Avikus自主航行系統(tǒng)/AVIKUS

2024年9月9日，韓國(guó)自主航行技術(shù)領(lǐng)域知名企業(yè)Avikus與船級(jí)社達(dá)成合作，雙方將在自主船舶系統(tǒng)的開發(fā)和認(rèn)證方面開展合作。Avikus是韓國(guó)頭部造船企業(yè)HD現(xiàn)代集團(tuán)旗下專攻自主航行船舶解決方案的48子公司，在韓國(guó)智能船舶發(fā)展中占據(jù)重要地位。本次合作主要針對(duì)Avikus的自主航行系統(tǒng)HiNAS Control system，該系統(tǒng)是HD現(xiàn)代集團(tuán)所有新造船的標(biāo)準(zhǔn)配置，其集成了人工智能、傳感器融合和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可提高航行安全和效率，減少海上事故和排放。

路徑選擇

基于自身在IT技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，韓國(guó)很早便開啟了對(duì)智能船舶的研究，旨在提高自身競(jìng)爭(zhēng)力。在智能船舶的發(fā)展路徑方面，韓國(guó)選擇了制定階段性研發(fā)計(jì)劃，采用分步實(shí)施、突出重點(diǎn)、逐個(gè)攻破的模式。

具體實(shí)施方面，基于韓國(guó)造船業(yè)的具體情況，主要以代表韓國(guó)造船實(shí)力和發(fā)展方向的3大造船企業(yè)HD現(xiàn)代集團(tuán)(原韓國(guó)現(xiàn)代重工集團(tuán))、韓華海洋(原大宇造船海洋)和三星重工來(lái)承擔(dān)，同時(shí)，3家船廠在船舶智能化和建造技術(shù)智能化方面也都有著各自的實(shí)施方案和規(guī)劃。

2009年，韓國(guó)現(xiàn)代重工與韓國(guó)電子通信研究院(ETRI)合作研究將信息技術(shù)應(yīng)用于船舶建造過(guò)程中，推出并實(shí)施了“智能船舶1.0”計(jì)劃，雙方共同開發(fā)了船舶通信技術(shù)“有/無(wú)線船舶綜合管理網(wǎng)通信技術(shù)(Ship Area Network，SAN)”。之后，該技術(shù)被應(yīng)用到2011年3月交付給馬士基的4500TEU集裝箱船上，可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)等船舶內(nèi)部各種航海裝置的狀態(tài)進(jìn)行綜合管理，航運(yùn)公司可通過(guò)該技術(shù)對(duì)船舶進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及進(jìn)行軟件升級(jí)等簡(jiǎn)單的設(shè)備維護(hù)，從而大幅減少航運(yùn)管理費(fèi)用。此外，應(yīng)用SAN技術(shù)的船舶主機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后被國(guó)際電工委員會(huì)選為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，成為韓國(guó)技術(shù)上升為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的典范之一。

2013年，韓國(guó)現(xiàn)代重工推出以“經(jīng)濟(jì)、安全、高效航行服務(wù)”為主旨的“智能船舶2.0”計(jì)劃�；�于該計(jì)劃，還提出了“Connected Ship”概念，把船舶、港口以及陸上物流信息整合在一起，從而實(shí)現(xiàn)更高效的運(yùn)營(yíng)和管理。

2016年，三星重工以國(guó)際海事組織(IMO)發(fā)布的船舶能效管理計(jì)劃(SEEMP)為指導(dǎo)，開發(fā)了智能化船舶能效監(jiān)控工具——船舶能效管理系統(tǒng)(SEEMS)，該系統(tǒng)的主要功能包括收集和整理船舶在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中機(jī)艙內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)和決策支持技術(shù)來(lái)提高船舶能效管理的智能化水平。該系統(tǒng)是實(shí)施船舶能效管理計(jì)劃的載體，同時(shí)也是三星重工智能船舶的重要組成部分。

2018年，大宇造船海洋宣布，與Naver Business Platform(NBP)及英特爾韓國(guó)公司(Intel Korea)簽署諒解備忘錄(MOU)，共同建立智能船舶4.0服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施。三方計(jì)劃合力打造的智能船舶4.0將不再以設(shè)備管理控制為中心，而是構(gòu)建基于云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)并基于數(shù)據(jù)分析來(lái)管理船舶的架構(gòu)體系。

2019年，韓國(guó)正式啟動(dòng)了自動(dòng)航行船舶開發(fā)項(xiàng)目。該項(xiàng)目包括4大領(lǐng)域共計(jì)13個(gè)課題，項(xiàng)目周期為2020至2025年，計(jì)劃總投資為1603.2億韓元(約合9.7億元人民幣)，旨在開發(fā)自主航行船舶核心技術(shù)，并通過(guò)示范實(shí)現(xiàn)早期商業(yè)化的基礎(chǔ)，為2030年50％的自主航行船舶市場(chǎng)提前布局。韓國(guó)政府認(rèn)為自主航行船舶將成為集物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等核心要素于一體的高附加值船舶。

2020年，韓國(guó)海洋與漁業(yè)部(MOF)和貿(mào)易工業(yè)與能源部(MTIE)決定投資1603億韓元(約合1.333億美元)啟動(dòng)了韓國(guó)自主水面船舶項(xiàng)目(KASS)。該項(xiàng)目聚焦自主船舶技術(shù)的研發(fā)，計(jì)劃使用5年時(shí)間(2020年～2025年)，對(duì)智能航行、機(jī)械自動(dòng)化、技術(shù)測(cè)試驗(yàn)證以及標(biāo)準(zhǔn)化等自主船舶核心技術(shù)展開研究，以實(shí)現(xiàn)國(guó)際航行船舶(中型商船)的遠(yuǎn)程遙控駕駛(近海IMO自主等級(jí)2，遠(yuǎn)洋IMO自主等級(jí)3)的商業(yè)化目標(biāo)。該項(xiàng)目是目前韓國(guó)智能船舶發(fā)展的主要項(xiàng)目。

政府支持

韓國(guó)船舶行業(yè)是其重要經(jīng)濟(jì)支柱之一。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，韓國(guó)造船業(yè)經(jīng)歷了顯著的發(fā)展和整合，成為全球3大造船國(guó)之一。對(duì)于本國(guó)的智能船舶發(fā)展，韓國(guó)政府提供了全方位的支持，包括技術(shù)研發(fā)、人力資源、制度改善和金融等。

2017年11月，時(shí)任韓國(guó)總統(tǒng)文在寅提出要制定智能海上物流及核心成長(zhǎng)先驅(qū)項(xiàng)目政策。2018年1月，文在寅在參觀大宇造船海洋時(shí)表示，要提升大宇造船海洋在未來(lái)全球造船工業(yè)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力，強(qiáng)化應(yīng)對(duì)措施，立足綠色、自主航行技術(shù)等新技術(shù)，為船舶配套實(shí)證、自主航行核心技術(shù)及船舶開發(fā)帶來(lái)新動(dòng)能，進(jìn)一步鞏固全球影響力。同年，在韓國(guó)政府明確的100個(gè)國(guó)家課題中，第34條和第80條分別提出，要挖掘培育高附加值未來(lái)型新產(chǎn)業(yè)(智能船舶)，協(xié)同海運(yùn)和造船行業(yè)共同建設(shè)海運(yùn)強(qiáng)國(guó)。

2018年，韓國(guó)政府發(fā)布《智能自航船舶及航運(yùn)港口應(yīng)用服務(wù)開發(fā)》，計(jì)劃投資5848億韓元，旨在推動(dòng)高附加值智能船舶的研發(fā)，并搶占國(guó)際造船市場(chǎng)的制高點(diǎn)。該項(xiàng)目于2019年啟動(dòng)，包括一系列重要的研發(fā)內(nèi)容，如自主航行船舶的開發(fā)、試航中心的建設(shè)、連接系統(tǒng)和遠(yuǎn)程航行控制中心的開發(fā)等。

2022年10月，韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部發(fā)布了《確保造船業(yè)超級(jí)差距戰(zhàn)略》，提出為確保韓國(guó)造船業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)力，將在技術(shù)開發(fā)、人力資源、金融、制度改善、產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)、大中小企業(yè)相生合作等諸多領(lǐng)域提供全方位的政策支援，擴(kuò)充與接單業(yè)績(jī)相比嚴(yán)重不足的人力資源，提前確保環(huán)保、數(shù)字化轉(zhuǎn)型核心技術(shù)，同時(shí)通過(guò)進(jìn)軍新成長(zhǎng)領(lǐng)域，謀求韓國(guó)造船產(chǎn)業(yè)的新競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。該戰(zhàn)略提出，為了搶占未來(lái)船舶市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán)，要將韓國(guó)造船業(yè)在高附加值船舶市場(chǎng)的占有率從目前的64%提升至2030年的75%，并主導(dǎo)自主航行船舶的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

2023年2月，韓國(guó)海洋水產(chǎn)部表示，韓國(guó)已經(jīng)確定了最新的《海洋科技發(fā)展基本規(guī)劃》，將在2027年之前投入超5萬(wàn)億韓元的研發(fā)預(yù)算費(fèi)用以推進(jìn)環(huán)保船舶、自主航行船舶、智能港口、藍(lán)色漁業(yè)等發(fā)展。

2023年5月，韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部長(zhǎng)官李昌洋宣布了對(duì)造船業(yè)的相關(guān)支持政策，表示政府將投資1800億韓元用于造船業(yè)先進(jìn)技術(shù)研發(fā)，其中包括自主航行和未來(lái)船舶技術(shù)，以及數(shù)字轉(zhuǎn)換。

2023年11月，韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部出臺(tái)《韓國(guó)造船新一代領(lǐng)先戰(zhàn)略》，計(jì)劃在5年內(nèi)投入7100億韓元國(guó)家經(jīng)費(fèi)，在2030年將高附加值以及低碳船舶的新船訂單市場(chǎng)占有率從目前的56.3%提升到80%，其重點(diǎn)是進(jìn)一步開發(fā)新技術(shù)和替代燃料以及提高制造能力。

2024年1月，為了推動(dòng)智能船舶技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化，韓國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了《智能航行船舶開發(fā)和商業(yè)化促進(jìn)法》，將在2025年1月生效實(shí)行，并配套制定系列行政法規(guī)。新法旨在為智能船的安全運(yùn)行提供法律保障，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2024年3月，韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部與3大船企及韓國(guó)造船海工裝備協(xié)會(huì)(KOSHIPA)簽訂了《確保韓國(guó)造船業(yè)超級(jí)差距競(jìng)爭(zhēng)力的共同應(yīng)對(duì)協(xié)議》。根據(jù)協(xié)議，韓國(guó)政府和韓國(guó)3大船企將在未來(lái)5年內(nèi)投資9萬(wàn)億韓元用于開發(fā)環(huán)保和自主船舶等，旨在確保韓國(guó)在全球造船業(yè)的技術(shù)領(lǐng)先地位。這是韓國(guó)政府和主要企業(yè)齊心協(xié)力，以維持韓國(guó)造船業(yè)的超級(jí)差距競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，率先投資未來(lái)技術(shù)為宗旨的一項(xiàng)協(xié)議。與此同時(shí)，韓國(guó)政府還與包括3大船企在內(nèi)的韓國(guó)造船業(yè)界聯(lián)合發(fā)布了政府及大中小企業(yè)的合作平臺(tái)“K-造船新一代倡議”，并決定通過(guò)該倡議使韓國(guó)造船業(yè)轉(zhuǎn)型為未來(lái)可持續(xù)發(fā)展型產(chǎn)業(yè)。

2024年7月，韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部舉行“第二屆韓國(guó)造船技術(shù)聯(lián)盟”會(huì)議，并在會(huì)議期間正式發(fā)布《韓國(guó)造船超級(jí)差距藍(lán)圖2040》，首要目標(biāo)是到2040年成為全球一流的造船技術(shù)強(qiáng)國(guó)，發(fā)展成為造船、海洋工程技術(shù)及船舶設(shè)備領(lǐng)域強(qiáng)國(guó)，并集中精力構(gòu)建基于自動(dòng)化的船舶建造系統(tǒng)。韓國(guó)政府將與民間共同投資2萬(wàn)億韓元以上，在未來(lái)10年內(nèi)將10大核心項(xiàng)目發(fā)展成為造船產(chǎn)業(yè)的新增長(zhǎng)引擎，包括自主航行平臺(tái)、超輕高效協(xié)作機(jī)器人、無(wú)人自主制造工藝技術(shù)和碼頭物流自動(dòng)化系統(tǒng)等。此外，韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部當(dāng)天還與HD韓國(guó)造船海洋(HD現(xiàn)代集團(tuán)的造船業(yè)務(wù)控股公司)、三星重工、韓華海洋3家造船公司簽署了《旨在開發(fā)四大現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)型技術(shù)的共同應(yīng)對(duì)諒解備忘錄》，3大造船廠將共同推進(jìn)4大課題，包括焊接協(xié)作機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)焊接噴涂教育系統(tǒng)、人工智能聊天機(jī)器人、船企與合作公司生產(chǎn)協(xié)作平臺(tái)，韓國(guó)政府將為此提供積極支持。

行業(yè)合作與應(yīng)用

為了確保研究成果的可靠性、有效性和實(shí)用性得到全面而深入的驗(yàn)證，并促進(jìn)這些成果的有效轉(zhuǎn)化，進(jìn)而助力韓國(guó)智能船舶的發(fā)展，承擔(dān)韓國(guó)智能船舶發(fā)展重任的3大造船企業(yè)積極與行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)以及政府部門建立緊密的合作關(guān)系，有效地推進(jìn)了多項(xiàng)智能船舶技術(shù)的示范和實(shí)際應(yīng)用。

2017年，韓國(guó)現(xiàn)代重工推出的綜合智能船舶解決方案(ISSS)成功在一艘汽車運(yùn)輸船和一艘超大型礦砂船上完成了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。ISSS是全球造船業(yè)首個(gè)此類解決方案，該方案利用信息通訊技術(shù)(ICT)，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)可靠的航行和船舶管理，并預(yù)計(jì)每年可將船舶運(yùn)營(yíng)成本降低6%。

2020年4月，韓國(guó)現(xiàn)代重工將與韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)共同開發(fā)的“現(xiàn)代智能導(dǎo)航輔助系統(tǒng)”(HiNAS)成功安裝在韓國(guó)船東SK Shipping公司旗下一艘25萬(wàn)載重噸散貨船上并通過(guò)數(shù)次試航完成了驗(yàn)證，這是該系統(tǒng)在全球首次完成大型船舶實(shí)船應(yīng)用。該系統(tǒng)采用人工智能技術(shù)，可通過(guò)分析船上視頻監(jiān)控設(shè)備的視頻圖像來(lái)確定與附近船舶相撞的風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)出通知。而且，紅外攝像頭即使在夜間或在濃霧中也能夠定位障礙物并測(cè)量其移動(dòng)速度。

SK Shipping公司旗下25萬(wàn)載重噸散貨船成功安裝“現(xiàn)代智能導(dǎo)航輔助系統(tǒng)”(HiNAS)/HD現(xiàn)代集團(tuán)

2021年6月，Avikus成功進(jìn)行了韓國(guó)首次船舶完全自主航行測(cè)試。本次測(cè)試選擇在慶尚北道浦項(xiàng)運(yùn)河一帶進(jìn)行，12座游艇“Avikus”號(hào)在沒(méi)有人力介入的情況下成功完成自主航行。韓國(guó)移動(dòng)通信商KT、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院、韓國(guó)海洋大學(xué)等相關(guān)機(jī)構(gòu)參與了此次測(cè)試。進(jìn)行此次測(cè)試的船舶搭載了Avikus獨(dú)立研發(fā)的自主航行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了不需要人力介入的完全自主航行。Avikus運(yùn)用HiNAS航海支援系統(tǒng)和HiBAS船舶離靠岸支援系統(tǒng)完成了從出港、航行、回航到靠岸的整個(gè)自主航行流程。

2022年5月至6月，現(xiàn)代重工集團(tuán)建造的18萬(wàn)立方米超大型LNG運(yùn)輸船“Prism Courage”輪完成了自主航行橫渡大洋的壯舉。在這段跨太平洋航行中，“Prism Courage”輪有約一半航程通過(guò)自主航行完成，這也是全球首次大型船舶應(yīng)用自主技術(shù)控制完成跨洋航行的實(shí)例。“Prism Courage”輪搭載了Avikus開發(fā)的自主航行解決方案HiNAS 2.0系統(tǒng)，相較HiNAS 1.0，HiNAS 2.0增加了“自主控制”功能。其特點(diǎn)已經(jīng)超越單純支援船長(zhǎng)決策的水準(zhǔn)，能夠通過(guò)以深度學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的情況進(jìn)行認(rèn)知和判斷，輔助船舶自行應(yīng)對(duì)速度控制和避碰等多種突發(fā)情況。此外，該系統(tǒng)還擁有最佳航行路徑生成、自主降低燃料消耗的功能。2022年8月，Avikus獲得二級(jí)自主航運(yùn)解決方案合同，于2023年8月開始陸續(xù)在23艘新造船上安裝HiNAS 2.0智能系統(tǒng)。

現(xiàn)代智能導(dǎo)航輔助系統(tǒng)(HiNAS)/HD現(xiàn)代集團(tuán)

2020年10月，三星重工完成了韓國(guó)造船業(yè)界首次遠(yuǎn)程自主航行實(shí)船海上測(cè)試。搭載了三星重工自主研發(fā)的自主航行系統(tǒng)SAS的300噸級(jí)拖船“SAMSUNG T-8”號(hào)在其巨濟(jì)造船廠附近海域成功進(jìn)行了遠(yuǎn)程自主航行測(cè)試。在本次測(cè)試過(guò)程中，該船在沒(méi)有船員介入的情況下航行至約10公里外的目的地后安全返航，同時(shí)，還展示了在航行中自行躲避1公里半徑內(nèi)出現(xiàn)的其他船舶及障礙物的避碰技術(shù)。這是一次結(jié)合船舶避碰、自主航行、遠(yuǎn)程控制技術(shù)的成功演示。

2022年11月，三星重工在連接南海和東海的韓國(guó)島嶼沿岸成功展示了自主導(dǎo)航技術(shù)。本次測(cè)試用船為韓國(guó)國(guó)立木浦海洋大學(xué)的9000噸級(jí)訓(xùn)練船“Segyero”號(hào)，該船搭載了SAS系統(tǒng)，測(cè)試航程950公里，測(cè)試時(shí)間4天。測(cè)試過(guò)程中，該船成功安全地避開了29次與其他船舶的碰撞危險(xiǎn)。特別是在經(jīng)過(guò)伊江島 附近時(shí)，幾艘漁船同時(shí)從船頭和右舷靠近，SAS系統(tǒng)實(shí)時(shí)識(shí)別了碰撞危險(xiǎn)情況，每5秒鐘就能顯示出準(zhǔn)確安全的避讓路線，表現(xiàn)出了卓越的性能。

2023年7月，三星重工在一艘集裝箱船上完成了自主導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)試。示范船舶為一艘配備了三星重工智能船舶解決方案SVESSEL和SAS的15000TEU集裝箱船。演示試驗(yàn)采用AIS、雷達(dá)、攝像頭傳感器、傳感器融合等先進(jìn)自主導(dǎo)航技術(shù)，準(zhǔn)確識(shí)別了50公里半徑范圍內(nèi)的船舶、浮標(biāo)等9000多個(gè)障礙物，并在90次與實(shí)船相遇時(shí)提出了安全繞行建議。本次測(cè)試時(shí)間為6天，航程1500公里。此外，在本次測(cè)試中自主導(dǎo)航系統(tǒng)所選取的路線與經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員制定的路線具有超過(guò)90%的匹配度。

2022年11月，大宇造船海洋宣布該公司研發(fā)建造的首艘自主航行試驗(yàn)船“DAN-V”號(hào)在韓國(guó)西海濟(jì)扶島附近海域成功完成了為期2天的自主航行船舶海上試驗(yàn)。在此次海上試驗(yàn)中，“DAN-V”號(hào)與大宇造船海洋始興研發(fā)中心的岸基智能控制中心進(jìn)行了聯(lián)動(dòng)，對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、遠(yuǎn)程遙控等自主航行及安全運(yùn)行相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了測(cè)試。大宇造船此前與首爾大學(xué)合作，開發(fā)了自主航行船舶安全航行等主要技術(shù)，并在2021年與京畿道黃海經(jīng)濟(jì)自由區(qū)域廳、始興市、首爾大學(xué)始興校區(qū)簽訂了自主航行技術(shù)開發(fā)和實(shí)證合作意向協(xié)議(MOU)。為此，大宇造船建造了一艘基于其智能船舶解決方案DS4、旨在驗(yàn)證自主開發(fā)技術(shù)的自主航行試驗(yàn)船“DAN-V”號(hào)并進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。