ISO 48912024 船舶和海上技术.导航和船舶操作.智能航海日志标准立项发展报告

ISO4891:2024《船舶和海上技术船舶智能应用互操作性》标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Shipsandmarinetechnology—Interoperabilityofsmartapplicationsforships摘要随着智能船舶技术的快速发展，船载智能应用的数量和种类不断增加，但各应用系统之间的数据格式、通信协议与接口标准互不兼容，形成了严重的信息孤岛，制约了船舶智能化水平的整体提升。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2024年11月6日正式发布ISO4891:2024《船舶和海上技术船舶智能应用互操作性》标准，为船舶智能应用间的互联互通与数据交换提供了统一的技术框架。本标准由国际标准化组织船舶与海上技术委员会（ISO/TC8）归口制定，涵盖智能应用的系统架构、数据模型、通信接口、语义互操作、安全机制及测试验证等核心技术内容，适用于新建船舶及现有船舶的智能化改造。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制过程、核心技术框架和预期应用价值，分析了其对全球智能船舶产业发展的深远影响，并就标准发布后的实施推广、技术演进方向提出了展望与建议。该标准的实施将有效降低船舶智能系统的集成成本，提升船舶运营的安全性与效率，为航运业数字化转型提供关键的基础性技术支撑。关键词：船舶智能应用；互操作性；智能航海；国际标准；数据交换；系统集成；航运数字化Keywords:SmartShipApplications;Interoperability;IntelligentNavigation;InternationalStandard;DataExchange;SystemIntegration;ShippingDigitalization一、引言1.1研究背景全球航运业正经历以智能化、数字化为核心特征的深刻变革。国际海事组织（IMO）已将“海上自主水面船舶”（MASS）纳入立法框架，欧盟“智慧航运”战略、《智能船舶发展行动计划》等政策相继出台，推动船舶从传统的信息化向全面智能化跃升。在此进程中，船舶搭载的智能应用系统——包括智能航行辅助、设备状态监测、能效优化管理、货物状态跟踪、远程诊断维护等——已成为提升船舶运营效率和安全水平的核心载体。然而，一个突出的技术瓶颈日益凸显：由于缺乏统一的数据交互标准，不同厂商、不同功能域、不同代际的智能应用系统之间往往无法实现有效的数据共享与功能协同。船载系统呈现碎片化状态，形成了严重的“信息孤岛”。船东在集成多套智能系统时需要投入高昂的定制开发成本；不同系统间的数据难以融合分析，限制了智能化决策的整体效果；数据格式的不统一也为船舶全生命周期的数据管理和监管合规带来了巨大挑战。在此背景下，制定一项专门针对船舶智能应用互操作性的国际标准，已成为全球航运业界的共同呼声。1.2标准立项的必要性船舶智能应用互操作性标准的制定具有三方面的紧迫需求。产业需求方面，船舶智能化产业链涉及设备制造商、系统集成商、船东、船厂、航运服务商等多个主体，统一的互操作标准是产业链高效协作的基础性前提；技术需求方面，人工智能、物联网、大数据、数字孪生等新一代信息技术在船舶领域的深度应用，迫切需要一个能够兼容异构数据、异构系统、异构网络的共性技术框架；法规需求方面，IMOMASS规则生效在即，各船级社相继发布智能船舶规范，互操作性标准是支撑这些法规和规范落地实施的关键技术基础。因此，ISO4891:2024的立项和发布具有重要的战略意义和现实价值。二、标准编制概况2.1标准基本信息ISO4891:2024《船舶和海上技术船舶智能应用互操作性》由国际标准化组织（ISO）于2024年11月6日正式发布，标准状态为现行有效。标准的技术归口单位为国际标准化组织船舶与海上技术委员会（ISO/TC8），分类号为信息技术在运输和贸易中的应用（03.220.40/35.240.60）。标准全文为英文版，以电子版加密PDF格式发行。2.2编制过程该标准从提案到正式发布，历时约三年时间。编制工作遵循ISO/IEC导则的程序要求，经历了预备阶段（PWI）、提案阶段（NP）、准备阶段（WD）、委员会阶段（CD）、询问阶段（DIS）、批准阶段（FDIS）和出版阶段等若干关键环节。来自中国、日本、韩国、挪威、丹麦、德国、美国、新加坡等主要造船和航运国家的专家参与了标准编制工作，多次召开全体会议和工作组会议，围绕标准范围和关键技术内容进行了深入研讨。在标准编制过程中，编制组广泛调研了国际海事组织（IMO）、国际电工委员会（IEC）、国际电信联盟（ITU）以及各主要船级社在船舶智能化领域的相关标准与规范，参考了IEC61162系列（船用导航和无线电通信设备接口标准）、ISO19847/19848（船载数据服务器与数据传输标准）、ISO23274系列等已有国际标准的经验，力求新标准与既有标准体系形成良好的衔接与互补关系。三、标准主要内容ISO4891:2024围绕船舶智能应用互操作性的技术需求，构建了一套覆盖架构、数据、接口、语义、安全和验证的整体性技术框架。标准主要内容包括以下核心部分：3.1系统架构框架标准首先定义了船舶智能应用互操作性的参考架构（ReferenceArchitecture），采用分层架构模型，将船舶智能应用体系划分为设备层、数据层、平台层和应用层四个层次。其中，设备层包括各类传感器、执行器和船载设备；数据层负责数据的采集、存储、清洗和融合处理；平台层提供共性服务能力，包括数据管理服务、应用管理服务和安全服务等；应用层则承载各类面向具体业务场景的智能应用。参考架构明确了各层之间的接口关系和交互流程，为异构系统的集成提供了顶层设计指引。3.2数据互操作模型数据互操作是智能应用互操作性的核心基础。标准规定了一套统一的数据模型，涵盖船载核心数据对象（如船舶静态数据、航行状态数据、设备运行数据、环境监测数据、货物状态数据等）的定义、属性结构和取值规范。标准采用基于JSON/XML的数据编码格式，兼容主流物联网数据传输协议（如MQTT、AMQP等），并规定了数据质量要求，包括数据的完整性、准确性、时效性和可追溯性。同时，标准对数据的语义进行了统一界定，建立了面向船舶领域的基础语义模型和词汇表，规定了语义映射、语义解析和语义对齐的方法与流程，为不同系统间数据的语义级互通提供了技术手段。3.3通信接口与协议要求为实现异构系统间的互联互通，标准规定了一套面向船舶环境的通信接口要求。在协议层面，标准规定了船载智能应用之间以及船岸之间的通信协议选择指南和兼容性要求，支持以太网、Wi-Fi、5G、卫星通信等多种通信方式。在接口层面，标准定义了应用编程接口（API）的设计规范，包括接口的认证方式、数据格式、调用规则、异常处理方法等技术要求。针对船舶环境的特殊性，标准还兼顾了通信带宽受限、链路不稳定、网络拓扑动态变化等情况下的通信可靠性要求。3.4安全机制标准将安全机制作为互操作性的重要保障，主要涉及三个维度：一是数据安全，规定了数据传输过程中的加密要求、数据访问控制机制和数据脱敏处理规则；二是应用安全，规定了智能应用的接入认证、权限管理和行为审计要求；三是系统安全，规定了系统运行过程中的异常检测、安全隔离和应急响应机制。标准还特别关注了智能应用之间的信任模型和第三方系统的可信接入问题。3.5测试与验证为保障互操作性的可达性和可验证性，标准建立了一套测试验证框架。该框架包括一致性测试（验证系统实现是否符合标准规定的协议和数据格式）、互操作性测试（验证不同实现之间能否实现端到端的互联互通）和性能测试（验证在典型工况下系统的响应时间、吞吐量和可靠性是否满足要求）三个层面的测试方法和合格判定准则，为标准的实施提供了可操作的技术依据。四、主要起草单位介绍ISO4891:2024的制定汇聚了全球多个国家和组织的技术专家。在深度参与标准编制的各机构中，中国船舶集团有限公司旗下中国船舶集团第十一研究所（以下简称“中船十一所”）作为国内船舶智能化领域的核心研究力量，在标准制定过程中发挥了重要的技术支撑和协调推动作用。中船十一所是我国船舶行业唯一的综合性工艺技术研究与开发机构，长期从事船舶先进制造技术、船舶数字化与智能化技术的研发与应用。近年来，该所聚焦智能船舶共性关键技术领域，围绕船舶智能系统架构设计、船载数据融合处理、智能应用集成测试等方向进行了大量前沿研究和技术攻关，积累了丰富的理论成果和工程实践经验。在ISO4891:2024的编制过程中，中船十一所作为中国专家团队的核心成员单位，承担了多项关键技术议题的研究工作。特别是在船舶智能应用数据模型设计、通信接口规范化以及互操作性测试验证方法等核心内容方面，中船十一所的研究团队结合国内智能船舶示范工程的实际经验，提出了多项具有工程价值的技术建议，多数被标准文本采纳。中船十一所的技术专家全程参加了标准工作组会议和技术研讨活动，在推动标准文本完善、协调各方技术立场等方面发挥了重要作用。通过参与该国际标准的制定，中船十一所将中国在船舶智能化领域的实践经验和技术方案融入国际标准体系，为中国智能船舶产业参与全球竞争赢得了标准话语权。五、标准预期应用价值5.1对行业的预期影响ISO4891:2024的发布将对全球船舶智能化发展产生广泛而深远的影响。在船舶设计与建造领域，标准为船厂和设备供应商提供了统一的设计依据，缩短了系统集成调试周期，降低了多系统联调的技术难度和工程成本，有助于缩短造船周期、降低建造成本。在船舶运营领域，标准促使船载各智能应用之间实现顺畅的数据共享与协同联动，可有效提升船舶能效管理水平、设备健康状态诊断精度和航行安全辅助的可靠性。船东可以在不同厂商的产品之间进行灵活选配，避免被单一供应商技术锁定，降低全生命周期的技术维护成本。在产业生态方面，标准的发布有助于培育开放竞争的智能船舶应用市场，催生一批专业的第三方应用开发商和数据服务提供商，构建更加丰富多元的产业生态。5.2与法规政策的衔接标准在制定过程中充分考虑了与国际海事组织（IMO）海上自主水面船舶（MASS）规则框架的有效衔接，其数据互操作和接口规范将构成MASS系统设计的重要技术依据。同时，标准与各主要船级社的智能船舶规范形成了互补关系——船级社规范侧重于功能要求和安全准则，而本标准则聚焦技术实现层面的互操作性保障。此外，标准也与中国《智能船舶发展行动计划》《关于加快内河船舶绿色智能发展的实施意见》等政策文件中提出的构建智能船舶标准体系的目标高度契合。5.3标准实施建议为促进标准的有效实施和落地推广，提出以下建议：一是加快标准宣贯和培训，面向船厂、设计院所、设备厂商和船东公司开展专题培训和标准解读活动，提高行业对标准技术内容的认知和理解水平；二是建立标准符合性测试体系，依托船级社、第三方检测机构和行业技术平台，建设标准的测试验证服务能力，提供一致性测试和互操作性认证服务；三是推动标准试点应用，在新建船舶和改造船舶项目中选择典型示范工程，率先开展标准应用验证，形成可复制推广的最佳实践案例；四是跟踪收集实施反馈，建立标准实施信息反馈渠道，为标准后续的修订完善积累实践经验；五是深化国际合作，加强与主要造船国家在标准实施层面的技术交流与合作，推动标准在全球范围内的广泛应用和持续改进。六、结论与展望ISO4891:2024《船舶和海上技术船舶智能应用互操作性》作为智能船舶领域一项基础性的国际标准，其发布填补了船舶智能应用互操作性领域国际标准的空白，标志着全球船舶智能化发展从各自探索阶段迈向了标准化协同的新阶段。标准提出的参考架构、数据互操作模型、通信接口规范、安全机制和测试验证框架，将为未来船舶智能系统的设计、集成和运行提供统一的技术依据，对降低系统集成成本、提升智能应用效能、保障船舶运营安全发挥重要的基础性支撑作用。展望未来，随着人工智能、数字孪生、6G通信等新兴技术的持续演进，船舶智能应用互操作性标准也将面临新的技术需求和发展空间。在技术演进方面，标准需要不断吸收新的技术成果，适时启动修订程序，保持标准的技术先进性和适用性；在体系完善方面，可在本标准的总体框架下，针对特定船型、特定业务场景制定配套的细分标准或技术规范，逐步构建更为完整的船舶智能应用标准族；在全球治理方面，期待本标准的实施能够有效促进国际航运业在智能船舶领域形成更为广泛的技术共识，为IMOMASS规则的落地提供坚实的技术基础，共同推动全球航运业迈向更加安全、高效、绿色的智能化未来。参考文献[1]ISO4891:2024,Shipsandmarinetechnology—Interoperabilityofsmartapplicationsforships.[2]国际海事组织（IMO）.海上自主水面船舶（MASS）临时导则.[3]中国船级社（CCS）.智能船舶规范（2023）.[4]工业和信息化部、交通运输部等.智能船舶发展行动计划.[5]IEC61162Series,Ma