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航港新知
臺灣港群7月夏季號 2018-07-03
無人船

談各國海上自動船舶的研發

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  • 撰稿:劉韋辰、林士晉、林靜怡

如果有一天,進出港的船舶不再配備船長、船員,全部變成無人駕駛或透過陸上遙控駕駛,將會為這些熟悉的作業模式帶來何種巨變? 而面對「船」、「貨」、「人」與「港口」互動方式的重新定義,港口管理及經營者又該如何面對這些改變呢?


船舶進出港作業(進出港通報、船席調派、引水、拖船、帶解纜)、碼頭貨物裝卸作業、船舶補給作業…是每天在港口工作的人再熟悉不過的流程。如果有一天,進出港的船舶不再配備船長、船員,全部變成無人駕駛或透過陸上遙控駕駛,將會為這些熟悉的作業模式帶來何種巨變? 而面對「船」、「貨」、「人」與「港口」互動方式的重新定義,港口管理及經營者又該如何面對這些改變呢?


各國競相推動海上自動船舶研發計畫
勞斯萊斯(Rolls-Royce)公司發佈的「vision of a future land-based ship control centre」令人感到驚豔,原來不久的未來,海上航行的船舶可能就能透過陸上遠端控制中心,進行船舶操航、船機障礙排除等作業,並能掌握船舶航行各項數據。

事實上,近年已有多國積極投入海上自動船舶(Maritime Autonomous Surface Ship, MASS)研發計畫,包括:英國勞斯萊斯公司「先進全自動水上運輸應用計畫」(Advanced Autonomous Waterborne Applications,簡稱 AAWA),宣布其開發的無人貨船將於2020年啟航。挪威的威爾森(Wilhelmsen)海運集團與孔斯堡海事(Kongsberg Maritime)公司,則將合資成立全球首家海上自動船舶公司 「Massterly」投入研發工作,並將建立陸地控制中心(land-based ship control centre),以監督和運營自動化無人船舶。

此外,DNV GL、挪威科技大學、孔斯堡海事(Kongsberg Maritime)公司及Maritime Robotics等企業也將推動「Autosea」專案,針對新型感應器(Sensor)性能、自主控制技術的偵錯能力及避免碰撞,研究成果將率先應用在渡輪服務。至於中國船級社和海航科技物流集團宣布組成「無人貨船發展聯盟」,成員包含中國最大造船商滬東中華、美國驗船協會休士頓技術服務部門、勞斯萊斯和瓦錫蘭公司等,預計於2021年推出首艘海上自動船舶。

而在在荷蘭、丹麥、俄羅斯、日本、韓國、新加坡等國的航運產官學界也陸續提出海上自動船舶相關的電子監控、衛星導航、航行大數據資料庫、航行數據紀錄器(VDR)、網路數據傳輸、擴增實境(AR)畫面開發…等研究計畫。


無人船

圖片來源: Rolls-Royce | Future shore control centre

國際間海上自動船舶專用測試水域陸續開放
船舶建造過程中,最終都需經過下水測試才能充分瞭解其性能表現,因此,芬蘭率先於2017年開放位於西部埃烏拉約基市的特定海域「Jaakonmeri測試區」,由DIMECC公司管理,提供海上自動船舶測試需求。挪威亦於2018年將其第三大城市,同時也是科技研發中心的特隆赫姆市鄰近的「Trondheim峽灣」設定為海上自動船舶測試水域。

而在中國,更於2018年已啟動位於港澳鄰近海域的「珠海萬山無人船海上測試場」,總面積達771平方公里,為世界上面積最大以及亞洲第一個海上自動船舶測試場,並規劃於島礁上建置通訊、導航、自動繫泊碼頭、自主避碰、遠程駕駛、自主作業、警戒巡邏、通訊測試等測試場景。


目前研發中的船舶種類仍有其侷限性
現行海上自動船舶的研發腳步仍處萌芽期,各國對於海上自動船舶的研發船型,大多朝向小型化功能性船型,並須在靜穩水域、非船隻往來頻繁水域及短程航線等航行條件發展。

最受期待的案例堪稱2017年5月亞拉國際(Yara International)與導航系統製造商孔斯堡( Kongsberg Maritime)公司合作發布世界上第一艘全電動自主貨櫃船「亞拉伯克蘭號」(YARA Birkeland),預計 2020 年下水,可同時運送 120 個 20 英尺貨櫃,將沿著峽灣在距離30 海浬的兩個港口間運送肥料。以及英國在2017年11月完成世界第一艘無人工作船(ASV’s C-Worker 7)的註冊程序,將用於海底定位、測量和環境監測,可採全人工,半人工或完全無人控制。

此外,挪威與加拿大合作發展的「港口無人消防船舶」,最新船舶設計圖(RALamander 2000)已於2018年2月份公布;DNV GL及挪威科技大學團隊進行無人概念船(ReVolt)測試計畫,將優先做為岸邊固定航線的100TEU駁船。

荷蘭與比利時合作於安特衛普港、鹿特丹港及阿姆斯特丹港,預計2018年8月推出5艘電動、零碳排放的無人駁船,每艘次裝載量約240-280TEU,預期將可以降低歐洲內陸河道壅塞情況;中國首艘無人貨船500噸級的「筋斗雲」號,預計將於2018年底下水,主要用於內河航運及島嶼間貨物運輸;俄羅斯首艘海上自動船舶2019年將開始於北海進行短程航線接駁及放射線廢料運送測試,及Nonius工程公司2017年2月發布將設計無人駕駛挖泥船。


海上自動船舶帶動智慧碼頭的研究發展趨勢
除了如火如荼進行中的海上自動船舶研發計畫及開放測試水域外,港口及碼頭的硬體設施應如何因應海上自動船舶靠泊需要,也同時受到關注。因此,芬蘭卡瑪爾(Kalmar)公司與挪威亞拉國際(Yara International)公司合作,預計2020年即可為「亞拉伯克蘭號」(YARA Birkeland)完成開發全自動碼頭與陸上運送機具設備及系統。

此外,比利時也將在安特衛普(Antwerp)港的Deurganck碼頭發展智慧碼頭,包含船舶自動導引、航行操作及泊位維修等功能,初期實施對象即是無人駁船;香港和記黃埔集團也宣布將於泰國Laem Chabang港口新建全世界最大的智慧碼頭,第一階段預計於2019年中完成,屆時將有六架碼頭起重機可以同時服務一艘14,000TEU船舶,增加1.2萬 TEU作業產能;而當第二和第三階段在2024年完成時,總作業容量將增加至350萬TEU。


學者對於自動船舶商業化仍持保留態度

高雄科技大學陳助理教授力民表示,對於自動化船舶的樂觀期待多來自於相關科研團隊,對於航商而言,船舶自動化是否具備海運經濟價值及貨物安全性才是關注重點。而在造船技術上,中國學者吳兆麟教授亦提出,自動化船舶如何因應多變的天候條件、如何確保資訊傳輸的安全性、如何克服動力裝置穩定性及遠端操縱可靠性,都是一個個困難的挑戰。

可見,自動化船舶研發初期可航行的水域恐只侷限於天候條件良好、往來船隻少,以及沒有多向交叉相遇的水域,船型亦較適合為軍事用途、海事工程作業船、科技研發實驗船、短程固定水域間的駁船、渡輪。至於大型自動化貨櫃船,恐怕在有生之年都無法等到它進港的那一天。

因此,當世界各主要海運國家都積極投入海上自動船舶科技的研發計畫,是否意味著海上自動船舶很快就要進入我國港口了呢?而海上自動船舶的研發過程是否真能如此順遂,如期依各研發計畫宣稱時間完成研發呢?港口管理及營運者,有哪些軟、硬體設施、法規及內部作業規範需要配合調整呢?海上自動船舶與現行船舶在營運過程中所衍生的法律關係及責任有什麼不同呢?

我國行政院院會2018年5月17日已通過「無人載具科技創新實驗條例」草案,目前送入立法院進行審查中,希望能賦予產學研各界於實際場域進行無人載具科技、服務及營運模式之創新實驗時,能夠於特定範圍及條件下,透過法律暫行排除相關監理規範之適用,藉此彈性空間鼓勵產學研各界投入無人載具科技之研究發展與創新應用。

準備好接受海上自動船舶時代的來臨了嗎? 持續和我們一起來關注吧!

封面圖片來源: 世界上第一艘的全電動自主貨櫃船「亞拉伯克蘭號」(YARA Birkeland)


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