Автономное грузовое судно - Autonomous cargo ship

Автономные грузовые суда, также известный как автономные контейнеровозы или же морские автономные надводные корабли (МАСС), находятся суда без экипажа этот транспорт либо контейнеры или же насыпной груз над судоходными водами с минимальным вмешательством человека или без него. Различные методы и уровни автономии могут быть достигнуты посредством мониторинга и дистанционного управления с ближайшего пилотируемого корабля, берегового центра управления или через искусственный интеллект и машинное обучение, позволяя судну самому определять курс действий.[1][2]

По состоянию на 2019 год в разработке находилось несколько проектов автономных грузовых кораблей, самым известным из которых является строительство MVЯра Биркеланд. Планируется, что Yara Birkeland выйдет на испытания в 2019 году и начнет работу в 2020 году.[3] Некоторые представители судоходной отрасли рассматривают автономные грузовые суда как следующий логический шаг в морское судоходство, отмечая общую тенденцию автоматизации задач и сокращения экипажей кораблей. В 2016 году Оскар Левандер, Rolls-Royce Вице-президент по морским инновациям заявил: «Это происходит. Это не в том случае, а когда. Технологии, необходимые для создания удаленных и автономных кораблей, в реальности существуют ... Мы увидим корабль с дистанционным управлением в коммерческом использовании к концу десятилетие ".[4]

Другие остались более скептичными, например, генеральный директор крупнейшей судоходной компании в мире, Сорен Скоу из Maersk который отметил, что не видит преимуществ удаления и без того сокращенных экипажей с судов, добавив: «Я не ожидаю, что нам будет разрешено плавать на 400-метровых контейнеровозах и весом 200000 тонн без каких-либо людей на борту […] Я не думаю, что это будет драйвер эффективности, не в мое время ».[5][6] Проблемы регулирования, безопасности, права и безопасности рассматриваются как самые большие препятствия на пути к созданию автономных грузовых судов.[7]

Определение

В Комитет по безопасности на море на Международная морская организация (IMO) предложила предварительное определение автономных судов как Морские автономные надводные корабли (МАСС) который включает в себя степени автономности, которые корабль может работать независимо от человеческого взаимодействия:[8]

  • Степень первая: судно с автоматизированными процессами и поддержкой принятия решений: моряки находятся на борту, чтобы управлять системами и функциями судна и управлять ими. Некоторые операции могут быть автоматизированы и иногда без надзора, но на борту есть моряки, готовые взять на себя управление.
  • Степень два: Дистанционно управляемое судно с моряками на борту: Судно управляется и управляется из другого места. Моряки доступны на борту, чтобы взять под контроль и управлять системами и функциями судна.
  • Степень третья: Дистанционно управляемое судно без моряков на борту: Судно управляется и управляется из другого места. На борту нет моряков.
  • Степень четвертая: полностью автономный корабль: операционная система корабля способна сама принимать решения и определять действия.

Концепции

Исследователи из Университет Тромсё предложили различные концепции того, как можно организовать полуавтономное и полностью автономное плавание.[1]

Система Master-Slave предполагает, что один пилотируемый «главный» корабль используется для координации и наблюдения за группой беспилотных автономных «подчиненных» кораблей, следующих за ним. Персонал с традиционной морской подготовкой, инженерно-технической подготовкой и обучением в области ИКТ будет присутствовать, чтобы справиться с внезапными событиями, такими как нарушение связи, пожар или поисково-спасательные операции. В Капитан на суше Система предусматривает, что корабли могут контролироваться и управляться обученным береговым экипажем в командном центре. Аудиовизуальные технологии помогут команде ориентироваться в окружающей среде. Это позволило бы кораблю быть полностью автономным в районах с низкой проходимостью, но управлять им из командного центра в зонах с высокой проходимостью, таких как Суэцкий канал или же Малаккский пролив. Полностью автономная работа позволит кораблю плыть без какого-либо вмешательства человека, собирая информацию и данные из окружающей среды и принимая решение на их основе. Он также может отправлять и получать навигационные и позиционные данные от других автономных кораблей, подобных бортовая система предотвращения столкновений, позволяя при необходимости предпринять безопасные действия.[1]

Технологии

Смотрите также: Автономные роботы

Автономные суда достигают автономии за счет использования технологий, аналогичных найденным в автономные автомобили и автопилоты. Датчики предоставляют данные с помощью камер инфракрасного и визуального спектра, дополненных радар, сонар, лидар, GPS и АИС который сможет предоставлять данные для использования в навигации. Другие данные, такие как метеорологические данные и системы глубоководной навигации и движения с берега, помогут судну построить безопасный курс. Затем данные будут обрабатываться системами искусственного интеллекта либо на борту самого судна, либо на берегу, предлагая оптимальный маршрут и схему принятия решений.[9]

Потенциальные выгоды

Безопасность при эксплуатации

Согласно исследованию, проведенному Allianz По оценкам, в 2018 году от 75% до 96% несчастных случаев на море вызваны человеческими ошибками, такими как усталость сотрудников, ошибки личного суждения, халатность и недостаточная подготовка. В 2018 году в результате человеческой ошибки погибло 2712 человек, что составило 1,6 миллиарда долларов убытков с 2011 по 2016 год, при этом на долю грузовых судов приходилось 56% всех потерянных судов.[10] Работа на палубе, например во время швартовки, по оценкам, в 5–16 раз опаснее, чем работа на берегу.[11] Некоторые утверждают, что введение полностью автономных и полуавтономных судов уменьшит количество и серьезность этих аварий как из-за нехватки экипажа на борту, так и из-за лучшей производительности, которую обеспечивают автономные системы.[1][12]

Снижение затрат

Согласно исследованию, проведенному Технический университет Дании, по оценкам, член экипажа на борту обходится в виде заработной платы, страховки и обеспечения на борту около 1 миллиона датских крон или 150 000 долларов в год,[13] при этом расходы на экипаж обычно составляют около 20–30% от общей стоимости перевозки грузового судна. Полуавтономные или полностью автономные суда потенциально могут снизить и устранить эти расходы, создавая стимул для судоходных компаний, которые стремятся к снижению затрат на все более конкурентном рынке. Однако автономные суда могут увеличивать расходы на сушу в виде крупных авансовых инвестиций и содержания центров управления и операций, датчиков, серверов данных и средств связи, таких как спутники с высокой пропускной способностью.[14]

Энергоэффективность и воздействие на окружающую среду

Удаление человеческих экипажей позволит строить корабли без судовых сооружений, необходимых для работы человека, таких как мостик, или для жизни людей, таких как спальные помещения, водопровод, столовая и электрическая проводка, что снижает вес и повышает надежность. Это позволит строить автономные корабли легче и использовать меньший размер экипажа, уменьшая расход топлива и воздействие на окружающую среду.[15]

Пиратство

Rolls Royce утверждает, что низкотехнологичный пиратство активность, направленная на корабли и их экипажи, уменьшится в результате того, что суда станут автономными. Суда могут быть сконструированы таким образом, чтобы на них было сложно попасть на борт, а доступ к грузовым помещениям и ручное управление были бы недоступны. В случае пиратства центры управления могут обездвижить корабль или заставить его идти определенным курсом, пока военно-морские власти не смогут добраться до него. Утверждается, что без присутствия команды для удержания заложников и выкупа грузовые суда являются менее ценными целями для пиратов.[16]

Возможные проблемы

Надежность

В настоящее время большинство экипажей на борту коммерческих грузовых судов в основном состоит из штурманов и экипажей двигателей, которые обслуживают двигательные установки, вспомогательные механизмы, генераторы для производства электроэнергии, сепараторы, насосы, систему охлаждения. Эти системы зачастую довольно сложны и требуют регулярного обслуживания. Повышение избыточности рассматривается как решение либо за счет наличия двух систем двигателя, либо за счет использования различных методов движения, которые содержат меньше движущихся частей, таких как электричество. MVЯра Биркеланд.[17]

Регулирование

Международное регулирование рассматривается как одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются автономные суда. Правило 5 в Международные правила предотвращения столкновений судов в море (COLREG) требует присутствия наблюдателя, чтобы избежать столкновений и Международная конвенция по охране человеческой жизни на море (СОЛАС) требует, чтобы суда были в состоянии оказывать помощь в поисково-спасательных операциях, например, подбирать выживших в случае кораблекрушения. Без людей на борту автономных судов соблюдение этих правил будет сложной задачей. ИМО начала работу по пересмотру тех частей трактатов, которые касаются автономного судоходства.[18] тем не менее, некоторые утверждают, что работа идет слишком медленно, так как создаются новые и автономные корабли уже готовятся к запуску.[19]

Информационная безопасность

Кибератаки стали усиленной угрозой в морском судоходстве, где хакерам удалось взломать такие системы, как AIS, используя дешевые глушилки для подделки GPS сигналы и взлом серверов контейнерных терминалов с целью получения грузовых манифестов.[20] Морскую отрасль критикуют за неспособность идти в ногу с технологическими инновациями, отставание на 10–20 лет от других отраслей и за то, что компьютерные сети остаются незащищенными и открытыми для вторжений. организованная преступность и государственные субъекты.[21]

Из-за растущей зависимости от информационных и коммуникационных технологий на полу- и полностью автономных судах, информационная безопасность становится еще более серьезной проблемой, которую необходимо решить компаниям. Бортовые средства управления и данные могут быть скомпрометированы и уязвимы для кибератак, поскольку автономные корабли требуют постоянного соединения для обеспечения мониторинга и контроля. Сложность конструкции корабля с различными компонентами от разных поставщиков может затруднить обнаружение и предотвращение кибератак. Если автономный корабль подвергнется кибератаке, восстановление контроля над кораблем может стать затруднительным из-за отсутствия на борту экипажа, который мог бы взять управление в свои руки вручную. Для решения этой проблемы предлагаются специальные системы и оценки рисков для автономных судов.[22]

Другая проблема заключается в том, что из-за увеличения объема передачи данных между кораблями и береговыми командными центрами увеличивается и вероятность «перегрузки данных», когда будут производиться и передаваться огромные объемы необработанных данных. Чтобы добиться более эффективного использования емкости хранения и связи, необходимы интеллектуальные схемы предварительной обработки и сжатия, чтобы снизить вероятность «перегрузки данных».[1]

Проблемы безопасности при внедрении

Автономные корабли могут повысить безопасность за счет сокращения человеческих ошибок в долгосрочной перспективе, но в течение длительного периода перехода к автономным судам они будут работать вместе с судами, управляемыми людьми. То, как они будут взаимодействовать друг с другом, может создать трудности в отношении того, кто должен действовать, если корабли находятся на курсе столкновения, или как небольшие суда, такие как низкотехнологичные рыболовные суда, могут взаимодействовать с автономными судами.[23]

Ответственность и правовые вопросы

Если произойдет авария с автономным судном, выяснение того, кто будет нести ответственность, создаст сложную задачу, так как в этом могут быть виноваты несколько сторон, например, компания, поставщик программного обеспечения, поставщик оборудования или береговые станции мониторинга. Исторически предполагается, что капитаны полностью командуют кораблями и первыми подвергаются проверке, если что-то действительно происходит. Без четкого руководителя роль международного регулирования заключается в том, чтобы определять, кто в конечном итоге несет ответственность за любые инциденты с автономными судами.[24]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Батальден, Бьорн-Мортен; Лейкангер, Пер; Широкий, Питер (2017). «К автономным морским операциям». Международная конференция IEEE 2017 года по вычислительному интеллекту и виртуальным средам для измерительных систем и приложений (CIVEMSA). С. 1–6. Дои:10.1109 / CIVEMSA.2017.7995339. ISBN  978-1-5090-4253-1.
  2. ^ «Некоторые компании, работающие с автономными лодками». nanalyze.com. Нанализ. 7 мая 2019. Получено 2 октября 2019.
  3. ^ Саввидес, Ник (6 июня 2019 г.). «Революция в области внутреннего судоходства зависит от успеха Yara Birkeland». Cargowaves.com. FreightWaves, Inc. Получено 29 сен 2019.
  4. ^ Левандер, Оскар (21 июня 2016 г.). «Rolls-Royce публикует видение будущего удаленных и автономных перевозок». Rolls-Royce. Получено 30 мая 2019.
  5. ^ Винберг, Кристиан (15 февраля 2018 г.). «Генеральный директор Maersk не может представить себе самопарусные коробчатые корабли при его жизни». Bloomberg. Получено 30 мая 2019.
  6. ^ «В Maersk автономность - не следующая важная задача». Морской Исполнительный. Получено 30 мая 2019.
  7. ^ «Обзор безопасности и судоходства 2018» (PDF). Allianz Global Corporate & Specialty. 2018. Получено 30 мая 2019.
  8. ^ «Комитет по безопасности на море (MSC), 100-я сессия, 3–7 декабря 2018 г.». Международная морская организация. Получено 30 мая 2019.
  9. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных кораблей» (PDF). Датский технический университет. Получено 30 мая 2019.
  10. ^ «Обзор безопасности и судоходства 2018» (PDF). Allianz Global Corporate & Specialty. 2018. Получено 30 мая 2019.
  11. ^ Primorac, B.B .; Парунов, Дж. (2016). «Обзор статистических данных о судовых авариях». Г.С. и Сантос (ред.). Морские технологии и инженерия 3.
  12. ^ Денсфорд, Финк. «Освободите палубу от человека: как автономные судоходные суда могут изменить водные пути». Получено 30 мая 2019.
  13. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных кораблей» (PDF). Датский технический университет. Получено 30 мая 2019.
  14. ^ Беннингтон-Кастро, Джозеф. «Корабли-роботы принесут большую пользу и выведут капитанов на берег». Новости NBC. Получено 30 мая 2019.
  15. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных кораблей» (PDF). Датский технический университет. Получено 30 мая 2019.
  16. ^ Левандер, Оскар (февраль 2017 г.). «Автономные корабли в открытом море». IEEE Spectrum. 54 (2): 26–31. Дои:10.1109 / MSPEC.2017.7833502.
  17. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных кораблей» (PDF). Датский технический университет. Получено 30 мая 2019.
  18. ^ «ИМО делает первые шаги для решения проблемы автономных судов». Международная морская организация. Получено 30 мая 2019.
  19. ^ Максвелл, Хизер. «Каковы нормативные барьеры для автономных судов?». Безопасность4Море. Получено 30 мая 2019.
  20. ^ Уолш, Дон (июль 2015 г.). «Морская кибербезопасность: впереди мелководье?». Труды военно-морского института США. 141 (7): 4.
  21. ^ Л. Капони, Стивен; Б. Бельмон, Кейт (январь 2015 г.). «Морская кибербезопасность: растущая угроза остается без ответа». Журнал права интеллектуальной собственности и технологий. 27 (1): ф.
  22. ^ Кацикас, Сократис К. (2017). «Кибербезопасность автономного корабля». Материалы 3-го семинара ACM по киберфизической безопасности систем. ACM: 55–56. Дои:10.1145/3055186.3055191. ISBN  9781450349567. Получено 30 мая 2019.
  23. ^ Бланке, Могенс; Энрикес, Майкл; Взрыв, Якоб. «Предварительный анализ автономных кораблей» (PDF). Датский технический университет. Получено 30 мая 2019.
  24. ^ «Обзор безопасности и судоходства 2018» (PDF). Allianz Global Corporate & Specialty. 2018. Получено 30 мая 2019.