智能无人系统与未来造船业

吕龙德

随着互联网和大数据时代发展，未来造船业走向人工智能是不可逆转的趋势，而智能无人系统作为人工智能的一个最重要应用，不单在无人车、无人机、无人车间和智能机器人等领域广泛应用，也必将在船舶行业掀起革新浪潮。可以说，未来的船舶行业包括制造环节和船舶本身都离不开智能无人系统。因此，要推动智能造船和智能船舶发展，大力切入智能无人系统研发不可或缺。

智能无人系统是什么？

智能无人系统是通过先进的技术进行操作或管理而不需要人工干预的复杂人工系统，它由机械、控制、计算机、通信、材料等多种技术融合而成。与传统自主系统相比，智能无人系统最重要两个特征就是自主性和智能性。人工智能是发展智能无人系统的关键技术之一，利用人工智能各种技术如图像识别、人机交互、智能决策、推理和学习，是实现和不断提高智能无人系统功能的最有效方法。随着人工智能技术的发展，人类可以创造出具有更高自主性和智能性的智能无人系统，并且在某些方面可以接近人类水平。

人工智能包含人工智能、机器学习及深度学习三个层次内容，其中算法、计算和数据是推动人工智能技术发展的三大要素。值得一提的是，深度学习出现后，人工智能和机器学习在计算机视觉、声学和其它学习难题领域中发展迅速，而更先进模型的提出和计算机计算能力的提高，令许多智能无人应用应运而生了。机器学习主要通过以下两种方式支持无人自主系统：提供类似于人类与外部世界间的交互感知和控制方式，先是接收信息，然后分析和控制;以感官知觉获得外部信息，通过与外部环境交互，选择最佳应对策略，使得强化学习机制学习控制自身行动。

本世纪尤其是近年来，智能无人系统快速發展，从空中到陆地到海洋，从物理系统到信息系统，各种类型的智能无人系统大量涌现，各种智能机器人在工业、农业、物流、交通、教育、医疗保健等领域中广泛应用。智能无人系统已经成为推动经济发展、社会进步的新引擎，对社会产生方方面面的深刻影响已经显而易见，而地面无人自主系统更是推动人们生活方式、生产方式、学习形式和工作形式发生深刻改变。正如中国工程院院士徐德民表示，智能无人系统已经成为新一轮科技革命和产业变革的重要着力点。对于智能无人系统的广阔前景，中国工程院院士张军认为，随着人工智能技术不断突破，智能无人系统迎来了黄金时代。

对于智能无人系统发展，中国工程院院士陈杰认为：应从自主感知与理解、决策与控制一体化、群知与协同控制出发，重点进行智能传感器、类脑控制器、无人终端控制系统、网络协同技术、智能芯片与系统、安全保障等核心技术研究。我国智能无人系统的科技开发也进入了新阶段，以无人机系统、无人船和无人驾驶车为核心的产业逐渐形成，尤其是无人机和智能机器人显示较大发展优势。此外，在工业信息一体化战略及《中国制造2025》的引导下，我国无人车间/智能工厂逐步铺开，为智能无人系统创新进步开辟了更大天地。总之，未来我国智能无人系统研发不仅引向更深层次，而且会走向更广范围，在越来越多领域得到应用和受益。

造船业的未来离不开智能无人技术

众所周知，船舶工业走向智能造船和智能船舶是大势所趋。也就是说，作为人工智能的成果应用，智能无人系统技术必然会贯穿于船舶业制造环节和船舶智能化。事实上，当前风起云涌的造船智能变革无可争辩地说明了这一点。许多世界造船国家正加紧出台规划和政策，围绕核心技术、顶尖人才、标准规范等强化部署，力图在新一轮造船科技竞争中掌握主导权，智能无人系统也越来越成为国际造船航运业的抢占高地。目前来看，船舶业的智能化虽然仍处探索初级阶段，远落后于无人机和无人车的研发，但势头不容忽视。在大船实现部分系统智能化的同时，一些小型船舶已达到无人驾驶程度，更有人预测无人船时代将在几年后真正到来。此外，利用智能技术和设备设施造船也日益成为新常态。所有这些都凸显了智能无人系统技术的重大突破和巨大魅力。

智能无人系统在造船业的不可逆转趋势，源自它的无比优越性和先进性。据称，装备制造领域通过人工智能技术每年可减少10%运维成本、20%机器停机时间和25%机器检测成本。于造船航运业而言，智能无人系统带来的降本增效同样显而易见：首先，可应用于从研发、设计到建造、运营维护的全过程，帮助船企更好地优化生产流程和配置整合资源，从而提高生产效率，降低误差和风险，节约生产经营成本。其次，通过智能无人系统技术的应用可提升智能船舶的识别能力与处理能力，使船舶航行更经济、更安全、更便捷和更大载重量。

我国推进船舶智能无人技术难在哪？

智能无人系统的应用对船企的数字化、自动化和信息化程度提出了更高要求，但实际情况是我国船舶行业在这方面的基础相对落后薄弱，人工智能研究仍处于早期试验阶段，仅有极少数企业开展了规模化部署。概括地说，我国船企总体处于“工业2.0”阶段，即使是骨干船企，自动化率也仅有20%，这些先天短板对智能无人系统的应用及推进都是一大制约和阻碍，所以进行全面补课迫在眉睫。

船舶建造是一个复杂的过程，包含了制造、管理、物流等多方面工作。要通过智能无人系统把各个环节无缝衔接，绝不是简单的机器换人或增加几台自动化设备就能实现的。对此，日韩凭借较好基础及优势迈出了坚实一步，它们拥有完整的智能化设计、生产运行和运营管理系统，建立了从船舶设计、研发到建造的智能化控制体系。尤其是韩国船舶业构建了信息系统、自动化系统、实时监控和管理系统，建设了数字化虚拟智能甚至人与环境相协调的智能船厂。

此外，船舶建造除了船体设计、切割、合拢和涂装，各种配件更是重中之重，其所占价值和作用更大。因此，要实现智能无人系统船舶或制造，船配及其生产智能化升级也不可少。只有船配“制造”向船配“智造”转型，以及船配智能程度不断提高，造船航运业才会真正实现智能无人系统的突破。由此可见，如何提升船配人工智能技术水平也是我国船舶业未来的一个着力点和难点。

中国造船的应对之策

具体到造船业，应该按照造船强国的战略要求，形成国家、行业、船企，以及相关各方协调配合、共同发力推进的局面。正因为这样，工信部在最近召开的船舶工业智能化转型推进工作电视电话会议上明确指出，将继续与交通运输部、国家国防科技工业局等部门密切配合，加强引导、协同推进。归纳起来，主要有以下几方面对策。

一是国家层面对智能无人系统攻关要制定明确的发展方向和目标，调动行业上下游力量，引导企业系统推进人工智能化转型，解决核心装备和技术开发等方面难题。与此同时，在没有成熟经验可借鉴的情况下，广大船企应发挥主观能动性，结合自身发展实际，制定企业智能无人系统发展规划，积极布局人工智能研发。

二是行业应整合产学研用各方面力量，打造网络化协同创新机制，打通航运、造船、配套全产业链条，从根本上促进我国船舶工业智能无人系统创新研发能力，推动人工智能在造船航运业递增式发展。此外，要对已有的成果和经验进行引导和示范推广，打造敢于挑战创新的良好氛围。

三是除了与机电、通信等相关产业进行跨界融合外，我国船舶工业还要看到船舶工业大国际化的特点，坚持“走出去”的发展策略，依托现有双边、多边对话机制，与国外相关行业、单位广泛开展多层面、全方位的技术交流与合作，建立开放高效、合作共赢的人工智能制造生态体系，多方了解智能无人技术的最新发展情况，主动介入前沿技术研发。

四是船企要加快推动新一代信息技术与先进船舶制造技术融合，加大对智能生产线的研发与应用力度，积极布局建设数字化车间和智能工厂，抓住智能无人系统的研发重点和突破方向，打造这方面的核心关键技术，最终实现船舶制造决策、规划、设计、调度、监测、生产和管理等人工智能化。在这一过程中，还要注重数字化与人工智能方面的人才引进、培养和使用，使人才效应得以最大化发挥。

五是我国船配作为船舶工业的一个薄弱环节，国产化率低、核心技术缺失、智能研发滞后等问题仍然存在。为打破这种不利局面，国家层面应出台更大鼓励力度的国产船配装船政策，引导和支持船配产业积极开展技术研发与创新活动。船舶配套企业在做好产品质量升级的同时，也应参与相关研制项目，在探索船配智造和智能船配中有所作为，使智能无人系统技术在船配领域得以充分应用和发展完善，为我国船舶工业实现领跑优势发挥应有作用。

星垂平野阔，月涌大江流。人工智能時代正悄然来临，面对新机遇新挑战，中国造船业只要紧跟趋势，踩准步点，就一定能在智能无人系统的变革浪潮中闯出一条康庄大道，迎来跨越式发展！