我们正在进入海事行业一个令人兴奋的新时代，船舶越来越依赖智能技术（传感器、人工智能和机器学习系统），而不是船员来安全地在海上航行。
2023 年 3 月，康斯伯格的 Yara Birkeland 是世界上第一艘完全自动驾驶的电动集装箱船之一，在挪威水域完成了完全自助的处女航。这是自动驾驶航运技术发展的一个重要里程碑，证明了船舶可以在真实条件下安全有效地导航。
如今，在人工监督下，该船将集装箱从生产设施运输到深海集装箱港口。它自主离开码头，驶过水面，停靠在另一侧。一小群船上船员负责监督和监控船舶，但这主要是为了满足监管要求，目前要求船上有一定程度的人力在场。
这艘配备传感器、人工智能 （AI） 和机器学习系统的船舶仍只是在公海运营的少数几艘自动驾驶船舶之一，但预计在不久的将来还会有更多船舶投入商业运营。希望快速的技术创新与不断发展的监管框架相结合，将为更安全、更可持续和更高效的航运铺平道路。
水下自主无人机
什么是自主运输？
从手动船舶操作转向自主船舶操作涉及开发在几乎没有人工干预的情况下操作所需的所有能力。如今，船舶越来越多地配备了集成自动化系统和传感器等先进技术，使它们能够独立导航、做出决策和执行任务。
国际海事组织 （IMO） 为海上自主水面舰艇 （MASS） 规定了四个自主阶段，从具有一些自动化流程的船舶到无需人工干预即可运行的完全自主船舶：
学位 1：船舶拥有自动化流程和决策支持，但船上有海员进行备份操作和控制。
二度：船舶完全远程控制，但海员仍在船上。
三度：船舶是远程控制的，没有海员在船上。
四度：完全自主的船舶自行做出决策和决定行动。
今天，大多数正在测试的飞船都处于 2 级;他们有能力自主操作，但仍然有机组人员在船上。在法规赶上之前，该行业很可能会在这个阶段停留一段时间。技术和基础设施问题也仍然存在，例如确保在海上与船舶的持续连接。
自主运输有哪些好处？
人们普遍认为，自动驾驶技术将为船东带来巨大的好处，特别是在提高安全性、成本效益和实现联合国可持续发展目标方面。
安全：提高自主性的最大驱动力之一是提高海上安全性。很大一部分海上事故是由人为错误引起的——保险公司 Allianz 估计它占事故的 75% 至 96%。自动驾驶技术有望增强态势感知、导航和碰撞避免。
效率：自动化操作有助于优化路线、旅行时间和燃料消耗。消除人为错误和疲劳可以减少停机时间。自主货物装卸系统还可以简化卸货流程，减少对货物的损坏。
降低成本：成本效益来自资本和运营支出的减少;例如，由于更好的航行规划和执行，降低了燃料消耗。公司还可以通过减少船员和支持人员来节省成本，尤其是在从事近岸作业的小型船舶上，包括小岛屿渡轮、拖船、驳船以及供应和服务船。
可持续性：如今，大多数正在开发和运营的自动驾驶船舶都使用电力和替代燃料，有助于减少排放和污染。优化的路线提高了燃油效率。更少的事故和碰撞也将减少对环境的破坏，例如漏油。
自动驾驶船的缺点是什么？
IMO 提出了一系列与自主航运相关的问题，包括安全、安保、责任和损害赔偿、与港口的互动、引航、事件响应和海洋环境保护。
主要行业利益相关者需要平衡自动驾驶航运技术的优势与潜在挑战，例如：
技术限制和风险：自动驾驶系统有时需要在极端条件下运行，包括恶劣天气和高流量区域。自动驾驶船舶也容易受到网络攻击，危及安全和持续运行。
监管障碍：事实证明，为自动驾驶航运制定全面的法规既复杂又耗时。监管机构需要制定优先考虑安全性并跟上快速发展的技术发展的框架。
道德问题和公众接受度：自动驾驶技术引发了关于在危急情况下对工作、责任和决策风险的问题。公众对安全性和可靠性的担忧也需要得到解决。
成本：推出自动驾驶运输系统需要在技术开发、研究、基础设施和监管合规性方面进行高额的前期投资。
哪些类型的船舶更适合自主？
监管限制和技术限制意味着，最适合自主运营的第一批船舶将是那些在受控环境中短距离运营的船舶，例如沿着沿海水域和内河航道从一个港口到另一个港口。这将包括从拖船和通勤渡轮到服务船（例如用于风电场维护和检查）的所有物品。在这里，该技术有更强的商业案例。
随着技术的成熟和相关开发成本的降低，货物运输等深海活动将在以后出现。
法规必须如何支持自动驾驶航运的未来？
为新兴技术制定全新的法规需要时间。船级社和 IMO 等行业监管机构已明确表示他们打算支持自动驾驶航运的发展，并承诺共同努力制定全行业规则。目前的计划是非强制性 MASS 法规于 2025 年生效，随后于 2028 年实施强制性 MASS 法规。
与此同时，IMO 有几个高度优先的问题需要解决，包括：
术语和定义：为 MASS 以及某些人员（如船长和船员）的责任建立明确的定义。
操作要求： 确定远程控制中心和操作员的角色。
安全条约差距：审查可能需要手动操作的地方以及对搜索和救援、值班、消防、安全和维护的影响。
随着造船商努力将自动驾驶技术集成到未来的船舶设计中，他们将需要应对日益复杂的系统工程挑战。Dassault Systèmes 优惠强大的解决方案，可高效地对概念设计进行建模、仿真和验证集成技术和业务数据。基于模型的系统工程系统工程解决方案有助于实现复杂的多学科系统建模，并通过问题分析在早期快速解决设计挑战。
借助 3DEXPERIENCE 平台，机械、电气、流体和软件学科在系统要求和更广泛的架构环境中实施，从而提供整个船舶系统设计的整体视图。团队可以从统一的信息源进行协作，以做出明智的权衡，并开发符合行业法规的最佳概念。
虽然自动驾驶技术不断进步，但在无人远洋船舶成为普遍景象之前，还有工作要做。公众对自动驾驶技术能做什么和不能做什么的接受度和认识也必须提高。同样，该技术必须证明自己并降低成本才能真正可行。尽管如此，事情正在快速发展，我们应该可以预期在未来几年内会看到更多远程操作的船舶投入运营。
