五種現代航運業的創新與技術
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| 不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測 |
航運業不易於採用新技術。用木頭做的帆船已經使用了幾千年，直到 200 多年前，這項技術首先應用於蒸汽輪船，然後以驚人的速度應用於配備雷達、GPS、ECDIS 和其他智慧設備的現代巨型船舶。
從那時起，海事系統呈指數級發展，因此我們制訂了一份指南，解釋將在未來 10 年左右改變航運業和海運行業的技術。
有三種最突出的趨勢，將指導航運業的進一步數位化：
- 智慧技術超越了船上的大多數流程；
- 無人駕駛船隻的到來；
- 環保運輸。
智慧運輸
「處理硬資料的機會
而不是根據假設來決定，
投機或內覺將使船舶管理變得容易得多。」
總監，IMArest「航運技術」研究的響應者
智慧航運是數位技術的通用術語，目的在使航運業務更安全、更有效率。例如，天氣路線規劃、動態定位、貨物、壓載和排放控制系統都包含在列表中。
IMarEST（海洋工程、科學和技術研究所）最近與 Clide&Co 保險公司合作，對「技術變革對航運業的影響」進行了研究。48% 的受訪者認為，智慧航運技術將在未來 10-15 年內改變海運業。
船員、經理和港口當局已經很好地利用了數位技術。例如，鹿特丹港與 IBM 合作開發智慧解決方案，幫助港口在船隻距離鹿特丹 42 公里時準備住宿。
與此同時，在不久的將來，將有更多的技術成為習慣：
1. 5G 技術 將允許智慧無人機進行即時船舶檢查；改善船舶對岸通訊，以進行交通管理，並緩解海員與家人聯絡的持續問題。
此外，世界上第一個海上 5G 專案的董事會主席 Kun Yang 認為，這項技術「在未來也將對自主船舶的遠端控制發揮重要作用」。
2. 物聯網或物聯網。這也是一個包容性的術語，指可以透過網際網路遠端控制的小工具和機器。5G 技術對於實施也是必要的，但控制艙門、艙壁、艙壁系統和液壓裝置，而無需機組人員在現場就位，將是優勢之一。
3. 數位感測器。未來的船舶將由敏感的資料收集器覆蓋，測量和記錄船舶執行的各個方面，直到故障檢測和發現需要維護或維修的區域。這項技術有明顯的優點，但反對者指出，這將導致海員的工程和導航技能不可避免地惡化。
4. 區塊鏈技術。區塊鏈在金融部門已經成功使用了一段時間；今天，區塊鏈吞噬了海運業。許多船東和物流公司使用基於雲的應用 app，將旅行日誌、電子表格、資料庫等整合在一個地方。
每個資訊都是按時間順序單獨記錄的，因此如果沒有其他使用者的批准，就無法對資料進行更改。雖然聽起來很複雜，但區塊鏈技術減少了詐欺和人為錯誤的數量，並使數百萬個容器更容易追蹤，從而降低了成本。
預計智慧航運技術的全球應用不會影響海員的數量，儘管隨著機組人員的角色轉向數位裝置的監督和維護，將需要額外的培訓。
儘管如此，這種向數字航運的全面轉變，必然會導致成熟的自主船舶在不久的將來到來。
無人船
「雖然許多國家通過了國內法律來保護資料、隱私和國家利益，但適用於國際航運的法律仍未完善。不作為或只是在場外等待規則或要求顯然不是一個可行的方法，但對一個相當謹慎的船東究竟期望是什麼？」
Joe Walsh，Clyde & Co，長灘
儘管人們普遍認為自主或半自主船舶將取代傳統船舶，但這種過渡的時間表仍然模糊不清。在網路安全、保險和避免碰撞方面，有幾個嚴重問題可能會推遲無人駕駛船隻的到達。
自主船舶是如何工作的？
自主船舶配備了紅外線和視覺攝影機、雷達、雷射雷達、GPS 和 AIS，以及各種感測器和邊緣裝置。然後，收集的所有資料都由機上或某個任務控制中心的人工智慧系統進行處理，以確定路線和適當的行為。
2021 年的自主船舶
如今，從 IBM 到三星重工業，最著名的 IT 和造船公司都在試驗無人駕駛船舶（UMS）。我們之前在《2030 年航運》文章中探討了 Kongsberg 的 Yara Birkeland 和勞斯萊斯的專案 MUNIN。
一艘自主的 120 標準箱貨櫃船 Yara Bikerland 現在應該在 Porsgrunn 的 Yara 工廠與 Breivik 和 Larvik 港口之間的挪威水域徘徊，但新冠肺炎疫情推遲了雄心勃勃的交付，Kongsberg 和 Yara 已經花費了 2500 多萬美元。釋出日期定在 2021 年底。
今天，海事界追蹤了另一個無人概念的跨大西洋航行。完全自主的人工智慧動力海洋研究船五月花號於 2021 年 9 月 7 日從普利茅斯開始了她的旅程。MAS400 是由非營利性海洋研究組織 ProMare 在 IBM 和許多其他合作伙伴的支援下建造的三體船。
五月花長 15米（49英尺），寬 6.2米（20.3英尺），重約 5 噸。在太陽能驅動的混合電動機的幫助下，她的最大速度是 10 節。MAS 目的在穿越大西洋，收集有關海洋的科學資料，並測試人工智慧在沒有任何人類參與的情況下，操作海洋船隻的能力。
這是五月花第二次試圖穿越海洋。2021 年 6 月的第一件沒有成功。然而，耐人尋味的事實是，美國海軍計劃建造一支看起來非常像五月花專案的中小型無人駕駛船隊。
無人駕駛船海鷹號、前線和海獵人號為太平洋艦隊的無人駕駛系統綜合戰鬥問題 21 發射，美國。海軍照片由大眾傳播專家二等艙 Thomas Gooley 拍攝
與此同時，一艘中國建造的 300 標準箱貨船，將於 2021 年 10 月投入運營。5000 DWT 自主船 AV Zhi Fei 將用於東家口和青島之間的國內航行。
AV Zhi Fei 由 Navigation Brilliance（青島）與大連海事大學和中國水上運輸研究所共同建造。這艘無人駕駛船長 117米（384英尺），最大時速為 12節。如果 AV Zhi Fei 被證明是成功的，Navigation Brilliance 計劃建造一支載有 500 至 800 標準箱的箱船隊。
無人船的優缺點：
在發現了自主船舶技術的基礎知識和最近的發展後，是時候研究它們的利弊了。
- 降低營運成本：
準確地說，船員費用通常佔貨船總費用的 20-30%，因此無人駕駛船隻提供：
– 沒有旅行安排；
– 沒有呼叫人員變更或休息站；
– 不向海員支付工資；– 在航行中不需要供應和支援船員。
船上沒有機組人員的最明顯的優點也導致了：
– 提高陸上營運成本（建造營運中心和僱用工程師可能會花費一大筆錢）。
– 如果沒有船上的任何船員，擊退任何攻擊（網路或實體攻擊）要困難得多；而且幾乎不可能重新控制船隻。
2. 沒有因人為錯誤而發生的事故。
AGCS（Allianz Global Corporate & Specialty）估計，75% 至 96% 的海上事故可能涉及人為錯誤。 *
這個巨大的優勢也有相反的一面。專家擔心，人為錯誤會簡單地轉移到遠端營運中心或 IT 人員，他們和機組人員一樣，可能會感到疲勞，並在程式中犯嚴重錯誤。
3. 提高財務和燃料效率。
無人駕駛船舶不需要居住區、廚房、管道和其他設施，這些設施使船上的生活和工作成為可能。自主船舶允許更多的貨物空間和更高的燃油效率。
另一方面，無人駕駛船舶需要更多的高科技裝置，這可能會非常昂貴。
此外，商業船舶的通常壽命為 25-30 年，但如果是無人駕駛船舶，它將減少幾倍，因為與機械系統相比，IT 技術的發展速度更快。
4. 盜版被根除
勞斯萊斯認為，海盜不會對未來的船隻感興趣，因為將沒有船員進行綁架，貨運系統無法進行手動操作。
其他人確信，海盜行為將改變其形式；我們完全可以看到一艘自主船隻在不久的將來被劫持和贖回。
5. 網路安全？
據《智慧財產權與技術法雜誌》上發表的「海上網路安全：日益成長的威脅沒有得到回應」報導的作者稱，「海運行業落後其他行業 10-20 年，使電腦網路不安全，不受有組織犯罪和國家行為者的入侵」。
與此同時，對奪取美國最大燃料管道的網路駭客記憶。（殖民地管道）在記憶中是新鮮的。它在整個東海岸帶來了歷史性的燃料短缺，似乎是由於一個密碼被盜造成的。
6. 缺乏監管
該行業對自主船舶的到來仍然沒有準備。
例如，無人駕駛船舶不符合主要的海上安全監管檔案，例如《國際海上防撞條例》（COLREG）第 5 條規則，該規則要求在場守望，以避免碰撞。更重要的是，《國際海上人命安全公約》（SOLAS）要求船舶能夠協助搜尋和救援行動，例如在發生海難時接運倖存者。這些條件與自主船舶根本不相容。
顯然，這是自主航運的早期，國際海運業將非常謹慎地接受 UMS。因此，航海的時代還沒有過去。此外，上述 IMarEST 研究顯示，在真正無人駕駛的船隻到達後，海員很可能會被轉移到營運中心工作。
綠色船舶技術
「更環保航運的新技術」
被選為 2022 年的世界海事主題。海事組織總幹事Kitack Lim
眾所周知，海事組織的目標是到 2050 年航運業的溫室氣體排放量為 0%。因此，高科技技術需要使航運更加環保。
綠色航運技術包括：
- 替代燃料和燃料淨化系統（液化天然氣、甲醇、氨、生物燃料、氫氣或洗滌器）。
- 風能和太陽能混合推進系統，承諾將二氧化碳印記減少 90%。這些系統在世界各地都進行了測試，但當今最有前途的概念是：
- RO-RO 船 Oceanbird 帶著她的五個 80 米鑽機和碳帆。這艘最大的帆船將在 12 天內運送 7000 輛汽車橫渡大西洋。定於 2024 年交貨。
- Turanor Planet 太陽雙體船配備了 29000 個太陽能電池，成功環遊了地球。
3. 沒有壓載系統
世界各地的科學家都對壓載水中運輸的沉積物和微生物，如何破壞生態系統發出警報。
這個過程被稱為生物入侵，可能會成為毀滅性的。例如，80 年代帶到五大湖的黑海貽貝在短短 30 年內就變成了有毒的水道。貽貝似乎會釋放磷，從而助長藍藻（有毒的藍綠藻）的異常生長，影響湖泊生態系統。
4. 改進的造船技術
先進的螺旋槳設計將油耗降低了 4%，速度噴嘴使燃油經濟性增加了 5%，從而減少了氮氧化物和二氧化碳的排放。
還有氣泡潤滑系統和新時代的船體油漆，可以消除摩擦，節省多達8%的燃料。
5. 永磁體（PM）推進器
這項全新的技術確保了更好的機動性、噪音的降低和更高的推進效率，減少了能源消耗和環境排放。
Kongsberg Maritime 與 VARD 造船廠合作，為 REM 離岸建造兩艘具有世界上最大的 PM 一攬子建設服務營運船（CSOV）。推進器將由 Kongsberg 的 K-Master 橋接解決方案控制。這是一個多合一的工作環境，結合了由一個操作員控制的動態定位和操縱功能。
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