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Sujets

Mégadonnées pour grands navires

Dans le cadre de Maritime 4.0, les mégadonnées permettront de contrôler les grands navires dans le transport maritime commercial.

Alors que l'industrie 4.0 continue d'adopter des formes spécifiques d'automatisation des processus, les premiers systèmes cyber-physiques et les premières structures de réseau basées sur le nuage, qui permettront à terme d'optimiser les opérations maritimes, ont encore un long chemin à parcourir avant d'être prêts pour la navigation maritime. Ce sont principalement les fournisseurs allemands d'équipements maritimes qui sont convaincus que l'Industrie 4.0 leur permettra de réaliser d'énormes gains d'efficacité dans le transport maritime commercial. S'agit-il simplement d'une vision optimiste de la part de l'industrie allemande? Après tout, ils sont en tête de la liste mondiale des fournisseurs selon les statistiques de la VDMA. Qu'apportent réellement les mégadonnées au secteur maritime, et quels nouveaux défis sont liés à ces ensembles de données massifs?

L'automatisation s'impose dans le transport maritime :

Fonctionnement économe en énergie grâce à l'interconnexion des sous-systèmes
Lecture des données du navire et contrôle des interventions grâce à un accès à distance depuis la côte
Réduction des coûts grâce au transport maritime sans équipage
Évaluation des données météorologiques et ajustement de l'itinéraire pour économiser du carburant
Les avantages de la réduction des coûts, de la protection de l'environnement et de l'efficacité accrue sont contrebalancés par un risque élevé d'utilisation abusive des données et de cybercriminalité.

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On dit que vous êtes entre les mains de Dieu lorsque vous êtes en haute mer et au tribunal. Cet adage n'a rien perdu de sa signification au XXIe siècle. Il y a toujours une part d'incertitude dans la salle d'audience quant à la manière dont la situation juridique sera résolue, et des incertitudes similaires prévalent en haute mer. Même lorsque les navires suivent des routes définies, ils restent exposés aux forces de la nature, à la fiabilité de la technologie ou même aux pirates. Alors que certains discutent de redondances et de fiabilité, d'autres envisagent des navires autonomes qui pourraient atténuer le risque de piraterie, car les pirates sont plus intéressés par la rançon qu'ils peuvent extorquer pour les otages que par la cargaison elle-même. Les systèmes de transport sans conducteur, déjà utilisés pour la logistique terrestre, changeront-ils l'image des mers du globe?

Les experts du secteur sont convaincus de l'énorme potentiel des mégadonnées.

Les cargos télécommandés dans les eaux internationales ne sont pour l'instant que des rêves; cependant, ils se rapprochent de la réalité à mesure que l'automatisation est de plus en plus intégrée dans la conception des navires et permet ce qui était inconcevable il y a quelques années. Parmi les exemples, citons la mise en réseau des sous-systèmes, qui permet de relier les systèmes pour un réglage plus fin et une efficacité nettement accrue, ou l'accès à distance depuis la terre pour lire les données du navire ou intervenir dans son fonctionnement pour contrôler des fonctions spécifiques. Que des personnes restent ou non à bord, les experts du secteur comme Hauke Schlegel, directeur du département « Équipements et systèmes maritimes » de la VDMA, sont convaincus qu'« un potentiel inimaginable se cache » dans les mégadonnées. Le secteur maritime, avec l'économie maritime allemande en tant que premier fournisseur mondial, devrait tirer profit des mégadonnées, un fait qui réjouit énormément M. Schlegel.

Alors qu'il semble que dans un avenir proche, la Chine, le Japon et la Corée vont fermer des chantiers navals en raison de leur surcapacité, les ingénieurs mécaniciens et concepteurs de systèmes allemands naviguent en eaux plus calmes. Et si leur avenir n'est peut-être pas rose, il semble stable. En 2016, les ventes devraient dépasser les 12 milliards d'euros. Et maintenant, la révolution numérique offre de nouvelles opportunités? Que peuvent réellement apporter les navires et le transport maritime à cette nouvelle technologie? Examinons de plus près l'efficacité, la protection de l'environnement et la sécurité dans le secteur du transport maritime.

Réduction des coûts grâce au transport maritime sans équipage

En général, les services de fret subissent quotidiennement des pressions de coûts élevées et toujours croissantes. La raison en est simple : il y a trop de tonnage disponible en mer, résultat de la spéculation pendant les années de boom entre 2004 et 2009. La surcapacité et l'érosion continue des prix en sont le résultat final. Les services de transport tentent donc de maintenir leur viabilité économique en réduisant les coûts. Et partout où l'on parle de réduction des coûts, on pense toujours aux coûts de main-d'œuvre, même pour les compagnies maritimes. Pour elles, cela signifie concrètement choisir entre la quantité ou la qualité. Les compagnies réduisent le nombre de membres d'équipage à bord ou font appel à un équipage moins qualifié sur le plan électrotechnique et donc moins bien payé.

L'automatisation permet de mettre en œuvre ces deux scénarios. Les systèmes automatisés sont capables de prendre en charge de nombreuses tâches à long terme qui étaient auparavant effectuées par des humains. Ils permettent également une fonctionnalité à distance, qui permet aux experts à terre de lire les données du navire afin de superviser le personnel de maintenance en mer. Si le nombre de membres d'équipage à bord tombait à zéro, il y aurait un avantage rentable : les petits sous-systèmes, tels que les systèmes de traitement des eaux usées, la climatisation et les usines de dessalement, seraient éliminés si un navire était guidé de manière autonome. Les services de transport pourraient économiser environ 10 % des coûts de carburant s'ils n'avaient pas à offrir les commodités nécessaires pour nourrir, loger et divertir un équipage.

Répartition des coûts en fonction de leur origine

Avec ou sans équipage : sur un navire, de nombreuses applications pourraient être exploitées plus efficacement, en dehors des commodités pour l'équipage. Mesurer, évaluer, formuler des solutions : Maritime 4.0 est très prometteur dans ces domaines spécifiques. Prenons l'exemple de la gestion des bâtiments : grâce à l'enregistrement des données et à la mise en réseau, la consommation et les coûts peuvent être déterminés et optimisés jusqu'au niveau de chaque pièce. Des mesures comparables ne sont pas effectuées sur les porte-conteneurs. Cependant, les différents conteneurs contribuent à différents niveaux de coûts de transport. Cela est dû au fait que, malgré les dimensions standardisées d'un conteneur, toutes les cargaisons ne sont pas identiques, ce qui est très clair lorsqu'on considère les « conteneurs frigorifiques ».

Le terme « conteneur frigorifique » désigne les conteneurs réfrigérés, qui doivent être refroidis soit par le système de refroidissement de la cargaison du navire, soit par leur propre système de refroidissement. Ceux-ci, à leur tour, tirent leur énergie du réseau de bord. Dans les deux cas, le refroidissement a un impact direct sur la consommation de carburant du navire, car les générateurs doivent fournir de l'énergie électrique et le moteur principal demande par conséquent plus de puissance. Il est évident que les conteneurs réfrigérés sont responsables de coûts d'expédition plus élevés que les autres conteneurs. Dans la pratique quotidienne, cependant, les coûts d'infrastructure sont uniformément répartis entre tous les conteneurs chargés sur un navire. Si la technologie de réseau intégrative pouvait déterminer le niveau réel des besoins énergétiques d'un conteneur réfrigéré, les coûts d'expédition pourraient alors être répartis en fonction de la source et calculés individuellement. Des tarifs de fret différents pourraient être définis pour les différents itinéraires, car les voyages à proximité de l'équateur nécessitent plus d'électricité pour le refroidissement que les régions plus froides. Sur le plan technologique, de telles tâches pourraient être résolues sans problème par la technologie actuellement disponible. Le contrôleur PFC200 de WAGO offre, par exemple, un potentiel de stockage pour contrôler les données en dehors du nuage en parallèle avec les performances de son propre processeur. De plus, ce contrôle est déjà nécessaire pour documenter la chaîne de refroidissement ininterrompue et donc la sécurité opérationnelle d'un conteneur frigorifique.

Planification d'itinéraire au lieu de traverser l'océan à toute vapeur

Un autre exemple des avantages résultant d'une mise en réseau plus étroite des données peut être mesuré dans la consommation de carburant. Si les itinéraires sont tracés autour des zones de basse pression, par exemple, on économise du carburant. Par conséquent, il est avantageux d'évaluer les données météorologiques en tenant compte d'autres éléments que la sécurité. Le traitement supplémentaire des renseignements portuaires suit une voie similaire. Le professeur Holger Watter, docteur ingénieur et président de l'Université technique de Flensburg, s'est récemment interrogé : « À quoi sert de se rendre à toute vitesse dans un port si je dois attendre une place d'amarrage? » En ce qui concerne la consommation de carburant, il est nettement plus efficace d'adapter la vitesse de déplacement afin qu'un cargo ou un porte-conteneurs arrive à l'heure dans un port qui est prêt, d'un point de vue logistique, à gérer son fret.

Les experts ont estimé que les avantages financiers qui pourraient résulter de l'optimisation de la consommation de carburant et des temps d'inactivité sont si importants que l'UE a lancé le projet « Gestion du trafic maritime ». Cette initiative vise à synchroniser précisément les opérations de transport maritime en utilisant la communication, la mise en réseau et les mégadonnées. Le principe de base du projet est que les données des navires, qui peuvent être coordonnées entre elles, sont fournies dans le nuage où d'autres navires peuvent y accéder. Cela ouvre la voie à un passage en toute sécurité le long des routes maritimes et à une arrivée ponctuelle dans les ports. Les opérateurs portuaires profiteraient également de la synchronisation des transports maritimes. Ils pourraient mieux se préparer à l'arrivée des navires, ce qui réduirait considérablement l'espace logistique nécessaire au stockage intermédiaire et la capacité de transport des marchandises. Les semi-remorques et les trains n'auraient plus à faire la queue pour attendre des navires spécifiques. De tels accords seraient rentables sur le plan financier et environnemental. « Malgré cela, ce n'est pas encore courant dans le transport maritime », estime le professeur Watter, qui précise que dans ce contexte, il est encore plus important pour les exploitants de navires d'interpréter correctement les différents scénarios. Watter souhaite que les équipages des navires « soient capables de lire correctement les données et de déterminer les mesures appropriées », ce qui signifie que les systèmes d'automatisation ont besoin de bonnes interfaces homme-machine.

Maritime 4.0 exige une plus grande sécurité informatique

Dans ce contexte, les passerelles des navires servent depuis longtemps de centres de contrôle de l'automatisation où les renseignements circulent. Cela comprend les renseignements sur la navigation, les communications et la cargaison, ainsi que les données administratives, comme les documents d'enregistrement et les déclarations de cargaison. Avec les cartes électroniques et les systèmes d'identification automatisés, il est évident sur le pont que la numérisation augmente en haute mer. La tendance parle d'elle-même, et les potentiels décrits concordent : des mégadonnées pour les grands navires? Cela en vaudrait certainement la peine!

Cependant, la réduction des coûts, la protection de l'environnement et l'augmentation de l'efficacité ont également un prix : des exigences considérablement accrues en matière de cybersécurité. Le risque d'utilisation abusive des données et de cybercriminalité augmente parallèlement à la numérisation, à la mise en réseau et à l'augmentation des communications entre la terre et les navires. Quiconque parle de Maritime 4.0 doit aborder la cybersécurité, ce qui signifie bien plus que la protection d'un navire contre les cyberattaques, cela implique également la sécurité opérationnelle du navire lui-même. Afin de protéger le navire, l'équipage et l'environnement à l'aide de technologies adaptées, il est impératif que les données transmises entre la terre et la mer soient chiffrées de manière fiable. Un exemple : les points d'accès et les heures d'accès sont réglementés, ou des contrôleurs sont utilisés qui incluent la « sécurité informatique dès la conception » et peuvent également servir de stockage intermédiaire si la connexion entre la terre et la mer est interrompue pour une raison quelconque.

Sécurité informatique : une compétition permanente

Au vu des graves conséquences des accidents maritimes, il est surprenant dans ce contexte que la version actuelle de la loi sur la sécurité informatique n'inclue pas les opérations de transport maritime parmi ses infrastructures critiques, ce qui contraste fortement avec l'approvisionnement en énergie et en eau sur terre. En réalité, la cybersécurité devrait être considérée comme une « compétition » entre les producteurs, les pirates informatiques et les opérateurs. Afin de réagir avec souplesse aux nouvelles menaces, un système d'exploitation ouvert est le premier choix, car les produits à code source ouvert ne dépendent pas d'un seul fabricant. Au contraire, les systèmes ouverts sont utilisés simultanément par de nombreux programmeurs qui détectent plus rapidement les failles de sécurité et collaborent à leur amélioration. Par conséquent, la famille PFC de WAGO est basée sur Linux^® avec une extension en temps réel, qui fournit des fonctions communes pour la cybersécurité par défaut, quel que soit le fabricant, et offre des possibilités d'extension futures.

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

Photo : Thorsten Sienk | WAGO

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