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Big Data pour gros bateaux

Avec Maritim 4.0, Big Data vérifie actuellement les gros navires de la marine marchande.

Tandis qu'Industrie 4.0 prend de plus en plus de forme concrète dans l'automatisation de la production, les premiers systèmes cyberphysiques et les structures de réseau en nuage conçus pour rationaliser les opérations des navires resteront sur la clé de voûte avant de prendre de l'ampleur. Surtout, l'industrie d'équipement de navires en Allemagne est convaincue que Maritim 4.0 peut générer d'énormes gains d'efficacité dans la marine marchande. Perspectives roses pour les allemands ? Selon les chiffres du VDMA, ils dressent la liste des fournisseurs dans le monde entier. Que font réellement les big data pour le transport maritime et quels sont les nouveaux défis ?

L'automatisation trouve son chemin dans le transport maritime :

Exploitation économe en énergie grâce à la mise en réseau des sous-systèmes
Lecture des données de navire et contrôle de l'intervention grâce à l'accès à distance à la terre
Transport maritime automatisé baissant les coûts
Évaluation des données météorologiques et ajustement des itinéraires pour économiser du carburant
Un risque plus élevé de mauvaise utilisation des données et de cybercriminalité s'oppose aux avantages de la réduction des coûts, de la protection de l'environnement et de l'efficacité accrue.

Au tribunal et en haute mer, vous êtes entre les mains de Dieu. La sagesse n'a pas perdu sa signification au 21ème siècle. sa signification au 21ème siècle. Bien qu'il y ait toujours une incertitude dans la salle d'audience quant à l'interprétation de la législation, des impondérables imprévisibles existent pareillement en haute mer : même si les navires sont sur des routes définies, ils restent à la merci des forces de la nature, de la fiabilité de la technologie ou des pirates. Alors que d'aucuns parlent de redondances et de sécurité contre les défaillances, d'autres pensent que la navigation autonome pourrait mettre en danger le piratage, car l'intérêt des pirates réside dans la rançon qui peut faire l'objet d'un chantage pour les otages, et non le fret. Les systèmes de transport sans conducteur, déjà courants en logistique, vont-ils bientôt déterminer le cadre des océans ?

Big Data a un énorme potentiel, les experts de l'industrie sont convaincus.

Les cargos télécommandés sur les routes maritimes internationales sont encore aujourd'hui un rêve d'avenir - de plus en plus fort, car de plus en plus d'automatismes se retrouvent dans la construction navale et rendent possible ce qui était impensable : la mise en réseau des sous-systèmes, par exemple, et donc une opération coordonnée et nettement plus économe en énergie à bord ; ou l'accès à distance depuis la terre, à la fois pour lire les données du navire, mais aussi bien pour intervenir dans le fonctionnement du navire de manière contrôlée. Qu'il y ait peu ou pas de personnel à bord, des experts de l'industrie tels que Hauke Schlegel, directeur général du département équipements et systèmes marins de VDMA, sont convaincus qu'il existe un « potentiel incroyable derrière le Big Data ». De quoi peut profiter avant tout l'économie maritime allemande comme le numéro un du fournisseur mondial, ce qui réjouit H. Schlegel.

Alors que dans un avenir prévisible, il est probable que les chantiers verront le jour en raison de surcapacités, notamment en Chine, au Japon et en Corée, les ingénieurs mécaniciens et les intégrateurs allemands naviguent dans des eaux plus calmes et ne voient pas d'activité radieuse, mais stable cependant. En 2016, les ventes devraient dépasser les douze milliards d'euros. Et maintenant - la révolution numérique comme une autre opportunité ? Qu'est-ce qui pourrait réellement être réalisé avec la nouvelle technologie des navires et de la navigation ? Regardons de plus près l'efficacité, la protection de l'environnement et la sécurité de l'industrie maritime.

Transport maritime automatisé baissant les coûts

Très généralement, les fournisseurs de services de fret subissent quotidiennement une pression élevée et croissante sur les coûts. La raison en est qu'il y a trop de tonnage sur les océans - un effet de la forte spéculation pendant les années de boom entre 2004 et 2009. Cela entraîne des surcapacités et une chute des prix conséquente. Les fournisseurs de services de transport essaient donc de réduire les coûts en maintenant leur rentabilité. Et quand il s'agit de réduire les coûts, il est toujours intéressant de regarder les coûts de personnel - même pour les compagnies maritimes. Concrètement, cela signifie économiser sur la quantité ou la qualité ; en d'autres termes, les entreprises réduisent soit le nombre de personnes à bord ou comptent sur un équipage moins qualifié en électrotechnique, ce qui pèse moins sur les comptes.

Les deux scénarios pourraient être réalisés avec l'utilisation de l'automatisation. Les systèmes d'automatisation sont capables de prendre en charge ce qui était auparavant fait par les hommes. Et ils disposent de fonctions à distance qui permettent aux experts basés à terre de lire les données des navires afin qu'ils puissent dire aux opérateurs des services en mer ce qu'ils doivent faire. Si les effectifs à bord diminuent, cela aurait des effets supplémentaires - certainement rentables : les petits sous-systèmes, tels que les stations d'épuration, la climatisation ou le dessalement d'eau de mer, ne seraient plus nécessaires à bord si un navire voyageait de manière autonome. Une économie de carburant de dix pour cent serait possible simplement parce qu'un fournisseur de services de transport épargne sur l'entreprise hôtelière qu'il doit actuellement maintenir à bord pour l'équipage.

Coûts de transfert selon la cause

Que ce soit avec ou sans personnel : sur un navire, il y a aussi des zones à l'extérieur des zones d'opération de l'hôtel qui peuvent être exploitées plus efficacement. Mesurer, évaluer, prendre des mesures - c'est ce qui importe essentiellement dans ces domaines et Maritim 4.0 offre de très bonnes opportunités pour le faire. Pour illustrer cela, jetons un coup d'œil sur la gestion des bâtiments : ici, la collecte de données et la mise en réseau déterminent et optimisent la consommation et les coûts jusqu'aux différentes pièces. Sur les navires porte-conteneurs, des mesures comparables n'ont pas lieu. Différents conteneurs entraînent des coûts de transport très différents. Pourquoi - avec toute la normalisation des dimensions d'un conteneur - le fret n'est pas égal au fret, devient clair à partir de l'exemple du « reefer ».

« Reefer » se réfère à des conteneurs réfrigérés dans le langage de branche, qui sont soit refroidi avec de l'air froid du système fixe de refroidissement de charge du navire ou par un système de réfrigération propre. Il tire aussi son énergie du réseau à bord. Dans les deux cas, le refroidissement a donc un effet direct sur la consommation de carburant du navire, car le générateur doit générer plus d'énergie électrique et exige donc plus de puissance du moteur principal. Le fait que les conteneurs réfrigérés entraînent des coûts de transport plus élevés que d'autres est bien entendu évident. Dans la pratique quotidienne, cependant, les coûts d'infrastructure sont partagés également entre tous les conteneurs chargés. Si une technologie de réseau intégrative détermine à quel point les besoins énergétiques d'un « reefer » sont effectivement élevés, les coûts de fret pourraient être répartis en fonction de la cause et calculés individuellement. Par exemple, différents tarifs de fret pourraient être définis pour différentes routes, car les circuits près de l'équateur consomment beaucoup plus d'électricité que dans les régions plus froides. Techniquement, mettre en œuvre une telle tâche avec la technologie disponible aujourd'hui est facile. Le contrôleur PFC200 de WAGO, par exemple, offre également des options de stockage pour surveiller les données en dehors du cloud, parallèlement aux performances réelles du processeur. Une telle surveillance est nécessaire à elle seule pour documenter la chaîne du froid ininterrompue - et donc la fiabilité opérationnelle d'un « reefer ».

La planification d'itinéraires a lieu à plein régime sur l'océan

Un autre exemple des avantages d'un réseau de données plus étroit peut être mesuré en termes de consommation de carburant. Lorsque les itinéraires circulent autour des zones à basse pression, on économise du carburant. Par conséquent, il est utile d'évaluer les données météorologiques, pas seulement pour la propre sécurité. Le traitement ultérieur des informations sur des ports vise le même objectif. « À quoi bon quand j'atteins un port à plein régime et que j'attends une longue période de repos ? », demande le Prof. Dr.-Ing. Holger Watter, président de l'école supérieure de Flensburg. En vue d'une consommation de carburant la plus basse possible, il serait beaucoup plus efficace d'ajuster la vitesse de conduite de manière à ce qu'un navire de fret ou porte-conteneurs arrive ponctuellement dans un port de manière à pouvoir procéder immédiatement à un dédouanement logistique.

Les experts estiment que les avantages monétaires qui pourraient résulter de l'optimisation de la consommation de carburant et du temps de repos sont tels que l'UE encourage le projet « Sea Traffic Management ». Il s'agit d'harmoniser les processus de navigation maritime à l'aide de la communication, de la mise en réseau et du Big Data. L'idée du projet : les données des navires qui doivent être coordonnées entre eux sont mises à disposition dans le Cloud afin que d'autres navires puissent y accéder. Cela ouvre la voie pour se croiser en toute sécurité sur les routes du navire et pour atteindre les ports à l'heure, en s'adaptant les uns aux autres. Et là, finalement, les opérateurs portuaires bénéficieraient également d'une coopération harmonieuse. Ils peuvent se préparer à l'arrivée des navires, doivent donc conserver beaucoup moins d'espace logistique pour le stockage intermédiaire et moins de capacité pour l'enlèvement des marchandises. Par conséquent, les camions et les trains n'auront plus à faire la queue. Des accords de ce type seraient rentables tant en matière de protection de l'environnement qu'en termes de coûts. « Néanmoins, ils ne sont pas encore répandus dans le transport maritime », explique le professeur Watter, qui précise dans ce contexte qu'il devient de plus en plus important pour les techniciens de chantiers navals d'interpréter correctement différents scénarios. «Faire une bonne lecture et en déduire les bonnes mesures", demande Watter; et, d'abord, une interface vers l'automatisation qui a une bonne convivialité.

Maritim 4.0 demande plus de sécurité informatique

Le pont des navires a longtemps été compris dans ce contexte comme un centre d'automatisation dans lequel convergent toutes les informations. Cela inclut la navigation, la communication et les informations de fret ainsi que les données administratives telles que les documents d'enregistrement ou les déclarations de fret. Sous forme de cartes nautiques électroniques ou de systèmes d'identification automatique (AIS), il est déjà possible de voir et d'expérimenter sur le pont que la numérisation se poursuit en haute mer. La tendance parle un langage clair et les potentiels décrits font de même : Big Data pour de gros navires ? Oui, ça vaudrait la peine !

Cependant, la réduction des coûts, la protection de l'environnement et l'augmentation de l'efficacité ont également leur prix : à savoir une demande considérablement accrue en matière de cybersécurité ; en raison de la numérisation, de la mise en réseau et, en particulier, de l'augmentation de la communication entre la terre et les navires, le risque d'utilisation abusive des données et de cybercriminalité augmente aussi à bord. Quiconque parle de Maritim 4.0 doit donc toujours parler de cybersécurité, ce qui signifie beaucoup plus protéger un navire contre les cyberattaques que la sécurité opérationnelle du navire lui-même. Ici, il est important d'utiliser des technologies appropriées pour protéger le navire, l'équipage et l'environnement en cryptant de manière fiable les données transmises entre terre et mer, en réglementant les points d'accès et les temps d'accès, ou en utilisant des contrôleurs qui, d'une part, ont une « sécurité informatique à la conception » et qui peuvent d'autre part servir de tampon lorsque la connexion entre la terre et la mer se rompt.

Sécurité informatique : une course constante

Dans ce contexte, compte tenu des graves conséquences des accidents maritimes, il est surprenant que la mise en œuvre actuelle de la loi sur la sécurité informatique ne classe pas les opérations de navires comme infrastructures critiques (société KRITIS) - contrairement à l'alimentation en électricité et en eau sur terre. En fait, la cybersécurité doit être considérée comme une « course » entre les fabricants, les pirates et les opérateurs. Pour être capable de réagir avec souplesse aux nouvelles menaces, un système d'exploitation ouvert est le premier outil de choix, car les produits Open Source ne dépendent pas uniquement du fabricant mais sont utilisés par de nombreux programmeurs en même temps, qui reconnaissent les vulnérabilités plus rapidement et travaillent ensemble pour s'améliorer. La famille PFC de WAGO est donc basée sur Linux® avec une extension en temps réel, qui fournit des fonctions de cyber-sécurité par nature indépendantes du fabricant et offre des options d'extension futures.

Texte : Thorsten Sienk, Norman Südekum et Eva Banholzer | WAGO

Photo: Thorsten Sienk | WAGO

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