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三个维度看智能船舶国际标准竞争策略

2021-01-13 15:10:45
来源:中国船检 编辑: 国际船舶网 我有话要说

智能船舶近年来国际海事规则制定活动中的焦点方向之一。各国正在积极开展技术研究,布局国际规则制定工作。国际海事组织(IMO)、国际船级社协会(IACS)、国际标准化组织(ISO)等国际组织都设立了相应的议题。国际海事法规方面,欧洲率先在IMO推动开展对自主船舶国际公约适用性问题的梳理和评估,批准通过了试航导则,各国正在开展相关研究以推动进一步讨论。国际标准方面,国际各方参与船舶和航运智能化国际标准研究的积极性空前提升。特别是日本提出的系列标准项目已经初步形成了技术体系,日韩与欧美之间已初步形成一些技术和产品同盟。

技术领域维度,在信息通信技术领域抢占标准先机成为各国的重要策略

在航运智能化领域,信息基础设施的建设正在成为各方关注的必争之地。相应地,在信息通信技术(ICT)领域抢占标准先机成为各国的重要策略。

日本的研发行动开展较早,投入力度也较大,技术和配套标准研究成果均经过行业利益有关方的验证和认可,并已形成体系。日本提出的“航运开放平台(Open Platform for Maritime Industry, OPMI)”很可能将成为日本船舶和航运业深化数字化和智能化发展的总体技术参考。该平台架构下的ShipDC概念已经较为成熟,日本海事协会专门成立了名为“ShipDC”的全资子公司,专门承担船舶物联网基础数据的管理及数据服务的运营和技术支持等业务。这表明在智能化方案的落地方面,日本已较为超前。在这一背景下,日本将继续基于OPMI实践经验挖掘标准需求,最终形成支撑OPMI高效运营的技术解决方案和配套的系列标准,最终实现高效的船岸数字链路,为智能化程度的提升提供支撑。

韩国基于其成熟的船舶制造业,对智能船舶的发展已有了总体规划,目前正在从“绿色船舶”向“智能船舶”发展的过渡阶段[注:韩国将2012~2017年视为“绿色船舶”阶段;2017~2030年视为“智能船舶”阶段;2030后为“无人船舶”阶段],其主要特点是船舶自动化程度和安全性的显著提升。韩国在国内设立的名为“智能自主船舶开发和运营服务”的研发专项(包含73个子项目,计划从2019年持续至2024年)其中对ICT的重视贯穿始终,从对传统船舶建造和船舶设备的信息化升级,到新型智能设备的开发和船-岸信息互联,预期将陆续有相应的示范项目和标准提案出现。此外,加之韩国在ICT领域的传统技术优势以及已经在IEC中(如IEC/TC 80)形成的基础优势,从ICT领域抢占基础标准研发主导权,意图是比较明显的。

欧洲以其发达的航运业为依托,对船舶运营中的ICT相关问题也进行了重点关注。同时,欧洲对无人船的研发和测试工作启动较早,具备了一定的技术积累和产业基础,也因而形成了一系列团体性的技术标准、操作指南等规范性文件(如在国际海洋电子联盟,即IMEA中的相关标准),未来有可能逐渐向ISO或IEC标准转化。美国在标准研究方面一直没有新项目提出,但凭借在各类国际团体中的强大影响力和高参与程度,一直保持着对智能船舶相关领域的高度关注。同时也不能忽略欧美在ISO、IEC等组织中的强势地位,甚至通过对IMO立法工作的主导间接影响国际标准开发的可能性也是存在的,值得紧密关注。

我国目前在国际上提出的关于智能通信网关和通信协议标准也同属ICT基础类。本年度,随着《智能船舶标准体系建设指南(征求意见稿)》的发布和相关科研项目的实施,我国正在船舶和航运智能化领域标准研究上全面铺开,有望在3年内围绕智能船舶标准体系的建设形成一批国内和国际标准提案。

标准开发维度,各国策略偏向于“补空白”“占位置”

目前,各国在船舶和航运智能化领域的技术路线不尽相同。传统的船舶和航运业的标准大多面向通用性强或各类船舶必备的系统或设备。而在智能化背景下,技术方案的差异性增强、系统的复杂性增强。特别是在发展初期,标准研发更多偏向于“补空白”“占位置”,而几乎没有技术指标上的直接分歧。

日本以“加速实现数字化”为目标,通过“智能船舶应用平台”(SSAP)系列项目的支持,对船舶信息系统的总体架构和其中的数据服务器、数据管理和标识、船-岸通信等问题进行了深入研究,提出了《用于现场数据共享的船舶数据服务器》(ISO 19847)和《船载机械设备的标准数据》(ISO 19848)两项标准提案,用于提供适用于该平其中,ISO 19847对船端数据服务器的功能要求和性能标准做出了定义;ISO 19848对数据服务器的数据源,包括船载传感器的识别码格式、通用数据模型和数据格式等给出了要求。目前,日本正在船端数据服务器功能和性能要求的基础上研究测试方法,以进一步确保设备的可靠性。同时,作为船岸两端数据交互的核心设备,数据服务器的网络安全问题也得到了充分关注,相关的网络安全性能要求也将在后续的标准中得以体现。同时,日本也正在对其于2013年发布的《船载设备和系统通信网络布设指南》(ISO 16425)标准进行相应的升级和拓展。对ISO 16425的修订工作将考虑纳入数据服务器的相关要求;相应的测试方法也在研究之中。SSAP项目目前已经进行到第4期,日本的系列标准研究计划也在项目中稳步推进。

韩国认为,在未来智能船舶和智能航运的发展中,通信网络的作用举足轻重,高速船载网络将成为必需,用以支持船岸间的双向通信以及船上系统间的信息共享,进而在构建航运大数据和物联网的需求下提出发展基于IPv6的船舶船载网络系统。韩国对该网络系统的研究始于2010年,陆续吸纳了全球80余家机构(包括船舶电子设备制造商、计算设备和服务厂商、政府/海岸警卫队、科研机构等),研究了12个相互关联的通用功能模块,最终在IMEA形成了OneNet标准。韩国于2017年4月WG 10第二次会议上提出的《基于IPv6的船载网络系统技术规范》源于OneNet标准,旨在在船载IPv6网络中实现IEC 61162系列标准兼容船载设备间的高效数据共享(双向数据通信速率范围为100 Mb/s~10 Gb/s)。该标准将从12个通用模块中选取适当的内容,并针对智能航运的需求进行相应扩展。但该项目的推进并不顺利,争论的焦点集中在实践的缺失。

欧洲方面,2014年,在波罗的海航运公会(BIMCO)和国际海事无线电委员会(CIRM)的共同推动下,成立了涵盖船东、通信导航设备厂商和服务供应商等利益攸关方在内的联合工作组,联合研制关于船载软件维护的工业标准。这里的“软件维护”主要指对船载设备的软件进行检查、更新、重置、升级等操作,以防止或纠正故障,维护设备的合规性,提高设备性能。该标准的主要目标是增强对船舶系统态势的感知和可视以及确保对软件维护操作的合理有效规划。对此,该标准的内容涉及了关于船载设备软件日志、设备服务状态报告、软件版本管理等方面的要求,以及针对软件开发商、服务提供商和船东等利益方的行动建议等。虽然这与日韩关注的ICT通信链路和协议不同,但针对软件可靠性和安全性的标准无疑是航运数字化背景下急需的。目前,该项目的技术指标也在不断完善和细化中。

我国基于“智能船舶顶层设计及部分智能系统应用示范”和“智能船舶1.0”等项目成果也提出了国际标准研究项目。智能化的船舶和航运对通信系统的速率、带宽、实时性、可靠性要求越来较高,单一的通信方式及单一的通信系统难以满足智能船舶对通信的需求,通信协议也需要相应地予以适应。据此,我国提出了《船舶智能通信网关技术规范》标准和《订阅式数据服务通信协议》国际标准研究计划,通过国际标准化平台促进技术方案的认可。从技术角度分析,上述两项标准都是结合自主科研成果在工程实践的基础上提出的,技术上总体处于国际先进水平。

国际标准布局维度,新项目立项时机前移但对实践要求更高

一直以来,船海领域的国际标准化活动始终以国际海事立法、市场需求和技术进步为三大驱动因素。在航运智能化发展的背景下,在这些因素的驱动下,国际标准化工作呈现出一些新的特点。下图中,绿色的钟形曲线大致描绘了标准化在产品生命周期中的生命力。蓝色的曲线是产品生命周期中技术研发的活跃程度;红色代表产业活动的活跃程度。

图 产品生命周期不同阶段对标准化的需求特点

早期的标准化活动更多地出现在技术和产品经过充分测试、改进并被市场接受之后——即在成熟的应用基础上,通过总结出一定的经验,形成共识,固化为标准。国际标准化工作更是如此。也因此,早期产出的更多是以产品为基础的标准。随着时间的推移,开始有更多的标准基于研发过程(如测试验证方法)和规则(如应对海事法规)出现。而近年来,国际海事和船舶工业界技术和法规更迭的速度进一步加快,标准提案的提出可出现在产品生命周期中的更早期,甚至前移到概念设计和原型阶段。这样的结果是,标准方案之间的潜在竞争有所增加,标准的开发有了更短的周期。

智能船舶作为海船领域新兴板块,在国际标准化活动全面开展的3年多时间里,这一趋势十分明显。从更好地顺应法规、市场和技术快速发展的角度出发,这几乎也是必然的。但这似乎又与标准化本身的理念“充分协商一致”在某种程度上形成了对立。因此,在智能船舶国际标准的研讨中,形成了“超前构思,稳步实践”的理念。

具体到国家层面,日本以其SSAP项目为基础稳扎稳打,目前已经成功形成了围绕“船舶数据中心”(ShipDC)概念和架构的系列国际标准集合。该概念也已经成为加速航运业数字化智能化转型的一种可行的通用型解决方案,且已在国际上具有了一定的认可度。在两次工作组会议过程中,有多个新工作项目建议在讨论中被问及与ISO 16425、ISO 19847和ISO 19848之间的协调关系。尽管上述标准并不具有强制性,且在技术实现上无排他性,但因其提出时间较早,在未来工业界实践中有可能被认为具有较优的成熟度。如此在商业化的技术方案竞争中将有助于本国企业占据优势。

韩国依托其成熟的船舶制造业和航运业,也希望在智能化浪潮中保持在全球前沿。其对于自主船舶问题也处于探索阶段。例如提出的自主船舶术语和风险管理方面的提案显然是源于其对于该问题的早期研究;而对于IPv6船载网络提案,虽然是脱胎于IMEA的OneNet,但仍缺乏实践案例。但值得注意的是,即使在工作组中已经形成了明确的“不适合立项”意见,但韩国方面仍在极力争取各方支持,这很有可能是因为在韩国国内的科研项目中也将国际标准立项视作重要的考核指标。同时也应注意到,韩国也在开始涉足智能港口标准的研究,未来可能会提前布局。

欧美方面目前的新标准工作项目还不多,但对于WG 10的关注程度正逐渐提升。而欧美参与标准化活动的人员多数也活跃在IMO海事立法领域。同时,在与电子信息技术关联性更大的IEC、IEEE、IMEA等国际标准组织中,欧美的影响力也不容小视。这也就是说,欧美航运业发达国家实际上在密切关注智能航运领域标准的研发动态,凭借其对海事法规的深入理解和在国际组织的强势主动权可能随时对敏感问题施以较大范维的影响。

 

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