Smart shipping-technologie kan de internationale scheepvaart duurzamer maken, met alle economische perspectieven van dien. Damen Shipyards introduceert de eerste slimme systemen die de performance en onderhoudbaarheid van zijn schepen verder moeten verbeteren. Maar de scheepsbouwer ontwikkelt ook aan systemen die verder van de markt af staan, samen met andere partijen uit de maritieme sector. Ook de overheid ziet de potentie van smart shipping en bundelt de innovatieve krachten van de Nederlandse maritieme sector.
- ‘Simuleren biedt onvoldoende soelaas.’
- Smart Shipping-community telt inmiddels 750 leden.
- Hogere efficiency van de binnen-, kust- en zeevaart vermindert wachttijden in de hele logistieke keten.
- Autonoom varen gebeurt nu al met onder meer patrouilleschepen.
Maritieme sector zoekt samenwerking om scheepvaart zuiniger, efficiënter en veiliger te maken
Net als elders in de industrie worden de systemen in de maritieme sector steeds complexer en de klanten steeds veeleisender. Die klanten willen een maximale uptime bij minimale operationele kosten en een lage aanschafprijs. Tegelijk hebben ze heel specifieke wensen waarvoor bijzondere technologie nodig is. Het werken met standaardmodules is dan ook maar een deel van de oplossing, zo is de ervaring bij Damen Shipyards Group, de scheepsbouwer die het standaardiseren en het modulegewijs ontwikkelen en bouwen al in de jaren zestig introduceerde. Met de toenemende complexiteit komt het er óók op aan direct het gevraagde te ontwikkelen: meer dan voorheen moet vroeg in het ontwikkelproces aangetoond worden dat de geleverde technologieën robuust zijn en goed aansluiten bij de performancevraag van de klant. Ook moet het onderhoud optimaler, bij voorkeur alleen wanneer nodig: condition-based. Deze uitdagingen brachten bij Damen het denken over en het ontwikkelen van smart shipping op gang.
Servicelevels
Smart shipping houdt in het met allerhande sensoren verwerven van data over het functioneren –performance en onderhoudsbehoefte – van een schip en dit vervolgens met die data te optimaliseren. Voor performance-optimalisatie heeft Damen smart shipping-systemen ontwikkeld en op de markt gebracht, vertelt Siebe Rooijakkers, senior development engineer bij de r&d-afdeling van Damen. ‘Wij hebben voor een schip, bestemd voor het onderhoud van windmolens op zee, een service level agreement in de markt gezet. Voor het eerste Walk to Work Vessel, uitgerust met deiningcompensatiesystemen, zijn in het ontwikkeltraject uitgebreide operationele simulaties uitgevoerd: we wilden zeker stellen dat de klant bij alle golfhoogtes zijn onderhoudsmensen veilig bij een windturbine kan afzetten. Voor deze test is een nautische simulator gekoppeld aan het on-board besturingssysteem. Voor het tweede schip van deze serie worden de prestaties gemeten tijdens de operatie. Deze zijn gekoppeld aan een bonus-maluscontract.’
‘Als straks een computer een schip bestuurt, is het van groot belang dat hij ook die kleine zeilboot ziet’
Nog wat verder van de markt af is een service level voor condition-based maintenance waarbij Damen de klant een bepaalde uptime garandeert. ‘Daartoe zijn we bezig de precieze kritische parameters te achterhalen die je voortdurend online moet monitoren. Welke zijn juist minder kritisch en hoeven hooguit eens in de zoveel tijd uitgelezen te worden, en welke componenten hoef je helemaal niet te volgen, maar pas te vervangen als ze daadwerkelijk stukgaan? Zo kunnen we onze klanten goed adviseren waar investeren in sensoren en datavergaring en -analyse echt zinvol is, zodat ze de beste return on investment behalen.’
Integraal
Voor het monitoren van de performance of de onderhoudsstatus van de kritische systemen aan boord is het zaak de data van de vele sensoren integraal te beschouwen. Daartoe heeft de scheepsbouwer uit Gorinchem de Damen Digital Gateway op de markt gebracht. Voordeel voor de klant is dat informatie van verschillende leveranciers – bijvoorbeeld motorenbouwers als het Duitse MTU en het Amerikaanse Caterpillar en fabrikanten van lieren als Bosch Rexroth – in dezelfde omgeving kan worden gepresenteerd. Zo kan hij bijvoorbeeld in één oogopslag nagaan waarom de ene crew een veel hoger brandstofverbruik heeft op een bepaald schip dan de andere: varen ze te snel, regelen ze de motoren niet goed in?
Ook voor het verifiëren van het productontwerp en toekomstige innovaties is de gateway van groot belang, aldus Rooijakkers. ‘We krijgen een veel beter inzicht in de precieze omstandigheden waaronder onze klanten de systemen gebruiken. Zo kunnen we zelf veel gerichter ontwerpen en onze leveranciers voeden met veel preciezere specificaties. Met als resultaat systemen die voor de klant beter performen. Lieren aan boord van sleepboten worden bijvoorbeeld zo ontwikkeld dat ze ook bij hoge golven werken. Maar of ze in de praktijk werkelijk zo worden gebruikt en presteren als we hebben bedacht, is vooraf lastig vast te stellen. Simuleren biedt onvoldoende soelaas. Dus heb je data nodig vanaf het schip, van sensoren die bijvoorbeeld meten in hoeverre de besturing van de hydrauliek in een lier in staat is een kabel voortdurend op spanning te houden.’
Autonoom varen
Ontwikkelingen rondom smart shipping die nog wat verder van de markt afstaan, doet Damen in samenwerking met kennisinstellingen en commerciële partners, bijvoorbeeld binnen het Floating Lab van het Havenbedrijf Rotterdam. ‘Zo hebben we onlangs met een leverancier van sensoren voor afstandsbepaling getest welke technologie het meest geschikt is in een maritieme omgeving.’ Dit betreft een systeem voor het autonoom navigeren van een schip in een haven, om de afstand tot de kade nauwkeurig te kunnen bepalen. Voor autonoom varen op zee moet het geïntegreerd worden met de scheepsradar en het AIS-scheepsidentificatiesysteem. ‘Momenteel onderzoeken we samen met de TU Eindhoven hoe artificiële intelligentie maritiem ingezet kan worden, dezelfde technologie die zelfsturende auto’s in staat stelt personenauto’s van vrachtauto’s te onderscheiden. Want als straks een computer een schip bestuurt, is het van groot belang dat hij ook die kleine zeilboot ziet.’
JIP Autonomous Shipping
Damen is ook een van de bijna twintig partijen die samenwerken in het Joint Industry Project (JIP) Autonomous Shipping, onder aanvoering van brancheorganisatie Netherlands Maritime Technology (NMT). In het JIP draait het om het ontwikkelen van een autonoom varend schip. Met als achterliggende doelen: besparen op salariskosten en energieverbruik, en verhogen van efficiency en veiligheid. Participeren in het JIP is bij uitstek van belang voor een partij als Damen: ‘Het meebouwen aan een autonoom varend demonstratiemodel biedt ons de ervaring in het ontwikkelen en bouwen van een zeer complex systeem waarmee we de doeltreffendheid van onze engineering kunnen vergroten’, aldus Rooijakkers.
JIP Autonomous Shipping beoogt het autonoom varen mogelijk te maken door eerst te bezien waar precies de behoeften in de markt liggen, welke technologieën reeds voorhanden zijn (bijvoorbeeld in de automotive en de luchtvaart) en wat nog nieuw ontwikkeld moet worden, duidt JIP-projectleider Marnix Krikke. ‘De begeleiding van de scheepvaart zal meer gaan lijken op de verkeersbegeleiding in de luchtvaart.’
Momenteel wordt binnen het JIP gewerkt aan de businesscase van een schip voor onderhoud aan windmolenparken, autonoom varend, gebruikmakend van die bestaande technologieën. Dit moet resulteren in de bouw van een prototype van een ‘echt zeegaand schip’, een platform voor het testen van systemen voor het autonoom varen, om zo de nog benodigde ontwikkelstappen in kaart te brengen. Met die – precompetitieve – ervaringen kunnen projectpartners als Damen dan zelfstandig of met andere organisaties doorontwikkelen aan een oplossing die goed in hun commerciële portfolio past, legt Krikke uit.
Stroomversnelling
Het project moet ook bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe regelgeving voor autonoom varen. Daarom maakt een classificatiemaatschappij, Bureau Veritas, deel uit van het JIP-projectteam. Daarnaast participeren de ministeries van Infrastructuur en Waterstaat en van Defensie, onderzoeksorganisaties MARIN, TNO en de TU Delft, maritieme opleidingsinstituten STC en Willem Barentsz, diverse commerciële bedrijven (met naast Damen ook Bosch Rexroth, Fugro en jachtbouwer FEADShip) én het loodswezen. Die laatste zal het effect van de smart shipping-ontwikkelingen zeker gaan merken. ‘Des te meer is het voor het loodswezen van belang duidelijk te krijgen hoe ze hier het best op kunnen inspelen.’
Hoe snel de ontwikkelingen kunnen gaan, vindt Krikke lastig te zeggen: ‘De eerstkomende jaren zal toepassing zichtbaar worden in niches van survey-schepen en schepen varend op vaste routes. Voordat het merendeel van de beroepsvloot uit onbemande vaartuigen bestaat die van de wal gemonitord worden, zitten we in 2030, 2035, schat ik. Hoe dan ook, de ontwikkelingen zitten in een stroomversnelling.’
Smart Shipping van Rijkswaterstaat, vertelt projectleider Frank van der Meer
Nederlandse maritieme sector bundelt slimme krachten
De International Maritime Organization (IMO) heeft tot doel gesteld dat de internationale scheepvaart de CO2-uitstoot tussen nu en 2050 halveert, onder andere met behulp van smart shipping-technologieën. Een duurzamere scheepvaart is dan ook een van drie hoofddoelstellingen van het project Smart Shipping van Rijkswaterstaat, vertelt projectleider Frank van der Meer. Voorts gaat het om het verhogen van de veiligheid. ‘Verder willen we de efficiency van de binnen-, kust- en zeevaart verhogen, om de wachttijden in de gehele logistieke keten te verminderen. Als in de Rotterdamse haven de lading van zeeschepen sneller naar de binnenvaart kan worden overgeslagen en vice versa, versterkt dat de concurrentiepositie van de haven, en dat is goed voor de economie.’
Het afgelopen jaar lag de focus binnen Smart Shipping vooral op het inspireren van ondernemers, kennisinstellingen en overheid. ‘Belangrijk daarin was de Smart Shipping Challenge in Rotterdam: in november kwamen 450 partijen uit de maritieme sector bijeen om te ontdekken welke technologieën al ontwikkeld en beschikbaar zijn. En om aan elkaar te snuffelen en samenwerkingsmogelijkheden te achterhalen.’ De Smart Shipping–community telt intussen 750 leden, geïnteresseerde partijen kunnen zich melden bij loket.smartshipping@rws.nl. Dit jaar is het doel leden hun krachten beter te laten bundelen, samen te ontdekken aan welke technologie de meeste behoefte is en waarop het beste kan worden ingezet. ‘En dan kijken we ook internationaal, naar partijen in Finland en Noorwegen die al ver zijn in smart shipping.’
Ook voor het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat en voor Rijkswaterstaat kunnen smart shipping-technologieën grote voordelen opleveren. Denk aan autonome onderwaterdrones die sluizen en bruggen inspecteren en aan slimmere vaartuigen op de Noordzee die de waterkwaliteit controleren, illustreert Van der Meer. ‘Bovendien kunnen wij met die technologie ook de weg- en waterwegen waarvoor wij verantwoordelijk zijn beter benutten. Dit door te zorgen dat schepen zo min mogelijk wachttijden hebben bij sluizen en bruggen, met verbeterde navigatiesystemen die rekening houden met de verkeersdrukte op de weg en op het water.’
Autonoom varen gebeurt al
Autonoom varen blijkt nu al te kunnen, met patrouilleschepen. Gemonitord vanaf het moederschip in de buurt volgen die schepen verdachte bewegingen op zee. Ook voor bodemonderzoek worden reeds onbemande vaartuigen ingezet, weet Siebe Rooijakkers van Damen. ‘En voor de kust van Noorwegen experimenteert een Noors consortium met een onbemande kustvaarder.’ Een van de partners is Rolls Royce.
