Emner
Big Data til store skibe

I henhold til Maritime 4.0 kontrolleres big data på store skibe inden for kommerciel skibsfart.

Da industri 4.0 fortsat anvender specifikke formularer til procesautomation, har de første cyber-fysiske systemer og cloud-baserede netværksstrukturer, som i sidste ende optimerer maritim drift, stadig lang vej, før de er klar til sørejser. Det er primært tyske maritime udstyrsleverandører, der er overbeviste om, at Maritime 4.0 vil gøre dem i stand til at opnå enorme fortjenester inden for kommerciel skibsfartseffektivitet. Er det blot at den tyske branche, der ser det hele med lyserøde briller på? De er jo trods alt i toppen af den globale leverandørlsite iht.VDMA-statistik. Hvad kan big data egentlig tilbyde den maritime sektor, og hvilke nye udfordringer er der forbundet med disse enorme datasæt?

Automation vinder fodfæste inden for skibsfart:

Energieffektiv drift ved forbindelse af undersystemer
Læsning af skibsdata og styre intervention takket være fjernadgang fra land
Omkostningsreduktioner grundet ubemandet skibsfart
Evaluering af vejrdata og tilpasning af ruter for at spare brændstof
Fordelene ved omkostningsreduktion, miljøbeskyttelse og øget effektivitet modsvares af en høj risiko for datamisbrug og cyberkriminalitet.

Det siges, at man er i Guds hænder, når man er på det åbne hav og i retten. Denne talemåde har ikke mistet sin betydning i det 21. århundrede. Der er altid en vis usikkerhed i retssalen om, hvordan sagen ender, og på samme måde er der usikkerheder til søs. Selv når skibene følger de fastlagte ruter, er de stadig udsat for naturens luner, teknologiens driftsikkerhed eller måske endda pirater. Mens nogle diskuterer redundanser og driftsikkerhed, planlægger andre autonome skibe, der kan mindske risikoen for pirater, da pirater er mere interesserede i den løsesum, de kan få for gidsler, end de er i selve lasten. Vil førerløse transportsystemer, som allerede anvendes til logistik på land, ændre billedet på de store have?

Sektoreksperter er overbeviste om det enorme potentiale ved big data.

Fjernstyrede transportskibe i internationalt farvand er indtil videre blot en drøm, men det kommer tættere på virkeligheden, da automation i større og større grad inkorporeres i skibsdesign og muliggør det, der var uopnåeligt for blot få år siden. For eksempel netværksforbindelse af undersystemer, der gør det muligt at forbinde systemer for at opnå en bedre finjustering og væsentligt større effektivitet, eller fjernadgang fra land til aflæsning af skibsdata eller adgang til skibets drift til styring af specifikke funktioner. Hvad enten der fortsat vil være mandskab om bord eller ej, så er sektoreksperter, såsom Hauke Schlegel, direktør i VDMA "Marine Equipment and Systems"-afdelingen, overbeviste om, at "der ligger et ufatteligt potentiale skjult" i big data. Den maritime sektor, men den tyske maritime økonomi som førende global leverandør, vil kunne få fordele af big data - et faktum, der glæder Schlegel umådeligt.

Imens det lader til, at Kina, Japan og Korea vil lykke skibsværfter inden for en overskuelig fremtid grundet overkapacitet, sejler de tyske mekaniske teknikere og systemdesignere på et mere roligt hav. Og selv om deres fremtid måske ikke er rosenrød, så lader den i hvert fald til at være stabil. I 2016 forventes salget at overstige 12 mia. euro. Og nu byder den digitale revolution på yderligere muligheder? Hvad kan skibe og skibsfart egentlig få ud af denne nye teknologi? Lad os se nærmere på effektivitet, miljøbeskyttelse og sikkerhed inden for skibsfartsbranchen.

Omkostningsreduktioner grundet ubemandet skibsfart

Generelt lider godstransport dagligt under høje og stadigt stigende omkostninger. Årsagen er simpel: Der er for meget ledig godskapacitet ude på havene - et resultat af spekulation i opgangsårene 2004-2009. Overkapacitet samt dalende priser er resultatet. Transportbranchen forsøger derfor at fastholde den økonomiske bæredygtighed ved at reducere omkostningerne. Og, hvor man taler om omkostningsreduktioner, ser man også altid på lønomkostningerne - også inden for skibsfart. For dem er det specifikt et valg mellem kvantitet eller kvalitet. Virksomhederne må enten reducere mandskabet om bord eller forlade sig på et mandskab, der har ringere elektro-tekniske kvalifikationer og dermed lavere løn.

Begge scenarier kan realiseres ved at implementere automation. Automatiserede systemer kan overtage mange langtidsopgaver, som tidligere blev udført af mennesker. De giver også mulighed for fjernfunktionalitet, som gør, at landbaserede eksperter kan aflæse skibets data og styre vedligeholdelsesholdet på havet. Hvis mandskabet om bord reduceres til ingen, ville det give en god fortjeneste: Små undersystemer, såsom spildevandsbehandlingssystemer, klimastyring og afsaltningsanlæg, kunne undværes, hvis skibet blev styret automatisk. Transportbranchen kunne spare omkring 10 % på brændstofomkostningerne alene, hvis de ikke behøvede faciliteter til bespisning, indkvartering og underholdning af et mandskab.

Tildeling af omkostninger iht. deres kilder

Med eller uden mandskab: På et skib er der mange applikationer, som kunne køres mere effektivt, ud over mandskabets faciliteter. Måling, evaluering og formulering af forbedringer - Maritime 4.0 indeholder store muligheder for disse specifikke områder. Tænk på bygningshåndtering: Ved at anvende dataregistrering og netværkstilslutning kan forbrug og omkostninger fastslås og optimeres helt ned til det enkelte rum. Sammenlignelige målinger forekommer ikke på containerskibe. Men forskellige containere bidrager til forskellige niveauer af transportomkostninger. Årsagen er, at trods de standardiserede dimensioner på containere, vejer ikke alt gods det samme, hvilket er helt tydeligt, når man tænker på kølecontainere.

Kølecontainere skal entes holdes afkølede ved hjælp af skibes godskølessytem eller medbringe sit eget kølesystem. De trækker så til gengæld strøm fra netværket ombord. I begge tilfælde påvirker afkølingen brændstofforbruget for skibet direkte, da generatorerne skal levere elektriciteten, og hovedmotoren skal derfor bruge en højere effekt. Det er klart, at afkølede containere giver højere transportomkostninger sammenlignet med andre containere. Til daglig er infrastrukturomkostningerne dog jævnt fordelt på alle containere, der lastes på et skib. Hvis integrerbar netværksteknologi kunne fastslå, hvor stort et energibehov en kølecontainer faktisk har, kunne transportomkostningerne placeres hos kilden og beregnes individuelt. Der kunne defineres forskellige godspriser for forskellige ruter, da sejlads i nærheden af ækvator kræver mere elektricitet til afkøling end sejlads i køligere egne. Teknologisk kunne sådanne opgaver løses uden problemer ved hjælp af aktuelt tilgængelig teknologi. WAGO's PFC200-controller tilbyder f.eks. lagerpotentiale til overvågning af data uden for cloud i parallel med sin egen processorydelse. Denne overvågning er også allerede påkrævet til dokumentering af den uafbrudte kølekæde og dermed den driftsmæssige sikkerhed for en kølecontainer.

Ruteplanlægning i stedet for fuld fart over havet

Et andet eksempel på fordele ved tættere datanetværksforbindelse kan måles på brændstofforbruget. Hvis ruterne f.eks. lægges i lavtrykszoner, kan der spares brændstof. Derfor er det en fordel at evaluere vejrdata for at opnå større sikkerhed. Yderligere behandling af havneoplysninger følger en lignende sti. Prof.Holger Watter, dr.-Ing. og formand for det tekniske universitet i Flensburg spurgte for nylig: "Hvad er formålet med at sejle i fuld fart frem til en havn, hvis man så blot skal vente der på at kunne lægge til?" Med tanke på brændstofforbruget er det væsentligt mere effektivt at justere sejlhastigheden, så fragt- eller containerskibet ankommer punktligt til en havn, der er logistisk klar til at håndtere lasten.

Eksperter har anslået, at den økonomiske gevinst fra optimering af brændstofforbruget og lediggang kan være så stor, at EU har iværksat "Sea Traffic Management"-projektet. Dette initiativ søger at synkronisere transporten nøjagtigt ved hjælp af kommunikation, netværksforbindelse og big data. Den grundliggende præmisse for projektet er, at skibenes data, som kan koordineres med hinanden, leveres i cloud, hvor andre skibe kan få adgang til dem. Det giver mulighed for sikkert at passere hinanden på skibsruterne og ankomme punktligt til havne i rækkefølge. Havneoperatørerne vil også få gavn af synkroniseret skibsfart. De kan bedre forberede sig på skibenes ankomst, hvilket dermed medfører langt mindre logistikplads til midlertidig oplagring og mindre kapacitet til godstransport. Lastbiler og tog ville ikke behøve at vente i lange køer på lige præcis deres skibe. Aftaler af denne type ville kunne betale sig både økonomisk og miljømæssigt. "På trods af dette er det ikke almindeligt inden for skibsfart", siger professor Watter, der forklarer, at i denne sammenhæng er det stadig vigtigere for skibsoperatørerne at fortolke de forskellige scenarier korrekt. Watter ønsker, at skibsmandskab "skal kunne aflæse data korrekt og fastslå de korrekte foranstaltninger", hvormed han mener, at automationssystemer skal have gode interfaces.

Maritime 4.0 kræver større it-sikkerhed

I denne sammenhæng har skibenes broer længe fungerer som automationskontrolcentre, hvor oplysningerne flyder sammen. Det omfatter navigation, kommunikation og godsoplysninger samt administrative data, såsom registreringsdokumenter og lasterklæringer. Med elektroniske kort og automatiserede identifikationssystemer (AIS) er det tydeligt på broen, at digitalisering er i fremgang på havet. Tendensen er tydelig, og de beskrevne potentialer bakker det op: Big data til store skibe? Det vil helt klart kunne betale sig!

Men omkostningsreduktioner, miljøbeskyttelse og øget effektivitet har også sin pris: Væsentligt øgede krav til cybersikkerheden. Risikoen for datamisbrug og cyberkriminalitet stiger sammen med digitaliseringen, netværksforbindelserne og den øgede land-til-skib-kommunikation. Alle, der taler om Maritime 4.0, må også tale om cybersikkerhed, og det betyder langt mere end blot at sikre et skib imod cyberangreb – det omfatter også driftssikkerheden på alle skibene. Det er afgørende for at beskytte skibet, mandskabet og miljøet med passende teknologier, at dataoverførsler mellem land og hav er pålideligt krypteret. Eksempel: Adgangspunkter og adgangstider styres, eller der bruges controllere, som omfatter "IT security by design" og også kan fungere som midlertidigt lager, hvis forbindelsen mellem land og hav afbrydes af en eller anden grund.

It-sikkerhed: En løbende konkurrence

I lyset af de alvorlige konsekvenser der er ved ulykker til søs, er det overraskende i denne forbindelse, at den aktuelle version af IT-sikkerhedsloven ikke omfatter skibsfart i den kritiske infrastruktur, hvilket står i skarp kontrast til energi- og vandforsyning på land. Faktisk burde cybersikkerhed anses som en konkurrence, der opstår mellem producenter, hackere og operatører. For at kunne reagere fleksibelt på nye trusler er et åbent operativsystem det første valg, fordi open source-produkter ikke er afhængige af kun én producent. Faktisk bruges åbne systemer samtidigt af mange programmører, der genkender sikkerhedshuller hurtigere og samarbejder om forbedringer. Derfor er WAGO's PFC-familie baseret på Linux^® med realtidsudvidelse, der leverer alminelige funktioner til cybersikkerhed som standard uanset producent samt tilbyder fremtidige muligheder for udvidelse.

Tekst: Thorsten Sienk, Norman Südekum og Eva Banholzer | WAGO

Foto: Thorsten Sienk | WAGO

Din kontaktperson hos WAGO

Support

Vi sidder klar ved telefonen og på mailen til at svare på dine spørgsmål.

Anbefalet læsning

Flere marineapplikationer

Hvad enten det handler om Maritime 4.0 fremdriftskontrol eller tankballast- og fragthåndtering, byder WAGO på løsninger til enhver udfordring på havet.

Alarm og overvågning

Driftsikker signalbehandling

Indsaml, bearbejd og visualiser data og – om nødvendigt – udsend alarmer: WAGO-alarm- og overvågningssystemer gør arbejdet.

Fremdriftskontrol

Klar til det næste

Ingelligente automationsløsninger hører også til fremtidige marineapplikationer. Vær på den sikre side med WAGO's løsninger.

Dæksstyring og kraner

Sikker døgnet rundt

Vedligeholdelsesfri – og sikre – løsninger, der holder slæbebåde og kraner til at skride til handling til alle tider. WAGO's løsninger beviser deres styrke under de mest krævende forhold.

Kabineautomation

Til sikkerhed og komfort

WAGO's omkostningseffektive, driftsikre tilslutningsløsninger danner den elektriske arkitektur for komfort ombord.

Dette er måske også interessant for dig

WAGO i andre brancher

WAGO's teknologi inden for automation og elektrisk forbindelsesmateriel findes ikke kun i marine- og offshoresektoren. Find ud af, hvilke løsninger WAGO har til andre brancher.

Proces- og procesteknik

Innovative løsninger for evigt

Uanset om det er energistyring eller eksplosionsbeskyttelse, fra proces 4.0 til cybersikkerhed: WAGO udvikler løbende løsninger til brugere og planlæggere.

Bygningsteknologi

Tænk på i morgen i dag

Uanset om det er lys- og rumstyring eller løsninger til varme, ventilation eller aircondition: WAGO er den innovative partner med pålidelige produkter, der sparer tid, omkostninger og energi.

Emner Big Data til store skibe