一、日本航運業的高齡化與缺員問題
隨著資訊科技的發展，無人自動駕駛車輛的發展已經成為各界關注的焦點，而近年來在航運界也吹起了無人自動航行船舶的風潮。和其他許多產業類似，日本航運界也面臨船員高齡化、新進船員不足的缺口等問題，因此能夠減少船員負擔的自動航行技術成為日本航運界相關業者的發展目標。日本政府國土交通省也於2018年推出了「自動航運船落地路徑圖（自動運航船
）」，要在2025年前開發出具備提案決策及向外部提供情報之能力的自動航行船舶。
資料來源：
https://www.mlit.go.jp/maritime/maritime_fr7_000041.html。
圖1 日本自動航運船落地路徑圖
二、MEGURI2040計畫相關成果
雖然國交省海事局在政策之下委託數家民間業者進行過一些小型的計畫，不過日本國內規模最大的無人航行船計畫莫過於2020年2月由公益財團法人日本財團（The Nippon Foundation）聚集了航運、造船、資訊科技等各界的業者所催生的「MEGURI2040」計畫。整個MEGURI2040計畫以株式會社日本海洋科學、株式會社商船三井、ITbook HD株式會社、丸紅株式會社及三菱造船株式會社為首進行五隻子計畫，對象涵蓋小型觀光船到大型貨櫃船，且先後在2021、22年順利完成實證實驗。五隻子計畫中規模最大的是由日本海洋科學帶領其他29家業者組成DDFAS（Designing the Future of Fall Autonomous Ship）共同體的計畫，建立起（1）船舶側具備自動航行機能的系統、（2）具備遠距操控、異常預知、監視、支援等機能的陸上系統，以及（3）船舶與陸上支援中心間的穩定通訊系統。
表1 DDFAS共同體計畫成員
https://www.nippon-foundation.or.jp/what/projects/meguri2040。
DDFAS共同體選定全長95.23公尺、749噸重的749G/T型貨櫃船「SUZAKU」號作為實驗對象船，進行自動航行所需的軟硬體改裝作業。另一方面，DDFAS共同體在千葉縣幕張市（Makuhari city）著手建造了陸上支援中心和小型地面衛星設備VSAT（Very Small Apeture Terminal）。軟體的部分，日本郵船株式會社、株式會社MTI及日本海洋科學共同開發了船舶自動駕駛架構「完全自律航行系統APExS-auto（Action Planning and Execution System for full autonomous）」，開發團隊採用在車輛工業界已經行之有年的「模型化基礎設計Model-based Design」手法來開發該系統。由於重複的實體海上環境測試的執行難度、成本較高，因此船舶運動控制軟體過去並不常採用MBD的開發手法，因此APExS-auto的出現頗具開創性的意義。APExS-auto也於2022年3月1日取得船級社日本海事協會ClassNK與法國Bureau Veritas的認證，為日本首例[1]。
「SUZAKU」於2022年2月26日至3月1日進行了東京港及名古屋附近三重縣津松
港（Tsumatsusaka port）間長途來回實海域的自動航行測試。此趟實海域航行測試最大的挑戰就莫過於東京、名古屋對外聯繫的浦賀水道及伊良湖水道兩條航線，特別是浦賀水道每日平均有高達500艘船舶通過，屬於衝撞事故可能性極高的航路。本次長途測試的總航行距離長達790公里，去程和回程的自動航行率接近百分之百，幾乎不需要人為的介入操作，自動航行系統也主動進行多達141次的調整以避免船隻碰撞[2]，測試的成功證明了團隊開發之系統的可靠性。
來源連結
圖2 MEGURI2040計畫無人貨櫃船實海域長途測試
另一個由株式會社商船三井帶領的計畫中，古野電氣負責開發環境認知系統，三井E&S負責開發航行的判斷及控制系統，A.L.I Technologies則負責開發基於無人機的岸邊下錨技術。除了自動離靠岸的功能之外，艦橋及陸上監控用的擴增實境AR輔助系統也被期待未來能夠在提升航行安全的同時減少人員的負擔。2022年1月24~25日，貨櫃船「MIKAGE」號從福井縣敦賀港（Tsuruga port）到鳥取縣境港（Sakaiminato port）的270公里無人航行測試順利成功。稍晚的2月6~7日，從北海道苫小牧（Tomakomai）至茨城縣大洗港（
），長達750公里的大型車輛運輸船「Sunflower SHIRETOKO」號長途測試也順利結束。
https://www.nippon-foundation.or.jp/who/news/pr/2022/20220125-66849.html。
圖3 MEGURI2040計畫之無人機下錨輔助及擴增實境航行輔助技術
雖然同樣是自動航行的系統，上述兩個團隊也都採用先由專家寫出規則再交由電腦執行的規則主導模式（rule-based model），但是雙方所開發的系統在判斷航路的邏輯上並不相同。日本海洋科學、日本郵船團隊以衝突危險度及路線、速度喜好等原則來制定規則，古野電氣則用航行妨礙區域（Obstacle Zone by Target, OZT）來制定規則。根據株式會社MTI的說明，在設定系統決策判斷所要依據的評價條件時，由於國際上尚未訂出既定的規範，因此團隊參考了德國聯邦經濟能源省PEGASUS Project針對車輛自動駕駛情境的定義框架及檢證方法論，將所有可能影響航行路線的因素分成了七個層次。考量到諸多自然環境因素中，波浪、風及潮流對船舶運動的影響非常大，因此MTI的團隊特別將其獨立出來。
表2 株式會社MTI航行環境要素框架建構
https://www.monohakobi.com/ja/wp-content/uploads/2022/11/2022_05_kashimura.pdf。
三、自動航行發展現狀
包含日本在內，歐美、中國大陸、南韓、新加坡在近年也紛紛投入自動航行船舶的測試，不過各國面臨到的共通課題為缺乏一套通用的規範標準。事實上國際海事組織IMO在2017年起就開始關注並著手蒐集各方的意見，IMO的海事安全委員會（Maritime Safety Committe, MSC）在2022年第105次例會上決議將於2025年前針對自動化程度高低的各級船舶制定非強制性（voluntary）的規定，再於2027年基於實務上的經驗反饋後升級成強制性（mandatory）規定[3]。可以預見的是在數年之內，各國的業者將會為了爭奪船舶自動航行決策系統發展走向與標準的主導地位出現激烈的競爭，可望進一步促進船舶自身，船舶與港灣、陸上監控中心間數位技術的整合。