Velká data pro velké lodě

V rámci koncepce Maritime 4.0 vstoupí na palubu obchodních lodí velká data.

Zatímco v automatizaci výroby nabývá koncepce Průmyslu 4.0 stále konkrétnější podobu, první kyberfyzické systémy a síťové struktury na bázi cloudu, které by měly optimalizovat lodní provoz, si na první ostrou plavbu ještě nějakou dobu počkají. Zejména němečtí dodavatelé námořního průmyslu jsou přesvědčeni, že s koncepcí Maritime 4.0 bude možné v obchodní lodní dopravě dosáhnout mimořádného zvýšení efektivity. Znamená to, že je čeká růžová budoucnost? Rozhodně to není vyloučené, vždyť už dnes se německé firmy dle statistiky VDMA drží na špičce mezi globálními dodavateli námořního průmyslu. Co velká data skutečně přinesou do námořní dopravy a jaké nové výzvy z těchto masivních souborů dat vyplynou?

Říká se, že před soudem a na otevřeném moři je člověk v božích rukách. Tato moudrost ani v 21. století neztratila nic své výstižnosti. V soudní síni nedokáže nikdo s jistotou předpovědět, jak si soudce nakonec vyloží zákony. Podobná nejistota panuje i na otevřeném moři. I když loď sleduje stanovenou trasu, je vydána na pospas přírodním živlům, spolehlivosti technologií či dokonce pirátům. Zatímco jedni mluví o redundanci a spolehlivosti, jiní hloubají o tom, jak by autonomní lodní doprava mohla minimalizovat riziko útoků pirátů, které víc zajímá výkupné za rukojmí než samotný náklad. Změní dopravní systémy bez řidiče, které se už dnes často používají v logistice, i globální podobu námořní dopravy?

Zatímco se zdá, že kvůli nadměrné kapacitě bude muset v dohledné době ukončit provoz řada zejména čínských, japonských a korejských loděnic, německé strojírenské firmy a systémoví integrátoři si užívají plavbu klidnějšími vodami. Přestože jejich budoucnost nevypadá úplně růžově, jejich obchodní výsledky si zachovávají stabilní úroveň. Očekává se, že obrat za rok 2016 překročí 12 miliard eur. Další nové příležitosti by mohly vzniknout z digitální revoluce. Co z ní mohou lodě a lodní průmysl ve skutečnosti získat? Pojďme se podrobněji podívat na efektivitu, ochranu životního prostředí a bezpečnost v námořním průmyslu.

Oba scénáře lze realizovat nasazením automatizace. Automatizované systémy dokážou na dlouhých trasách převzít řadu úloh, k jejichž provádění byli dříve zapotřebí lidé. Disponují také funkcemi pro vzdálený přístup, které odborníkům na souši umožňují číst lodní data, na jejichž základě pak dokážou odpovídajícím způsobem instruovat servisní personál na lodích. Ke zvýšení ziskovosti by dále přispělo i snížení počtu osazenstva na palubě na nulu: autonomní řízení lodi by totiž odbouralo potřebu různých menších subsystémů, jako jsou systémy čištění odpadních vod, klimatizace nebo odsolování mořské vody. Už jen tím, že by nebylo nutné zajišťovat vybavení potřebné k přípravě jídla pro posádku, jejímu ubytování a zábavě, by dopravci mohli ušetřit přibližně 10 procent nákladů na palivo.

Reefer je pojem používaný pro chladicí kontejnery, které je buď nutné chladit pomocí lodního systému pro chlazení nákladu, nebo jsou vybaveny vlastním chladicím systémem. Tyto kontejnery tím pádem odebírají energii z palubní sítě. V obou případech má chlazení přímý vliv na spotřebu paliva na lodi, protože generátory musejí dodávat elektrickou energii, a hlavní motor tím pádem musí poskytovat vyšší výkon. Je zřejmé, že reefery mají ve srovnání s ostatními kontejnery za následek vyšší náklady na dopravu. V běžné praxi se ale infrastrukturní náklady rovnoměrně rozkládají mezi všechny naložené kontejnery. Pokud by integrativní síťová technika byla schopná určit skutečnou spotřebu energie chladicího kontejneru, pak by bylo možné náklady na dopravu přiřazovat k jednotlivým zdrojům a individuálně kalkulovat dopravné. Pro různé trasy by bylo možné stanovit různé přepravní sazby, protože například plavba v blízkosti rovníku má vyšší nároky na elektrickou energii na chlazení než plavba v chladnějších regionech. Technologicky by se tato úloha dala bez problémů řešit už s aktuálně dostupnou technikou. Například procesorový modul WAGO PFC200 umožňuje data z monitorování souběžně se zpracováním pomocí vlastního procesoru ukládat do cloudu. Takové monitorování je tak jako tak nezbytné k dokumentaci nepřerušeného chladicího řetězce, a tedy k provozní bezpečnosti reeferu.

Už jen finanční užitek, který by mohl vyplynout z optimalizace spotřeby paliva a prostojů, považují odborníci za natolik veliký, že se Evropská unie rozhodla podpořit projekt řízení námořního provozu „Sea Traffic Management“. Zabývá se přesnou synchronizací procesů v námořní plavbě pomocí komunikace, síťového propojení a velkých dat. Základní premisou projektu je to, že lodní data, která je třeba vzájemně koordinovat, budou k dispozici v cloudu tak, aby k nim mohly přistupovat ostatní lodě. Tím se otevírá cesta k bezpečnému pohybu po námořních cestách a připlouvání do přístavů v přesně stanovenou dobu a hlavně v optimálním pořadí. Ze synchronizované dopravy by těžili i provozovatelé přístavů. Mohli by se lépe připravit na připlouvající lodě, což by mělo za následek podstatně menší nároky na logistický prostor pro meziskladování a také kapacitu prostředků k odvozu zboží. Ani nákladní automobily a vlaky by tím pádem nemusely zbytečně čekat v dlouhých frontách na konkrétní lodě. Dohody tohoto druhu by se vyplatily jak finančně, tak z ekologického hlediska. „Navzdory všem výhodám se v lodní dopravě bohužel zatím neprosadily,“ říká prof. Watter, který v tomto kontextu zdůrazňuje, že pro provozní techniky na lodích je stále důležitější, aby dokázali správně interpretovat různé scénáře. Podle Wattera je nezbytné, aby posádka „dokázala správně odečítat data a vyvozovat z nich správná opatření.“ Tím myslí to, že automatizační systémy vyžadují kvalitní rozhraní mezi člověkem a strojem, tedy uživatelské rozhraní.

Snižování nákladů, ochrana životního prostředí a vyšší efektivita mají ale svoji cenu v podobě vyšších požadavků na kybernetickou bezpečnost. S rostoucí mírou digitalizace, síťového propojení a komunikace mezi souší a loděmi roste i nebezpečí zneužití dat a kybernetických útoků. Každý, kdo mluví o koncepci Maritime 4.0, musí proto vždy hovořit i o kybernetické bezpečnosti. Ta ale znamená mnohem víc než jen zabezpečení lodi proti kybernetickým útokům, zahrnuje i provozní bezpečnost samotné lodě. Z tohoto hlediska je naprosto nezbytné, aby data přenášená mezi souší a lodí byla spolehlivě šifrována – jen tak je možné pomocí vhodných technologií ochránit loď, posádku i životní prostředí. Jako příklad můžeme uvést regulaci přístupových bodů a doby přístupu nebo používání řídicích systémů, které jsou založené na koncepci „IT security by design“ a zároveň dokážou fungovat jako dočasná paměť při případném přerušení spojení mezi souší a mořem.

S ohledem na závažné důsledky lodních havárií je v této souvislosti poněkud překvapivé, že současné znění německého zákona o zabezpečení IT nezahrnuje do kritické infrastruktury (KRITIS) na rozdíl od zásobování energií a vodou na souši také lodní dopravu. Na kybernetickou bezpečnost je třeba pohlížet jako na jakýsi „závod“ mezi výrobci, hackery a provozovateli. Aby bylo možné flexibilně reagovat na nové hrozby, je první volbou otevřený operační systém, protože open-source produkty nejsou závislé na jediném výrobci. Otevřené systémy naopak používá mnoho programátorů, kteří dokážou rychleji rozpoznat mezery v zabezpečení a spolupracovat na jejich vylepšování. Rodina procesorových modulů WAGO PFC je proto založena na operačním systému Linux^® s rozšířením pro podporu provozu v reálném čase. Tento systém poskytuje už ve výchozím stavu běžné funkce pro zabezpečení proti kybernetickým útokům, není závislý na jednom výrobci a umožňuje budoucí rozšiřování.

Text: Thorsten Sienk, Norman Südekum a Eva Banholzer | WAGO

Fotografie: Thorsten Sienk | WAGO