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【摘要】我国在海洋工程自动化生产设备领域几乎是空白 二十世纪50年代，工业自动控制技术开始在船舶上应用，催生了船舶自动化这一学科。船舶自动化学科与产业发展至今的60年来，船舶自动化从最简单的气动、液压控制进化到计算机网络化、智能化，从而进入到船岸一体化的信息化时代。进入二十一世纪，海工装备迅速发展，船舶自动化的概念由船舶自动化延伸至海洋工程装备的自动化。目前在船舶自动化尤其是海洋工程自动化领域，我国虽取得了一定的成果，但仍存在基础薄弱，高端人才储备不足，关键技术和优势产品匮乏。为此，我国海事业应尽快采取措施，填补空白，加快研发船海自动化技术，开发自主产品。
船舶自动化技术
船舶自动化的发展及产品
船舶自动化从机舱自动化开始，逐步发展到驾驶自动化、航行自动化、锚泊与靠离码头自动化以及货物装卸及管理自动化，直至全船自动化与船岸一体化。这一发展历程分为以下几个阶段：
单元自动化阶段（1950～1960年）；无人值班机舱与集成驾驶阶段（1960～1980年）；全船自动化阶段（1980～2000年）；船岸一体化阶段（2001年至今）。 经过60年的发展，当前船舶自动化的典型产品如下： 综合船舶管理系统（IVMS），即Integrated Vessel Management System；综合平台管理系统（IPMS）：即Integrated Platform Management System。
我国船舶自动化发展历程
我国的船舶自动化技术与国际上先进国家相比较为落后。20世纪60年代，我国才开始研究船舶自动化，与国际先进国家相比差距约为十几年。主要是搞一些蒸汽机船的自动控制，如：锅炉水位控制、锅炉燃烧控制等。
1966年起，我国进入了文革时期，船舶自动化的研究全面停顿。直至1976年文革结束前夕，才恢复了船舶自动化技术的研究。至此我国船舶自动化技术已落后于国际先进水平20余年。
1978年起，我国开始改革开放，船舶自动化技术研究也开始全面恢复。在引进、消化、吸收、再创新的基础上，于1982年研制成功我国第一艘无人值班机舱船––长顺轮。此后机舱自动化的三大基本系统––主机遥控系统、监测报警系统、电站监控系统（以及）船舶信息系统、压载水遥测系统等相继研制成功并形成产品。20世纪末21世纪初，我国也已研制成功了符合全船自动化要求的船舶集成管理系统，对船岸一体化的信息管理系统也已开始研究。
船舶自动化学科与产业的新发展
进入21世纪后，船舶自动化学科与产业的发展主要表现在如下五个方面：网络化船舶自动化系统普遍应用，船岸一体化技术获得长足进展，绿色、低碳、节能的自动化产品不断涌现，海洋工程装备的自动化系统迅速发展，智能型传感器及无线网络技术将进入船舶自动化领域。
其中，船岸一体化技术的进展主要体现在船舶远程管理、船舶远程监控、船舶远程维修等方面。而绿色、低碳、节能的自动化产品不断涌现，此类产品主要有：电喷柴油机、燃油管理系统、最低油耗航行管理系统、润滑油控制管理系统、柴油机切停系统––降速航行、柴油机排放控制装置、柴油机废热回收控制装置、燃气动力推进装置控制系统、双燃料发动机推进装置控制系统、燃气+电力推进装置控制系统、风帆/风筝船舶控制系统、联合推进动力装置控制系统等。
海洋工程自动化技术
海洋工程与海工装备
进入二十一世纪，随着陆地石油资源的枯竭，人们加速了对海洋油气资源的开发，海工装备迅速发展，船舶自动化的概念由船舶自动化延伸至海洋工程装备的自动化，出现了动力定位控制系统、大型海洋石油平台电站控制与管理系统、船舶与海工装备综合信息集成系统、海洋平台油气生产过程控制系统等产品。
现代海洋工程涵盖了海洋矿产资源勘探开发、海洋电站、海洋养殖业等诸多工程领域，包括石油与天然气开采，不可再生能源开发，海上风电场建设，海底电缆与电力输送，其他如海洋勘探、清淤疏浚、沿海港口建设的基础设施等。
海洋工程装备一般解释为海洋工程作业过程中需要使用的各类装备。目前海工装备包括钻井船，半潜式钻井平台，自升式钻井平台，座底式钻井平台，钻井驳船，起重铺管船，浮式生产与贮存、卸油船，穿梭油船，补给、服务、维修、支持、保卫等辅助船等。
具体分类来说，在物探领域包括物探船、地质勘察船，在钻探采油领域包括自升式平台、半潜式平台、半管架平台 、顺应式平台、钻井船、座底式平台、张力腿平台、立柱式平台；在生产储存领域包括浮式生产/储油/卸油轮(FPSO) 、浮式储油卸油轮(FSO) 、浮式储油装置(FSU)，在运输领域包括穿梭油轮，在 工程支持领域包括守护船、三用拖轮、浮式起重船 、铺管船、深潜器；在深海作业装置包括深水地球物理勘查船、大型半潜式钻井船、大型起重兼铺管船、水下生产系统等。
海工自动化系统迅速发展
现代海洋工程装备除了推进装置的正常遥控外，还需动力定位、自动航迹跟踪、信息管理等特殊自动化功能。按照海工装备的类别，海工自动化技术可分为半潜平台或半潜运输船的自动升沉控制，自升式平台的自动插桩及拔桩控制，挖泥船的疏浚作业的自动控制，起重船起重作业的自动调载控制，铺管船作业的自动移船铺管控制，布缆船的自动布缆及捞缆控制，起重船挖泥船的自动锚泊定位及位移控制。
在上述海工装备中，自升式平台作为当今海洋石油工程装备的主力军，数量占世界上目前正在使用平台总数的一半以上。自升式平台的自动化技术包括综合电力管理系统、安全监控系统、钻井集成控制系统、油气外输控制系统、自动升降控制系统。
深水半潜式钻井平台––深水半潜式钻井平台具有不受水深限制、钻井作业稳定性好、宽范围的载荷能力、抗风浪能力强等优势，半潜式平台自动化技术包括钻井系统集成控制技术、平台定位技术、压载控制技术、安全监控系统技术、储油外输控制系统、水下设备控制技术。
SPAR平台––SPAR平台具有适合深水环境、经济性好、稳定性强、安全性高等优点，已经成为深海石油开采的有力工具。SPAR平台自动化技术包括钻井系统集成控制技术，平台定位技术，压载控制技术，安全监控系统技术，储油外输控制系统，水下设备控制技术，以及振荡，垂荡、纵摇、横摇等控制技术。
浮式生产储油系统（FPSO）––FPSO是集油气处理、储油与卸油、发电、控制、生活功能为一体的海上油气处理装置。FPSO自动化包括电能管理系统、压载控制系统、油气处理控制系统、储油卸油控制系统、动力定位系统。
深水铺管起重船––深水铺管起重船形式多样，有单一功能的铺管船，也有配备强起重能力的起重铺管船。目前铺管船自动化动力定位系统、张紧器控制系统、管道输送系统等。
挖泥船––目前我国的大型挖泥船设计技术已经日趋成熟，并具备了一定的出口能力。挖泥船自动化包括疏浚监控系统、张紧器控制系统、动力定位控制系统等。
海洋调查船––现代的海洋调查船普遍采用计算机网络化技术，具备良好的操纵性、动力定位和站位保持性能。海洋调查船自动化包括集成控制、采用分析设备、水下设备控制、动力定位系统、钻井系统等。
石油钻井船––石油钻井船相对传统自升式平台具有移动灵活、工作海域广、自持性强等优势。钻井船自动化包括安全监控系统、设备集成控制系统、水下设备控制系统、动力定位系统、储油外输控制系统、钻井系统、自动升降控制系统。
我国海工自动化亟待发展
现阶段在船舶自动化技术尤其是在海洋工程装备自动化领域，欧美企业居于技术领先地位，占有市场优势。主要企业其产品主要有德国SIEMENSSIMOS-PMA/EEA系列、挪威KONGSBERG、丹麦SEMEOCAMP系列综合电力系统，德国SIEMENS S7-300系列、ABB芬兰的压载控制系统，挪威KONGSBERG 的GreenDP、法国COVERTEAM 的‘C ’Series Workstations 以及Nautronix 和NAVIS IN CONTROL动力定位系统。
在钻井系统领域，主要自动化产品有挪威 Maritime Hydraulics的可编程管道处理系统，美国Varco的监视与诊断系统， National-Oilwell Hawk系列钻井监控软件以及钻井顾问系统 。此外，海洋工程装备监控系统的研制企业则包括法国ALSTON 公司、美国SBS公司、德国MTU 公司、英国Transas公司 、挪威C-MAP公司、荷兰SpecTec公司 、新加坡Danaos公司等。
与国外相比，目前我国在海洋工程自动化生产设备领域几乎是空白。庆幸的是在国家工信部及上海市经委的支持下，一些研究单位已开始研制海工装备自动化设备，如动力定位控制系统、综合信息集成管理系统和大型海洋平台电站控制与管理系统等。
尽管我国在海工装备自动化领域已经起步，但与国外海事行业相比，我国目前的现状及面临的主要问题是：主要设备依赖进口，国产设备使用率低；关键技术和优势产品匮乏；我国海洋工程自动化设备发展较晚，基础薄弱；高端人才储备不足等。
为此，有关部门和企事业应尽快采取措施，加速推进我国船舶及海洋工程装备自动化技术的发展。建议当前我国可从电力自动化系统、动力定位系统、自升式平台升降系统、海洋工程船舶信息管理监控系统四个重点领域开展研发工作。
在电力自动化系统领域，目前电力自动化系统技术均由发达国家掌握，严重制约了我国海洋工程产业的发展。
在动力定位系统领域，目前我国的定位控制技术与国外差距巨大，迫切需要突破控制技术和试验验证技术瓶颈，开发出具有自主知识产权的动力定位控制系统。
在自升式平台升降系统领域，我国亟需重点突破新一代双速升降系统核心技术，打破国外技术垄断，形成自主研发和年产能力。
在海洋工程船舶信息管理监控系统领域，我国应尽快突破综合信息集成管理系统的关键技术，打破国外公司的技术垄断，实现海洋工程船舶集成管理系统的国产化装配。
| | | 来源：船舶经济贸易 |
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发表于 2012-3-7 12:52
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