Αυτονομία: Το όραμα της αυτόνομης ναυτιλίας

Από τον Jussi Siltanen24 Δεκεμβρίου 2018
Η Rolls-Royce και η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) έχουν υπογράψει μια πρωτοποριακή συμφωνία συνεργασίας με στόχο την υλοποίηση διαστημικών δραστηριοτήτων για την υποστήριξη της αυτόνομης απομακρυσμένης ελεγχόμενης ναυτιλίας και την προώθηση της καινοτομίας στην ευρωπαϊκή ψηφιακή εφοδιαστική. Εικόνα: Ευγενική προσφορά Rolls-Royce Marine
Η Rolls-Royce και η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) έχουν υπογράψει μια πρωτοποριακή συμφωνία συνεργασίας με στόχο την υλοποίηση διαστημικών δραστηριοτήτων για την υποστήριξη της αυτόνομης απομακρυσμένης ελεγχόμενης ναυτιλίας και την προώθηση της καινοτομίας στην ευρωπαϊκή ψηφιακή εφοδιαστική. Εικόνα: Ευγενική προσφορά Rolls-Royce Marine

Το τέλος του 2018 παρέχει μια εξαιρετική ευκαιρία για να επισημανθούν ορισμένα από τα μέτρα που έλαβε η ναυτιλιακή βιομηχανία κατά το παρελθόν έτος για την καλύτερη κατανόηση της αυτόνομης ναυτιλίας. Μια προσπάθεια προς την αυτόνομη ναυτιλία έχει αγκαλιάσει πολλούς σημαντικούς παράγοντες όπως οι Rolls Royce και Wärtsilä και αυτό οδήγησε σε πολλές νέες στρατηγικές, οράματα και έργα που ωθούν τα όρια της τεχνολογικής καινοτομίας. Δεν είναι πλέον θέμα εάν η τεχνολογία μπορεί να επιτύχει αυτό το επόμενο βήμα, αλλά μάλλον πώς χρησιμοποιείται η τεχνολογία για την επίτευξή της και τι πρέπει να κάνουμε ως βιομηχανία για να διασφαλίσουμε ότι οι αυτόνομες επιχειρήσεις είναι ασφαλείς και αποτελεσματικές.

Η αυτόνομη ναυτιλία εξελίχθηκε τεράστια τα τελευταία χρόνια. Για να λάβω ένα τοπικό παράδειγμα για μένα, στη Φινλανδία, η κυβέρνηση αποφάσισε το 2017 να υποστηρίξει μια πρωτοβουλία που ονομάζεται One Sea, η οποία αποσκοπεί στη λειτουργία αυτόνομων θαλάσσιων οικοσυστημάτων μέχρι το 2025. Επιπλέον, το ÄlyVESI - Smart City Ferries άρχισε να εργάζεται σε ένα έργο που τελικά παρέχουν τις βάσεις για τις απαιτήσεις κλάσης για τα αυτόνομα σκάφη.

Με πολλά αναπτυξιακά έργα που βρίσκονται σε εξέλιξη, θα δούμε μοντέλα με διαφορετικά επίπεδα αυτοματισμού και αυτονομίας.

Αυτά τα πρωτότυπα θα καταλήξουν τελικά να δημιουργήσουν ένα πρακτικό αυτόνομο σκάφος κατάλληλο για καθημερινές εργασίες στο ναυτιλιακό κλάδο.
Το ενδιαφέρον για την αυτόνομη ναυτιλία ήταν εμφανές στο συνέδριο της Εταιρείας ναυτικών αρχιτεκτόνων και ναυτικών μηχανών (SNAME), στο οποίο πρόσφατα συνήλθα, όπου παρουσίασα μια παρουσίαση για αυτόνομα πλοία που εξέτασαν τη σημασία της σταθερότητας. ένας παράγοντας που είναι κρίσιμος για κάθε πλοίο. Σε αυτό το άρθρο θα προχωρήσω πέρα από αυτό και επίσης θα εξετάσω τους εξελισσόμενους κανονισμούς, το σχεδιασμό και την τεχνολογία μέσα στην αυτόνομη ναυτιλία. Αυτοί οι βασικοί τομείς θα πρέπει όλοι να συνεργαστούν για να επιτύχουν το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα.

Οι Κανονισμοί
Τα τεχνικά όρια της αυτόνομης ναυτιλίας είναι, σε γενικές γραμμές, λιγότερο εντυπωσιακά από τα ρυθμιστικά. Ωστόσο, έχει αρχίσει η εργασία για την αλλαγή αυτού του ζητήματος. Η 99η σύνοδος της επιτροπής για την ασφάλεια στη θάλασσα διεξήχθη τον Μάιο του 2018, η οποία ξεκίνησε επισήμως την επεξεργασία ενός ρυθμιστικού πλαισίου και θα συνεχίσει να πραγματοποιείται κατά τις επόμενες τέσσερις συνεδριάσεις έως τα μέσα του 2020. Η επιτροπή επικεντρώνεται επίσης στην ασφάλεια, Επιθεωρήσεις θαλάσσιων αυτόνομων επιφανειακών πλοίων (MASS). Το MASS έχει οριστεί ως ένα πλοίο το οποίο, σε διαφορετικό βαθμό, μπορεί να λειτουργήσει ανεξάρτητα από την ανθρώπινη αλληλεπίδραση.

Ο ισχύων διεθνής ναυτιλιακός κανονισμός για τη σταθερότητα των πλοίων ορίζεται σε μεγάλο βαθμό με την υπόθεση ότι ένα πλοίο είναι επανδρωμένο και βασίζεται στο κεφάλαιο ΙΙ-1 της SOLAS με τίτλο "Κατασκευές - Δομή, υποδιαίρεση και σταθερότητα και σταθερότητα, μηχανήματα και ηλεκτρικές εγκαταστάσεις". Ωστόσο, ορισμένες απαιτήσεις για την κατασκευή ενός ασφαλούς πλοίου όσον αφορά τη σταθερότητα εξακολουθούν να ισχύουν για τα μη επανδρωμένα πλοία, όπως ο διπλός πυθμένας.

Η αυτόνομη βιομηχανία θα πρέπει επίσης να αντιμετωπίσει το γεγονός ότι η ταχύτητα των τεχνολογικών εξελίξεων ξεπερνά την παγκόσμια ρυθμιστική ανάπτυξη, όπως προκύπτει από το χρονικό διάστημα που χρειάστηκε για τη διατήρηση σαφών κατευθυντήριων γραμμών για το κατώτατο όριο του θείου για το 2020. Πολλές εθνικές ρυθμιστικές αρχές ενθάρρυναν τη ναυτιλιακή βιομηχανία να δοκιμάσει αυτόνομες ή τηλεχειριζόμενες επιχειρήσεις πλοίων στα εθνικά ύδατα, γεγονός που αποτελεί θετική πρωτοβουλία. Αυτό έχει οδηγήσει πολλές χώρες να αναπτύξουν τους δικούς τους κανονισμούς κατά τη διάρκεια των αρχικών δοκιμαστικών σταδίων. Ωστόσο, μακροπρόθεσμα απαιτείται συνεργασία μεταξύ των διαφόρων χωρών, προκειμένου να διασφαλιστεί η ύπαρξη συνεκτικών κανονισμών.

Η πρωτοβουλία Advanced Autonomous Waterborne Applications
Ένα παράδειγμα έρευνας που διεξήχθη είναι η πρωτοβουλία AAWA - ή Advanced Autonomous Waterborne Applications.
Από τον Φεβρουάριο του 2015 έως τον Ιούνιο του 2017, ένα κοινό σχέδιο βιομηχανικής και ακαδημαϊκής έρευνας για αυτόνομα πλοία κέρδισε χρηματοδότηση ύψους 6,5 εκατ. Ευρώ από την Φινλανδική Υπηρεσία Χρηματοδότησης Τεχνολογίας και Καινοτομίας. Το έργο επεδίωξε να αναλύσει τις διάφορες επιστημονικές προκλήσεις που σχετίζονται με τις αυτόνομες επιχειρήσεις πλοίων. τεχνολογικών αναγκών, κινδύνων, κινήτρων και κανονισμών / υποχρεώσεων. Μέσω αυτής της πρωτοβουλίας θα μπορούσαν να αναπτυχθούν αυτόνομες και απομακρυσμένες λειτουργίες πλοήγησης πλοίων, μηχανημάτων και όλων των εποχούμενων συστημάτων χειρισμού. Η Rolls Royce και άλλοι κορυφαίοι παράγοντες της βιομηχανίας, συμπεριλαμβανομένων των NAPA, DNV-GL, Deltamarin και Inmarsat, οδήγησαν το έργο, ενώ οι ερευνητικοί εταίροι περιελάμβαναν το Πανεπιστήμιο Aalto, το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Tampere, το Πανεπιστήμιο Åbo Akademi και το Τεχνικό Κέντρο Ερευνών VTT της Φινλανδίας.

Η πρώτη φάση της πρωτοβουλίας AAWA κατέληξε στο συμπέρασμα ότι θα γίνουν υβριδικές παραλλαγές μεταξύ απομακρυσμένων λύσεων και λύσεων αυτονομίας. Ωστόσο, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, υπάρχει η τεχνολογία για την κατασκευή αυτόνομων ρευμάτων πλοίων, αλλά πολλά ακόμη πρέπει να γίνουν για να εξασφαλιστεί η αξιοπιστία τους.
Για παράδειγμα, τα αυτόνομα πλοία ενδέχεται να μειώσουν τον κίνδυνο ανθρώπινου σφάλματος, δεδομένου ότι δεν υπάρχει πλήρωμα, αλλά θα δημιουργηθούν νέοι τύποι κινδύνων και αυτό σημαίνει ότι τα πλοία θα πρέπει να είναι εξίσου ασφαλή με τα υπάρχοντα πλοία, ίσως ακόμη περισσότερο. Απαιτείται ακόμη μεγάλη εργασία για την αντιμετώπιση των κινδύνων με νέες ή προσαρμοσμένες τεχνολογίες. Ένα σημαντικό θέμα που εξετάστηκε στην πρωτοβουλία AAWA ήταν η επίγνωση των θαλάσσιων καταστάσεων και η αυτόνομη ναυσιπλοΐα. Επί του παρόντος, ένα ζευγάρι ανθρώπινων ματιών και αυτιών χρησιμοποιείται επί του παρόντος ως κύριοι αισθητήρες για λήψη αποφάσεων και λειτουργίες, είτε το πλοίο είναι εξοπλισμένο με ψηφιακούς αισθητήρες είτε όχι.

Αυτό σημαίνει ότι ένα λογικό σημείο εκκίνησης είναι να αναλύσετε το σημερινό εκτεταμένο χαρτοφυλάκιο προϊόντων αισθητήρων επί των πλοίων για να αξιολογήσετε αν είναι διαθέσιμα και κατάλληλα για αυτοματοποίηση - γιατί να επικεντρωθείτε στην ανάπτυξη νέων προϊόντων εάν υπάρχει ήδη ένα κατάλληλο προϊόν;
Ποια είναι τα επόμενα βήματα; Οι τεχνολογικές λύσεις θα πρέπει να αναλυθούν σε βάθος προκειμένου να κατανοηθούν οι νέοι κίνδυνοι, οι νομικές προκλήσεις και οι ενδιαφερόμενοι φορείς που συμμετέχουν σε αυτόνομες επιχειρήσεις. Τελικά, είναι δυνατή η αλλαγή, αλλά απαιτείται πολιτική προθυμία και πρέπει να αντιμετωπιστούν τα ζητήματα ευθύνης.

Οι ενέργειες αυτής της πρωτοβουλίας προκάλεσαν σαφή αντίληψη ότι η σταθερότητα θα παραμείνει ζωτικής σημασίας ανεξάρτητα από το αν ένα πλοίο είναι αυτόνομο ή όχι.

Αυτόνομη Διαχείριση Σταθερότητας της Ναυτιλίας
Η διαχείριση της σταθερότητας παραμένει ένα κρίσιμο μέρος της διαδικασίας σχεδιασμού είτε πρόκειται για επανδρωμένο είτε για αυτόνομο σκάφος. Οι σχεδιαστές θα πρέπει να ξεκινήσουν να κατανοούν τις νέες τεχνολογίες, όπως αισθητήρες, μεγάλα δεδομένα και τεχνητή νοημοσύνη, εάν ληφθούν περισσότερες αποφάσεις στην ξηρά. Νέα εργαλεία, λογισμικό για την παρακολούθηση της σταθερότητας, της διαμήκους δύναμης και της κίνησης μπορούν επίσης να εξεταστούν από τους ναυτικούς. Θα είναι σημαντικό για αυτούς να κοιτάξουν πέρα από τις τρέχουσες διαδικασίες σχεδιασμού πλοίων και να εξετάσουν τον αντίκτυπο των αυτόνομων επιχειρήσεων.

Οι υπολογιστές σταθερότητας, οι οποίοι τυπικά επεξεργάζονται δεδομένα για μέχρι 200 πηγές αισθητήρων, θα έχουν επίσης μεγαλύτερη επίδραση λόγω της σημαντικής αύξησης του αριθμού των αισθητήρων που χρησιμοποιούνται λόγω της αυτονομίας του πλοίου. Αυτό θα δημιουργήσει καλύτερα δεδομένα κατάστασης και προβλέψεις που θα υποστούν επεξεργασία, με τη δυνατότητα να εισαχθεί αυξημένη παρακολούθηση για τις καιρικές συνθήκες, τις μετακινήσεις φορτίων και άλλους τεχνικούς τομείς. Το NAPA Fleet Intelligence είναι ένα σημερινό παράδειγμα που επιτρέπει στο λογισμικό επί του σκάφους να βοηθήσει στην παρακολούθηση και τη βελτίωση των επιδόσεων των πλοίων. Αυτό μπορεί στη συνέχεια να αναλυθεί από την ξηρά χρησιμοποιώντας το λογισμικό που βασίζεται σε σύννεφο. η οποία αυξάνει την ευαισθητοποίηση σχετικά με τον προβλεπόμενο καιρό κατά μήκος της θαλάσσιας διέλευσης, βελτιστοποιεί την απόδοση των πλοίων και αυξάνει την ασφάλεια των φορτίων και των πλοίων. Όλα αυτά είναι οι τελικοί λειτουργικοί στόχοι και διαδικασίες ενός αυτόνομου σκάφους ή ενός πλοίου με τηλεχειρισμό. Αυτή η τεχνολογία επί του σκάφους βοήθησε να πρωτοπορήσει στην αυτοματοποίηση και την αναφορά για την παρακολούθηση πλοίων.

Ο υπολογιστής σταθερότητας θα αποτελέσει επίσης τη βάση για την παροχή λύσεων σταθερότητας και την εκπόνηση σχεδίων με βάση τα παρεχόμενα δεδομένα από αυτούς τους αισθητήρες - υπογραμμίζοντας για μια ακόμη φορά ότι δεν θα χρειαστεί να υπάρχει αξιωματικός σταθερότητας και πλήρωμα. Ωστόσο, εναλλακτικά, διαφορετικά σενάρια από τον υπολογιστή θα μπορούσαν να μεταφερθούν μέσω του cloud to shore, αφήνοντας τη λήψη αποφάσεων σε μια ομάδα με βάση την ακτή.

Ο σχεδιασμός
Ο πρωτότυπος σχεδιασμός των αυτόνομων πλοίων είναι ακόμη στα σπάργανα, καθώς συνεχίζεται η πρόοδος στην τεχνολογική πλευρά. Ωστόσο, οι ναυτικοί αρχιτέκτονες εξετάζουν πολλούς παράγοντες και μελέτες για να κατανοήσουν πώς θα επηρεάσουν τη σταθερότητα και την ασφάλεια των πλοίων. Για παράδειγμα, τα σχέδια αυτόνομων σκαφών δεν χρειάζεται να λαμβάνουν υπόψη τους χώρους των πληρωμάτων, τους θαλάμους ελέγχου και τις γέφυρες, αλλά πρέπει να προσαρμόζονται ανάλογα με τις αυτοματοποιημένες λειτουργίες και τα εναλλακτικά συστήματα πρόωσης. Οι ναυτικοί αρχιτέκτονες θα πρέπει επίσης να διασφαλίσουν ότι τα αυτόνομα σκάφη είναι κατάλληλα για το σκοπό, γι 'αυτό και η ανάπτυξη επικεντρώνεται σε μικρότερα σκάφη και όχι σε επιβατηγά πλοία, καθώς θα υπάρξουν λιγότεροι κίνδυνοι.
Απαιτείται επίσης μια νέα ανάγκη σχεδιασμού. αντί του ίδιου του πλοίου, εστιάζεται στην απαίτηση σχεδιασμού επίγειων κέντρων για τον έλεγχο των επιχειρήσεων πλοίων, καθώς μπορεί να διαφέρουν ελαφρώς από τα κέντρα κανονικού στόλου. Αυτό υπογραμμίζει για μία ακόμη φορά ότι η αυτόνομη ναυτιλιακή βιομηχανία θα χρειαστεί χρόνο για να καθορίσει τις καλύτερες επιχειρησιακές πρακτικές.

Πού έπειτα;
Με την έρευνα και τις προσομοιώσεις που τώρα μεταβαίνουν σε δοκιμές με υπάρχουσες και νέες λύσεις, το μέλλον της αυτόνομης ναυτιλίας προχωρεί σιγά σιγά αλλά σίγουρα. Οι λύσεις σταθερότητας θα είναι ένα τμήμα ενός τεράστιου δικτύου για τη λειτουργία αυτόνομων σκαφών και οι πάροχοι λύσεων καθώς και οι ναυτιλιακές εταιρείες θα εξακολουθήσουν να εργάζονται για την αύξηση του αυτοματισμού και της νοημοσύνης στο επίπεδο λήψης αποφάσεων, προκειμένου να επιδιώκουν πλήρη πλοία ελεγχόμενα από το μηχάνημα. Τελικά, η αυτόνομη ναυτιλία θα αρχίσει να επαναπροσδιορίζει τη ναυτιλιακή βιομηχανία. Ο Jussi Siltanen, ο συγγραφέας



Σχετικά με τον Συγγραφέα
Ο Jussi Siltanen είναι Διευθυντής Προϊόντων της NAPA Safety Solutions. Επί του παρόντος εποπτεύει τη διαχείριση των επί του σκάφους λύσεων του NAPA για σταθερότητα και ασφάλεια.