www.prs.pl

Seminarium

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość?

Gdańsk, 25 czerwca 2018

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość?

Seminarium

ORGANIZATOR

Polski Rejestr Statków S.A. al. gen. J. Hallera 126

80-416 Gdańsk tel. 58 75 11 301

e-mail: mailbox@prs.pl

Patronat medialny:

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 4

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 5

Szkolenia

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość?

Program seminarium:

− Powitanie uczestników

Zarząd Polskiego Rejestru Statków S.A.

− MASS – postęp prac w IMO oraz IACS

Dariusz Rudziński, Jacek Poturalski, Polski Rejestr Statków S.A.

− MASS z perspektywy Wydziału Nawigacyjnego Akademii Morskiej

w Szczecinie Zbigniew Pietrzykowski, Paweł Zalewski, Akademia Morska w Szczecinie

− Wstępna analiza bezpieczeństwa bezzałogowych statków handlowych

Jakub Montewka, Krzysztof Wróbel, Akademia Morska w Gdyni

− Badanie wypadków morskich z udziałem statków MASS

Tadeusz Wojtasik, Państwowa Komisja Badania Wypadków Morskich

− Systemy autonomiczne w działaniach na rzecz obronności

i bezpieczeństwa morskiego państwa

Rafał Miętkiewicz, Akademia Marynarki Wojennej

− Bezpieczeństwo cybernetyczne w branży morskiej w kontekście łączności

bezprzewodowej Łukasz Szczygielski, Mateusz Rzymowski i Łukasz Kulas, Politechnika Gdańska – ETI

− AVAL – Badania aplikacyjne w obszarze technologii nawigacji,

sterowania, komunikacji i wymiany danych pomiędzy autonomicznym

statkiem pływającym i statkiem powietrznym Konsorcjum projektu AVAL

− Algorytmy sterowania nawodną jednostką autonomiczną Roman Śmierzchalski, Politechnika Gdańska - EiA

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 6

Polski Rejestr Statków S.A.

MASS – POSTĘP PRAC W IMO ORAZ IACS

Dariusz Rudziński, Jacek Poturalski

Podczas 98. sesji Komitetu Bezpieczeństwa Morskiego (MSC) Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO) zdecydowano o wprowadzeniu nowego punktu programu prac tego Komitetu: "Regulatory scoping exercise for the use of MASS" z założeniem zakończenia prac nad tym zagadnieniem w 2020 roku. Komitet zachęcił Państwa Członkowskie i organizacje międzynarodowe do składania na swoją kolejną sesję (MSC 99; 16-25 maja 2018 r.) wszelkich dostępnych informacji i opracowań prawnych, technicznych, operacyjnych i szkoleniowych dotyczących, jednostek autonomicznych. Autorzy prezentacji przedstawią wyniki prac MSC 99 oraz omówią stanowisko i działania IACS w obliczu wyzwań związanych z możliwością uprawiania żeglugi przez jednostki autonomiczne.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 7

Akademia Morska w Szczecinie

NAWODNE JEDNOSTKI

AUTONOMICZNE (MASS)

Z PERSPEKTYWY WYDZIAŁU

NAWIGACYJNEGO AKADEMII MORSKIEJ

W SZCZECINIE

Paweł Zalewski, Zbigniew Pietrzykowski

Umiejętności i kompetencje marynarzy są określone konwencją i kodeksem STCW 1978, z późniejszymi zmianami, w następujących funkcjach: 1) nawigacja, 2) przeładunek i sztauowanie, 3) kontrola funkcjonowania statku i opieka nad osobami znajdującymi się na pokładzie, 4) mechanika okrętowa, 5) elektryka, elektronika i automatyka, 6) konserwacja i naprawa, 7) radiokomunikacja na trzech poziomach odpowiedzialności: pomocniczym, operacyjnym i zarządzania. W przypadku statków bezzałogowych i obsługiwanych zdalnie, obecne standardy i kompetencje operatorów będą nadal wymagane, ale uzupełnione o kompetencje do zdalnego operowania i monitoringu jednostki zapewniając funkcjonowanie MASS i ochronę środowiska zgodnie z obecnie akceptowanym poziomem bezpieczeństwa i ochrony.

Na Wydziale Nawigacyjnym AM w Szczecinie zrealizowano i jest realizowanych kilka projektów związanych z nawigacją, automatyką oraz bezpieczeństwem i zagrożeniami MASS. Ich rezultatami są: 1) symulatorowa infrastruktura badawczo-szkoleniowa systemów dynamicznego pozycjonowania oraz autopilotażu jednostek nawodnych, 2) nawigacyjny system wspomagania decyzji antykolizyjnej na akwenie otwartym NAVDEC, skomercjalizowany przez spin-off akademicki Sup4Nav, 3) zalecenia dotyczące metody obliczenia i prezentacji danych wiarygodności GNSS i sensorów nawigacyjnych zaprezentowane na forum IMO NCSR4 i uwzględnione w wytycznych IMO dotyczących PNT-DP,

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 8

4) projekt skalowanego modelu fizycznego statku bezzałogowego, według którego zbudowano obecnie kadłub i zainstalowano napęd umożliwiający dynamiczne pozycjonowanie i sterowanie statkiem w trzech stopniach swobody.

Wydział Nawigacyjny jest także partnerem w projekcie SARA w ramach Horyzontu 2020, dotyczącym wykorzystania bezzałogowego statku powietrznego do potrzeb ratownictwa morskiego i monitoringu sytuacyjnego oraz ekologicznego. W ramach działalności edukacyjnej od bieżącego roku akademickiego prowadzone są na Wydziale studia w ramach kierunku Transport, o specjalności Technologie Systemów Bezzałogowych i przygotowywane są aktualizacje programu nauczania dla kierunku Nawigacja, obejmujące problematykę operowania, nadzorowania, sterowania i zapewnienia bezpieczeństwa statecznościowego, ładunkowego i wytrzymałościowego nawodnych jednostek autonomicznych.

Statki autonomiczne. Systemy wspomagania decyzji i systemy decyzyjne – wyzwania. Oczekuje się, że jednym z pierwszych etapów rozwoju statków

autonomicznych będzie wprowadzenie systemów wspomagania decyzji załogi statku jako uzupełnienie stosowanych systemów informacyjnych. Kolejne poziomy autonomiczności oznaczają stopniową transformację systemów wspomagania decyzji do systemów decyzyjnych. Przykładem jest nawigacyjny system wspomagania decyzji na statku morskim, opracowany na Wydziale Nawigacyjnym. Jest to już w chwili obecnej jeden z tego typu systemów dostępnych na rynku, co przy ich złożoności uzasadnia opracowanie odpowiednich standardów techniczno-eksploatacyjnych. Ma to kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa ludzi, statku, ładunku i środowiska, a w najbliższej przyszłości bezpieczeństwa działania systemów decyzyjnych statków autonomicznych.

W planie rozwoju Wydziału Nawigacyjnego podkreślono prowadzenie prac badawczo-rozwojowych oraz uruchamianie nowych specjalności studiów w tematyce MASS.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 9

Akademia Morska w Gdyni

WSTĘPNA ANALIZA BEZPIECZEŃSTWA

BEZZAŁOGOWYCH STATKÓW

HANDLOWYCH

Jakub Montewka, Krzysztof Wróbel

Potencjalny wpływ MASS na bezpieczeństwo morskie pozostaje jednym z czynników, wpływających na ich odbiór społeczny oraz kierunki rozwoju tej technologii. Ponadto, z racji jej innowacyjności, odczuwalny jest brak danych, jednoznacznie świadczących o tym czy statki bezzałogowe poprawią bezpieczeństwo na morzu.

Do analizy bezpieczeństwa bezzałogowych statków handlowych zastosowano wobec tego metody jakościowe. Badanie miało służyć identyfikacji potencjalnych przyczyn i scenariuszy rozwoju wypadków bezzałogowych statków handlowych, jak i zaproponowaniu potencjalnych rozwiązań technicznych i organizacyjnych w odniesieniu do zidentyfikowanych problemów.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 10

Państwowa Komisja Badania Wypadków Morskich

BADANIE WYPADKÓW MORSKICH

Z UDZIAŁEM STATKÓW MASS

Tadeusz Wojtasik

Prezentacja zawiera informacje o aktualnej bazie prawnej będącej podstawą do badania wypadków morskich, ilości badanych wypadków w Polsce i w Europie oraz ogólne zasady prowadzenia dochodzeń.

W związku ze spodziewanym pojawieniem się statków MASS w żegludze najprawdopodobniej mogą zaistnieć wypadki morskie dotyczące tych statków i statków obecnie eksploatowanych. Prezentacja wskazuje zróżnicowane podejście do badań wypadków w zależności od stopnia autonomiczności statków.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 11

Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte

SYSTEMY AUTONOMICZNE

W DZIAŁANIACH NA RZECZ

OBRONNOŚCI I BEZPIECZEŃSTWA

MORSKIEGO PAŃSTWA

Rafał Miętkiewicz

W ostatniej dekadzie notowany jest bardzo dynamiczny rozwój systemów bezzałogowych operujących w środowisku morskim. Celem wystąpienia jest zaprezentowanie światowych i krajowych rozwiązań technicznych dotyczących morskich systemów bezzałogowych (autonomicznych) przeznaczonych do realizacji działań na rzecz obronności i bezpieczeństwa. Przedstawione zostaną zakresy potencjalnych misji i zadań oraz ukazane silne i słabe strony platform nawodnych.

Zaprezentowane zostaną wyzwania i problemy stojące przed konstruktorami i użytkownikami systemów bezzałogowych (w tym aspekt prawny). Wskazane zostaną potencjalne korzyści płynące z budowania architektur połączonych systemów bezzałogowych, systemów biomimetycznych czy działań w chmarach. Poruszony zostanie problem rozwoju systemów w ujęciu podwójnego zastosowania – double-use.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 12

Politechnika Gdańska Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki

BEZPIECZEŃSTWO CYBERNETYCZNE

W BRANŻY MORSKIEJ W KONTEKŚCIE

ŁĄCZNOŚCI BEZPRZEWODOWEJ

Łukasz Szczygielski, Mateusz Rzymowski i Łukasz Kulas

Transport morski od dekad wykorzystuje fale radiowe w celu zapewnienia bezpieczeństwa żeglugi – prawie każdy z nowoczesnych statków wykorzystuje systemy GPS, radarowe czy łączności bezprzewodowej do poprawnej nawigacji. Także w niedalekiej przyszłości, gdy transport morski zacznie wykorzystywać autonomiczne statki, bezpieczne i wiarygodne przesyłanie informacji będzie stanowiło jeden z podstawowych elementów niezawodności przyszłych jednostek i ich systemów. Niestety, w dobie zagrożeń cybernetycznych, systemy łączności mogą stanowić łatwy cel przyszłych ataków, na które szczególnie wrażliwe mogą być jednostki autonomiczne pozyskujące znaczną cześć informacji niezbędnych do nawigacji za pomocą fal radiowych. W trakcie prezentacji przedstawiona zostanie zaawansowana metodologia testowania łączności bezprzewodowej pomiędzy (pół)autonomicznym statkiem a nabrzeżem, której użycie podwyższa bezpieczeństwo łączności bezprzewodowej istotnej zwłaszcza w obrębie manewrów portowych, a także omówione zostaną podstawowe rodzaje możliwych ataków.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 13

Konsorcjum projektu AVAL

AVAL – BADANIA APLIKACYJNE W OBSZARZE

TECHNOLOGII NAWIGACJI, STEROWANIA,

KOMUNIKACJI I WYMIANY DANYCH POMIĘDZY

AUTONOMICZNYM STATKIEM PŁYWAJĄCYM

I STATKIEM POWIETRZNYM

Jacek Nowicki

AVAL (Autonomous Vessel with Air Look) jest projektem realizowanym przez konsorcjum, w skład którego wchodzą: Politechnika Białostocka, Fundacja Bezpieczeństwa Żeglugi i Ochrony Środowiska w Iławie oraz firmy akademickie – Sup4NAV sp. z o.o. i UpLogic sp. z o. o. spin-off Politechniki Białostockiej. Projekt jest współfinansowany w ramach Działania 4.1 Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020 współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego, Poddziałanie 4.1.4 „Badania aplikacyjne”. Projekt rozpoczął się 1 czerwca 2017 roku, a jego okres realizacji wynosi 36 miesięcy.

Na opracowywaną technologię AVAL składają się trzy komponenty:

− technologia bezzałogowego autonomicznego statku morskiego BSM (ang:. USV – Unmanned Surface Vehicle); największym wyzwaniem BSM będzie algorytm antykolizyjny oraz system komunikacji między BSM,

− technologia bezzałogowego statku powietrznego BSP (ang.: UAV – Unmanned Aerial Vehicle), który wzlatuje i ląduje na BSM, a w czasie lotu prowadzi obserwację obszaru wokół statku; celem BSP, wyposażonego w kamerę i sensory jest rejestracja i transmisja do BSM danych wizyjnych i hydro-meteorologicznych,

− technologia przetwarzania obrazów TPO, której kluczowym elementem jest algorytm detekcji w obrazach zarejestrowanych przez BSP obiektów, niewidocznych na urządzaniach nawigacyjnych, a stanowiących zagrożenie dla żeglugi morskiej, na przykład: łodzi ratowniczych, gór lodowych, wielorybów itp.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 14

Projekt obejmuje weryfikację technologii w obszarze trzech wymienionych komponentów technologii AVAL w warunkach laboratoryjnych, quasi-rzeczywistych (badania na modelach fizycznych statków – Iława, jezioro Silm) oraz w warunkach rzeczywistych na statku morskim. Badania w warunkach quasi-rzeczywistych wykonane będą w Ośrodku Fundacji Bezpieczeństwa Żeglugi i Ochrony Środowiska nad jez. Silm koło Iławy przy użyciu dużych załogowych modeli statków, na co dzień używanych do działalności szkoleniowej. Wykonane są one w skali 1:24 i są wyposażone w symulatory głównych systemów okrętowych, odpowiedzialnych za bezpieczeństwo żeglugi. Tym niemniej realizacja zadań, wynikających z projektu AVAL, spowodowała konieczność doposażenia czterech modeli w dodatkowe wyposażenie nawigacyjne, sterownicze i pomiarowe o wysokich parametrach. Równolegle, w celu przeprowadzenia na jeziorze badań związanych ze sprawdzeniem współpracy z dronami, wystąpiła konieczność wybudowania pływającego lądowiska dla dronów, w czasie badań przemieszczających się w pobliżu modeli statków wykonujących zadane manewry. Ciągłą zmianę położenia lądowiska zapewni budowana również odpowiednio wyposażona jednostka asekuracyjna.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 15

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki

ALGORYTMY STEROWANIA NAWODNĄ

JEDNOSTKĄ AUTONOMICZNĄ

Roman Śmierzchalski

Obecnie głównymi zadaniami statku jest bezpieczny transport osób i ładunku. Statek morski, jako złożony system, realizuje procesy sterowania. Część procesów działa w sposób zautomatyzowany, gdzie operator jedynie nadzoruje realizację zadań i interweniuje w sytuacji wystąpienia stanów alarmowych lub zadziałania systemu bezpieczeństwa. W wypadku zagadnień nawigacyjnych dotyczą one sterowania automatycznego statkiem po trasie rejsu, trajektorii oraz dynamicznego pozycjonowania. Inna część procesów wykorzystuje systemy wspomagania decyzji, które umożliwiają dokonanie odpowiedniego wyboru w danej sytuacji nawigacyjnej, gdzie funkcją tych systemów jest zabezpieczenie nawigatora przed błędnymi decyzjami. Odnosząc się do nawodnej jednostki autonomicznej wymienione procesy i funkcje sterowania będą realizowane bez udziału człowieka.

Wystąpienie poświęcone jest systemom i algorytmom sterowania nawodną jednostką autonomiczną, której odrębność, w porównaniu do powszechnie stosowanych systemów, wynika ze specyfiki środowiska morskiego w jakim porusza się jednostka oraz celów sterowania. Celem głównym jednostki będzie zrealizowanie trasy rejsu zgodnie z założoną trajektorią lub stabilizacja pozycji w wypadku dynamicznego pozycjonowania. Podczas realizacji celu głównego muszą być spełnione cele cząstkowe, do których zalicza się zachowanie bezpieczeństwa żeglugi, przy występowaniu zakłóceń środowiska morskiego oraz minimalizacja kosztów eksploatacyjnych. Na realizację założonych celów pozwala wprowadzenie dekompozycji zadań, wielowarstwowej struktury oraz zaawansowanych systemów i algorytmów sterowania.

W systemach nawigacyjnych, w warstwie kierowania statkiem, dąży się do zapewnienia bezpieczeństwa żeglugi przy jednoczesnej optymalizacji trajektorii jednostki. Z kolei automatyzacja pozostałych systemów,

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 16

a szczególnie systemów energetycznych, takich jak napędowego czy elektroenergetycznego, umożliwia bezobsługową pracę tych systemów przy jednoczesnej optymalizacji kosztów eksploatacyjnych jednostki.

Zostaną przedstawione zagadnienia struktury systemu i algorytmy sterowania jednostką. Rozpatrywany będzie problem kierowania ruchem jednostki na morzu, planowania trasy rejsu i jej optymalizacji, sterowania wzdłuż trasy ze szczególnym uwzględnieniem zadania unikania kolizji oraz roli systemu nawigacji. Zagadnienia planowania trasy rejsu i sterowania wzdłuż trajektorii zostanie połączone z zagadnieniem modelowania pożądanej trajektorii zadanej, w tym geometrycznej metody modelowania trajektorii łukiem okręgu, z modelem odniesienia oraz z interpolacją wielomianową. Zadanie dynamicznego pozycjonowania zostanie zaprezentowane jako stabilizację pozycji i kursu rzeczywistego przy małej prędkości manewrowania. Przedstawione zostaną: struktura i tryby sterowania oraz algorytmy wyznaczające siły i momenty kompensujące odchylenia, na podstawie estymowanych wielkości wejściowych. W części dotyczącej autonomicznych systemów wspomagania decyzji nawigatora, zostanie zdefiniowane zadanie unikania sytuacji kolizyjnej na morzu, sprowadzone do sformułowania zbioru rozwiązań efektywnych względem przyjętych kryteriów. Omówiona zostanie ewolucyjna metoda planowania ścieżek przejść w sytuacji kolizyjnej.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 17

Dodatek

Autonomy – The system has control functions that can use different options to solve selected classes of problems. This does not necessarily mean that no human is present.

Autonomous ship – Ship with some form of autonomy.

Fully autonomous ship – Unmanned ship with fully autonomous control functions.

Maritime Autonomous Surface Ship (MASS) – Common terminology for any autonomous ship. This needs to be subdivided into different classes that have different impact on operation and legislation:

- Autonomy Assisted Bridge (AAB) / Continuously manned bridge – The ship bridge is always manned and the crew can immediately intervene in ongoing functions. This will not generally need any special regulatory measures except perhaps performance standards for new functions on the bridge.

- Periodically Unmanned Bridge (PUB) – The ship can operate without crew on the bridge for limited periods, e.g. in open sea and good weather. Crew is on board ship and can be called to the bridge in case of problems.

- Periodically Unmanned Ship (PUS) – Ship unmanned, but crew can enter ship for demanding operations. For regulatory purposes, this would probably be the same as CUS.

- Continuously Unmanned Ship (CUS) – Crew never on ship, except possibly during emergency recovery. The ship is designed for unmanned operation of the bridge at all times, except perhaps during special emergencies. This implies that there are no one on the ship that are authorized to take control of the bridge, otherwise, the ship would be classified as PUB. There may still be persons on the ship, e.g. passenger or maintenance crew.

Unmanned – Without crew controlling the ship, but ship may not be autonomous, i.e. can be remotely controlled.

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość? 18

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość?

POLSKI REJESTR STATKÓW S.A. jest instytucją prowadzącą niezależną działalność rzeczoznawczą na rynku międzynarodowym. PRS kierując się interesem publicznym formułuje wymagania, nadzoruje i wydaje odpowiednie dokumenty, aby pomóc administracjom państwowym, ubezpieczycielom i swoim klientom zapewnić bezpieczeństwo ludzi, obiektów pływających i lądowych, ładunków oraz środowiska naturalnego.

Działalność Polskiego Rejestru Statków można podzielić na zasadnicze grupy:

• Nadzory na zgodność z wymaganiami własnych przepisów klasyfikacji i budowy oraz zgodność z prawidłami konwencji międzynarodowych i przepisów państwowych w odniesieniu do:

o statków morskich, o statków śródlądowych, łodzi i jachtów, o okrętów wojennych i innych obiektów o przeznaczeniu

specjalnym dla obronności i bezpieczeństwa państwa, o konstrukcji stalowych, rurociągów i instalacji przemysłowych, o obiektów lądowych, o kontenerów, o materiałów i wyrobów, o firm serwisowych i wytwórni.

• Certyfikacja wyrobów na zgodność z dyrektywami Unii Europejskiej.

• Certyfikacja systemów zarządzania.

• Rzeczoznawstwo (ekspertyzy i doradztwo techniczne, analizy techniczno-finansowe).

• Szkolenia.

Dzielimy się wiedzą i doświadczeniem

Polski Rejestr Statków S.A. Zarejestrowany w: Tel. (+48) (58) 346 17 00 NIP 584-030-44-72 Centrala Sąd Rejonowy Gdańsk Faks (+48) (58) 346 03 92 Bank Millennium S.A. al. gen. Józefa Hallera 126 Rejestr Przedsiębiorców e-mail mailbox@prs.pl 61 11602202 0000 0000 6189 6958 80-416 Gdańsk, Polska KRS nr 0000019880 www http://www.prs.pl/

MASS – statki autonomiczne – nieodległa przyszłość?

Źródło: https://sailbook.pl/artykul/4526-bezzalogowe-statki-towarowe-marzenie-czy-niedaleka-przyszlosc