無人船不靠譜？日本航運巨頭加速研發

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

新冠疫情的持續讓海運業界深陷船員嚴重不足的困境，這也進一步加快了“無人船”研發的速度。

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

這兩個項目分別為“自動導航系統發展基礎的確立以及自動導航系統要素技術開發”，以及“利用遠程設備監控系統研發新一代內航船舶”，項目已經獲得了日本國土交通省“海事產業集約合作促進技術開發支持項目”的補貼。

自動導航系統研發項目

據悉，“自動導航系統發展基礎的確立以及自動導航系統要素技術開發”項目將由日本郵船集團牽頭，合作伙伴包括東京計器株式會社、古野電氣株式會社、日本郵船集團子公司MTI以及日本海洋科學公司，目的是建立一個使用模擬器的驗證和評估系統，使船廠和船舶設備制造商能夠更迅速地推進自主船舶的研發。此外，為了提高自動導航系統的安全性，合作方還將改進認知和決策功能，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在世界范圍內進展迅速，由于自主船舶涉及識別周圍信息、確定避航路線、應對疏散等多個設備和系統，對其安全性和經濟性等方面的驗證評價體系方法非常復雜，這方面的整理擴充成為了緊迫的課題。

該項目將分為兩個中心進行技術研發，其一是“自動導航系統的驗證和評估體系的確立”，目標是建立能夠在軟件上運行的模擬系統，對構成自動導航系統的所有模塊進行驗證和評估，以便提高自動導航系統的開發速度、減少驗證和評估自動導航系統的負擔并為自動導航系統創建高度可靠的模塊。

其二是“改進自動導航系統中的‘識別、判斷和對應機能’的要素技術，并在實船上進行演示”，目標是實現顯示碰撞風險區域、識別船舶周圍信息、做出避免碰撞風險的決定和生成避航路線等判斷以及船舶避航操縱對應功能的產品化，從而通過產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品評估程序來提高自動導航系統的開發速度，通過比較實際船舶測試和模擬器測試數據來改善模擬器的實用性。

在該項目中，日本郵船將負責提供實驗環境并協助提供作為航運公司的知識，另外4家公司負責建立自動導航系統的驗證和評價環境。具體的作用分別是，MTI負責開發設備的實船搭載準備，以及評價總結；日本海洋科學公司負責開發設備的驗證評價；古野電氣負責自動導航系統的識別、判斷和對應機能的改良。

遠程監控系統研發項目

“利用遠程機械監控系統研發新一代內航船舶”由日本郵船及其集團子公司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，旨在開發船用機械高度自動化操作的技術。

近年來，由于船員隊伍老齡化以及申請人數的減少，預計未來日本沿海航運業將出現船員短缺的情況，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”工作環境。船員短缺可能導致操作船舶發動機和其他設備的高度專業人才不足，妨礙船舶的安全和高效運行。

為了解決這一問題，上述六家企業將合作開發一個遠程機械設備監控系統，以模擬器為核心技術，推定設備運行故障的原因，并就如何恢復做出決定。目的是從岸上的監控中心實現對多艘船舶設備操作的監控，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、設備商、船級社和航運公司將攜手推進系統的快速開發，并進行實船示范測試。

該項目將分為兩個中心進行技術研發，其一是“故障原因推定和恢復方法選擇系統的開發”，目標是使用模擬器作為核心技術開發故障恢復決策系統，以便提高故障恢復決策的準確性，并將模擬器應用于未來船舶行業自動駕駛的核心系統。

其二是“遠程監控技術在設備運轉高度自動化實船上的實證測試”，目標是通過將故障恢復決策系統與遠程監控技術相結合，開發出能夠在岸上監測多艘船舶設備運行的綜合系統，以便利用在岸就業確保穩定的船員隊伍、提供穩定和高效的運輸服務并培養船舶行業中的系統集成商。

在該項目中，日本郵船將提供作為航運公司的知識；MTI負責故障恢復判斷系統、遠程機械監控系統的開發，以及在實船上測試所開發的系統；Nabtesco和日本造船均將負責開發故障恢復判斷系統以及相應的實船測試；BEMAC負責遠程機械監控系統的開發以及相應的實船測試；日本船級社負責故障恢復判斷系統、遠程機械監控系統的評估，以及實船測試結果的評價。

日本郵船積極研發自主船舶目標實現商業化

早在2018年，日本郵船就開始進行“有人自動航行船舶/無人駕駛船”相關的技術研究。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總噸的大型汽車運輸船“Iris Leader”號上進行，船上安裝了日本郵船與日本海洋科學共同開發的最佳導航程序——Sherpa System for Real （SSR）船舶導航系統，可以避免與其他船舶相撞。航行試驗分兩段進行，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視，使用最佳導航程序進行導航。

本次試驗是日本郵船實現載人自主船舶研發的關鍵一步，未來日本郵船希望將SSR系統應用到未來嚴重人手不足的沿海運輸中，作為可以遠程操縱船舶和無人駕駛船舶的基礎技術。

2020年5月，日本郵船及其集團子公司MTI共同開發的自主航行船舶架構概念設計獲得日本船級社原則性認可，開發代碼“APExS”。這是日本國內首個獲得船級社認證的自主航行船舶架構。

同樣在2020年5月，日本郵船成功實現了遠程船舶操縱的實船實驗。這次實驗在東京灣進行，從大約400千米外的兵庫縣西宮市的陸上支援中心遠程操作拖船“吉野丸”號（建于2012年），船上搭載了“有人遠距離船舶操縱系統”，在東京灣內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（Nippon Foundation）的“無人船示范試驗技術開發共同項目”，作為“無人航行船未來創造（Designing the Future of Full Autonomous Ship，DFFAS）”聯盟的一員，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、遠程操縱、通信線路等各系統的開發應用，目標是在2025年之前實現無人集裝箱船技術商業化。

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

日本郵船認為，數據統計顯示70%以上的船舶事故由人為因素導致，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行的安全性和可靠性。通過這些研發項目，日本郵船希望能夠搶占先機，盡快實現自主船舶的商業化，在未來無人船領域掌握優勢。