Морская отрасль не привычна к внедрению новых технологий. На протяжении тысяч лет человечество довольствовалось деревянными парусниками различных конфигураций, и лишь чуть более двухсот лет назад технологии судостроения совершили рывок. Появились пароходы, а затем, с удивительной скоростью, современные гигантские суда, оснащенные радарами, GPS, ECDIS и другими высокотехнологичными устройствами.
С конца 20-го века наблюдается экспоненциальное развитие морских технологий, поэтому мы создали руководство, рассказывающее о технологиях, которые изменят судоходство и работу в море в ближайшие 10 лет.
На данный момент выделяются три наиболее заметные тенденции, которые будут определять дальнейшую цифровизацию судоходной отрасли:
- Смарт технологии, которые будут контролировать все системы судна;
- Появление беспилотных судов;
- “Зеленые” технологии в судоходстве.
Смарт технологии в морской индустрии
«Возможность работать с достоверными данными вместо того,
чтобы принимать решения на основании предположений,
догадок или интуиции, значительно упростит управление судном».
Суперинтендант, респондент исследования IMarEST «Технологии в судоходстве».
Смарт технологии – это общий термин, объединяющий цифровые устройства и системы, призванные сделать судоходство более безопасным и эффективным. К ним относятся, например, автоматическая прокладка курса, динамическое позиционирование, системы контроля грузовых операций и балластных вод, и т.д..
IMarEST (Институт морской инженерии, науки и технологий) в сотрудничестве со страховым гигантом Clide&Co недавно провели исследование о «влиянии новых технологий на судоходную отрасль». 48% респондентов считают, что смарт технологии изменят морскую индустрию в ближайшие 10-15 лет.
Впрочем, моряки, менеджеры судов и администрации портов уже давно используют цифровые технологии. Например, IBM создали специальную систему для порта Роттердам, которая помогает подготовить причал, когда судно находится еще в 42 км от порта.
Между тем, есть и другие технологии, которые станут привычными в ближайшем будущем:
- Технология 5G позволит использовать умные дроны для удаленной инспекций судов в режиме реального времени; выведет трафик менеджмент на новый уровень, улучшив связь между судами и берегом, а также нивелирует постоянную для моряков проблему – отсутствие связи с родными.
Более того, Кун Ян, председатель совета директоров первого в мире морского проекта в области 5G технологий, считает, что «5G будет играть важную роль в дистанционном управлении автономными судами в будущем».
2. Интернет вещей или IoT – еще один общий термин для гаджетов и машин, которыми можно управлять удаленно через Интернет. Для полноценного внедрения также необходима технология 5G, но преимущества IoT огромны – управление дверями люков, отсеками, системами переборок и гидравликой без необходимости присутствия члена экипажа на месте.
3. Цифровые датчики. Будущие суда будут опутаны системами датчиков, регистрирующими все аспекты эксплуатации судна, вплоть до обнаружения неисправностей и выявления участков, подлежащих техническому обслуживанию или ремонту. В этой технологии есть очевидные плюсы, но противники указывают, что внедрение приведет к неизбежному ухудшению инженерных и навигационных навыков моряков.
4. Блокчейн. Технология блокчейн давно и успешно используется в финансовом секторе, а сегодня захватывает морскую отрасль. Многие судовладельцы и логистические компании используют облачные приложения для объединения логбуков, электронных таблиц, баз данных и т. д. в одном месте.
Каждый блок информации записывается отдельно и в хронологическом порядке, поэтому невозможно внести изменения в данные без ведома других пользователей. Хотя это и звучит сложно, технология блокчейн снижает количество мошенничества и человеческих ошибок, а также упрощает треккинг миллионов контейнеров и, следовательно, снижает затраты на перевозку грузов.
Ожидается, что применение смарт технологий в судоходстве не повлияет на количество моряков, хотя потребует дополнительного обучения, поскольку роль судовой команды трансформируется в сторону наблюдения и обслуживания цифровых устройств.
Тем не менее, полный переход на цифровое судоходство неизбежно приведет к появлению полноценных автономных судов.
Автономные суда
«Хотя многие страны приняли внутренние законы для защиты данных,
конфиденциальности и национальных интересов, правила, применимые к международному судоходству,
остаются размытыми. Бездействие или безучастное ожидание новых правил и требований
– очень опасный подход, но что именно должен делать дальновидный судовладелец?»
Джо Уолш, Clide&Co
Несмотря на общее мнение, что автономные или полуавтономные суда заменят традиционные, сроки такого перехода остаются неясными. Существует ряд серьезных проблем, касающихся кибербезопасности, страхования и предотвращения столкновений, которые могут задержать прогресс беспилотных морских судов.
Как работают автономные суда?
Автономное судно оснащено инфракрасными и визуальными камерами, радаром, лидаром, GPS и AIS, а также различными датчиками и смарт устройствами. Все собранные данные затем обрабатываются системами ИИ (искусственного интеллекта) на борту или в дистанционном центре управления для определения курса и соответствующего поведения судна.
Беспилотные суда в 2021 году
Самые известные IT и судостроительные компании, от IBM до Samsung Heavy Industries, сегодня экспериментируют с беспилотными морскими судами (UMS). Ранее мы подробно рассказывали о проектах Yara Birkeland (Kongsberg) и MUNIN компании Rolls-Royce в нашей статье “Судоходство 2030”.
Автономный контейнеровоз на 120 TEU Yara Bikerland уже должен был бороздить норвежские воды между заводом Yara в Порсгрунне и портами Брейвик и Ларвик, но пандемия Covid-19 задержала ввод в эксплуатацию амбициозного судна, на которое Kongsberg и Yara только на данный момент потратили более 25 миллионов долларов. Ожидается, что судно начнет работу с конца 2021 года.
Сейчас морское сообщество следит за трансатлантическим путешествием еще одного беспилотного концепта. Полностью автономное морское исследовательское судно Mayflower, управляемое с помощью искусственного интеллекта, отправилось в путь из Плимута 7 сентября 2021 года. MAS400 – это тримаран, построенный некоммерческой организацией ProMare при поддержке IBM и многих других партнеров.
Mayflower имеет длину 15 м, ширину 6,2 метра и весит около 5-ти тонн. Его максимальная скорость составляет 10 узлов и достигается с помощью гибридного электродвигателя на солнечной энергии. MAS400 пересечет Атлантику, собирая научные данные об океане и проверяя способность ИИ управлять морскими судами без участия человека.
Это вторая попытка Mayflower преодолеть океан. Первая, в июне этого года, была неудачной. Интересно, однако, что ВМС США планируют построить флот из малых и средних беспилотных кораблей, которые очень похожи на проект Mayflower.
Между тем, в Китае автономное грузовое судно на 300 TEU готовится ко вводу в эксплуатацию в октябре 2021 года. AV Zhi Fei – беспилотное морское судно дедвейтом 5000 тонн, которое будет использоваться для внутренних перевозок между Дунцзякоу и Циндао.
AV Zhi Fei было построено компанией Navigation Brilliance (Циндао) совместно с Даляньским морским университетом и Китайским научно-исследовательским институтом водного транспорта. Длина беспилотного судна составляет 117 м, а его максимальная скорость – 12 узлов. Navigation Brilliance планирует построить флот контейнеровозов, перевозящих от 500 до 800 TEU, если проект AV Zhi Fei окажется успешным.
Преимущества и недостатки автономных судов:
Изучив основы автономного судоходства и последние разработки, самое время рассмотреть плюсы и минусы “беспилотников”.
-
Сокращение операционных расходов:
По статистике расходы на экипаж обычно составляют около 20-30% от бюджета судна, в то время как автономные суда позволяют исключить:
– расходы на транспорт моряков на судно и домой;
– длинные заходы в порт для смены экипажа и отдыха;
– заработную плату офицерского и рядового состава;
– снабжение членов экипажа во время рейса.
Однако, самый очевидный плюс автономных судов повлечет другие расходы:
– Повышенные эксплуатационные расходы на суше (строительство центров управления и заработная плата инженеров).
– В случае атаки на судно (кибер или физической) будет практически невозможно восстановить контроль над судном.
-
Исключается “человеческий фактор”
По оценкам AGCS (Allianz Global Corporate & Specialty), от 75% до 96% несчастных случаев в судоходстве связаны с человеческим фактором.*
Тем не менее, у этого большого преимущества есть и обратная сторона. Эксперты опасаются, что ошибки просто переместятся в удаленные операционные центры, где ИТ-специалисты и инженеры, подобно морякам на вахте, могут допустить критическую ошибку из-за усталости или недосыпа.
Image Credits to Maritime Herald
-
Автономные суда повысят эффективность морских перевозок
Беспилотным кораблям не требуются жилые помещения, камбузы, водопровод и другие удобства, необходимые для работы на борту. В результате, грузовой отсек на таком судне увеличивается, или оно становится более легким для экономии топлива.
С другой стороны, беспилотным судам требуется больше высокотехнологичного оборудования, которое увеличивает стоимость постройки и эксплуатации.
Кроме того, обычный срок службы коммерческого судна составляет 25–30 лет, но в случае беспилотных судов он сократится в несколько раз, поскольку ИТ-технологии развиваются быстрее, чем системы машинного оборудования.
-
Искоренение пиратства
Rolls-Royce считает, что будущие корабли не будут представлять интереса для пиратов, поскольку на них не будет команды, которую можно взять в заложники, а справится с грузовыми системами вручную будет невозможно.
Скептики, тем временем, убеждены, что пиратство лишь изменит свою форму; и в ближайшем будущем мы вероятно увидим угоны и требования выкупа уже не за команду, но за само высокотехнологичное судно.
-
Кибербезопасность?
По словам авторов статьи «Морская кибербезопасность: растущая угроза остается без ответа», опубликованной в журнале «Интеллектуальная собственность и технологии»: «Судоходство на 10–20 лет отстает от других отраслей, оставляя свои цифровые системы опасно уязвимыми для кибератак как со стороны отдельных преступных группировок, так и на более глобальном уровне».
Нельзя не отметить справедливость этого утверждения, ведь совсем недавно подобная кибератака обрушила самый большой топливопровод в США (Colonial Pipeline). Взлом привел к историческому дефициту топлива на Восточном побережье и, по-видимому, произошел в результате утечки одного-единственного пароля.
-
Отсутствие международных законов
Отрасль все еще не готова к появлению полностью автономных судов.
Например, морские “беспилотники” не соответствуют основным нормативным документам по безопасности мореплавания, таким как, скажем, Правило 5 Международных правил предупреждения столкновений судов в море (COLREG), которое требует присутствия человека на вахте для профилактики столкновений.
Более того, Международная конвенция по охране человеческой жизни на море (SOLAS) требует, чтобы суда имели возможность оказывать помощь в поисково-спасательных операциях, в частности поднимать на борт выживших в случае кораблекрушения. Эти условия абсолютно несовместимы с автономными кораблями.
Очевидно, что эра автономного судоходства только начинается, и международная морская отрасль будет долго адаптироваться к беспилотным судам.
Это значит, что морские специалисты еще долго будут востребованы. Кроме того, вышеупомянутое исследование IMarEST показывает, что после окончательного перехода к автономному судоходству, моряки, скорее всего, будут переведены на работу в центры управления.
“Зеленые” судовые технологии
«Новые технологии для более экологичного судоходства» –
тема международной морской отрасли на 2022 год.
Генеральный секретарь IMO, Китак Лим
Общеизвестно, что IMO стремится к 0% выбросов парниковых газов от судоходства к 2050 году, и именно высокотехнологичные системы призваны сделать морскую отрасль дружественной для экологии.
Технологии “зеленого” судоходства включают:
- Альтернативные виды топлива и системы очистки (СПГ, метанол, аммиак, биотопливо, водород или скрубберы).
- Гибридные силовые установки, работающие с помощью энергии ветра и солнца, обещают снизить выбросы CO2 до 90%. Эти системы апробированы во всем мире, но на сегодняшний день наиболее многообещающими концептами являются:
- RO-RO судно Oceanbird с пятью 80-метровыми мачтами и карбоновыми парусами. Самый большой парусник будет перевозить до 7 000 транспортных средств через Атлантический океан за 12 дней. Поставка судна запланирована на 2024 год.
- Катамаран Turanor PlanetSolar, на котором установлено 29 000 солнечных батарей, успешно обогнул земной шар.
3. Балластные системы без воды
Ученые всего мира бьют тревогу, фиксируя, как отложения и микроорганизмы, переносимые в балластных водах, разрушают экосистемы.
Этот процесс называется биологической инвазией и зачастую приобретает катастрофические масштабы. Например, черноморские мидии, завезенные в Великие озера с балластными водами в 80-х годах, всего за 30 лет превратили их в ядовитые водоемы. Похоже, что фосфор, выделяемый мидиями, способствует аномальному росту цианобактерий (токсичных сине-зеленых водорослей), убивающих экосистему озер.
4. Новые технологии судостроения
Усовершенствованная конструкция гребного винта снижает расход топлива до 4%, ускоряющие направляющие насадки увеличивают экономию топлива еще на 5% и, как следствие, сокращают выбросы NOx и COx.
Существуют также системы воздушной смазки Air Bubbles и новые краски для корпуса, которые уменьшают трение и экономят до 8% топлива.
5. Двигатели с постоянными магнитами (PM)
Эта совершенно новая технология обеспечивает улучшенную маневренность, снижение шума и более высокую эффективность силовой установки, сокращая как потребление энергии, так и выбросы в окружающую среду.
Kongsberg Maritime привлекли верфь VARD к строительству двух судов с самым большим пакетом PM в мире. Оффшорные суда предназначены для постройки и обслуживания морских ветряных электростанций (CSOV) и принадлежат REM Offshore.
Подруливающие устройства будут управляться установкой Kongsberg K-Master. Это универсальная рабочая среда, которая сочетает в себе функции динамического позиционирования и маневрирования, и управляется одним оператором с помощью джойстика.
*Safety & Shipping 1912-2012. From Titanic to Costa Concordia