Теми 21 септември 2020 г.
Големи данни за Големите кораби

Съгласно Maritime 4,0, на големите кораби в търговското корабоплаване ще се регистрират големи данни.

Докато Индустрия 4.0 продължава да приема специфични форми за автоматизация на процесите, първите кибер-физични системи и мрежови структури, базирани на облак, които в крайна сметка ще оптимизират морските операции, все още трябва да изминат много дълъг път, преди да станат готови за транспорт по море. Предимно германските доставчици на морско оборудване са убедени, че Maritime 4.0 ще им позволи да постигнат огромно увеличение на ефективността на търговското корабоплаване. Нима това е просто розова перспектива пред германската индустрия? В края на краищата, те са начело на световния списък на доставчиците според статистиката на VDMA?. Какво всъщност предлагат големите данни на морския сектор и какви нови предизвикателства са свързани с тези огромни масиви от данни?

Автоматиката започва да се налага в корабоплаването:

Енергийно-ефективна работа чрез свързване на подсистеми
Четене на данни за корабите и контролна намеса благодарение на отдалечения достъп от брега
Намаляване на разходите чрез корабоплаване без екипаж
Оценка на данните за метеорологичното време и настройване на маршрута за пестене на гориво
Предимствата от намаляването на разходите, опазването на околната среда и повишената ефективност се противопоставят на високия риск от злоупотреба с данни и киберпрестъпността.

Казва се, че човек е в Божиите ръце, когато е в открито море или в съда. Тази поговорка не е загубила нищо от значението си и през 21-ви век. В съдебната зала винаги има известна несигурност по отношение на начина, по който ще бъде разрешен правния казус, в открито море също преобладава подобна несигурност. Дори когато корабите следват определени маршрути, те остават изложени на силите на природата, надеждността на технологиите или дори на пиратите. Докато някои обсъждат резервираността и надеждността, други проектират автономни кораби, които биха могли да намалят риска от пиратски нападения, тъй като пиратите са по-заинтересовани от откупа, който могат да получат за заложниците, отколкото от самия товар. Ще променят ли транспортните системи без шофьор, които вече се използват за логистика на сушата, образа на световните морета?

Експерти от сектора са убедени в огромния потенциал на големи данни.

Товарните кораби с дистанционно управление в международни води понастоящем са само мечта; все пак, те се приближават до реалността, тъй като автоматизацията има все по-голямо участие в корабните проекти и дава възможност да се осъществи онова, което преди няколко години беше немислимо. Примерите включват изграждането на мрежи от подсистеми, което позволява свързването на системите за постигане на по-фина настройка и значително по-голяма ефективност; или отдалечен достъп от земята за четене на данни от корабите или за участие в операциите на кораба за управление на определени функции. Независимо дали хората остават на борда или не, експерти от сектора като Хауке Шлегел, директор на отдел „Морско оборудване и системи“ на Асоциацията на машинната инженерна индустрия (VDMA) в Германия са убедени, че в големите данни „се крие невъобразим потенциал“. Морският сектор, с германската морска икономика като водещ световен доставчик, извлича полза от големите данни – факт, който радва Шлегел изключително много.

Макар че изглежда, че в близко бъдеще Китай, Япония и Корея ще затворят корабостроителниците си поради свръхкапацитет, германските машинни инженери и системни проектанти плуват в по-спокойни води. И макар че тяхното бъдеще може да не е розово, то изглежда стабилно. През 2016 г.се очаква продажбите да надхвърлят 12 милиарда евро. И сега цифровата революция предлага допълнителна възможност? Какво в действителност могат да получат корабите и корабоплаването от тази нова технология? Нека разгледаме по-отблизо ефективността, опазването на околната среда и сигурността в корабоплавателната индустрия.

Намаляване на разходите чрез корабоплаване без екипаж

Като цяло, товарните услуги страдат ежедневно от висок и все по-нарастващ ценови натиск. Причината за това е проста: в океаните има твърде много корабен тонаж в движение – резултат от спекулациите през годините на бум между 2004 и 2009 г. Крайният резултат са свръхкапацитет и растяща ценова ерозия. Поради това транспортните услуги се опитват да запазят икономическата си жизнеспособност, като намалят разходите. И навсякъде, където се говори за намаляване на разходите, винаги се обмислят разходите за труд – дори и за корабоплавателните компании. За тях това конкретно означава избор между количество и качество. Компаниите намаляват числеността на екипажа на борда или разчитат на екипаж с по-ниска електротехническа квалификация и със съответно по-ниски възнаграждения.

И двата сценария могат да бъдат реализирани чрез внедряване на автоматизация. Автоматизираните системи са в състояние да извършват много дългосрочни задачи, които преди това са били изпълнявани от хора. Освен това те предлагат функции за отдалечен достъп, който позволява на експерти на сушата да четат данни от кораба, за да ръководят персонала по поддръжката в морето. Ако числеността на екипажа на борда падне до нула, това ще доведе до изгодно предимство: малки подсистеми, като системи за пречистване на отпадъчни води, контрол на климата и инсталации за обезсоляване, ще станат ненужни, ако даден кораб бъде автономно насочван. Транспортните услуги биха могли да спестят приблизително 10% от разходите за гориво, ако не трябва да предлагат удобства, необходими за хранене, настаняване и забавление на екипажа.

Разпределяне на разходите според източниците им

С или без екипаж: На един кораб има много приложения, освен удобствата за екипажа, които могат да се управляват по-ефективно. Измерване, оценка, формулиране на средства за защита – Maritime 4.0 може да постигне огромен успех в тези специфични области. За момент помислете за управлението на сгради: Чрез използване на запис на данни и работа в мрежа, потреблението и разходите могат да бъдат определени и оптимизирани до нивото на отделните помещения. На контейнеровозите не се извършват сравнителни измервания. Различните контейнери, обаче, създават различни нива на транспортни разходи. Това се дължи на факта, че въпреки стандартните размери на контейнерите, товарите не са еднакви, което е пределно ясно, когато се разглеждат „хладилните контейнери“.

Понятието „хладилен контейнер“ е терминът, използван за хладилни контейнери, които трябва да бъдат охлаждани чрез система за охлаждане на товари от дока или имат собствена охладителна система. Те, от своя страна, черпят енергия от мрежата на борда. И в двата случая охлаждането влияе директно върху потреблението на гориво на кораба, тъй като генераторите трябва да осигуряват електрическа енергия и следователно основният двигател трябва да бъде с по-голяма мощност. Очевидно е, че хладилните контейнери създават по-високи транспортни разходи в сравнение с други контейнери. В ежедневната практика, обаче, разходите за инфраструктура са равномерно разпределени между всички контейнери, натоварени на кораба. Ако интегрираща мрежова технология може да определи колко високи са всъщност енергийните нужди на даден хладилен контейнер, тогава транспортните разходи могат да бъдат разпределени според източника и индивидуално изчислени. За различните маршрути биха могли да се определят различни тарифи за превоза на товари, тъй като при пътувания в близост до екватора е необходима повече електроенергия за охлаждане, отколкото в по-студените региони. Технологично такива задачи биха могли да бъдат разрешени без проблем от наличната в момента технология. Контролерът PFC200 на WAGO предлага, например възможност за съхранение на данни от наблюдението извън облака, успоредно с производителността на собствения си процесор. Също така, това наблюдение вече е необходимо, за да се документират данните за непрекъснатата верига на охлаждане и по този начин да се гарантира оперативната безопасност на хладилния контейнер.

Планиране на маршрута вместо пълна пара през океана

Друг пример за предимствата, произтичащи от по-тясното свързване в мрежа на данните, може да бъде измерен при консумацията на гориво. Ако са планирани маршрути около зони с ниско налягане, например, се спестява гориво. Следователно, данните за метеорологичното време е добре да се оценяват от гледна точка не само на безопасността. Допълнителната обработка на информацията за пристанищата следва подобна насока. Професор Холгер Ватер, д-р инж.и ректор на Техническия университет във Фленсбург, наскоро запита: „Каква е ползата от пътуването с пълна скорост до дадено пристанище, ако там трябва да чакам за място на кей?“ От гледна точка на разхода на гориво е много по-ефикасно да се регулира скоростта на движение така, че товарният кораб или контейнеровозът да пристигне точно в пристанище, което е логистично подготвено да обработи товара му.

Експертите са изчислили, че финансовите ползи, които биха могли да бъдат реализирани благодарение на оптимизирането на разхода на гориво и времето на престой, са толкова големи, че ЕС стартира проекта „Управление на морския трафик“. Тази инициатива цели прецизното синхронизиране на транспортните операции чрез комуникация, работа в мрежа и големи данни. Основната предпоставка на проекта е, че данни за кораба, които могат да бъдат съгласувани помежду си, се предоставят в облака, където други кораби имат достъп до тях. Това отваря пътя за безопасно разминаване по транспортните маршрути и пристигане точно навреме в пристанищата, един след друг. Синхронизираното корабоплаване ще бъде от полза и за пристанищните оператори. Те биха могли да се подготвят по-добре за пристигането на корабите, което би довело до значително по-малко логистично пространство за междинно съхранение и по-малко капацитет за транспортиране на стоките. Няма да се налага тировете да стоят на дългите опашки, чакащи конкретни кораби. Споразумения от този вид биха се изплатили финансово и екологично. „Въпреки това този начин на опериране все още не е широко възприет в корабоплаването“, коментира професор Ватер, който пояснява, че в този контекст е още по-важно корабните оператори да интерпретират правилно различните сценарии. Ватер иска екипажите на корабите „да могат правилно да четат данни и да определят правилните мерки“, което означава, че системите за автоматизация се нуждаят от добри интерфейси „човек-машина“.

Maritime 4.0 изисква по-голяма ИТ сигурност

В този контекст, мостикът на корабите отдавна служи като автоматизиран контролен център, където се събира информация. Това включва информация за навигацията, комуникацията и товара, както и административни данни, като регистрационни документи и декларации за товара. С електронни карти и автоматизирани идентификационни системи (AIS) на мостика става ясно, че цифровизацията в открито море се увеличава. Тенденцията е очевидна и описаните възможности го потвърждават: големи данни за големите кораби? Със сигурност си заслужава!

Въпреки това, намаляването на разходите, опазването на околната среда и по-високата ефективност също имат своя цена: значително повишени изисквания към киберсигурността. Рискът от злоупотреба с данни и киберпрестъпност се увеличава успоредно с цифровизацията, работата в мрежа и нарастващата комуникация между земята и кораба. Всеки, който говори за Maritime 4.0, трябва да има предвид киберсигурността – а това означава много повече от осигуряването на кораба срещу кибератаки, то включва също оперативната безопасност на самия кораб. Задължително е, за да се защитят кораба, екипажа и околната среда с подходящи технологии, данните, предавани между сушата и морето, да са надеждно криптирани. Пример: точките за достъп и времето за достъп се регулират или се използват контролери, които включват „планирана ИТ сигурност“ и могат да функционират и като място за междинно съхранение, ако връзката между сушата и морето се прекъсне по някаква причина.

ИТ сигурността: Нарастваща конкуренция

Предвид сериозните последици от морските произшествия, в този контекст е изненадващо, че настоящата версия на Закона за информационната сигурност не включва сред критичните инфраструктури дейности, свързани с корабоплаването, което е в ярък контраст с енергоснабдяването и водоснабдяването на сушата. Всъщност киберсигурността трябва да се разглежда като „конкуренция“ между производителите, хакерите и операторите. За да може да се реагира гъвкаво на нови заплахи, една отворена операционна система е първият избор, защото продуктите с отворен код не зависят от само един производител. По-точно, отворените системи се използват едновременно от много програмисти, които разпознават по-бързо пропуските в сигурността и си сътрудничат за подобряването й. Ето защо семейството PFC на WAGO е на базата на Linux^® с разширение в реално време, което предоставя общи функции за осигуряване на киберсигурност като функции по подразбиране, независимо от производителя и предлага бъдещи възможности за разширяване.

Текст: Торстен Сиенк, Норман Сюдекум и Ева Банголзер | WAGO

Снимка: Торстен Сиенк | WAGO

WAGO в действие

Повече за Maritime 4.0

Доволни клиенти и вълнуващи теми – научете повече за Maritime 4.0.

Интервю

Домашна работа от Maritime 4.0

Корабостроителите, системните интегратори и корабните компании са ентусиазирани от новите възможности, предлагани от Maritime 4.0. Професор Карл-Хайнц Ниман разговаря с WAGO за възможностите и предизвикателствата.

Интервю

Отдалечен достъп в открито море

Какво би станало, ако имаше възможност за дълбок достъп до нивото на машинното отделение – дори от далеч? Андреа Грюн от DNV GL дава отговори.

По море и на брега

Сигурност на данните в открито море

WAGO предлага решения за защита срещу злоупотреба с данни или кражба от хакери, саботьори или шпиони, които функционират надеждно на борда и в открито море.

Вашето лице за контакт във WAGO

Централен офис

Предложения за допълнителни услуги:

Аларми и мониторинг

Надеждна обработка на сигнали

Съберете, подгответе и визуализирайте данните и когато е необходимо, издавайте предупреждения: Системите за аларма и наблюдение, оборудвани с продукти на WAGO, си вършат работата.

Управление на двигателите на задвижването

Подгответе се за още

Интелигентните решения за автоматизация също принадлежат на бъдещите морски приложения. С решенията на WAGO сте защитени.

Палубни товаро-разтоварни съоръжения и кранове

Денонощна безопасност

Необслужваеми и безопасни – решения за поддържане на влекачите и крановете в готовност за действие по всяко време. Решенията на WAGO са доказали силата си и при най-тежките условия.

Автоматизация в кабината

За безопасност и удобство

Рентабилните и надеждни решения за свързване на WAGO създават електрическата архитектура за оборудване на борда.

Това също може да ви заинтересува

WAGO в други отрасли

Технологиите за автоматизация и електрически връзки на WAGO не са представени само в морския и офшорния сектор. Научете какви решения предлага WAGO в други браншове.

Технологични процеси

Винаги иновативни

Независимо дали става въпрос за управлението на енергията или защитата от експлозии, от Process 4.0 до киберсигурността, WAGO непрекъснато разработва решения за потребителите и проектантите.

Сградна технология

Направете планове си за утре днес

Независимо дали става въпрос за осветление и управление на помещенията или решения за отопление, вентилация или климатизация, WAGO е иновативен партньор, който предлага правилните продукти, за да ви спести време, разходи и енергия.

Теми 21 септември 2020 г. Големи данни за Големите кораби