Témata 1. září 2020
Velká data pro velké lodě

V rámci koncepce Maritime 4.0 vstoupí na palubu obchodních lodí velká data.

Zatímco v automatizaci výroby nabývá koncepce Průmyslu 4.0 stále konkrétnější podobu, první kyberfyzické systémy a síťové struktury na bázi cloudu, které by měly optimalizovat lodní provoz, si na první ostrou plavbu ještě nějakou dobu počkají. Zejména němečtí dodavatelé námořního průmyslu jsou přesvědčeni, že s koncepcí Maritime 4.0 bude možné v obchodní lodní dopravě dosáhnout mimořádného zvýšení efektivity. Znamená to, že je čeká růžová budoucnost? Rozhodně to není vyloučené, vždyť už dnes se německé firmy dle statistiky VDMA drží na špičce mezi globálními dodavateli námořního průmyslu. Co velká data skutečně přinesou do námořní dopravy a jaké nové výzvy z těchto masivních souborů dat vyplynou?

Na lodě vstupuje automatizace:

Energeticky účinný provoz díky propojení dílčích systémů
Čtení lodních dat a zásahy do řízení díky vzdálenému přístupu ze souše
Snížení nákladů díky plavbě bez posádky
Vyhodnocování meteorologických dat a úpravy trasy za účelem úspory paliva
Přednosti vyplývající ze snížení nákladů, ochrany životního prostředí a vyšší efektivity jsou vystaveny velkému riziku zneužití dat a kybernetické kriminality

Říká se, že před soudem a na otevřeném moři je člověk v božích rukách. Tato moudrost ani v 21. století neztratila nic své výstižnosti. V soudní síni nedokáže nikdo s jistotou předpovědět, jak si soudce nakonec vyloží zákony. Podobná nejistota panuje i na otevřeném moři. I když loď sleduje stanovenou trasu, je vydána na pospas přírodním živlům, spolehlivosti technologií či dokonce pirátům. Zatímco jedni mluví o redundanci a spolehlivosti, jiní hloubají o tom, jak by autonomní lodní doprava mohla minimalizovat riziko útoků pirátů, které víc zajímá výkupné za rukojmí než samotný náklad. Změní dopravní systémy bez řidiče, které se už dnes často používají v logistice, i globální podobu námořní dopravy?

Velká data mají mimořádný potenciál, tvrdí odborníci z branže

Dálkově řízené nákladní lodě v mezinárodních vodách jsou dnes ještě hudbou budoucnosti. Její tóny jsou ale slyšet čím dál hlasitěji, protože konstrukce lodí je stále více protkána automatizačními systémy, které umožňují to, co by si ještě před několika málo lety dokázal sotva kdo představit. Jako příklad můžeme uvést síťové propojení dílčích systémů, které umožňuje vzájemně sladit jejich provoz a tím pádem zvýšit jejich efektivitu, nebo vzdálený přístup ze souše za účelem čtení lodních dat nebo zásahů do provozu lodě a řízení určitých funkcí. Ať na palubě zůstanou lidé, či nikoli, odborníci z branže jako Hauke Schlegel, ředitel sekce „Marine Equipment and Systems“ německého sdružení VDMA, jsou přesvědčeni, že ve velkých datech „se skrývá neuvěřitelný potenciál“. Potenciál, ze kterého může – k Schlegelově velké radosti – německý lodní průmysl jako současná jednička mezi světovými dodavateli obrovsky profitovat.

Zatímco se zdá, že kvůli nadměrné kapacitě bude muset v dohledné době ukončit provoz řada zejména čínských, japonských a korejských loděnic, německé strojírenské firmy a systémoví integrátoři si užívají plavbu klidnějšími vodami. Přestože jejich budoucnost nevypadá úplně růžově, jejich obchodní výsledky si zachovávají stabilní úroveň. Očekává se, že obrat za rok 2016 překročí 12 miliard eur. Další nové příležitosti by mohly vzniknout z digitální revoluce. Co z ní mohou lodě a lodní průmysl ve skutečnosti získat? Pojďme se podrobněji podívat na efektivitu, ochranu životního prostředí a bezpečnost v námořním průmyslu.

Snížení nákladů díky plavbě bez posádky

Poskytovatelé služeb v lodní nákladní dopravě se musejí každým dnem potýkat s rostoucím cenovým tlakem. Důvod je prostý: Po oceánech se dnes pohybuje příliš mnoho volné lodní tonáže, která je výsledkem spekulací během období rozmachu v letech 2004–2009. Jejich důsledkem je nadměrná kapacita a s tím související propad cen. Lodní dopravci se proto snaží zachovat hospodárnost snižováním nákladů. A pokaždé, když se začne mluvit o snižování nákladů, se vyplatí také pohled na osobní náklady – rejdařství v tom nejsou žádnou výjimkou. Co to pro ně znamená? Že musejí volit mezi kvantitou a kvalitou. Lodní společnosti mohou buď snížit počet posádky, nebo spoléhat na posádku s nižší elektrotechnickou kvalifikací, a tím pádem i menším platovým ohodnocením.

Oba scénáře lze realizovat nasazením automatizace. Automatizované systémy dokážou na dlouhých trasách převzít řadu úloh, k jejichž provádění byli dříve zapotřebí lidé. Disponují také funkcemi pro vzdálený přístup, které odborníkům na souši umožňují číst lodní data, na jejichž základě pak dokážou odpovídajícím způsobem instruovat servisní personál na lodích. Ke zvýšení ziskovosti by dále přispělo i snížení počtu osazenstva na palubě na nulu: autonomní řízení lodi by totiž odbouralo potřebu různých menších subsystémů, jako jsou systémy čištění odpadních vod, klimatizace nebo odsolování mořské vody. Už jen tím, že by nebylo nutné zajišťovat vybavení potřebné k přípravě jídla pro posádku, jejímu ubytování a zábavě, by dopravci mohli ušetřit přibližně 10 procent nákladů na palivo.

Alokování nákladů podle zdroje

S posádkou nebo bez ní: Na lodi existuje vedle vybavení pro posádku řada dalších oblastí, které lze provozovat efektivněji. Měření, vyhodnocování, stanovování opatření – právě pro ně vyplývá z koncepce Maritime 4.0 řada příležitostí. Pro znázornění se podívejme na automatizaci budov: V této oblasti je možné záznamem dat a síťovým propojením určit a optimalizovat spotřebu a náklady až na úroveň jednotlivých místností. Na kontejnerových lodích taková měření neprobíhají. Různé kontejnery ale mají za následek různé náklady na dopravu. Důvodem je skutečnost, že navzdory standardizovaným rozměrům kontejnerů není náklad jako náklad, což lze jasně demonstrovat na příkladu takzvaných reeferů.

Reefer je pojem používaný pro chladicí kontejnery, které je buď nutné chladit pomocí lodního systému pro chlazení nákladu, nebo jsou vybaveny vlastním chladicím systémem. Tyto kontejnery tím pádem odebírají energii z palubní sítě. V obou případech má chlazení přímý vliv na spotřebu paliva na lodi, protože generátory musejí dodávat elektrickou energii, a hlavní motor tím pádem musí poskytovat vyšší výkon. Je zřejmé, že reefery mají ve srovnání s ostatními kontejnery za následek vyšší náklady na dopravu. V běžné praxi se ale infrastrukturní náklady rovnoměrně rozkládají mezi všechny naložené kontejnery. Pokud by integrativní síťová technika byla schopná určit skutečnou spotřebu energie chladicího kontejneru, pak by bylo možné náklady na dopravu přiřazovat k jednotlivým zdrojům a individuálně kalkulovat dopravné. Pro různé trasy by bylo možné stanovit různé přepravní sazby, protože například plavba v blízkosti rovníku má vyšší nároky na elektrickou energii na chlazení než plavba v chladnějších regionech. Technologicky by se tato úloha dala bez problémů řešit už s aktuálně dostupnou technikou. Například procesorový modul WAGO PFC200 umožňuje data z monitorování souběžně se zpracováním pomocí vlastního procesoru ukládat do cloudu. Takové monitorování je tak jako tak nezbytné k dokumentaci nepřerušeného chladicího řetězce, a tedy k provozní bezpečnosti reeferu.

Plánování trasy místo závodu napříč oceánem

Dalším příkladem předností, které vyplývají z těsnějšího datového propojení, je měření spotřeby paliva. Úspory paliva lze dosáhnout například vedením tras mimo oblasti s nízkým tlakem vzduchu. Meteorologická data se tudíž vyplatí vyhodnocovat nejen kvůli vlastní bezpečnosti. Stejným směrem míří doplňkové zpracování informací z přístavů. „K čemu je dobré hnát se plnou parou do přístavu, když pak loď musí čekat na úvaziště,“ ptá se prof. Dr.-Ing. Holger Watter, prezident Technické univerzity Flensburg. Z pohledu spotřeby paliva je podstatně efektivnější upravit rychlost plavby tak, aby nákladní nebo kontejnerová loď dorazila do místa určení přesně ve chvíli, kdy budou zařízení v přístavu logisticky připravena na manipulaci s jejím nákladem.

Už jen finanční užitek, který by mohl vyplynout z optimalizace spotřeby paliva a prostojů, považují odborníci za natolik veliký, že se Evropská unie rozhodla podpořit projekt řízení námořního provozu „Sea Traffic Management“. Zabývá se přesnou synchronizací procesů v námořní plavbě pomocí komunikace, síťového propojení a velkých dat. Základní premisou projektu je to, že lodní data, která je třeba vzájemně koordinovat, budou k dispozici v cloudu tak, aby k nim mohly přistupovat ostatní lodě. Tím se otevírá cesta k bezpečnému pohybu po námořních cestách a připlouvání do přístavů v přesně stanovenou dobu a hlavně v optimálním pořadí. Ze synchronizované dopravy by těžili i provozovatelé přístavů. Mohli by se lépe připravit na připlouvající lodě, což by mělo za následek podstatně menší nároky na logistický prostor pro meziskladování a také kapacitu prostředků k odvozu zboží. Ani nákladní automobily a vlaky by tím pádem nemusely zbytečně čekat v dlouhých frontách na konkrétní lodě. Dohody tohoto druhu by se vyplatily jak finančně, tak z ekologického hlediska. „Navzdory všem výhodám se v lodní dopravě bohužel zatím neprosadily,“ říká prof. Watter, který v tomto kontextu zdůrazňuje, že pro provozní techniky na lodích je stále důležitější, aby dokázali správně interpretovat různé scénáře. Podle Wattera je nezbytné, aby posádka „dokázala správně odečítat data a vyvozovat z nich správná opatření.“ Tím myslí to, že automatizační systémy vyžadují kvalitní rozhraní mezi člověkem a strojem, tedy uživatelské rozhraní.

Maritime 4.0 vyžaduje důkladnější zabezpečení IT

V tomto kontextu je lodní můstek už dlouho chápán jako automatizační centrála, ve které se sbíhají veškeré informace. Mezi ně patří navigační data, komunikace, údaje o nákladu a také administrativní data, jako jsou registrační dokumenty nebo celní prohlášení pro náklad. Podle elektronických map a automatizovaných identifikačních systémů (AIS) je na můstku jasně patrné, že i na otevřeném moři probíhá stále intenzivnější digitalizace. Trend – stejně jako popsaný potenciál – mluví jasnou řečí: Velká data pro velké lodě? To se určitě vyplatí!

Snižování nákladů, ochrana životního prostředí a vyšší efektivita mají ale svoji cenu v podobě vyšších požadavků na kybernetickou bezpečnost. S rostoucí mírou digitalizace, síťového propojení a komunikace mezi souší a loděmi roste i nebezpečí zneužití dat a kybernetických útoků. Každý, kdo mluví o koncepci Maritime 4.0, musí proto vždy hovořit i o kybernetické bezpečnosti. Ta ale znamená mnohem víc než jen zabezpečení lodi proti kybernetickým útokům, zahrnuje i provozní bezpečnost samotné lodě. Z tohoto hlediska je naprosto nezbytné, aby data přenášená mezi souší a lodí byla spolehlivě šifrována – jen tak je možné pomocí vhodných technologií ochránit loď, posádku i životní prostředí. Jako příklad můžeme uvést regulaci přístupových bodů a doby přístupu nebo používání řídicích systémů, které jsou založené na koncepci „IT security by design“ a zároveň dokážou fungovat jako dočasná paměť při případném přerušení spojení mezi souší a mořem.

Zabezpečení IT: Nikdy nekončící závod

S ohledem na závažné důsledky lodních havárií je v této souvislosti poněkud překvapivé, že současné znění německého zákona o zabezpečení IT nezahrnuje do kritické infrastruktury (KRITIS) na rozdíl od zásobování energií a vodou na souši také lodní dopravu. Na kybernetickou bezpečnost je třeba pohlížet jako na jakýsi „závod“ mezi výrobci, hackery a provozovateli. Aby bylo možné flexibilně reagovat na nové hrozby, je první volbou otevřený operační systém, protože open-source produkty nejsou závislé na jediném výrobci. Otevřené systémy naopak používá mnoho programátorů, kteří dokážou rychleji rozpoznat mezery v zabezpečení a spolupracovat na jejich vylepšování. Rodina procesorových modulů WAGO PFC je proto založena na operačním systému Linux^® s rozšířením pro podporu provozu v reálném čase. Tento systém poskytuje už ve výchozím stavu běžné funkce pro zabezpečení proti kybernetickým útokům, není závislý na jednom výrobci a umožňuje budoucí rozšiřování.

Text: Thorsten Sienk, Norman Südekum a Eva Banholzer | WAGO

Fotografie: Thorsten Sienk | WAGO

WAGO v praxi

Další informace o koncepci Maritime 4.0

Spokojení zákazníci a vzrušující témata – zjistěte víc o koncepci Maritime 4.0.

Rozhovor

Úkoly z koncepce Maritime 4.0

Lodní stavitelé, systémoví integrátoři i lodní dopravci jsou nadšení z nových příležitostí, které přináší koncepce Maritime 4.0. O těchto příležitostech a také výzvách si s námi popovídal profesor Karl-Heinz Niemann.

Rozhovor

Vzdálený přístup na otevřeném moři

Co by se stalo, kdyby bylo možné na dálku přistupovat do nejhlubších útrob lodní strojovny? Odpovědi nabízí Andrea Grün z klasifikační společnosti DNV GL.

Námořní průmysl a offshore instalace

Bezpečnost dat na otevřeném moři

WAGO nabízí řešení na ochranu před zneužitím či odcizením dat hackery, sabotéry nebo špióny, která spolehlivě pracují na palubě i na otevřeném moři.

Vaše kontaktní osoba ve společnosti WAGO

Kancelář Praha - Centrála

Vertrieb_kontaktmodul_kundenservice_vertrieb_mann_gettyimages_482100240_400x346

Nabídka doplňkových služeb:

Alarmy a monitorování

Spolehlivé zpracování signálů

Shromažďujte, převádějte a vizualizujte data a v případě potřeby aktivujte alarmy: Na monitorovací systémy a systémy alarmů vybavené komponentami značky WAGO je prostě spolehnutí.

Řízení propulze

Připraveni na další vývojový stupeň

Inteligentní automatizační řešení jsou nedílnou součástí budoucnosti i v námořním průmyslu. Jděte na jistotu – zvolte řešení společnosti WAGO.

Palubní manipulátory a jeřáby

Nepřerušovaná bezpečnost

Bezpečná řešení s nulovými nároky na údržbu, s nimiž jsou remorkéry a jeřáby neustálé připravené podávat plný výkon. Řešení značky WAGO dokazují své kvality i za nejnáročnějších podmínek.

Automatizace kajut

Bezpečnost a pohodlí

Cenově výhodná a spolehlivá propojovací řešení WAGO tvoří elektrickou páteř palubního vybavení důležitého pro komfort cestujících.

Mohlo by vás také zajímat

WAGO v dalších oborech

Automatizační technologie a propojovací techniku WAGO najdete nejen v oblastech námořního průmyslu a offshore aplikací. Zjistěte, co řešení WAGO nabízejí v dalších oborech.

Zpracovatelská technika

Nepřetržitý přísun novátorských řešení

Ať jde o energetický management, ochranu proti výbuchu, koncepci Process 4.0 či kybernetickou bezpečnost, WAGO bez ustání vyvíjí nová řešení pro uživatele i projektanty.

Automatizace budov

Naplánujte si zítřek už dnes

Ať jde o osvětlení a řízení místností či o řešení pro vytápění, větrání nebo klimatizaci, WAGO je vždy inovativní partner s těmi správnými produkty, které vám ušetří čas, náklady i energii.

Témata 1. září 2020 Velká data pro velké lodě