CC BY
60
УДК - 629.12
Анохина Е.Т.
бакалавр 2 курса РУТ (МИИТ), г. Москва, РФ Климова А.М. бакалавр 2 курса РУТ (МИИТ), г. Москва, РФ
ОБЗОР ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ИНДУСТРИИ МОРСКИХ ГРУЗОПЕРЕВОЗОК В МИРЕ
Аннотация
В статье в общем виде рассмотрены технологии, которые могут стать ключевыми в развитии морского транспорта в ближайшие годы. Индустрия морских грузоперевозок развивается быстрыми темпами. Каждый год появляются новые технологии, проекты, предложения, направленные на все сферы, связанные с судоходством. Цель данной статьи - рассмотреть важнейшие технологические новшества в индустрии морских грузоперевозок с экологической стороны и со стороны оптимизации операционного процесса перевозок.
Ключевые слова
Морские грузоперевозки, судоходство, судостроение, инновационные технологии, технологии будущего, экологически-чистые технологии, повышение эффективности операционных процессов
морских грузоперевозок.
Введение
Морская логистика занимает важное место в мировой экономике: на сегодняшний день более 80 процентов всего объема мировой товарной торговли осуществляется по морю. Растёт количество судов, возникают новые линии перевозок, развиваются подходы к управлению грузоперевозками. Вместе с этим растёт потребность в умелых специалистах, в поиске новых путей оперирования процессом грузоперевозки и в новых конкурентноспособных технологиях. Также растёт количество требований к судовладельцам со стороны международных организаций и политических верхов. Всё это стимулирует возникновение новых технологий.
Главными направлениями развития индустрии морских грузоперевозок являются уменьшение экологических последствий отрасли, повышение операционной эффективности морских грузоперевозок, улучшение способов обучения персонала, повышение безопасности людей на судах и сохранности груза.
Экология
Сокращение выбросов углеводорода и борьба с загрязнением атмосферы и климатическими изменениями сейчас является одной из самых остро стоящих тем мировой политики. Один балкер или танкер потребляет в среднем 25 тонн топлива в день, что производит около 100 тонн углеводорода в день. Чтобы снизить это количество, необходимы переход на более чистые источники энергии и интеграция новых технологий, увеличивающих эффективность использования энергии.
Разработка новых видов топлива со сверхнизким или нулевым содержанием углерода — это то, к чему необходимо стремиться. Сейчас же идёт обсуждение использования таких видов топлива как СПГ, метиловый спирт и бионефть. Эти виды топлива содержат меньшее количество углерода, чем, например, дизельное топливо.
Новые технологии, влияющие на количество вредных выбросов судна, включают в себя гибридные силовые установки, технологии, использующие ветряные потоки как источник энергии, технологии, связанные с рекуперацией энергии, технологии, направленные на гидродинамическую и
аэродинамическую оптимизацию, и другие.
Гибридные силовые установки.
Одним из видов новых технологий, позволивших бы эффективнее использовать энергию, являются гибридные силовые установки.
Хорошо известные всем электродвигатели показывают свою неэффективность, так как даже с аккумуляторами большой емкости запас хода у лодки ограничен. После разрядки аккумуляторов приходиться запускать двигатель внутреннего сгорания или возвращаться на базу для подключения зарядного устройства к береговой электросети. Кроме того, установка электродвигателя достаточно трудоёмкий и дорогой процесс, а сам двигатель занимает много места. Гибридная силовая установка намного лояльнее в этом плане.
Транспортное средство с гибридной силовой установкой использует для движения две независимые системы привода. Чаще всего это двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. На данный момент гибридные двигатели являются основной технологией в автомобильной индустрии, которая постепенно начинает использоваться и в судостроении.
Важной и отличительной особенностью гибридных энергосистем является накопитель энергии, благодаря которому бортовое оборудование может использовать несколько источников мощности. На катерах и яхтах это дизельный двигатель, береговая электрическая сеть, ветрогенератор, солнечные панели или гидрогенератор. Полученная разными путями электрическая энергия сохраняется в аккумуляторах, что позволяет гибридной установке длительное время работать на созданном запасе.
Хорошими характеристиками такой установки являются экологичность, низкий уровень шума при работе электромоторов, комфортность движения. Например, яхты с подобной установкой могут обладать высокой экономичностью, если к двигателям подключены солнечные панели. Такие яхты называются эко-яхты, и, как понятно из названия, обладают большей экологичностью, чем обычные яхты. Но есть и недостатки, такие как высокая стоимость и небольшая дальность перемещения, но разработчики стремятся улучшить показатели производительности эко-яхт.
Другим примером удачной работы гибридной силовой установки является «MS Roald Amundsen». Это судно было представлено норвежской круизной компанией Hurtigruten в 2019 году. Оно является первым большим судном в мире с гибридной силовой установкой. В машинном отделении лайнера находятся два больших аккумулятора, способных питать корабль в течение 30 минут. Также, данная установка позволила сократить выбросы вредных веществ на 20%. Так, компания показала миру, что установка подобных технологий на больших судах возможна.
Предполагается, что к 2030 году гибридные силовые установки вытеснят традиционные дизельные двигатели.
Технология WindShip.
Новые технологии почти всегда подразумевают строительство для них новых судов, но зачастую возможность их установки на уже существующих судах не исключается.
Примером такой технологии является представленная британской компанией WindShip технология WindShip. Эта технология использует энергию ветра для экономии топлива. При этом она имеет нулевое значение выбросов углерода, а её установка не влияет на грузоподъемность судна.
Энергия ветра является возобновляемым источником энергии. Её использование сокращает использование традиционных невозобновляемых энергоресурсов, а также не влияет на окружающую среду. С каждым годом энергия ветра используется человеком всё активнее, и она уже успела зарекомендовать себя как эффективный альтернативный источник энергии.
Проект Windship Technology был разработан Судоходной палатой Великобритании совместно с Content with Purpose (CWP) в 2021 году. Технология является вспомогательной системой питания и представляет собой набор из трех крыльев высотой от 36 до 48 метров, обеспечивающих значительную
тягу для движения корабля по воде.
Несмотря на название, двигательная установка Ш^БЫр только начинается с аэродинамики. В системе также присутствует электрический генератор, который включается при необходимости. Выхлопные газы генератора очищаются в карбонизаторе, а тепло этой реакции и естественная температура выхлопных газов используются для питания паровой турбины, которая, в свою очередь, вырабатывает больше электроэнергии. Вся эта энергия передается в электродвигатель, приводящий в движение гребной винт гармонично с тягой верхних двигательных установок (вертикальных крыльев). А из выхлопа вылетает чистый белый пар, которым можно дышать.
Вертикальные крылья могут опускаться до 12 метров. Ниже, чем клиренс многих обычных судов. Поэтому суда с установками Ш^БЫр могут спокойно пройти под некоторыми из крупнейших мостов в мире.
Также данные установки являются полностью модернизируемыми, что означает, что они могут быть установлены на уже существующих судах. В таком случае установленная система не будет полной, но при этом она всё равно будет приносить от 30 до 40 процентов экономии по сравнению с использованием обычного топлива.
Полная система Ш^БЫр позволяет сократить количество выбросов С02 на 80 процентов. Такое сокращение соответствует тому, которое будет требовать Международная морская организация к 2050 году с учетом прогнозируемого будущего роста судоходства.
Оптимизация
Всё вышеперечисленное направлено на улучшение экологической ситуации в мире. И это долгосрочная перспектива. В ближайшем будущем в развитии индустрии морских перевозок, повышения её эффективности и безопасности ключевое значение будут играть цифровизация и оптимизация операционных процессов. Здесь большую роль играют включение в грузоперевозки искусственного интеллекта (ИИ), большие данные и аналитика, Интернет вещей, робототехника и блокчейн.
ИИ используют при оптимизации маршрутов и топлива, автономной навигации и профилактического обслуживания судов. Робототехника же компенсирует нехватку рабочей силы в отрасли, а Интернет вещей, блокчейн, большие данные и аналитика позволяют быстро принимать решения на основе большого количества данных. Их комбинирование позволяет создавать проекты таких технологий, интеграция которых могла бы значительно повлиять на всю индустрию морских перевозок. Такие технологии включают использование 56, переход на более эффективные сервисы передачи Интернета, создание цифровых двойников и другие.
56.
Одним из новшеств в этой области является технология 5G. Технология 5G - новое поколения мобильной связи, которая обладает такими преимуществами по сравнению с 4G, как более высокие энергоэффективность, скорость передачи данных и мобильность пользователей, низкая задержка сигнала, способность подключать большее число девайсов и многократно возросшая пропускная способность.
Также технология 5G позволит вывести менеджмент на новый уровень, улучшив связь между судами и берегом, что, в свою очередь, позволит избавиться от такой проблемы моряков, как отсутствие связи с родными в море.
Дроны.
Технология 5G дает возможность использовать умные дроны для удаленной инспекции судов в режиме реального времени или других функций. Порт Сингапура, например, использует дроны для отправки основных запасных частей на суда ближнего радиуса действия, следующие транзитом через Сингапурский пролив. Технология 5G только увеличит потенциальные возможности использования дронов при морских перевозках.
Автономные суда.
Важно отметить, что 5G свойственна масштабная виртуализация, которая позволяет выходить за рамки аппаратных решений, то есть многие функции в ней реализованы программным способом. Это дает огромную возможность в дистанционном управлении автономными судами в будущем.
Стоит учитывать, что концепция автономных судов набирает обороты. Уже достигнут значительный технологический прогресс. Суда по автономности варьируются от частично автоматизированных судов с моряками на борту до полностью автономных судов, где судно само принимает навигационные решения.
Интернет вещей (Internet of Things, IoT).
IoT - это отдельный сегмент потребителей связи 5G, который подразумевает под собой множество физических объектов, подключенных к интернету и обменивающихся данными. Он характеризуется подключением большого числа устройств, чаще всего промышленных, с низким энергопотреблением, для которых основным требованием является стабильность и надёжность подключения. Это, в частности, измерительные устройства, датчики, сенсоры, объекты инфраструктуры умного города.
Примером Интернета вещей может послужить умный дом, который умеет, контролировать и автоматически менять степень освещения и отопления или концепция умного предприятия «Smart Factory», которая осуществляет контроль промышленного оборудования, чтобы избежать поломок.
IoT в морской коммуникации дает возможность значительно улучшить транспортировку и логистику, усилить безопасность и снизить административные издержки на соблюдение нормативных требований. Кроме того, IoT позволяет постоянно увеличивать объём передаваемых данных для принятия оперативных и диагностических решений.
Виды данных в секторе морских перевозок, которые могут быть собраны с помощью промышленного интернета вещей, включают в себя маршрут, погоду, техническое состояние, данные о работе двигателей и состояние груза, а также управление дверями люков, отсеками, системами переборок и гидравликой без необходимости присутствия члена экипажа на месте.
Хорошим примером использования интернета вещей может послужить компания Carnival Corporation, которая анонсировала персонального цифрового консьержа на основе интернета вещей. Его название - Океанский компас (Ocean Compass). Он доступен на смарт-устройствах, в киосках в домашних портах, на телевизорах в каютах, на интерактивных поверхностях всех круизных судов и на устройствах, обслуживаемых провайдерами услуг на борту. В каждом устройстве гостя есть NFC (технология беспроводной связи) и технология Bluetooth с низким энергопотреблением — BLE. Система оснащена невидимой сетью датчиков и встроенных в судно вычислительных устройств. Они упрощают сход на берег, доступ к замкам кают, обеспечивают играми и дают возможность легко оплачивать товары и услуги.
Также стоит отметить, что Интернет вещей поможет стать судоходной отрасли более конкурентоспособной. Известно, что две трети эксплуатационных расходов судна - это топливо. И благодаря IoT будет происходить экономия топлива. Например, система на борту в связке с приложением по оптимизации расхода топлива собирает данные и отправляет их на берег для построения наиболее энергоэффективного маршрута.
В скором времени появятся достаточно много приложений для морской индустрии с круглосуточным подключением, в том числе для мониторинга производительности двигателя.
Блокчейн
Технология блокчейн давно и успешно используется в финансовой сфере, а сегодня захватывает морскую отрасль. Многие логистические компании и судовладельцы используют облачные приложения для объединения логбуков (книжка, которая должна быть у каждого яхтсмена), электронных таблиц, баз данных и многое и другое в одном месте.
Каждый массив информации записывается отдельно и в хронологическом порядке. Следовательно, невозможно внести изменения в данные без ведома других пользователей. Это обеспечивает надежность
системе, снижает количество мошенничества и человеческих ошибок, а также упрощает проверку миллионов контейнеров, что приводит к снижению затрат на перевозку грузов.
Starlink Maritime.
Как еще один рример того, что в итоге может послужить ступенью в улучшении операционной деятельности морских грузоперевозок, можно привести Starlink Maritime. Технология была официально анонсирована в 2022 году основателем Tesla и SpaceX Илоном Маском. Starlink Maritime - это новый премиальный сервис, созданный для предоставления доступа к сети Интернет (до 350 Мбит/с) плавучим сооружениям в морях и океанах, начиная от торговых судов до нефтяных вышек и яхт премиального уровня. По словам Илона Маска, Starlink выдерживает экстремальный холод, жару, град, мокрый снег, проливной дождь, ураганный ветер и даже ракетные посадки.
Команды на судах с подобной технологией смогут общаться по видеосвязи со своими семьями или смотреть фильмы и играть в многопользовательские игры в нерабочее время.
Но при этом существуют ограничения, связанные с зоной работы спутникового интернета в море. Сервис стабильно работает в прибрежных водах Северной Америки, Европы, Австралии, Новой Зеландии, Бразилии и Чили. Для трансокеанских маршрутов связь Starlink на удалении от портов пока недоступна. Starlink планирует увеличить покрытие морских зон в ближайшее время.
Цифровизация.
Цифровизация становится все более важной во всех сферах судоходства. Например, ожидается, что суда будущего будут опутаны системами датчиков, которые будут регистрировать все аспекты эксплуатации судна, в том числе обнаружение неисправностей и выявления участков, подлежащих техническому обслуживанию или ремонту. Такая технология имеет огромную превосходность во многих функциях на флоте. Однако это может привести к ухудшению инженерных и навигационных навыков моряков.
Между тем, все более мощная связь между судном и берегом будет означать, что большинство аспектов работы судна может контролировать наземная команда менеджеров флота.
Виртуальная реальность.
Для улучшения системы обучения применяются технологии иммерсивной реальности: дополненная реальность (AR), виртуальная реальность (VR) и смешанная реальность (MR).
Гарнитуры виртуальной реальности уже используются на некоторых кораблях, что позволяет им передавать изображения корабля в реальном времени береговым геодезистам и суперинтендантам. Электронные вахтенные журналы также обеспечивают цифровую запись судовых операций, обеспечивая автоматические оповещения, когда оперативные меры не срабатывают.
Цифровой двойник.
Также развивается технология цифровых двойников. Цифровой двойник — это представление физического объекта или структуры в цифровом формате. Цифровой двойник, комбинируя виртуальный и физический миры, позволяет анализировать данные, предотвращать возможные ошибки, сокращать время простоя, открывать новые возможности и даже готовиться к будущему.
Эта технология способна модернизировать и оптимизировать любое сложное предприятие с интенсивным ручным трудом, в котором задействованы узкоспециализированные системы, требующие постоянного осмотра и ремонта, в том числе судостроение.
Цифровой двойник включает в себя все данные и моделирование, которые можно получить в течение всего срока службы субъекта. Теоретически неограниченное количество процессов может быть выполнено в среде цифрового двойника, включая проектирование системы, эффективные услуги по обеспечению и проверке, тестирование на основе симулятора и интеграцию виртуальной системы, а также разработку глубоких идей и прогнозов.
Анализируя существующие модели торговых процессов, цифровой двойник может способствовать
как оперативному, так и стратегическому принятию решений. Быстрое реагирование на нетипичные ситуаций, связанные, например, с погодой, позволяет использовать цифровые двойники в системах управления судном. Может быть построено полное виртуальное судно и интегрировано в систему виртуального программного обеспечения, что создаст некий симулятор со всеми бортовыми системами, воспроизводящими физическое судно в киберпространстве. Таким образом, цифровой двойник позволяет протестировать виртуальные суда в реальных ситуациях и изучить модификации, которые могут потребоваться для физического двойника.
Цифровые двойники конструируются таким образом, чтобы они могли не только справляться с внешними киберугрозами безопасности, такими как кибератаки, преднамеренно совершенные с участием третьих лиц, но также и с угрозами кибербезопасности, которые развиваются из-за внутренних сложностей и свойств, возникающих и находящихся внутри интегрированных систем. Приоритетом является ограничение опасностей на их ранней стадии, когда их риски минимальны, что предотвращает манипулирование операциями. В результате, использование цифровых двойников снижает возможные риски в процессе грузоперевозки.
Заключение
В статье были рассмотрены различные виды новейших технологий, направленных на развитие морской торговли. Улучшение экологических показателей судов и оптимизация процессов грузоперевозки являются главными направлениями в развитии судоходства.
На основе статьи можно с уверенностью сказать, что морскую индустрию ждут большие перемены. Благодаря новым технологиям судоходство станет более экологичным и надежным способом перевозки груза. Транспортировка груза по морю имеет огромное значение, и инновационное оборудование не только облегчит и улучшит данный процесс, но и сильно повлияет на логистику и торговлю в целом.
Список использованной литературы:
1. Электронный ресурс удаленного доступа:
Maritime Zone // Судоходство 2030: новые технологии в морской индустрии. 2019. 11 июня. URL: https://maritime-zone.com/news/view/sudohodstvo-2030-novye-tehnologii-v-morskoj-industrii (дата обращения: 25.01.2023).
2. Электронный ресурс удаленного доступа:
Maritime Zone // Как новые морские технологии изменят судоходство? 2021. 20 сентября. URL: https://maritime-zone.com/news/view/kak-novye-morskie-tehnologii-izmenjat-sudohodstvo (дата обращения: 25.01.2023).
3. Электронный ресурс удаленного доступа:
ЭлектроФорс // Электрические катера и яхты // Гибридные двигатели на катерах и яхтах. URL: https://fisherninja.ru/knowlege-base/gibridnye-dvigateli/ (дата обращения: 25.01.2023).
4. Электронный ресурс удаленного доступа:
RUSBASE // 5G: как работает технология и зачем нам это нужно. 2019. 19 ноября. URL: https://rb.ru/longread/what-is-5G/ (дата обращения: 24.01.2023).
5. Электронный ресурс удаленного доступа:
Круизный блог DREAMLINES.ru // Первый круизный лайнер с гибридным двигателем. 2020. 13 апреля. URL: https://dzen.ru/a/XpRkRGEC0lyqI_6H (дата обращения: 25.01.2023).
6. Электронный ресурс удаленного доступа:
SIMCom_RUS. Почему и как 5G изменит все: технологии, поэтапное внедрение и элементная база для абонентского оборудования. 2020. 28 февраля. URL: https://habr.com/ru/post/490404/ (дата обращения: 24.01.2023).
7. Электронный ресурс удаленного доступа:
Startus Insights // Top 10 Maritime Trends & Innovations for 2022. URL: https://www.startus-insights.com/innovators-guide/maritime-trends-innovations/ (дата обращения: 24.01.2023).
8. Электронный ресурс удаленного доступа:
Heather Ervin. Op-Ed: 5 ways technology will shape the maritime industry in 2023. 2022. 27 декабря. URL: https://www.marinelog.com/perspectives/op-eds/op-ed-5-ways-technology-will-shape-the-maritime-industry-in-2023/ (дата обращения: 24.01.2023).
9. Электронный ресурс удаленного доступа:
Martyn Wingrove. Editor's choice 2022: how technology is supporting shipping's decarbonisation efforts. 2022. 29 декабря. URL: https://www.rivieramm.com/news-content-hub/news-content-hub/2022-maritime-optimisation-communication-editors-picks-74340 (дата обращения: 24.01.2023). 10.Электронный ресурс удаленного доступа:
Digital Ship. Elcome brings Starlink to maritime industries. 2023. 18 января. URL: https://www.thedigitalship.com/news/maritime-satellite-communications/item/8218-elcome-brings-starlink-to-maritime-industries (дата обращения: 28.01.2023). 11.Электронный ресурс удаленного доступа:
Jasleen Mann. What trends do maritime industry experts predict for 2023? // Collaboration and optimism are expected to set the tone for the shipping industry in 2023. 2023. 16 января. URL: https://www.ship-technology.com/features/2023-predictions-shipping-trends/ (дата обращения: 28.01.2023). 12.Электронный ресурс удаленного доступа:
Windship // Windship presents the True Zero Emissions Solution. URL: https://windshiptechnology.com/ (дата
обращения: 27.01.2023).
13.Электронный ресурс удаленного доступа:
Ritbik Kumar. 5 Benefits Of Digital Twin In The Shipping Industry. URL: https://marine-digital.com/article_5benefits_of_digital_twin (дата обращения: 26.01.2023). 14.Электронный ресурс удаленного доступа:
STARLINK MARITIME // High-speed, low-latency internet with up to 350 Mbps download while at sea. 2023. URL: https://www.starlink.com/maritime (дата обращения: 28.01.2023).
© Анохина Е.Т., Климова А.М., 2023
УДК 004:620.9
Ледовской Ю.Н.
магистрант
Орловский государственный аграрный университет им. Н.В. Парахина ВЛИЯНИЕ ЦИФРОВИЗАЦИИ НА БЫТОВОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ
Аннотация
В статье рассмотрен вопрос цифровизации в энергетической отрасли. Кроме того, описаны технологии цифровизации распределительных сетей, а также выявлены их преимущества для бытового потребителя.
Ключевые слова:
цифровизация, электрическая сеть, интеллектуальная сеть, бытовой потребитель, надёжность распределительных сетей.
