Mehr als nur Vibration
Durch eine KI-basierte, vorausschauende Instandhaltung lassen sich Reparaturen rechtzeitig initiieren und Ausfallzeiten auf ein Minimum reduzieren. (Quelle: Bachmann/Adobe Stock)
Smart-Ship nutzt die M200-Steuerung von Bachmann für die Umsetzung von „Force-Feedback-Technologien“ bei Ruder, Azimuth, Gashebel (v. l.) und anderen Komponenten zur Schiffssteuerung. (Quelle: Smart-Ship)
Die Prozessoren der M200-Serie von Bachmann ermöglichen die Steuerung von Schiffen in Echtzeit. Als ein Vertreter dieser Steuerung ist die MC220 mit einer 1,6-GHz-Quad-Core-CPU, drei Ethernet-100/1000-Schnittstellen und je einer RS-232- und RS-232/-422/-485-Schnittstelle ausgestattet. (Quelle: Bachmann)
Das niederländische Start-up Smart-Ship setzt die M200-Steuerung von Bachmann für „Force-Feedback-Technologien“, also haptische Rückmeldung, ein. Speziell angefertigte Komponenten zur Schiffssteuerung, wie Gashebel, Pinne, Azimut und Joystick, werden mit einem Algorithmus verbunden, der den Schiffsführern während komplexer Steuervorgänge durch Widerstand und Vibrationen ein haptisches Feedback liefert. Was die meisten als grundlegendste Form des haptischen Feedbacks kennen, ist ein vibrierendes Mobiltelefon. Doch die Smart-Ship-Technologie kann mehr: „Durch einen mit haptischem Feedback ausgestatten Steuergriff können wir viele verschiedene Kräfte übertragen”, erklärt Gründer Roy Kok. „Neben Vibration ist Widerstand eine wichtige Kraft. Ein variabler Widerstand signalisiert, dass man sich einem Ziel nähert oder sich von ihm entfernt. So können wir auch virtuelle Wände oder ,No-go-Areas‘ schaffen.”
Bewusste Steuerung
Gerade für den Fernbetrieb von Schiffen und zur Unterstützung der Entscheidungsfindung in kritischen Situationen ist es wichtig, schnell ein Bewusstsein für die aktuelle Lage zu schaffen. Ändert die KI des Schiffs beispielsweise die Geschwindigkeit, spürt der Schiffsführer eine Vibration am Gashebel und kann sofort überprüfen, warum diese Aktion durchgeführt wurde und ob sie korrekt war. Falls nicht, kann er jederzeit eingreifen und das System übersteuern. Umgekehrt könnte das System einen Widerstand am Gashebel anlegen und so signalisieren, dass eine Erhöhung der Geschwindigkeit bei aktuellem Seegang oder den bestehenden Sichtverhältnissen nicht zu empfehlen ist.
„Haptisches Feedback schafft ein Bewusstsein dafür, was eine Maschine tut, auch wenn die Sicht schlecht oder gar nicht vorhanden ist. Und genau diese Funktion wird uns helfen, den Schritt zur vollständig autonomen Schifffahrt zu machen”, ist Roel Kuiper, Forschungs- und Entwicklungsingenieur bei Huisman Equipment und Berater bei Smart-Ship, überzeugt.
Mit derselben Technologie stattet Smart-Ship auch Trainingssimulatoren aus. Laut R. Kok reagieren Menschen auf haptische Reize instinktiv, was der Grund für das große Potenzial sei. „Von klein auf lernt der Mensch, mit seiner Umwelt durch das Erleben von Kräften zu interagieren. Der Einsatz von haptischen Bedienelementen in der Ausbildung ermöglicht daher ein schnelleres und intuitiveres Lernen”.
Sicherheit gegen Hacker
Darüber hinaus ist Cybersicherheit eine der wichtigsten Voraussetzungen in der autonomen Schifffahrt. Die Folgen eines gezielten zerstörerischen Zugriffs auf ein Schiffssteuerungssystem könnten fatal sein. Ein durchdachtes mehrschichtiges IT-Sicherheitskonzept, der Einsatz hardwarebasierter kryptographischer Verfahren sowie ein robustes Betriebssystem sind unerlässlich, um ausreichend Schutz gegen Bedrohungen in der vernetzten Automatisierung zu schaffen. Die Ende-zu-Ende-Verschlüsselung der Kommunikation durch SSL macht überdies Abhörmaßnahmen unwirksam. All diese Funktionalitäten würden von der Bachmann-Hardware unterstützt, erklärt R. Kok. „Zudem ist die Steuerung von Bachmann leistungsfähig genug, um das gesamte dynamische Modell in Echtzeit ablaufen zu lassen. Das beschleunigt die Entwicklung sowie das Testen neuer Systeme und ermöglicht uns, eine hohe Qualität zur Verfügung zu stellen”, so R. Kok.
Spannende Zukunft
Die hoch automatisierte und teilautonome Schifffahrt ist bereits Realität und die technologischen Entwicklungen in der maritimen Industrie sind vielversprechend.
Smart-Ship geht derzeit einen weiteren Schritt: Das Unternehmen erweitert seine Force-Feedback-Steuerungen so, dass die Bediener mit jeder Art von Antriebsmethode so effizient wie möglich fahren können. Ob Brennstoffzellen, Windunterstützung, vollelektrischer Antrieb oder Hybrid – künftig wird jede Antriebsart hinsichtlich Energieeinsparung optimal unterstützt werden. Die Steuerelemente sollen künftig am optimalen Betriebspunkt den Gegendruck verringern, und durch diese „Delle“ spürt der Bediener, dass er das Schiff optimal fährt.