殷华兵/中远海运特种运输股份有限公司

在海事业对节能环保日益重视的大背景下，航运公司在船队上逐步采用船舶能效管理系统可谓大势所趋。

Pioneer-Marine公 司 的Green Dolphin 散货船，采用了ABB燃油监控管理系统

船舶能效管理系统（EEMS）是近年推出的船用新产品，是在国际海事组织（IMO）为减少船舶温室气体（GHG）排放，而制定船舶能效新规则的背景下应运而生的。由于碳排放和燃油消耗直接关联，EEMS不仅有助于船舶满足公约要求，船东及航运公司降低运营成本、履行社会责任，也将对未来大数据技术和智能船舶技术在海事业的推广应用起到积极作用。

《智能船舶规范》催生能效管理

智能船舶是指通过传感器、通信、互联网等设备及技术手段，利用自动感知信息和数据，采用自动控制技术和大数据处理分析技术等，对数据进行感知、分析、评估、诊断、预测、决策支持及自主响应，从而实现智能化运营的船舶，代表了未来无人船舶发展的方向。

在2015年中国国际海事展（Marintec China）上，中船集团宣布将在上海设计建造国内首艘智能示范船——名为“i-DOLPHIN”的38800载重吨散货船。该研发项目由中船集团旗下的上海船舶研究设计院牵头，以大数据为基础，运用实时数据传输汇集，结合数字建模、远程控制等信息化技术，实现船舶感知、分析和决策的智能化，从而提升船舶运行效率。而在2017年的中国国际海事展上，中船集团发布了该型船的升级版——全球首艘智能船舶“大智”号。不仅如此，中国船级社（CCS）编制的《智能船舶规范》也同期正式发布。该规范从航行、船体、机舱、能效管理、货物管理和集成平台六个方面阐述了智能船舶规范体系，对智能船舶应具备的各项功能提出了具体要求。这表明，船舶能效管理已成为海事界关注的重点。

船舶能效管理是《智能船舶规范》里的重要内容，旨在帮助船舶满足国际海事组织（IMO）MARPOL附则VI修正案中的船舶温室气体（GHG）排放规则，该项规则已于2013年1月1日正式生效。此外，IMO MEPC正在研究和制定船舶温室气体减排相关政策和具体实施的措施，以从技术性措施、营运性措施和市场机制几个方向来控制GHG排放，以实现防止船舶造成大气污染的目标。

在能效管理方面，与从设计层面入手、针对新建船舶的船舶能效设计指数（EEDI）不同,非强制性的船舶能效营运指数(EEOI)则是针对营运船舶，从能效管理计划（SEEMP）的角度，通过采取营运性措施如降低航速、气象定线、JIT物流管理、提高装卸效率以及船舶维保计划决策支持等，以达到对船队进行精益管理、节能降耗的目的。

图1

EEMS的构架与功能

EEMS是一套集实时监控、信息集成管理及能效优化功能为一体的综合管理系统，采用微处理器、传感器等设备和数据采集、数据挖掘、数据融合和一体化设计等技术，基于精细化管理理念，可实时高效地调度监控设备，收集、综合信息，进而实现燃油实时监控、发动机转速优化、航线优化等功能；并能通过可增加、升级的模块，根据客户要求对船舶信息进行整合、计算及反馈。

EASY MARINE 船舶能效管理系统

图1 为CCS的EEMS系统的构成图，该系统包括船端、岸端、第三方与船端一致，可保证数据的同步共享；可增加接收、处理船队发来的数据信息，通过系统分析对整个船队的能效措施进行比较合量化管理的功能。第三方和主管机关通过船舶能效管理系统的公共代码、DSMIS、SSMIS等系统，实现船公司、船舶、船旗国、船级、船型、港口数据交互，并可在SAMIS系统进行能效审核、发证工作时，直接使用相关公司的能效数据。

船舶能效系统的主要功能有三点。一是数据整合采集。EEMS可通过数据采集平台，将船舶营运信息和船舶维护保养、船舶改建、以及其他船舶航运信息等数据统一到数据平台，不仅为船公司能效认证提供动态数据支持，对船公司的能效持续改进情况进行监督、检查，还有助于各级管理部门动态掌握、及时跟踪船舶状态，了解各船公司航运现状，对能效营运情况做更深入、细致的分析，利用历史数据进行未来能效预测等。

二是数据应用分析。这是EEMS的重要功能之一，是其为各级管理者提供辅助管理、经营业务分析等服务（CCS）和主管机关四个系统服务器。其中，船端系统主要用于EEOI数据采集和分析，通过各种传感器和通信技术的数据采集模块，将风、流、浪高、天气气象及船舶的舵角、船向、船位、吃水、主机转速、航速、燃油流量、各种设备的压力、温度、应力等参数传输到船端系统，系统对这些数据进行处理、分析，再通过人工智能系统现场指导船员进行设备维保和管理。岸端服务器则位于航运公司，船端系统将数据处理后，通过海事卫星/移动网络将其实时或者间断发送给岸端服务器，岸端系统大部分的软件架构的最主要途径。其中，数据应用分析平台是建立能效数据统计制度的应用基础。

三是数据集成与监控。EEMS为各级管理单位提供数据统计、检测、考核服务并可生成相关报告，从而对船舶能效情况进行监控与指导；可建立能效数据标杆，实施船舶能效的分级管理；通过能效数据历年的发展趋势和船舶当年的能效实际情况，制定船舶能效标杆，从而对船舶实施能效分级管理。

此外，EEMS还可帮助船公司对能效进行自我评估与持续改进。综上所述，该系统对于促进船舶提高能效具有重要意义。

营运船舶安装EEMS的可行性

技术可行性

目前营运的远洋船舶绝大部分都实现了无人机舱，大部分的设备都有足够的温度、压力传感器，相关数据都收集在机舱监测报警系统中；船上的卫星通讯及风、流、电子海图、气象传真、VDR等设备也可以直接提供相关数据。如果这些系统和设备预留有数据通信接口，则船舶加装EEMS的工作量比较小；如果没有预留接口，或者通信协议不匹配，则需要对各个设备进行必要的改装或者更换。由于各船的实际情况不同，需要增加的传感器可能有轴功率传感器、燃油质量流量计等，主要的技术瓶颈为船端能效系统（如图2）的安装和测试，整个系统的运营可靠性也主要体现在船端系统上。

EEMS的高效运转，与获取船舶数据——包括船舶建造阶段船体相关数据、试航数据、船舶运营阶段配载数据——有很大关联，该系统可以说是一个能够自我学习和修正的大系统。总体而言，从技术层面来看其加装没有太大的障碍。

施工可行性

对于营运船舶来说，船期损失就意味着利润损失。因此，加装船端能效系统对船期的损失必须予以考虑。从目前的情况看，其最大的工程量是船上EEOI数据采集单元的安装及机舱中各个设备的布线（尤其是从机舱到驾驶台的通信电缆的敷设）。若设备的通信接口没有预留或者通信协议不匹配，则对设备的改造会进一步影响船期。在这种情况下，利用船舶进坞修理的时间段来加装EEMS是比较理想的选择。

为了缩短船期，施工方可在船舶修理前对图纸进行必要的了解，并取得各设备厂家的技术支持，将实际施工方案的各个细节考虑清楚。

运营可行性

由于航运业当前处于市场低迷期，任何导致营运成本增加的投资都需要认真考量。与加装和营运EEMS相关的成本主要有三部分：初期投资费用、维护保养费用以及通信费用。

船期投资费用包括设备费用和安装施工费用。由于各船的实际情况不同，需要加装或者改造的设备也不同，施工工作也难易有别，但施工增加的成本总体上比较低，在可控的范围内。由于EEMS本质上是一套人工智能系统，硬件只有几台服务器或者工作站、数据收集模块、少量传感器，因此其硬件成本是很低的。目前市场上的EEMS主要具有以下几大模块：燃油管理和监控模块、航线优化模块、航速优化模块、最佳纵倾模块等。对于航运公司而言，燃油管理和监控模块现阶段对运营管理的意义较大，可以直接指导船员进行燃油管理，从而降低油耗，且该系统的安装成本较低。因此，对营运船舶而言，可以先选取一两个模块，分步骤、分阶段地加装EEMS。

图2

维护保养主要的成本取决于传感器的可靠性。一般来说，通信模块的更换成本较低，因此更换传感器将是未来EEMS维护保养的最大成本。此外，船员和岸基人员对该系统正确使用的前提是对他们进行必要的培训，因此培训的费用也是成本的一部分。

EEMS需要与岸基实时通信，交互数据。而远洋船舶的主要通信手段是通过海事卫星INMARSAT和铱星卫星通信，目前通信费用是较为高昂的。因此，如果要实现海量数据的实时交互通信，通信费用将是一大成本。目前，市面上的EEMS支持以邮件的形式向岸基设备间隔发送数据，数据采用高压缩率的算法，以KB（1000字节）为单元发送，可以降低成本。2015年的Marintec China上，深圳海卫通网络科技有限公司和鑫诺卫星通信有限公司推出了海上卫星宽带服务业务，虽然海卫通-鑫诺卫星目前的覆盖范围仅限于国内沿海和东南亚区域，跨太平洋和大西洋船舶还是需要INMARSAT卫星作为备份或通过VSAT来通信，但可以预见，未来网络通信服务费用将会大大降低。

随着航空运输碳交易税的提出，在可预见的未来，欧盟很可能采取单边行动，将海运碳排放纳入ETS（碳交易系统）。为此，世界港口协会（IAPH）制定了船舶环境指数，对减少碳排放的船舶给予港口使用费减免等激励措施，商业社会责任组织也推出了各自的船舶能效评估和评级体系，对散货船、油船和集装箱船的租船市场有重大影响。不仅如此，IMO对碳排放七种市场机制的提出和不断健全，会使低排放的船公司更具市场竞争力和生存能力，且节能减排、降低运营成本也是航运公司本身的诉求。因此，航运公司在船队中逐步推广使用EEMS将是大势所趋。 ★