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HANSA 08-2019

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Schiffstechnik | Ship

Schiffstechnik | Ship Technology Mehr Effizienz mit Daten statt Design Die Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung durch konstruktive Maßnahmen im Schiffsentwurf kommen an ihre Grenzen. Als Basis für den nächsten Effizienzsprung in maritimen Transportketten rückt die Nutzung von Daten in den Fokus Seit Mitte des 20. Jahrhunderts hat eine Reihe technischer Innovationen dazu beigetragen, dass die maritimen Transportkosten bis heute deutlich zurückgegangen sind. Ein zentraler Faktor war hierbei vor allem die Konstruktion immer effizienterer Schiffe. Doch die Grenze des technisch Machbaren scheint nahe. Die Antriebsmotoren auf Schiffen der neuesten Generation arbeiten inzwischen nahe an ihrem theoretischen Optimum und die hydrodynamischen Eigenschaften des Schiffskörpers wurden in vielen inkrementellen Schritten stetig verbessert. Mit dem Siegeszug des Containers hat darüber hinaus eine konsequente Spezialisierung von Schiffen, wie sie im Massengutbereich bereits länger gegeben war, auch im Stückguttransport Einzug gehalten. Durch einen beschleunigten Ladungsumschlag konnten wirtschaftlich unproduktive Hafenliegezeiten minimiert und damit ein Beitrag zur Reduktion der Transportkosten geleistet werden. Ein weiterer Einflussfaktor in der Vergangenheit war das Wachstum der durchschnittlichen Schiffsgröße; eine Entwicklung, die zumindest in den Bulk- und Containersegmenten auch bis heute noch nicht abgeschlossen zu sein scheint. Ungeachtet dessen stößt die Verbesserung der operativen Effizienz durch konstruktive Maßnahmen in der Entwurfsphase eines Schiffes zunehmend an Grenzen. So nehmen etwa die erzielbaren Skaleneffekte ab je größer Schiffe werden und gerade im Zusammenhang mit Mega-Containerschiffen sind inzwischen die negativen Auswirkungen auf die Transportkosten insgesamt erkannt. Und auch für die Optimierung von Schiffsentwürfen sowie für schiffsmaschinenbauliche Verbesserungen muss heute sehr viel mehr Aufwand getrieben werden, um die noch verbliebenen Potenziale mit cleveren Ideen zu erschließen. Als Basis für den nächsten Effizienzsprung in maritimen Transportketten – und damit auch eine Reduktion der Treibhausgasemissionen durch die internationale Schifffahrt – rückt die Nutzung von Daten zunehmend in den Fokus. Für eine Industrie, die aufgrund fehlender und ungenauer Daten aus der Betriebsphase eines Schiffes in der Vergangenheit insbesondere auf die Konstruktion möglichst effizienter Schiffe ausgerichtet war, stellt die datenbasierte Optimierung von Seeverkehrssystemen einen Paradigmenwechsel dar, mit dem neue Chancen und Herausforderungen für alle beteiligten Akteure einhergehen. Mit der umfassenden Verfügbarkeit digitaler Daten sowie deren Austausch und systematischer Analyse werden sich auch in der Praxis des Schiffsbetriebs weitreichende Veränderungen ergeben. Auch wenn gerade im Bereich des Performance Monitorings in den vergangenen Jahren bereits eine Vielzahl neuer Lösungen auf den Markt gekommen ist, befindet sich die datenbasierte Optimierung des Schiffsbetriebs noch immer in ihren Anfängen. Die Gründe dafür lagen in der Vergangenheit vor allem in fehlenden oder ungenauen Verfahren zur Messung des aktuellen Betriebszustands an Bord sowie stark begrenzten Möglichkeiten des Datenaustauschs im maritimen Raum. Hier ändern sich gegenwärtig die Rahmenbedingungen rasant. So werden an Bord künftiger Schiffe einzelne Komponenten und Systeme standardmäßig sensortechnisch ausgestattet und über ein digitales Interface untereinander vernetzt sein. Und auch die Über- 60 HANSA International Maritime Journal 08 | 2019

Schiffstechnik | Ship Technology tragung größerer Datenmengen aus dem Schiffsbetrieb relativiert sich als Hürde, wenn, getrieben durch Crew-Wellfare- Überlegungen, der Anteil an breitbandfähigen Schiffen stetig zunimmt und gleichzeitig die Kosten pro übertragenem Bit fallen. So entsteht die notwendige Ausgangsbasis, um künftig noch weitgehend ungenutzte Potenziale zur Verbesserung der operativen Performance einzelner Schiffe und ganzer Flotten zu erschließen. Die umfassende Verfügbarkeit digitaler Daten, deren Austausch sowie die Einführung innovativer Verfahren zur systematischen Analyse bieten die Chance, um die operative Praxis des Schiffsbetriebs neu zu gestalten. Beispielsweise ermöglichen schnelle und preisgünstige Kommunikationsverbindungen den echtzeitbasierten und direkten Datenaustausch zwischen dem Schiff und seiner Umgebung, wodurch sich Management- und Administrationsprozesse an Bord und an Land effizienter gestalten lassen. Intelligente Systeme an Bord sind in der Lage, Informationen eigenständig zu verarbeiten und untereinander auszutauschen. Daten konsequent nutzen Damit entsteht die Voraussetzung, um Routinetätigkeiten, die eine geringe Wertschöpfung haben, Schritt für Schritt zu automatisieren. Darüber hinaus können Sensoren ständig aktuelle Daten über den Zustand von Schiff und Maschinen liefern, welche die Grundlage darstellen, um Effizienzsteigerungspotenziale im Schiffsbetrieb zu identifizieren oder Verfahren wie Predictive Maintenance Abstract: Data promises greater efficiency gains than design The possibilities to increase efficiency through ship design are reaching their natural limits, experts from research institute Fraunhofer CML find. Instead, they focus on the use of data as the foundation for the next step in efficiency of maritine transport chains. In a recent white paper they lay out five fields of action: navigation and ship management, operation of technical installations on board, maintenance of the technical system, administration and management processes as well as ship and fleet management, for each of which a series of development stages on the way to what tehy call »Ship Operation 4.0«. Further information: redaktion@hansa-online.de einzuführen und damit die Instandhaltungskosten genauso wie das Risiko von Ausfallzeiten zu verringern. Die zuvor genannten sowie weitere absehbare Veränderungen der Schiffsbetriebspraxis in Zukunft lassen sich unter dem Begriff »Ship Operation 4.0« zusammenfassen. Er steht für eine konsequente Nutzung digitaler Daten, um eine datenbasierte Effizienzsteigerung im Schiffsbetrieb vorzunehmen. Fragen von Schiffskonstruktion und -entwurf genauso wie die Gestaltung maritimer Transportnetzwerke finden nur insoweit Berücksichtigung, als von ihnen ein direkter Einfluss auf den Schiffsbetrieb ausgeht. Die Komplexität und Vielschichtigkeit der Einzelentwicklungen im Kontext von maritimer Digitalisierung und »Ship Operation 4.0« erschwert insgesamt die Identifikation wesentlicher Treiber, Prognosen und Herausforderungen. Die Schiffbautechnische Gesellschaft (STG) hat dies zum Anlass genommen, in einer Arbeitsgruppe über zwei Jahre gemeinsam mit dem Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen (CML) zu untersuchen, inwieweit die Ideen hinter »Industrie 4.0« für den operativen Schiffsbetrieb eine Rolle spielen und ob sich hieraus konkrete Chancen und Handlungsempfehlungen für die Akteure der maritimen Branche ableiten lassen. Die zentralen Ergebnisse dieser Kooperation sind in einem White Paper zusammengefasst. Dieses stellt dar, in welche Richtung sich der Schiffsbetrieb zukünftig entwickeln kann. Aufgabe war es hierbei, die Idee von »Ship Operation 4.0« aus verschiedenen Perspektiven zu beleuchten, mögliche Veränderungen des Schiffsbetriebs in den kommenden Jahren aufzuzeigen und das damit verbundene Potenzial zu verdeutlichen. So entsteht eine Orientierungshilfe, anhand derer alle betroffenen Akteure der maritimen Industrie frühzeitig geeignete Maßnahmen erarbeiten können, um sich für die neuen Anforderungen von »Ship Operation 4.0« zu wappnen und gleichzeitig bestehende Chancen für eine Weiterentwicklung der eigenen Geschäftsaktivitäten zu ergreifen. HANSA International Maritime Journal 08 | 2019 61

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