Tematy
Big Data dla dużego gracza

Wraz z programem Przemysł morski 4.0, Big data melduje się na pokładach największych jednostek marynarki handlowej.

Podczas gdy Przemysł morski 4.0 coraz bardziej zaznacza swoją obecność w automatyzacji produkcji, systemy cyberfizyczne i struktury sieciowe w chmurze, służące do optymalizacji pracy statków, będą jeszcze przez jakiś czas się rozwijać. Przede wszystkim przedstawiciele przemysłu stoczniowego w Niemczech są przekonani, że Przemysł morski 4.0 daje perspektywę niezwykłego wzrostu efektywności w marynarce handlowej. Czy przyszłość niemieckiego przemysłu wygląda tak różowo? Oto lista dostawców na całym świecie, zgodnie z danymi Zrzeszenia Niemieckiego Przemysłu Maszynowego. Co naprawdę daje żegludze Big Data i jakie nowe wyzwania przynosi?

Automatyzacja wkracza na pokład:

efektywna energetycznie eksploatacja poprzez połączenie podsystemów w sieć
odczyt danych ze statku i sterowanie dzięki dostępowi zdalnemu z lądu
Cięcie kosztów – żegluga bezzałogowa
ocena danych meteorologicznych i dostosowanie trasy dla redukcji zużycia paliwa
Redukcji kosztów, ochronie środowiska oraz wzrostowi efektywności towarzyszy ryzyko cyberprzestępstw i kradzieży danych.

Przed sądem i na pełnym morzu nasz los jest w rękach Boga. Ta przysłowiowa mądrość nie przestała być aktualna nawet w XXI wieku. Tak, jak przed sądem nigdy nie jesteśmy pewni końcowego orzeczenia, podobnie na wzburzonym morzu mogą mieć miejsce nieprzewidywalne zdarzenia: nawet gdy statki podążają określoną trasą, są samotne w obliczu sił natury, a także ataku piratów i zdane tylko na niezawodność techniki. Jedni mówią o dodatkowych zabezpieczeniach i bezawaryjności, inni opowiadają o tym, jak bezzałogowa żegluga może wyeliminować ryzyko pirackich ataków, w których chodzi przecież o wpłacenie okupu za zakładników, nie o sam towar. Czy bezzałogowe systemy transportowe, które są już teraz ogólnie przyjęte w logistyce, zapełnią teraz morza całego świata?

Eksperci są zgodni: Big Data skrywa ogromny potencjał

Zdalnie sterowane frachtowce na wodach międzynarodowych to jeszcze muzyka przyszłości. Jest ona jednak coraz lepiej słyszalna, bo coraz więcej automatyki stosuje się w żegludze, co sprawia, że niemożliwe staje się możliwe. Chodzi tu na przykład o połączenie w sieć podsystemów, a w efekcie harmonijną i efektywną energetycznie pracę urządzeń na pokładzie, albo o zdalny dostęp z lądu dla odczytu danych dot. statku, a przede wszystkim dla sterowania jego pracą. Mniej personelu na pokładzie czy rejsy bezzałogowe? Znawcy branży, jak np. Hauke Schlegel, dyrektor zarządzający Stowarzyszenia Niemieckich Techników Mechaników, „Systemy i wyposażenie żeglugi morskiej”, jest przekonany, że za ideą Big Data skrywa się ogromny potencjał. Skorzysta na tym przede wszystkim niemiecka gospodarka morska jako numer jeden wśród dostawców na całym świecie – i to cieszy H. Schlegela najbardziej.

Podczas gdy w najbliższej przyszłości należy się liczyć z tym, że nadmierna zdolność produkcyjna przyczyni się do zamykania stoczni, przede wszystkim w Chinach, Japonii oraz Korei, niemieccy budowniczowie maszyn i integratorzy systemów płyną po spokojniejszych wodach, odnotowując przyzwoite i stabilne zyski. W 2016 roku obrót przekroczy przewidywalnie dwanaście miliardów Euro. Cyfrowa rewolucja jako następna szansa? Co można by było osiągnąć, gdyby w żegludze stosowano najnowszą technikę? Przyjrzyjmy się dokładniej efektywności, ochronie środowiska i bezpieczeństwu przemysłu morskiego.

Cięcie kosztów – żegluga bezzałogowa

Dostawcy usług frachtowych działają pod silną presją optymalizacji kosztów. Przyczyna jest jedna: na wodach kursuje zbyt dużo statków o dużym tonażu. Jest to efekt gorących spekulacji w latach 2004 – 2009. Wynikają z tego nadwyżki zdolności produkcyjnej i związany z tym spadek cen. Dostawcy usług transportowych próbują więc utrzymać rentowność poprzez obniżenie kosztów. Jeśli trzeba obniżyć koszty, zawsze najpierw myśli się o redukcji kosztów personalnych, także w przedsiębiorstwach żeglugowych. Dla nich oznacza to: oszczędzać na ilości czy na jakości. Czyli albo przedsiębiorstwo zredukuje ilość personelu na pokładzie, albo zatrudniona zostanie załoga o niższych kwalifikacjach elektrotechnicznych, co jednak "uderzy mniej po kieszeni".

Oba scenariusze można zrealizować stosując automatykę. Systemy automatyki są w stanie przejąć zadania, które wcześniej były wykonywane przez ludzi. Są one wyposażone w funkcje zdalnego sterowania, które umożliwiają specjalistom na lądzie odczytywanie danych, aby poinstruować personel na statku, co ma robić. Gdyby jednak liczba personelu na pokładzie miała osiągnąć zero i statek podróżowałby w sposób autonomiczny, oznaczałoby to dalsze korzyści – niepotrzebne okazałyby się podsystemy, takie jak oczyszczalnia ścieków, klimatyzacja lub odsalanie wody. Możliwa byłaby również redukcja kosztów paliwa o 10%, ponieważ armator uniknąłby wydatków na część mieszkalną dla załogi.

Kalkulacja kosztów

Z załogą lub bez załogi: na statku są też inne niż część mieszkalna obszary, które mogłyby działać bardziej efektywnie. Pomiar, analiza, podejmowanie działań – o to przecież chodzi, Przemysł morski 4.0 oferuje wiele możliwości. Dla zilustrowania, spójrzmy na zarządzanie budynkiem – dzięki akwizycji danych i rozbudowanej sieci poziom zużycia i koszty mogą zostać ustalone i zoptymalizowane z dokładnością do jednego pomieszczenia. Podobne pomiary nie są wykonywane na kontenerowcach. Przy czym różne kontenerowce generują różne koszty transportu. Dlaczego – przy całej standaryzacji wymiarów kontenerowca – ładunek nie jest równy ładunkowi? Wyjaśnimy to na przykładzie jednostki "Reefer".

„Reefer“ to branżowe określenie kontenerowca chłodniczego. Jest on chłodzony zimnym powietrzem pochodzącym albo z urządzenia chłodniczego montowanego na statku, albo z własnego urządzenia chłodniczego, które pobiera przecież energię z sieci pokładowej. W obu przypadkach chłodzenie ma bezpośredni wpływ na zużycie paliwa, ponieważ generator musi wytworzyć więcej energii elektrycznej i w efekcie wymaga więcej mocy. To oczywiste, że kontenerowiec chłodniczy generuje wyższe koszty transportu niż jednostki innego rodzaju. W codziennej praktyce koszty infrastruktury są rozłożone równomiernie na wszystkie załadowane kontenerowce. Gdyby dzięki jakiejś integrującej technice sieciowej można było ustalić, jakie jest faktyczne zapotrzebowanie na energię takiej jednostki, możliwe byłoby przeprowadzenie zindywidualizowanej kalkulacji kosztów transportu oraz ich rozłożenie zgodnie z rzeczywistymi potrzebami. Na przykład dla różnych tras można by zdefiniować różne taryfy za fracht, bo kursy w strefie równikowej oznaczają znacznie wyższe zużycie prądu niż w chłodniejszych strefach. Przy dzisiejszym poziomie rozwoju techniki takie zadania można łatwo wykonać. Sterowniki PFC200 z WAGO umożliwiają na przykład, poza właściwą pracą procesora, przechowywanie danych dla ich monitorowania poza chmurą. Taki monitoring jest konieczny, chociażby dla udokumentowania nieprzerwanego łańcucha chłodniczego, a tym samym bezpieczeństwa pracy kontenerowca chłodniczego.

Planowanie tras – zamiast pruć na pełnym gazie przez oceany

Innym przykładem zalet, wynikających ze ścisłego połączenia danych w sieć, jest pomiar zużycia paliwa. Jeśli trasa statku przebiega w okolicy obszarów o niskim ciśnieniu atmosferycznym, zużycie paliwa zmniejsza się. Analiza danych dot. pogody ma zatem sens nie tylko pod kątem bezpieczeństwa. Taki sam cel ma przetwarzanie informacji z portów. „Po co płynąć pełną parą do portu, w którym będę potem długo stał na redzie?” – pyta prof. dr inż. Holger Watter, rektor Uniwersytetu we Flensburgu. Mając na uwadze możliwie niewielkie zużycie paliwa, byłoby znacznie lepiej, gdyby jednostka dostosowywała swoją prędkość tak, aby wpłynąć do portu we właściwym czasie i od razu przystąpić do obsługi logistycznej.

Korzyści finansowe, które można by osiągnąć dzięki optymalizacji zużycia paliwa i czasu postoju w portach, są tak cenione przez ekspertów, że Unia Europejska zaczęła finansować projekt „Sea Traffic Management“. Projekt ten dotyczy koordynacji żeglugi za pomocą komunikacji, połączenia w sieć i Big Data. Ideą projektu jest udostępnianie w chmurze danych ze statków, które mają być ze sobą skoordynowane, tak, aby inne jednostki również miały dostęp do danych. Dzięki temu statki będą się bezpiecznie mijały i wpływały do portów we właściwym czasie i we właściwej kolejności. Również operatorzy portowi skorzystają z harmonijnej obsługi statków. Będą oni mogli przygotować się na przybycie konkretnej jednostki, zarezerwować znacznie mniej przestrzeni na przeładunek oraz mniej mocy przerobowych na transportu towarów. Także samochody ciężarowe i pociągi nie musiałyby czekać na swoją kolej. Koordynacja tego rodzaju to nie tylko ukłon w stronę środowiska naturalnego, lecz także wymierna oszczędność kosztów. „Mimo to, nie jest ona jeszcze zwyczajem w transporcie morskim” – profesor Watter podkreśla, że dla techników transportu morskiego coraz ważniejsza staje się prawidłowa interpretacja różnych scenariuszy. „Prawidłowe odczytywanie danych i podejmowanie właściwych działań", mówi prof. Watter, to pole do popisu dla automatyki z jej wieloma funkcjonalnościami.

Przemysł morski 4.0 wymaga więcej cyfrowego bezpieczeństwa

Mostek kapitański stał się już dawno temu centrum sterowania, w którym spotykają się wszystkie dane. Są to zarówno dane dotyczące nawigacji, komunikacji, informacji o ładunku, jak i dane administracyjne: na przykład certyfikaty rejestracji lub deklaracje przewozu towarów. Dzięki elektronicznym kartom morskim lub automatycznym systemom identyfikacji (AIS) nawet na mostku można zauważyć, że w cyfryzacji na pełnym morzu nastąpił ogromny postęp. Ten trend staje się bardzo wyraźny, podobnie jego możliwości: czy Big Data będzie stosowana na statkach największych graczy? Tak, to się opłaca!

Obniżenie kosztów, ochrona środowiska i poprawa efektywności mają niestety swoją cenę: są to wyraźnie podwyższone wymagania w zakresie cyberbezpieczeństwa. Bowiem wraz z rozwojem cyfryzacji, łączeniem systemów w sieć, a zwłaszcza z coraz bardziej intensywną komunikacją statek-ląd, wzrasta ryzyko cyberprzestępstw i kradzieży danych na pokładzie. Kto powiedział „Przemysł morski 4.0”, musi też powiedzieć „cyberbezpieczeństwo”. Oznacza to jednak dużo więcej niż samo bezpieczeństwo pracy statku – zabezpieczenie przed cyberatakami. Dzięki odpowiednim technologiom można chronić statek, załogę i środowisko naturalne, szyfrując dane przesyłane między statkiem a lądem, ściśle regulując miejsca i czas dostępu do danych lub stosując sterowniki z funkcją „IT-Security by Design“, które w razie zerwania połączenia między lądem a morzem mogą też funkcjonować jako pamięć podręczna.

Cyberbezpieczeństwo – wyścig bez końca

Awarie statków pociągają za sobą poważne konsekwencje. Zaskakujący jest w tym kontekście fakt, że obecna wersja ustawy o bezpieczeństwie informatycznym nie zalicza pracy statku do infrastruktury krytycznej – w przeciwieństwie do energetyki i zaopatrzenia się w wodę na lądzie. W rzeczywistości cyberbezpieczeństwo to ciągły wyścig producentów, hakerów i operatorów. Aby móc elastycznie reagować na nowe zagrożenia, pierwszym wyborem jest otwarty system operacyjny. Produkty Open-Source nie są zależne jedynie od producenta, są one używane równocześnie przez wielu programistów, którzy szybciej dostrzegają luki w systemach zabezpieczeń i wspólnie pracują nad ich naprawą. Dlatego rodzina sterowników PFC z WAGO została opracowana na podstawie systemu Linux® do aplikacji czasu rzeczywistego, który oferuje popularne funkcje z możliwością rozszerzenia.

Tekst: Thorsten Sienk, Norman Südekum oraz Eva Banholzer | WAGO

Fotografia: Thorsten Sienk | WAGO

WAGO w praktyce

Zadowoleni klienci i ciekawe tematy o Przemyśle Morskim 4.0

Zadowoleni klienci i ciekawe tematy – więcej o Przemyśle Morskim 4.0

Wywiad

Zadanie domowe z Przemysłu morskiego 4.0

Budowniczy statków, integratorzy systemów i armatorzy zachwycają się możliwościami, jakie oferuje Przemysł morski 4.0. Prof. Dr Karl-Heinz Niemann rozmawia z WAGO o szansach i wyzwaniach.

Wywiad

Zdalny dostęp na pełnym morzu

Co się stanie, jeśli zdalny dostęp będzie możliwy aż do poziomu maszynowni? Odpowiedzi udzieli Andrea Grün z DVN-GL.

Przemysł okrętowy i morski

Bezpieczeństwo danych na pełnym morzu

WAGO oferuje efektywne rozwiązania dla ochrony przed naruszeniem lub kradzieżą danych przez hakerów, sabotażystów lub szpiegów, do zastosowania na pełnym morzu.

To może Cię zainteresować

Powiązane tematy i rozwiązania

Przemysł morski 4.0, sterowanie napędem czy zarządzanie ładunkiem frachtowym i cargo – w ofercie WAGO dostępnych jest wiele rozwiązań na każde morskie wyzwanie.

Alarm i monitorowanie

Niezawodne przetwarzanie sygnałów

Archiwizacja, przetwarzanie i wizualizacja danych oraz alarm w razie włamania: systemy alarmowe i monitoringu na bazie techniki WAGO idealnie sobie z tym radzą.

Sterowanie napędem

Gotowi na wyzwania przyszłości

Przyszłość w przemyśle okrętowym należy do inteligentnych systemów automatyki. Produkty WAGO to dla użytkownika gwarancja bezpieczeństwa.

Wciągarki pokładowe i żurawie

Bezpieczeństwo przez całą dobę

Bezpieczne rozwiązania, niewymagające serwisowania, dzięki którym w każdym momencie można uruchomić holownik czy dźwig: produkty WAGO sprawdzają się również w trudnych warunkach środowiskowych.

Systemy automatyki w kabinach

Komfort i bezpieczeństwo

Dostępne cenowo i niezawodne systemy wtykowe WAGO są podstawowym elementem elektrycznej instalacji pokładowej, zapewniającej komfort i bezpieczeństwo w trakcje rejsu.

Tematy Big Data dla dużego gracza