的5万TEU大船将主宰大海，完整的自动化运输链将贯穿运输物流的每一个环节，智能航运一定会到来。
不单麦肯锡等咨询研究机构嗅到了智能航运的巨大前景，航运业更迈开了智能航运的第一步，2017年末，中远海运集团率先启动智能航运，标志着智能航运正在从研发者的构想走向应用的现实。
智能港口：更高效率、更全功能、更低成本
按照交通运输部《关于开展智慧港口示范工程的通知》要求，中国港口正掀起人工智能码头改造的热潮，以智能化为引领的第六代港口正在开创更安全绿色、更高效率、更全功能、更低成本的新模式。
2017年12月，规模位居全球之首的洋山四期自动化码头正式建成投入运营。与传统集装箱码头相比，洋山四期拥有的先进科技如数家珍：一是设备自动化技术最先进，整个装卸过程所涉及的三大机种，包括10台桥吊，最大载荷均为65吨，采用双小车+中转平台的设计，中转平台可以对集装箱锁钮进行全自动拆装；锂电池驱动自动导引车除无人驾驶、自动导航、路径优化、主动避障外，还支持自我故障诊断、自我电量监控等功能，换电和充电同样实现了自动化；在堆场区工作的轨道吊，均采用自动堆箱技术，同一箱区内还可以在系统自动调度下进行集装箱接力作业，在箱区内部作业时完全实现了自动化运行。二是智能化程度最高，由上港集团自主研发的全自动化码头智能生产管理控制系统（TOS系统），覆盖自动化码头全部业务环节，衔接上海港的各大数据信息平台。结合洋山四期装卸设备的实际特点，创新研发指令调度架构平台，通过设备调度模块与协同过程控制系统，高效率地组织码头现场生产。三是码头装卸作业采用“远程操控双小车集装箱桥吊+自动导引车+自动操控轨道式龙门起重机”的生产方案，远程操控让驾驶人员可以在办公室内通过远程操作台控制桥吊和轨道吊；自动导引车让码头前沿的水平运输实现了无人化；生产管控系统让船舶和堆场计划、配载计划、生产作业路计划等全部交由系统自动生成，显著降低了码头各个环节的人力资源成本，实现码头作业从传统劳动密集型向自动化、智能化的革命性转变。四是首创多元化堆场作业交互模式，自动化堆场装卸设备采用无悬臂、单悬臂、双悬臂三种轨道吊，无悬臂箱区和带悬臂箱区间隔混合布置，丰富的设备类型带来多元的交互模式，现场作业的机动性和灵活性大大增强，目前这一模式在全球的自动化码头中是独一无二的。
从机械时代转向人工智能时代，已经成为全球港口转型升级的重要转折。据了解，目前德国所有的集装箱卡车司机都拥有随身携带的智能终端，该终端可以自动为司机提供最优路线推荐，加上港口集卡中转基地和港区内外数以万计的感应器与电子显示屏，能够使集卡司机及时了解集装箱信息和城市道路交通信息，以便随时调整货物疏散时间。“这样一来，我们就不用担心由于船舶延误或者提前而造成集卡大量无效集结，从而对交通造成压力。”
由于集装箱的作业通常在露天环境下进行，易受到港口所在地气候、光线条件等影响，而WellOcean则不惧风雨、光线强弱等自然条件限制。“根据港口统计，港口理货人员记录集装箱号的平均准确率为92%，而我们接近了100%，已经超越了人类的平均准确率。”西井科技首席产品官赵桢作了一个形象的比喻：阿尔法狗学习了围棋棋谱战胜了人类，我们的系统学习了识别集装箱号后超越了理货人员，并且已经可以适应各种极端情况和复杂环境。由中国本土的西井科技自主研发的全球首套类脑智慧港口系统“WellOcean”，在集成电路领域基于类脑神经形态专用硬件并配合独有的神经形态人工智能算法的软硬件一体化服务体系，可以帮助港区分阶段实现无人化物流运作，最终达成港口360度全方位智能化。
智能化的旋风正在掀动造船、航运和港口业的产业变革，加快港航业智能化进程，必将为港航业供给侧结构改革，以及产业链质量与效益重构、加快转型升级，注入巨大新动能。
忽如一夜春风来，千树万树梨花开。2017年岁末，伴随着全球航运复苏加快，造船市场触底反弹，以“智能航运、智能港口”为标杆的新技术、新产品席卷而来，犹如势不可挡的旋风，裹挟着夺人眼球、目不暇接的亮点，打破了港航和造船业久陷低迷的沉闷与萎靡，为当下港航业走向全面复苏、加快转型升级注入了新动能。
智能船舶：掀动港航业变革的先行者
2008年金融危机爆发以来的近十年，全球造船和海洋工程装备市场深陷低迷，造船市场从30年来最低点徘徊、一批船企破产倒闭，到2017年触底反弹，虽造船完工量重现增长，新承接船舶订单降幅收窄，但手持订单持续下降，整个行业交船难、盈利难、融资难和转型难的问题都没有根本解决。
脱困的出路何在？从世界经济贸易及能源发展趋势看，一方面，由于上一轮造船市场过热导致运力严重过剩，传统的三大船型需求明显偏低；另一方面，邮轮、探险船等高附加值船舶需求呈现旺盛势头，由此引发世界造船竞争格局更加聚焦于高附加值船舶的竞争。
随着云存储、大数据的引入，智能设计、智能制造和智能船舶装备应运而生。2017年底，由哈尔滨工程大学与中国船舶重工集团公司第七〇二研究所牵头，联合国内顶尖研发团队开发的全球第一座名副其实的数值水池在中国国际海事会展上发布。该数值水池突破了海洋装备设计的“百年瓶颈”，为船舶与海洋工程装备的“万众创新”提供全新的模拟平台。
所谓“智能船舶”，是指船舶可利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得内部各零部件及外部海洋环境、天气、物流、港口等方面的信息和数据，并基于自动控制技术和大数据处理、机器学习和分析能力，在航行、管理和维修等方面实现智能化运行。由中船黄埔文冲船舶有限公司建造的“大智”轮，安装了全球首个可自主学习的船舶智能运行与维护系统（SOMS），相当于船舶的“大脑”，同时拥有的智能航行、智能机舱、智能能效管理三套子系统，则成为船舶“五官”和“心脏”。在智能船舶方面处于突出地位的全球领先制造企业——罗尔斯·罗伊斯公司，已率先推出了先进的智能感应系统。在智能船舶技术或相关设备方面已崭露头角的挪威Prime集团，推出的新技术包括使用永磁电机驱动的CPP、对旋桨（CRP）和方位推进器，则明显降低了船舶燃油消耗。
随着数字技术、大数据、物联网等融入造船业，必将带来智能船舶需求与商业模式创新，一场缩短全球船市朱格拉周期、影响深远的变革迎面而来。
智能航运：迈向无人船运营时代
与所有跟“智能”有关的技术一样，智能航运的基础，也是基于云存储和大数据分析，而船舶智能设计、智能制造和智能船舶装备，它并非独立技术，更是与智能港口、智能航運等技术紧密相关。伴随智能船舶技术的运用和拓展，以无人船为代表的智能航运将不再变得遥不可测。
采用SOMS系统的“大智”轮，其智能航行系统预设了110余个智能数据分析模型，将多种航运线路的船舶状况、海洋环境、卫星导航信息进行计算分析，给出省时、省油、舒适和低成本的综合路线建议。在船舶实际航行过程中，覆盖全船的500个传感器相当于船舶的“神经系统”，对内对外收集各种信息，丰富数据库，并继续“学习”。
据介绍，未来船东通过APP向船上的智能系统下单，指令货船从上海航行到纽约港，给出出发和到达时间，系统就能执行任务，并分析出哪条线路最省时安全。在航行过程中，无人船还能根据实际的天气、海洋和沿途港岸信息，调整航行计划，避开危险。而智能机舱通过船舶健康管理系统，实时传递船舶设备健康状况，可以在设备出现故障前预警，并告知排除解决的方法，比如系统分析出主机的一个喷油嘴该更换，就会提示工程师提前检查更换，实现“近零故障”、无忧管理的运营目标。智能能效系统则可实时监控和分析评估船舶海上航行能源消耗、设备性能状态，提供基于数据的能效分析结果，以及航线优化、最佳配载等能耗优化决策建议，以降低全船整体能源成本。与同等吨位的普通散货船相比，“大智”轮推进效率提高约3%，相同航速日均油耗降低约6%，由此可为船东提供更高效益的航行。
如同20世纪60年代，麦肯锡受邀评估当时集装箱船带来的影响，提出在技术创新下需要重构航运业商业模式的建议，此后集装箱船贸易的旺盛以及集装箱船订单的增加，被证明这一建议完全正确。今天面对“阿尔法狗战胜围棋高手”，麦肯锡在大胆设想未来50年集装箱船航运业务前景时坚信，航运业受到数字技术、大数据、物联网的影响，自动化的5万TEU大船将主宰大海，完整的自动化运输链将贯穿运输物流的每一个环节，智能航运一定会到来。
不单麦肯锡等咨询研究机构嗅到了智能航运的巨大前景，航运业更迈开了智能航运的第一步，2017年末，中远海运集团率先启动智能航运，标志着智能航运正在从研发者的构想走向应用的现实。
智能港口：更高效率、更全功能、更低成本
按照交通运输部《关于开展智慧港口示范工程的通知》要求，中国港口正掀起人工智能码头改造的热潮，以智能化为引领的第六代港口正在开创更安全绿色、更高效率、更全功能、更低成本的新模式。
2017年12月，规模位居全球之首的洋山四期自动化码头正式建成投入运营。与传统集装箱码头相比，洋山四期拥有的先进科技如数家珍：一是设备自动化技术最先进，整个装卸过程所涉及的三大机种，包括10台桥吊，最大载荷均为65吨，采用双小车+中转平台的设计，中转平台可以对集装箱锁钮进行全自动拆装；锂电池驱动自动导引车除无人驾驶、自动导航、路径优化、主动避障外，还支持自我故障诊断、自我电量监控等功能，换电和充电同样实现了自动化；在堆场区工作的轨道吊，均采用自动堆箱技术，同一箱区内还可以在系统自动调度下进行集装箱接力作业，在箱区内部作业时完全实现了自动化运行。二是智能化程度最高，由上港集团自主研发的全自动化码头智能生产管理控制系统（TOS系统），覆盖自动化码头全部业务环节，衔接上海港的各大数据信息平台。结合洋山四期装卸设备的实际特点，创新研发指令调度架构平台，通过设备调度模块与协同过程控制系统，高效率地组织码头现场生产。三是码头装卸作业采用“远程操控双小车集装箱桥吊+自动导引车+自动操控轨道式龙门起重机”的生产方案，远程操控让驾驶人员可以在办公室内通过远程操作台控制桥吊和轨道吊；自动导引车让码头前沿的水平运输实现了无人化；生产管控系统让船舶和堆场计划、配载计划、生产作业路计划等全部交由系统自动生成，显著降低了码头各个环节的人力资源成本，实现码头作业从传统劳动密集型向自动化、智能化的革命性转变。四是首创多元化堆场作业交互模式，自动化堆场装卸设备采用无悬臂、单悬臂、双悬臂三种轨道吊，无悬臂箱区和带悬臂箱区间隔混合布置，丰富的设备类型带来多元的交互模式，现场作业的机动性和灵活性大大增强，目前这一模式在全球的自动化码头中是独一无二的。
从机械时代转向人工智能时代，已经成为全球港口转型升级的重要转折。据了解，目前德国所有的集装箱卡车司机都拥有随身携带的智能终端，该终端可以自动为司机提供最优路线推荐，加上港口集卡中转基地和港区内外数以万计的感应器与电子显示屏，能够使集卡司机及时了解集装箱信息和城市道路交通信息，以便随时调整货物疏散时间。“这样一来，我们就不用担心由于船舶延误或者提前而造成集卡大量无效集结，从而对交通造成压力。”
由于集装箱的作业通常在露天环境下进行，易受到港口所在地气候、光线条件等影响，而WellOcean则不惧风雨、光线强弱等自然条件限制。“根据港口统计，港口理货人员记录集装箱号的平均准确率为92%，而我们接近了100%，已经超越了人类的平均准确率。”西井科技首席产品官赵桢作了一个形象的比喻：阿尔法狗学习了围棋棋谱战胜了人类，我们的系统学习了识别集装箱号后超越了理货人员，并且已经可以适应各种极端情况和复杂环境。由中国本土的西井科技自主研发的全球首套类脑智慧港口系统“WellOcean”，在集成电路领域基于类脑神经形态专用硬件并配合独有的神经形态人工智能算法的软硬件一体化服务体系，可以帮助港区分阶段实现无人化物流运作，最终达成港口360度全方位智能化。
智能化的旋风正在掀动造船、航运和港口业的产业变革，加快港航业智能化进程，必将为港航业供给侧结构改革，以及产业链质量与效益重构、加快转型升级，注入巨大新动能。
