无人货运船的现状和发展建议

岳丽君，范厚明

（1大连海事大学 交通运输工程学院，辽宁 大连 116026）

摘要：无人货运船凭借其运营安全、运输效率高、运输成本低等优势，引起了各大航运集团的重视。分析国内外无人货运船的发展现状，针对其发展过程中在核心技术、管理模式、法规制度等方面存在的问题，提出改进智能化管理模式、实施航运业内外部联合、制定监管责任标准等对策，可为日后无人货运船的全方位发展提供参考。

关键词：无人货运船；发展现状；难题；对策

中图分类号：

The present state and advice of development of unmanned cargo ships YUE Li-jun¹,FAN Hou-ming²

(1.Dalian maritime university, Transportation Management College, Dalian Liaoning 116026, China)

Abstract: With its operational security, high transport efficiency and low transportation cost, the unmanned cargo ship has attracted the attention of some shipping groups . It analyzes the status and development of unmanned cargo ships in china and abroad. For problems existing in core technology, management model and regulatory system in the process of development . Then the paper puts forward some measures to strengthen the intelligent management, implement the internal and external joint of the shipping industry, and formulate the standard of supervision and responsibility, which can provide reference for the whole development of unmanned cargo ships in the future.   

Key words: unmanned cargo ships; development status; problems; countermeasure

0 引言

习总书记在19大提出的“贯彻新发展理念，建设现代化经济体系”思想要求我国航运业更新发展理念，深化改革，争取取得重大突破，建设海运强国。随着“一带一路”战略的展开，我国与沿线各国的技术经济合作逐步深化，国际贸易量的不断增加势必会带来国际航运业的蓬勃发展^[1]。在第98届会议（MSC98）上，国际海事组织（IMO）海上安全委员会审核通过海上自主船的相关建造标准^[2]，无人货运船成为国际的海事热点。

上世纪以来，船舶飞速发展，主要体现在以下几方面：货运船的装载量飞速上升，一艘货运船可以达到几十万吨；货运船自动化水平得到提升，无人值班、自动定位、自动设计航线、智能识别等技术得到了很好的应用。随着无人船技术的不断完善，无人货运船也慢慢发展起来。无人货运船相对于普通货运船具有如下几方面优势：

1）运输成本降低。由于无人货运船实现了货运船的零船员，救生、消防、防污染与生活设施设备将不再需要，节省了设备设施、材料和人工费用。同时，由于无人货运船体材料更轻便，船体结构更简单，使得船舶重量减少，降低了能耗，估计将带来12%至15%的燃料节约。

2）运输效率提高。无人货运船的发展，会促进港口、海事等方面信息的聚集，主要表现为物流信息高度融合、海事监管及航路信息智能化。这优化了物流和供应链的信息传递，从根本上提高了货物的运输效率。

3）运输安全性提高。根据统计显示，导致船舶海上事故的主要原因是决策和操作过失、应急反应不当等人为因素。德国安联保险2012年发布的报告就曾指出，75%—96%的海上事故是人为错误的结果^[3]。无人货运船舶的决策和操作是由专家决策系统和远程遥控系统制定和实施的，其高度智能化和专业化的航行减少了船上人员的伤亡率和船舶事故率。

无人货运船相对于普通船舶展现出独特优势，被视作未来航运业的“新动力”。本文分析了无人货运船的发展现状，针对无人货运船发展在技术、管理、制度三方面所面临的难题，提出了相应的对策。

1 无人货运船发展现状

无人货运船是指一艘没有船员，只装载货物，从出发港口驶向目的港的自动化船舶。近年来，无人货运船在经济价值等方面得到航运业的认可，各大造船企业亦开始将视线放到无人货运船的研发中。在航运的新时代下，关于无人货运船的发展现状如下：

1.1国外发展现状

进入21世纪以来，国外许多企业纷纷开始研制无人货运船，区域位置分布见图1。日本国内最大集装箱航运公司日本邮船（Nippon Yusen K.K.）计划在2019年进行无人集装箱船的海试，远程控制无人货运船从日本出发，目的地暂定北美。挪威雅苒国际（Yara International）与导航技术公司（KongsbergGruppen ASA）联合打造的全世界第一艘全电力自动驾驶货轮“YARA Birkeland”号预计会在2020年前实现自主运载。该船将配备搭载摄像机、传感器、全球定位系统和雷达装置，实现全自动导航、自动靠泊。其设计运载能力可以达到100个集装箱左右，完全应用电动系统驱动，减少了机舱辅助设备，可靠性大幅增强。英国罗尔斯罗伊斯（Rolls Royce）公司制造的一个模拟自主船舶控制系统已实现对完整通信系统的探索，将会在10年内打造能远程操控或全自动化的近海船只。世界最大的矿业公司澳大利亚必和必拓（BHP Billiton）目前正在研发特大型自主航行“无人”散货船，其将凭借超大型的船体，全自动的航行的能力以及以天然气为燃料的动力系统，实现铁矿石和煤炭等各类矿产的远洋运输。

技术的不断创新是无人货运船的基本动力。韩国的信息通信技术（ICT）中心近期从事于大数据、云计算、海洋监测（产品库 求购 供应）与预报、航线实时规划、基于状态的设备维护、信息安全等方面的技术研究，旨在为船舶的安全和高效运营提供信息化技术支撑，推动智能船舶的发展。芬兰VTT技术研究中心近期在研发一种新型的操舵技术“Apilot”，应用于未来远程监测和控制的无人驾驶船。这种新技术将设计用于导航系统和船舶驾驶仪，帮助船舶进行无人驾驶。英国罗尔斯罗伊斯（Rolls Royce）日前在芬兰推出了“Advanced Autonomous Waterborne Applications”项目，简称AAWA（先进自动水运应用）。该项目正在对传感器阵列进行一系列运行和各种气候状况的测试。此外，挪威大学自主海洋运行科技中心(NTNU AMOS)和挪威政府合作建立特隆赫姆峡湾无人船舶测试点，主要用于测试从导航和防撞系统到运行安全和风险管理项目的所有内容。

完善与无人货运船相配套的法律制度是其运营的基础。欧盟提出了MUNIN项目，该项目成员包括德国、瑞典、挪威、冰岛及爱尔兰的8家研究所，瑞典方面负责协调。主要研究操控自动化货轮所需具备的各方面因素，包括技术、经济与法律等问题。日本三井造船株式会社等成立联合项目，旨在确定自主远洋运输系统的技术概念，确定无人航运准则。此外，英国罗尔斯罗伊斯（Rolls Royce）公司推出的AAWA项目对无人货运船的法律适用展开了深入研究，关于无人货运船事故的法律界定问题，计划在2018年底推出相关概念。

1.2国内发展现状

海航科技与CCS、ABS、711所、708所、中国舰船研究设计中心、沪东中华造船集团、罗尔斯-罗伊斯船舶和瓦锡兰公司共同成立了无人货物运输船开发联盟，该联盟将集合国内外先进技术，共同研制集自主决策、自主航行、环境感知、远程操控、绿色安全于一体的无人货物运输船。无人货运船假想图如图2所示，模型中已将生活设配等去除。另一边，作为全球无人船领航者的云洲智能科技一直专注于无人船的研发，目前其自主研发的云洲无人船国内市场占有率已经达到95%，并且出口墨西哥、捷克、瑞典、秘鲁、韩国、香港等国家，得到了一致好评。无人船作为无人货运船的先驱，其先进的技术为后者的研发提供了有力支持。近期云洲智能又联合中国船级社、珠海市政府和武汉理工大学四方一起启动世界第一艘小型无人货船—“筋斗云”号。该船为500吨级，船身长度50米，采用电力推进，设计续航能力为500海里，预计在2018年底下水，2019年实现商业运营，主要进行珠海海岛间的货物运输，包括海岛日常补给，暂不涉及公海航运。

配套设施的完善将极大促进无人货运船的研发进程。珠海正在建造以无人货运船为基础的产业生态平台，其中包含了自动系泊码头、无人船海上测试场、网络安全和海上通讯等方面的基础设施，来应对各种型号无人船舶在不同场景、不同维度的试验和检测需求，为未来无人货运船的航运提供经验和运营支持。该平台将进一步促进中国无人航运行业规范和标准的制定。与此同时，云州智能科技已完全攻克无人船舶远程操纵技术，无人航运控制中心的布局基本完成，已建成覆盖珠三角珠江口海域的无线宽带专网网络，搭建起了连接多地的“远程联动平台”，未来将实现对无人船艇的远程操控。

国内目前在无人货运船方面的法律法规还处于空白阶段。无人货物运输船开发联盟成员之一的中国船级社（CCS）正在开展无人货物运输船舶及相关技术的研究，以建立无人船舶规范标准，推动法规的修订，并为业界提供评估、验证、检验服务。中国船级社（CCS）智能船舶工作组组长蔡玉良认为船舶安全法律法规、船员管理法规、海上权益与责任法律法规（涉及船长责任、海难救助、法律主体和保险责任等内容)都需要进行完善，以实现无人货运船的正常运营。

图2 无人货物运输船效果图

2 无人货运船发展面临的难题

无人货物运船相对于普通船舶具有一定的优势，发展无人货运船也是航运业的发展趋势。但是，相关领域技术的缺乏和各种配套制度的不成熟，一直在制约着无人货运船的发展。

2.1 技术方面

船舶避碰路径规划实际应用系统在紧急情况下无法迅速反应，难以满足需求。无人货运船研制需要六大模块的技术支持，即远程控制、决策支持、导航定位、操作优化、船舶管理以及船舶自动化。目前国内外船舶避碰智能化和自动化系统的研究还处在实验室研究阶段，而且极大多数都局限于智能避碰决策的某一部分^[4]。在水面环境比较复杂的情况下，自主航行的无人货运船需要进一步加强其实时性和稳定性。无人货运船的自主航行，需要航行范围内任何地点、任何时间内的船舶物联网在技术上可行，但当前海事卫星通信带宽有限，费用昂贵，信息传输不稳定，需对船舶通信系统进行布设、更新和升级，包括导航、防碰撞系统、操作安全和风险控制管理顶目都需要进行不断地发展完善^[5]。航行中大数据处理技术尚不成熟。无人货运船定期检查过程中，众多传感设备会产生大量数据，充分利用传感数据并对其实时处理是智能化的基础，也是当前研究的难题。

货运船无人化的关键是设备的可靠性。当前远程货运船的设备均为柴油推动，因其配套设备多且复杂，成为无人化过程中最大的难题。动态负载的混合电动船（HEB）使用柴油发电机和电池的配电方式^[6]，能够缓和柴油船配套设备多和电力船续航时间短之间的矛盾。柴油发电机组和电池间的混合动力系统控制，成为业界研究的技术难题。

2.2 管理方面

在管理与服务方面，新型导航设配能提供信息支持船舶运行，是现代船舶管理的主要手段。以船舶交通服务（Vessel Traffic Services，VTS）系统为例，VTS系统在港口船舶助航管理、内河交通组织管理中发挥着重要作用，主要依靠雷达、船载自动识别系统（Automatic Identification System，AIS）和语音等手段进行船岸交互，通过发布信息、建议和指令对船舶交通起到影响。对于每一艘船舶来说，船长有船舶的操纵权，当指令有可能危及到船舶时，有权不考虑VTS的指令。无人货运船在指令接收和处理受VTS控制，与无人货运船不配套的VTS系统等新型导航设备，给无人货运船在航行过程中的安全性埋下了隐患。

在船舶货物管理方面，运输过程中因对货物的性质了解不全而产生盲目积载，或因天气等自然因素以及人为因素产生货损、货差，无人货运船应对这种事故如何智能决策使损失最小化，实现智能航运系统^[7]向无人航运系统的转变，是无人货运船管理方面的难题。

2.3 制度方面

目前的国际航运法规定，远洋船只必须要妥善组装，无人船因其没有船员，不满足国际航运法的规定，目前不得在国际海域使用。除此之外，无人货运船今后的航行路线、海难救助方面也需要各沿海国家的合作，无人货运船要跨洋运输，需满足《国际海上避碰规则公约》。如果货运船在公海出现事故，救援方按照国际海事委员会颁布的《统一有关海上救助的若干法律规则的公约》得到支付报酬。而在无人货运船的前提下，支付救助报酬责任制度的确定应该还有长时间的发展之路要走。其次，我国还未出台相关的政策来支持无人货运船的运行，《中华人民共和国海商法》也并没有相关无人货运的条款和责任说明。按照国际劳工组织要求，需要有充足人力来实现船舶的安全航行。真正的无人船面临减员问题，制度条款也需要变化，首先需要佐证用不到很多人。此外，目前实行的制度对船载设备有一定的数量要求，对安全航行条件做出了明确要求，无人货运船在船载设备方面会有所不同，须经验证后方可允许航行，目前还没有确定相关验证方案。

国际货物运输保险合同是进出口商根据进出口货物按相应的险别向相应的保险公司进行投保，在国际运输过程中如果货物遇到危险时，由保险公司对进出口商遭受的保险事故所造成的货物损失和产生的责任负责赔偿。最近几年，航运保险的功能作用不断拓宽，服务领域从传统的船舶险、货运险，拓展到航运责任和海上能源保险；从传统的贸易运输保险延伸到电子商务情境保险。但是无人货运船有所不同，由于船舶上没有船员，相应的保险制度方面需要发生变化。比如，操作失误造成的责任事故责任将转移到操控室里的“船长”、船员的人身保险将不复存在、货物受损的追责等等。但是，目前国际上并没有任何国家出台无人货运船运输保险方面的制度方针。无人货运船如何证明其安全高效性，获得国家政策、制度的支持，值得进一步研究探索。

3 无人货运船发展对策

    从航运业长远的经济效益来看，无人货运船明显要优于以往的普通船舶，在船舶25年的使用寿命中，无人货运船的成本大约只有普通船舶成本的30%，无人货运船运输将会从从根本上改变现有国际航运模式。在当今信息化时代，随着自动化控制、大数据分析、物联网等技术的迅猛发展，与船舰相关的环境感知技术、通信技术、导航技术等快速发展并得到广泛的应用。技术正在不断发展和完善，而在管理和制度方面，本文提出了关于无人货运船下一步的发展对策。

3.1 优化智能化管理模式

造船技术推动船舶信息技术的发展。随着VTS、AIS、港口调度系统、电子航道图、船岸一体化的应用，智能化管理是船舶信息技术的重要组成部分。一方面，船舶的智能化管理使管理人员能及时、准确和全面地掌握船舶的航行动态，预测水域中潜在的交通隐患，及时做出交通组织方案或应急方案，有效防止灾难的发生，最大限度地减少灾难损失^[8]。另一方面，智能化管理在无人货运船运营方面，最大限度的集中各种相关信息，集中管理和分配，有利于优化物流和供应链的信息整合，提高船舶的运输效率，可以向物流商实时提供舱位预定、货物状态等关键信息，确保交易及货运流程信息的实时性、可靠性。近年来，一些研究人员在智能建筑设计，任务规划，传感和环境监测等方面做了一些工作来提高USV的智能^[9]。随着无人货运船技术的进一步发展，与其对应的智能管理模式也应及时调整优化。针对无人货运船这类新船型，优化智能化管理模式，建立基于无人货运船运营模式的货运信用体系，实现船岸一体化，对物流行业和航运业都有极大的促进作用。

目前国内的4G无线技术无法达到大规模海域通信的要求。随着信息时代的进一步发展，各国都加速了对5G网络技术的研究。5G网络拥有更快的传输速度，甚至可以提供优于4G网络1000倍的极值速率，能够成功实现各个移动终端之间的连接，同时数据也实现了最大化的共享。在5G的发展目标中，包含将通信网络延伸到部分海域。加快5G的研发，实现智能化管理是无人货运船早日下海航行的保障。

3.2 行业内外部联合

长久以来，航运业已经经历了根本性的变化，航运运输系统与陆上运输、港口装卸、仓储、代理、装拆箱等与运输相关的产业密切相关^[10]。无人货运船这一新型船舶的出现，给各大航运企业带来新的机遇和挑战，国外各大航运公司的技术发展使国内航运企业承受了巨大压力，想要更好更快的发展无人货运船，航运企业必须进行联合。

首先，航运业内部必须进行联合，以大型航运公司为主导，小型航运公司联合发起产业联营，建立基于互联网的新商业模式。船舶智能化领域已经到来，这也进一步促使航运运营的优化。未来航运运营必须优化资产利用率，优化船队运营成本和投资回报，使船舶成为大型商业运营的有机组成部分，即“大型生产+物流链”。

其次，航运业外部相关行业必须加强合作。航运涉及船公司，货主，承运人等多方利益，航运业与金融业、保险业、航运业、零售业、政府部门等息息相关，这些航运相关者的决策影响着无人货运船下海航行的时间。无论是在研制阶段，还是在后期维修、保养阶段，其涉及的领域都是非常广泛的，需要多个行业进行密切的合作。

3.3 制定行业标准

行业标准是行业的制高点，标准制定者在国际上拥有充分的话语权。美国、英国、比利时和韩国等国家已启动无人船的国内立法程序，我国应加快立法脚步对现有海事法律法规开展适用性研究，并根据国际、国内船舶航运特点，有针对性地制定无人货运船的运营监管政策，制定适合无人货运船及其相配合产业发展的海事法律法规。

由于无人货运船航行过程中船上没有船员，不再依靠船上人员的操作与经验，所以船舶的责任机制也相应发生改变。另外，鉴于无人货运船的相关系统高度集成，以及与岸基网联化、协同化的特性，其监管执法模式也将发生变化。船东、设计院、船厂、运营商及供应商应合力研究制定相关制度标准，这对日后无人货运船主导的航运业的运营具有重要意义。

4 结束语

无人货运船的发展为航运及其相关产业的发展带来了新的机遇和挑战。无人船舶技术、无人货运船管理方案、行业相关制度及标准等影响了无人货运船的正式运营。面对无人货运船发展过程中的难题，我们应该积极寻求多方合作，高效率地实现技术升级、智能管理、法规更新。本文针对无人货运船发展过程中面临的问题提出的对策，可为无人货运船及其相关领域全面发展提供参考。

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