Die rasanten Entwicklungen in der Sensortechnik, die verbesserte Konnektivität auf See und immer intelligentere, KI-basierte Automatisierungsanwendungen sind Gründe für das steigende Interesse an hochautomatisierten, teilautonomen und komplett autonom fahrenden Schiffen.

Automatisierungskonzepte, die auf maschinellem Lernen (ML) und Künstlicher Intelligenz (KI) basieren, ermöglichen inzwischen eine Vielzahl von Anwendungen. Einige davon sind in der maritimen Industrie bereits Alltag. So fahren Schiffe mit Hilfe von Assistenzsystemen teilautonom oder werden mittels Automatisierungstechnik vom Festland ferngesteuert. Der Mensch übernimmt je nach Grad der Automatisierung Teilaufgaben oder ist nur noch als Supervisor für die Überwachung des Systems zuständig. Der Nutzen solcher Konzepte für die maritime Industrie: Eine softwarebasierte Schiffsintelligenz (KI) kann menschliche Fehler reduzieren und Kollisionen oder Seeunfälle verhindern. Zudem werden Crew und Schiffsführer entlastet und können andere Aufgaben übernehmen. Durch optimale Navigationsrouten wird der Treibstoffverbrauch verringert. Dies senkt die Kosten und schont die Umwelt. Durch eine KI-basierte, vorausschauende Instandhaltung lassen sich zudem Reparaturen rechtzeitig initiieren und Ausfallzeiten auf ein Minimum reduzieren.

Für die Realisierung teilautonomer, ferngelenkter oder autonomer Schiffe müssen jedoch eine Vielzahl von Komponenten zusammenspielen. Zum einen die Sensorik, die den Schiffszustand und die Umgebung überwacht sowie die GPS-Navigation, die zu jedem Zeitpunkt den genauen Standort des Schiffes ermittelt. Daneben sind es komplexe Steuerungsalgorithmen, die aufgrund der vorhandenen Daten Entscheidungen treffen, sowie eine Visualisierung, die den Menschen an Bord und jenen auf der virtuellen Brücke an Land alle wichtigen Informationen vermittelt. Unerlässlich ist ebenfalls eine ausfallsichere Verbindung zwischen den Systemen am Schiff und an Land sowie der Echtzeitdatenaustausch zwischen Systemen verschiedener Hersteller und unterschiedlicher Plattformen. Die Kombination der Bachmann-Steuerung mit der Connext-Software des kalifornischen Herstellers für autonome Systeme, Real-Time Innovations (RTI), bietet die Voraussetzung für eine flexible und ausfallsichere Automatisierungsplattform zur Vernetzung verteilter Systeme. Die RTI-Software unterstützt mit Data Distribution Service (DDS) einen offenen Standard für den Nachrichtenaustausch mit hoher Datenkonnektivität und skalierbarer Architektur für Echtzeitanwendungen. Durch DDS kommunizieren alle Steuerungen in Echtzeit und direkt miteinander. Die ständige Verfügbarkeit aktueller Daten bildet die Basis für zuverlässige, autonom gesteuerte Vorgänge.

Der Mensch muss verstehen, was die Maschine macht

Trotz all der Technologie arbeiten auch in der autonomen Schifffahrt noch immer Menschen. Leider sind immer noch viele Automatisierungskonzepte nicht darauf ausgerichtet, Menschen aktiv in den Prozess einzubeziehen. Einige davon können zum Beispiel nur ein- oder ausgeschaltet werden oder laufen als Assistenzsysteme im Hintergrund, ohne dass der Schiffsführer sich derer bewusst ist. Dabei ist es wichtig, dass der Mensch versteht, was die Maschine gerade macht und warum. Nur so kann sichergestellt werden, dass die Crew an Deck oder an Land die Vorgänge auf dem Schiff überwachen und falls notwendig angemessen reagieren kann. Zudem müssen bestimmte Vorgänge trotz Automatisierung weiterhin trainiert werden, um sie nicht zu verlernen. So kann zwar ein Assistenzsystem bestimmte Manöver selbstständig durchführen, der Schiffsführer muss aber jederzeit in der Lage sein, einzugreifen oder zu übernehmen. Auf ein regelmäßiges Training der Crew darf also auch im Fall von autonomen Schiffen nicht verzichtet werden.

Autor
Ronald Epskamp, Manager Business Unit Maritime