هوشمندسازی در صنعت حمل‌ونقل دریایی

 

به عنوان اولین عامل می‌توان به ظهور ابرکشتی‌ها در صنعت کشتیرانی اشاره کرد. این مسئله از اقدام هوشمندانۀ شرکت کشتیرانی مرسک در زمینۀ سفارش ساخت ابرکشتی‌ها با ظرفیت بیش از 18هزار TEU1 «کلاس تریپل‌اییEEE » در خلال سال‌های بروز بحران در اقتصاد جهانی آغاز شد. در ارائۀ این طرح دو هدف اصلی مدنظر بود؛ ابتدا بیشینه‌سازی صرفه‌جویی در مقیاس و ابعاد کشتی و سپس صرفه‌جویی در مصرف سوخت. این پیشتازی با پیروی برترین خطوط کشتیرانی کانتینری جهان مانندGM, MSC و CMA همراه شد و سپس سایر خطوط کانتینری مطرح جهان نیز برای حفظ جایگاه و رقابت‌پذیری در بازار، به این روند روی آوردند. به نظر می‌رسد سه شرکت بزرگ اشاره شده با مشاهدۀ روند بازار و پیش‌بینی آینده به فکر اتحاد جهت متمرکزتر کردن ساختار بازار و تصاحب سهم بیشتری از آن افتادند. این موضوع موجب بروز عامل دوم رکود در صنعت حمل‌ونقل دریایی شد که در قالب موج دیگری از تحولات به پیدایش اتحادیه‌های کشتیرانی منتج گردید. عامل سوم با محقق نشدن رشد اقتصادی مورد پیش‌بینی در جهان همراه شد. عوامل مهم عدم رشد اقتصادی در جهان شامل؛ کاهش رشد اقتصادی چین، تحت‌الشعاع قرار گرفتن تجارت جهانی به علت جریان‌های محافظه‌کار اقتصادی در کشورهای توسعه‌یافته از جمله بریتانیا و آمریکا که به مقابله‌جویی با تحرکات جهانی‌سازی اقتصاد و پیمان‌های منطقه‌ای و جهانی برخاستند و نیز تحریم روسیه به عنوان عامل مهم دیگر به کاهش تجارت بین‌المللی دامن زده است.

امروز دیگر نباید مزیت رقابتی را صرفاَ از طریق نوآوری‌های پیوسته در بهبود عواملی چون صرفه‌جویی مقیاس در ظرفیت کشتی یا صرفه‌جویی در مصرف سوخت جستجو کرد. بهره‌جویی از فنّاوری‌های جدید، هوشمندسازی سامانه‌های مختلف عملیاتی کشتی، تمرکز بر تجهیزات حمل‌ونقل هوشمند (مانند کانتینر هوشمند مجهز به سامانه‌های هوشمند پلمپ و رهگیری دارای امکاناتی نظیرGPS، اندازه‌گیری دما، تشخیص ورود و خروج افراد به کانتینرها)، تغییر مدل‌های کسب و کار، سعی در نفوذ در روابط تجاری جوامع، جایگزینی جزیی یا کلی سوخت‌های دریایی متعارف کنونی با حامل‌های انرژی ارزان، تجدیدپذیر و پاک، برخی از راهکارهای نوین آینده هستند.

 

- مرزبانی و امنیت دریایی (استفاده از دوربین‌های مدار بسته و دید در شب همراه با سیستم‌های اعلام هشدار)؛

- عملیات نجات؛

- بازرسی سازه‌ها و تأسیسات دریایی (استفاده از زیردریایی‌های کنترلی برای بازرسی‌های زیرآبی و همچنین زیر دریایی‌های هوشمند جهت بازرسی داخل لوله‌ها و ...)؛

- مخابرات دریایی؛

- اکتشافات دریایی؛

- اقیانوس‌شناسی؛

- محیط‌زیست و شیلات (مانند استفاده از نرم‌افزارهای خاص جهت تخمین مسیر گسترش آلودگی‌های نفتی و یا مسیر حرکت ماهی‌ها).

- معماری، چیدمان و شبیه‌سازی عملکرد یکپارچه (تحلیل سیالاتی عملکرد اجزاء مختلف شناور به صورت یکپارچه و امکان بررسی نتایج اندرکنش آنها با یکدیگر مانند تحلیل میزان اثر داکت‌های استفاده شده اطراف پروانه بر عملکرد کشتی و یا هوشمندسازی بارگیری شناورها و یا تغییر تریم شناور در شرایط مختلف جوی به منظور افزایش راندمان و کاهش مصرف سوخت و یا افزایش سرعت و ...)؛

- هیدرودینامیک (طراحی بهینة فرم بدنه با توجه به پارامترهای مؤثر جهت دستیابی به حداکثر سرعت و کاهش مصرف سوخت با استفاده از الگوریتم‌های طراحی هوشمند)؛

- سازه (طراحی بهینة سازة شناور جهت کاهش وزن و افزایش استحکام و عمر مفید با استفاده از الگوریتم‌های طراحی هوشمند و پیش‌بینی شرایط آتی سازه با تحلیل اطلاعات دریافتی از حسگرهای هوشمند و تحلیل این داده‌ها)؛

- مدل‌سازی دینامیکی و کنترل وضعیت (با استفاده از نرم‌افزارهای پیشرفته، امکان ایجاد مدل‌های ریاضی جهت تحلیل دینامیکی سازه‌ها و در نتیجه بررسی وضعیت تعادلی و کنترلی سازه به‌صورت مدل‌های ریاضی میسر است)؛

- سیستم‌های رانش و منابع انرژی (مدیریت بهینه در تولید و توزیع نیروی الکتریکی و افزایش امکان استفاده از سیستم‌های هیبریدی)؛

- ناوبری و مخابرات؛

- سخت‌افزار در سامانه‌های هوشمند دریایی.

- الگوریتم‌های هوشمند در هدایت، کنترل، مدل‌سازی، خطایابی و بازرسی؛

- شبکه‌های ارتباطی هوشمند در شناورها؛

- پایش هوشمند وضعیت در سامانه‌های دریایی؛

- حسگرهای هوشمند در سامانه‌های دریایی؛

- الگوریتم‌های اجتناب از مانع؛

- نرم‌افزارهای پردازش؛

- چشم‌انداز و نقشه راه روش‌های هوشمند در سامانه‌های دریایی.

 

- شناورهای دریایی هوشمند؛

- رباتیک دریایی برگرفته از الگوهای طبیعت؛

- سامانه‌های هدف‌یابی و سونار در سامانه‌های هوشمند؛

- به‌ آب‌اندازی، بازیابی و نجات در سامانه‌های هوشمند؛

- انتقال و پردازش اطلاعات در سامانه‌های هوشمند؛

- کوچک‌سازی در سامانه‌های هوشمند؛

- شبکه‌های ارتباطی در سامانه‌های هوشمند؛

- پشتیبانی سامانه‌های هوشمند.

- جنبه‌های بالقوه منفی کشتی‌های دیجیتالی چیست؟ چگونه تهدیدات سایبری وارد و چه راه‌حل‌هایی برای مبارزه با آنها در نظر گرفته می‌شوند؟

- چیدمان نیروی کار در شناورهایی که سطح بالاتری از دیجیتالی شدن را تجربه می‌کنند، چگونه خواهد بود؟ آیا آنها حاضر به پذیرش این تغییر هستند و از لحاظ آموزش و تعلیم چه تحولاتی حاصل خواهد شد؟

- آیا دیجیتالی شدن در مرحلة طراحی کشتی‌های جدید لحاظ می‌شود؟ اگر پاسخ مثبت است، چگونه صنعت کشتی‌سازی به حرکت در آن مسیر ترغیب می‌شود؟

- آیا هوشمندسازی در کشتیرانی باعث افزایش کارآمدی و امنیت خواهد شد؟

در چند سال گذشته، پدیدة هوشمندسازی شتاب بیشتری به خود گرفته و می‌توان از تحول دیجیتالی دارایی‌ها و جریان اطلاعات به عنوان یکی از بزرگ‌ترین تغییرات در صنعت کشتیرانی یاد کرد، به نحوی که علاوه بر اتوماتیک شدن مراحل و عملکردهای موجود، تأثیر مثبتی بر امنیت و عملکرد محیطی نیز داشته است. کشتی‌ها در حال تبدیل شدن به هاب‌های حسگر و مولدهای تولید اطلاعات بسیار پیچیده‌ای هستند. از سوی دیگر، پیشرفت در ارتباطات ماهواره‌ای، اتصال کشتی را بهبود می‌بخشد، این رخداد منجر به افزایش قابل توجهی از حجم داده‌های انتقال یافته با هزینة کمتر نیز خواهد شد. بنابراین، هوشمندسازی در کشتیرانی باعث افزایش کارآمدی و امنیت می‌شود.

پیشرفت در ارتباطات ماهواره‌ای، اتصال کشتی را بهبود می‌بخشد، این رخداد منجر به افزایش قابل توجهی از حجم داده‌های انتقال یافته با هزینة کمتر نیز خواهد شد. بنابراین، هوشمندسازی در کشتیرانی باعث افزایش کارآمدی و امنیت می‌شود.

یکی از روش‌های ابداعی در زمینة هوشمندسازی کشتی‌ها روش و یا سیستم یکپارچة کشتی هوشمند (ISSS) است. این سیستم توسط شرکت کشتی‌سازی هیوندای کرة‌جنوبی راه‌اندازی شده است. راهکار کشتی هوشمند (SSS) نسل جدید خدماتی است که با هدف یکپارچه‌سازی نظارت و کنترل، افزایش بهره‌وری انرژی، عملیات و مدیریت ایمن کشتی بر پایة استفاده از ساختار تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات (ICT) ایجاد شده است. تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات این سیستم قادر به تأمین و برقراری ناوبری قابل اعتماد و اقتصادی و همچنین مدیریت کشتی‌هاست. اهداف مورد نظر در سیستم یکپارچة کشتی هوشمند که در شکل (1) نشان داده شده است عبارتند از:

- عملکرد و عملیات بهینه شدة اقتصادی2

- آنالیز سیستم کنترل و نظارت بر سیستم رانش3

- تعمیرات از راه دور4

- آنالیز سیستم نظارت بر شبکة تولید و توزیع برق5

- عملیات ایمن6

- خدمات مدیریت تجهیزات و لوازم7

به عنوان نمونة سیستم یکپارچة کشتی هوشمند در بخش “خدمات مدیریت تجهیزات و لوازم” به مفهوم افزایش راندمان عملکرد در کلیة سطوح با استفاده از مدیریت کارآمد ریسک، هزینه‌های تعمیراتی متناسب با عمر مفید تجهیزات مختلف و همچنین ارائة راهکارهای “مدیریت دارایی‌ها” براساس نیاز مشتری است.

سیستمISSS شامل روش‌های ناوبری متعددی هستند که به سطح مهارت و تجارب افسران ناوبر وابسته است را استانداردسازی می‌کند. علاوه بر این، با جمع‌آوری و تحلیل اطلاعات مخصوص ناوبری در زمان واقعی موجب افزایش راندمان و امنیت کشتی‌ها می‌شود. از این‌رو، انتظار می‌رود این تکنولوژی که در نوع خود در صنعت کشتیرانی بی‌نظیر است، هزینة عملیات سالانه (Operating Cost) را تا حدود شش درصد کاهش دهد. شرکت کشتی‌سازی هیوندایی کرة‌جنوبی، تکنولوژی کشتی هوشمند را برای نخستین بار در سال 2011 در جهان گسترش داد و سیستم مذکور را برای حدود 300 فروند کشتی بکار برد.

با پشتیبانی تکنولوژی INTEGRICT که سیستم مدیریت انرژی هوشمند الکتریکی مجتمع هیوندایی است (شکل 2)،ISSS حجم وسیعی از اطلاعات کشتی برای اپراتورها فراهم می‌شود. این اطلاعات شامل مسیرهای ناوبری بهینه، سرعت

ناوبری همراه با مقدار وضعیت شیب و غلطش استاتیکی جلو و انتهای بدنة کشتی(Trim) است که تأثیر مستقیم بر مقاومت کشتی و به طبع آن مقدار مصرف سوخت شناور دارد.

 

راه‌حل مذکور از طریق جمع‌آوری و تحلیل داده‌های انرژی و مانیتورینگ وضعیت موتورها و پروانة کشتی، اجازة مدیریت کارآمدتر و امن‌تر را به کشتی‌ها خواهد داد. راه‌حل ICT مراحل آزمایش‌های میدانی خود را با نصب بر روی یک فروند شناور حمل خودرو (PCTC) با ظرفیت 6500 و یک فروند کشتی حمل سنگ معدن 250 هزار تنی انجام داده است.

مطابق با نظر گروه تحقیقی کلارکسونز لندن، 6500 فروند کشتی در سراسر جهان برای پنج سال آینده سفارش داده می‌شوند. مدیر بخش نوآوری‌ها، استراتژی و تحقیقات دریایی و فراساحل مؤسسة رده‌بندی لویدز ریجستر معتقد است، با توجه به اینکه کشتی‌سازی کرةجنوبی سهم قابل توجهی از ساخت کشتی در جهان را به خود اختصاص داده است، پیش‌بینی می‌شود که تقریباَ 700 فروند کشتی مجهز به سیستم ISSS گردند.