铁是世界上用途最广、消耗量最大的金属，占金属总消耗量的95%左右，中国是世界上铁矿石进口量最多的国家，仅2018年一年就进口铁矿石超过10亿吨。

　　这么多的铁矿石，买来怎么运回国？用船拉。而且，就在去年11月底，中国造出了全世界最大的智能矿砂船——“明远”号。

　　（一）特别能装：“明远”号一船的矿石运量能装满6600节火车皮

　　集装箱运输、干散货运输和油轮运输，是航运市场中的三大主流板块，其中干散货航运运输的主要货种为铁矿石（约30%）、煤炭（约20%）和粮食（约10%）。通常，载重超过20万吨以上的散货船只用来运矿砂，这些船型被称为超大型矿砂船（VLOC）。

　　中国每年进口的铁矿石总量已经达到了十亿吨以上，考虑到规模问题和规模经济，铁矿石这种大宗散货的运输主要依靠好望角型运输船（一般载重量达到16万吨以上，因为设计太大无法通过苏伊士运河而必须绕过好望角而得名）提供较为经济的运输方式。

　　20万吨左右的好望角型矿砂船其尺寸约为长290米，横梁50米，可以在全球的大多数矿砂产地港口和卸货港口实现装货和卸货操作，是原有的主流船型，如果将船的载重提升到40万吨，船的尺寸增大到约360米长，65米宽，满载时需要约24米的水深才能漂浮，虽然面临只有少数几个港口可用于装载和卸载的问题，但是单位货物里程的运输成本也下降了三分之一左右。经济性使得40万吨超大型矿砂船日益成为国际间矿砂运输的主流船型。

　　在这样的背景下，2007年中国研发了第一代40万吨级超大型矿砂船并成功推向市场，配合国内船厂获得了大量的实船建造订单，随后，韩国船厂在上船院设计的基础上也开发出相似船型并承接了订单。

　　为了保持并巩固中国在该产品上的领先地位，中国开展了对该船型升级换代，“明远”号轮就是最新型的第二代40万吨超大型矿砂船。

　　该船总长约362米，型宽65米，型深30.4米，第二代40万吨超大型矿砂船基本上可以包住整个辽宁号航母，结构吃水（整个船体能承受的最大吃水）23米，设计航速14.5节，续航达到2.55万海里，在不加油的情况下，可以完成地球上任意两个港口之间的运输。

　　（“明远”号第二代40万吨矿砂船和辽宁号航空母舰主要尺寸对比）

　　全船共7个货舱、1个液化天然气舱，载货量达到40万吨，按照每节火车车厢运输60-70吨的矿石载重，“明远”号一艘船的运量就顶6600多节火车皮。

　　（二）性能优化：比第一代节能6%碳排放降低21%

　　17年开始下水的第二代40万吨级超大型矿砂船经过水动力性能的优化设计，比第一代具有了更优秀的性能：

　　在快速性能方面，研究人员通过船体线型优化降低了矿砂船在航行中受到的阻力，通过改进螺旋桨的设计提高了约4.4%的推进效率，同时针对二代40万吨矿砂船型设计了消涡鳍和桨前导轮等水动力节能装置，比起一代船取得了约6%的节能成果。

　　在操纵性能方面，通过优化线型设计和船剖面的选型设计等，提高了船的回转性能、偏航纠向和航向保持能力、初始回转能力以及紧急制动能力。

　　在耐波性能方面，通过研究优化了该矿砂船在波浪（规则波和不规则波）中的运动性能。

　　除了上述的水动力性能方面的优化设计，第二代40万吨矿砂船还采用节能环保的超长冲程柴油机、高压岸电、航速双程优化等一系列新的技术方案，使得船的节能性能大大提升。

　　与已建造交付的一代 40 万吨矿砂船相比，二代 40万吨矿砂船的 EEDI 指数（新船能效设计指数）为1.7203，在国际海事组织划定的基线的基础上降低15.42%；二氧化碳排放量降低20.78%； 装载量增加5000吨，而结构质量减少1000吨；在保证航速14.5节的情况下，主机日油耗由97.4 吨/天降低至82.1 吨/天。

　　（三）2000个传感器构建船的感官，智能航行系统给船装上大脑

　　从目前航运、造船以及海洋装备行业发展趋势来看，船舶在满足普遍关注的经济、高效、绿色、安全的基础上，正快速向智能化、无人化、大型化方向发展，而中国在这些领域正走在国际前列。

　　根据中国船级社（CCS）对智能船舶制定的《智能船舶规范》，船舶的智能性主要可以体现在具有以下六大功能的全部或部分：智能航行（功能标志是N，下同）、智能船体（H）、智能机舱（M）、智能能效管理（E）、智能货物管理（C）和智能集成平台（I）。

　　（中国船级社《智能船舶规范》中注明的智能船舶六大功能）

　　“明远”号是如何实现智能的呢？在“明远”号上安装有2000多个传感器，比同类船舶翻了两番，这些传感器是船的感官，帮船员快速、精准地获取全船各处的物理环境状态，传感器收集到的海量数据，汇入同一个“大脑”，智能信息平台统一完成全船感知信息的采集、处理、分析，并向各智能系统提供操作环境数据。

　　（ “明远”号的驾驶舱）

　　（ “明远”号的智能信息平台界面）

　　在大量布置传感器的硬件基础上，“明远”号还构建了自己的软件平台（类似于手机的安卓系统和苹果系统）和应用（类似于手机上的一个个智能应用）：通过构建一系列的服务智能系统的网络平台和信息平台（I），实现了辅助自动驾驶（N）、能效管理（E）、设备运维（M）、船岸一体通信、货物液化监测（C）等五大智能模块功能，这种平台的可扩展性也为之后增加新的智能应用留下了余地。

　　其实，“明远”号并不是真正意义上的全球第一艘智能船舶，这一殊荣属于另一艘国产散货船“大智”轮。大智轮总长179米、船宽32米、高15米，载重量3.88万吨，主要用于中澳、东南亚航线煤炭与盐的运输，大智轮是基于 Green Dolphin型38800吨散货船的智能升级船型 。

　　虽然在这一领域中国已经走在国际前列，但是从智能船舶所涉及的六大功能来说，目前还没有船舶能够实现具有全部的六大功能。只有“大智”号和“明远”号两艘船实现了智能航行（N）、智能机舱（M）、智能能效管理（E）、智能集成平台（I）四大功能的成功入级，此外还有一系列集装箱船获得了智能能效管理（E）的认证，其他的智能船舶目前基本上还处在研发制造阶段。

　　中国智能船研发目前处于1.0阶段，重点解决“辅助决策”，在“能效管理”“航路优化”与“设备健康管理”三方面效果显著，这些功能以集成模块的形式装入船内，就像智能手机APP，可自动感知船舶自身和海洋环境等各种数据信息，经过全面深入的采集、分析和挖掘，提供决策优化。

　　下阶段的2.0版，计划实现“部分自主操作及远程遥控”，最终的3.0版，将实现“完全无人自主操作”。

　　随着版本升级，船舶自动化水平会越来越高，所需船员数量则相应减少，目前许多商船的人力成本要占总成本的50%以上，智能船可以大大降低这部分成本。

　　结语

　　相对传统船舶来说，智能船舶属于新生事物，虽然难言可以取代传统船舶，但必将是未来船舶发展的一个重要领域，中国在智能船舶设计建造和规范制定等领域均已走在世界前沿。另一方面，未来10～20年是船舶智能化发展的关键时期，智能船舶的发展方向、船型变化以及船员能力要求的变化都将逐渐清晰。