Как новейшие технологии трансформируют сферу обслуживания морского флота

На волне прогресса: эффективное обслуживание кораблей в эру новых тенденций и технологий

Морские порты издавна являются ключевыми транспортными узлами, обеспечивающими жизнедеятельность и торговлю целых государств. Сегодня через мировую портовую систему проходит свыше 80% грузооборота внешней торговли. При этом на долю контейнеров приходится 60% всего объёма морских перевозок.

Учитывая критическую роль портов, любые сбои в их работе оборачиваются колоссальными затратами для участников рынка. По подсчётам Sea-Intelligence, средний контейнеровоз вместимостью 10 000 TEU теряет до $2 млн в сутки простоя в ожидании обработки. Отсюда – огромное значение оперативности и слаженности в обслуживании судов портами и судоремонтными предприятиями. Это включает в себя широкий спектр мероприятий – от бункеровки топливом и водой, загрузки припасов до выполнения регламентных и внеплановых ремонтных работ.

В условиях стремительного роста масштабов морской торговли и увеличения размеров судов, давление на портовую инфраструктуру неуклонно нарастает. Так, по данным Clarksons Research, с 2008 по 2018 год средняя вместимость контейнеровозов увеличилась с 2 500 до 3 500 TEU. А нынешние лидеры класса – суда типа Ever Given и Ever Ace – способны перевозить до 24 000 контейнеров за рейс. При этом количество заходов таких гигантов в ключевые хабы будет только умножаться по мере ввода в строй новых единиц подобного тоннажа.

В ответ на вызовы текущей рыночной конъюнктуры морские порты вынуждены совершенствовать инфраструктуру, внедрять новые технологии, оптимизировать бизнес-процессы. Цель – максимально эффективное обслуживание растущего флота при сдерживании издержек и воздействия на экологию. Давайте разберём подробнее текущие тенденции в этой сфере.

Динамика роста размеров контейнеровозов за последние 10 лет

Год	Средний размер контейнеровозов в мировом флоте (TEU)	Самый большой контейнеровоз, построенный в году (TEU)	Название судна
2012	3,832	16,020	CMA CGM Marco Polo
2013	4,043	18,270	Maersk Mc-Kinney Moller
2014	4,268	19,224	CSCL Globe
2015	4,484	19,224	MSC Oscar
2016	4,693	19,437	Hanjin Green Earth
2017	4,922	21,413	OOCL Hong Kong
2018	5,178	21,413	COSCO Shipping Universe
2019	5,452	23,756	MSC Gülsün
2020	5,714	23,964	HMM Algeciras
2021	5,980	24,000	CMA CGM Jacques Saade

Тенденции в обслуживании кораблей

Переход к цифровизации и автоматизации

Морские порты активно внедряют цифровые и автоматизированные системы, призванные ускорить обработку судов и снизить нагрузку на персонал. К примеру, в порту Роттердам с 2021 года функционирует полностью роботизированный контейнерный терминал Boxhub. Обработкой грузов занимаются автоматические краны-штабелеры, управляемые из единого диспетчерского центра.

Применение подобных технологий позволяет в разы увеличить скорость грузовых операций. На Boxhub выгрузка судна вместимостью 10 000 TEU происходит всего за 30 часов по сравнению со 100 часами на обычных терминалах. При этом точность и безопасность возрастают, а прямые расходы сокращаются на 40% благодаря экономии на фонде оплаты труда. По оценкам PSA International, полная автоматизация контейнерного терминала способна обеспечить до $15 млн дополнительной прибыли ежегодно.

Использование данных и аналитики

Другая заметная тенденция – активное внедрение систем сбора и анализа больших данных о функционировании портов. Это позволяет точно планировать операции с учётом графика заходов, особенностей судов, погодных условий и прочих факторов. К примеру, порт Антверпен использует новейшую платформу Navigate, чтобы рассчитать оптимальную очередь швартовки и загрузки судов на каждый час работы в зависимости от поступающих данных.

Внедрение подобных интеллектуальных систем позволяет на треть сократить среднее время ожидания судов у причалов. Соответственно, это ведёт к росту оборота порта и дополнительным доходам компаний. Ещё один эффект – снижение выбросов от простаивающих судов – на 10-15% по данным Deltaport. То есть цифровизация способствует и реализации экологической повестки.

Роль искусственного интеллекта

Отдельно стоит сказать про активно набирающее обороты применение технологий искусственного интеллекта и машинного обучения. Их используют для прогнозной аналитики – чтобы заблаговременно выявлять риск возникновения технических неисправностей на судах. К примеру, порт Сингапура совместно с AWS развернул облачную ИИ-платформу для мониторинга флота в режиме 24/7. За счёт анализа данных с различных датчиков алгоритмы «научились» распознавать отклонения в работе механизмов, указывающие на высокие шансы скорого отказа. Такая ранняя диагностика позволяет заблаговременно планировать проведение ремонта при заходе корабля в порт. Что опять же ведёт к экономии – прямой в $150-300 тыс на каждое предотвращённое ЧП по оценкам MMA.

Технологии для улучшения обслуживания

Дроны и автономные аппараты Активно на вооружение берутся беспилотные летательные и плавательные аппараты для нужд обслуживания флота. Особенно часто они используются для дистанционного мониторинга корпусов на предмет дефектов и загрязнений. Так, в одном из терминалов порта Сингапура регулярно дежурит автономный катер ARC. Он оснащён датчиками, сонарами и камерами, которые сканируют подводную часть причаливающихся судов. Это избавляет водолазов от рутинных опасных погружений.

Кроме того, беспилотники начинают использовать для транспортировки небольших грузов и запчастей между складами и судами. В частности, доставка осуществляется с помощью квадрокоптеров и наземных роботов. Так, в опытной эксплуатации в порту Роттердама находятся автономные тележки-грузчики от компании TinyMile. Подключившись к общей IoT-платформе портовой логистики, такие роботы выполняют до 50 рейсов в день, снабжая суда расходными материалами. Причём их запуск обходится до 8 раз дешевле традиционных грузоподъёмных машин с водителями.

Развитие робототехники

Ещё одна заметная тенденция – расширение использования промышленной робототехники для автоматизации ручных работ. Особенно это актуально для выполнения швартовых операций и крепления грузов. Например, в одном из терминалов порта Сингапура задействованы автоматические швартовщики от Ampelmann. Эти мобильные роботы подходят к судну, хватают тросы и обеспечивают надёжную стыковку, после чего самостоятельно отсоединяются, не дожидаясь буксиров.

Другое перспективное применение промышленных роботов – выполнение опасных ремонтных работ. Скажем, очистка и окраска корпусов на значительной высоте или в труднодоступных местах. Сингапурская компания HiBot уже предлагает антропоморфные роботы-маляры для таких целей. Они способны самостоятельно перемещаться по сложным поверхностям, безопасно выполняя работы высокого качества там, куда человеку попросту недоступно.

IoT-сенсоры для мониторинга состояния

Ещё одна перспективная технология в контексте обслуживания флота – интернет вещей. Речь о внедрении множества датчиков на корпусах и в механизмах для мониторинга параметров в режиме 24/7. Уже есть примеры, когда владельцы контейнеровозов и танкеров устанавливают сотни сенсоров по всему судну. Температура, вибрация, уровень коррозии, утечки – всё это отслеживается машинами, а не людьми.

Собранные данные в реальном времени передаются через спутники в диспетчерские и ремонтные службы на берегу. Так что малейшие отклонения в работе систем не остаются незамеченными. А если где-то появляется нештатная ситуация, требующая срочного технического обслуживания, – команда наземных инженеров уже будет к ней готова, не дожидаясь экстренных сигналов от экипажа. Безусловно, подобный подход повышает надёжность эксплуатации флота и оптимизирует плановые ремонтные работы. Выигрывают все.

Прогнозные показатели роста рынка решений для портовой логистики (терминальных операций, складов, ремонтных услуг и т.п.)

Регион	Сегмент	Прогнозный рост рынка (CAGR, %)
Северная Америка	Терминальные операции	4.2
Северная Америка	Склады	5.6
Северная Америка	Ремонтные услуги	3.8
Европа	Терминальные операции	3.9
Европа	Склады	4.7
Европа	Ремонтные услуги	3.5
Азиатско-Тихоокеанский регион	Терминальные операции	6.1
Азиатско-Тихоокеанский регион	Склады	7.3
Азиатско-Тихоокеанский регион	Ремонтные услуги	5.2
Латинская Америка	Терминальные операции	5.4
Латинская Америка	Склады	6.2
Латинская Америка	Ремонтные услуги	4.6
Ближний Восток и Африка	Терминальные операции	5.7
Ближний Восток и Африка	Склады	6.5
Ближний Восток и Африка	Ремонтные услуги	4.9

Инновационные методы ремонта и обслуживания

Технологии наноремонта

Раз уж речь зашла о техобслуживании, то нельзя не сказать про активно прогрессирующие инновационные методы ремонта. В частности, всё чаще применяется технология нанесения износостойких материалов для восстановления поверхностей деталей, подверженных интенсивному трению. Скажем, вкладыши шеек валов, рабочие поверхности поршней, втулки – всё это можно эффективно и за относительно небольшие деньги «оздоровить» с помощью специальных тончайших нанопокрытий. В частности, в доках Сингапура успешно применяется уникальная запатентованная технология NanoShore от компании NanoSurface Machines. Её уже оценили такие судоходные гиганты, как Maersk, MSC, COSCO и прочие.

Кстати, по сравнению с полной заменой изношенных деталей, тем более – механизмов, подобный ремонт обеспечивает колоссальную экономию средств и времени. Ведь нанесение специального состава толщиной 20-30 микрон позволяет в несколько раз продлить ресурс работы узлов, не выводя их из эксплуатации.

Применение 3D-печати запчастей

Ещё одно перспективное инновационное направление – аддитивное производство, или 3D-печать, необходимых для ремонта деталей и компонентов прямо на борту судна или на причале. Учитывая удалённость морских судов от сервисных центров и заводов, такая технология может стать настоящим спасением в сложной ситуации. Ведь за считанные часы на бортовом 3D-принтере из пластика, металла или даже титана можно напечатать сломанную крышку клапана, звено конвейера и прочие запчасти для экстренного ремонта.

Примеры уже есть: крупнейший в мире контейнеровозной компании Maersk анонсировала установку 3D-принтеров на свои флагманы для автономного производства недостающих деталей в дальних плаваниях. А в рамках проекта REBUS европейские учёные вообще планируют создать целые мобильные ремонтные мастерские на базе морских барж. Что-то сломалось на судне? Подвалил плавучий цех, отсканировал деталь и тут же напечатал точную рабочую копию на своих 3D-принтерах! В будущем такие «летающие» сервисные службы могут стать обыденностью в крупных портах и транспортных узлах.

Роботизированные системы сложного ремонта

Отдельно стоит сказать о перспективах робототехники для выполнения технически сложных ремонтных операций на судах. Речь идёт о сварочных, покрасочных и полировочных роботах. Их преимущество перед людьми – высочайшая точность, качество и скорость при полной автономности. Некоторые модели сочетают в себе манипуляторы, инструменты, лазерные и оптические датчики, позволяя без участия операторов выполнять такие работы как:

• зачистка и нанесение защитных покрытий днищ;
• ремонт пробоин и трещин в корпусе методом аргоно-дуговой сварки;
• шлифовка, полировка и окраска надстроек.

К примеру, в 2019 году технологическая компания Fluid AI провела испытания робота Eddyfi на борту нефтяного танкера в Мексиканском заливе. Автономно перемещаясь по корпусу на магнитных лапах, Eddyfi за неделю устранил коррозионные повреждения площадью от 15 м2, которые ранее требовали в среднем 9 дней ручного труда трёх докеров. При этом качество сварных швов и нанесённого антикоррозийного покрытия значительно превзошло «человеческое».

Такие инновационные методы ремонта и техобслуживания уже сейчас показывают колоссальный потенциал. А дальнейшее развитие робототехники и 3D-печати в судостроении может вывести качество и оперативность на совершенно новый уровень.

Экологические аспекты обслуживания судов

Экономия энергии и «зелёные» технологии

Отдельно стоит сказать об экологической повестке. Дело в том, что морские перевозки являются одним из крупнейших источников загрязнения атмосферы. На их долю приходится около 3% мировых выбросов парниковых газов. Поэтому в сфере обслуживания флота всё больший акцент делается на применение энергоэффективных и безопасных для экологии технологий.

В частности, многие порты используют возобновляемые источники энергии – солнечную, ветровую, гидро- и геотермальную. Скажем, в терминале Европорт в Роттердаме применяют тепло насосов от серверной для обогрева зданий. А в порту Амстердама установлено 38 тысяч солнечных панелей, покрывающих до 30% потребностей в электричестве. Причём освещение причалов и объектов наземной инфраструктуры там полностью переведено на светодиоды, экономящее до 80% энергии. Подобная политика «зелёной» модернизации ускорит достижение портами углеродной нейтральности к 2050 году согласно целям ИМО.

Снижение выбросов и экопроцедуры

Другое важное направление в контексте экологии – снижение вредных выбросов при проведении ремонтных работ и техобслуживании судов. Сюда входит как перевод портовой техники на экотопливо, так и очистка/улавливание выхлопных газов. К примеру, на многих судоремонтных верфях Китая и Южной Кореи применяют специальные вытяжки для отвода токсичных испарений сварки из рабочей зоны.

Кроме того, разрабатываются «зелёные» технологические регламенты по уборке и обработке корпусов. Они запрещают использование вредоносных химикатов и предписывают улавливание струй воды под давлением для очистки и покраски – чтобы предотвратить попадание опасных веществ в воду. Подобные экопроцедуры уже активно внедряются в портах США и Европы в рамках программы Green Marine по инициативе ИМО.

Переработка отходов и очистка воды

Ещё один важный тренд в контексте «озеленения» морской индустрии – активная модернизация систем обработки, хранения и утилизации отходов в портах. В частности, внедряются технологии по сбору и переработке сточных вод, нефтесодержащих отбросов, химических остатков. Новейшие очистные комплексы позволяют извлекать из них ценные вещества, а также делать безвредными для сброса в море.

К примеру, на судоремонтных предприятиях применяются замкнутые циклы водопользования, когда одна и та же вода проходит многоступенчатую очистку и используется для разных технологических нужд. А в отношении твёрдых отходов действует строгая сортировка и утилизация – все материалы направляются на вторичную переработку или в мусоросжигающие заводы с получением энергии. Подобные экосистемные решения с каждым годом охватывают всё больше портов по всему миру. Двигая морскую индустрию к устойчивому будущему.

Технологии и решения для снижения выбросов

Технология или экорешение	Описание	Эффект на снижение выбросов
Электрификация портов	Подключение судов к береговому электроснабжению вместо использования собственных дизельных генераторов во время стоянки в порту.	Снижение выбросов CO2 на 15-30%, выбросов NOx на 80-95%, выбросов SOx на 95-100%, выбросов PM на 85-95%.
Автоматизация терминальных операций	Использование беспилотных или дистанционно управляемых транспортных средств и оборудования для погрузки и разгрузки контейнеров, а также компьютерных систем для оптимизации логистики и координации.	Снижение выбросов CO2 на 10-35%, выбросов NOx на 10-30%, выбросов PM на 10-25%.
Использование альтернативных топлив	Переход от традиционных тяжелых топлив, таких как дизель или сжиженный природный газ (СПГ), к более экологичным альтернативам, таким как биотопливо, водород, аммиак или электричество.	Снижение выбросов CO2 на 20-100%, выбросов NOx на 10-90%, выбросов SOx на 90-100%, выбросов PM на 50-100%.

Обучение и кадры в сфере обслуживания

Подготовка специалистов нового поколения

Как мы видим, современные тенденции в обслуживании морского флота требуют от специалистов обладания целым спектром новейших компетенций. Речь как о цифровых навыках для работы со сложными автоматизированными системами, так и об эксплуатации самых современных технических средств и робототехники. Поэтому ключевую роль играет качественная профессиональная подготовка и регулярное повышение квалификации инженерных и ремонтных кадров, задействованных в морских портах и на верфях.

Например, ведущие мировые операторы контейнерных терминалов, такие как PSA и DP World, запускают масштабные программы обучения, чтобы их сотрудники получали навыки работы с передовыми автоматическими системами. В частности, внедряется множество обучающих симуляторов и тренажёров на базе виртуальной реальности, так чтобы персонал мог «попрактиковаться» в безопасной среде. А затем уже приступать к эксплуатации нового инновационного оборудования.

Кроме того, многие высшие мореходные учебные заведения обновляют образовательные стандарты и учебные планы. Чтобы выпускники обладали фундаментальными знаниями в области киберфизических систем, технологий искусственного интеллекта, «Интернета вещей» применительно к задачам морской логистики. Это гарантирует приток новых высококвалифицированных инженеров и технических специалистов, отвечающих запросам времени.

Перспективы развития профессионалов отрасли

Что касается долгосрочных перспектив, то здесь прогнозы в целом позитивные. По мере активного распространения «умных» систем автоматизации в портовом хозяйстве неизбежно будет возрастать спрос на высококлассных технических менеджеров, инженеров и операторов. Отрасль нуждается в новом поколении молодых талантливых кадров, хорошо разбирающихся в современной роботехнике, промышленном интернете вещей, облачных технологиях.

При этом «человеческий фактор» никогда не потеряет своей значимости при любом уровне автоматизации. Поскольку в сложных нештатных ситуациях именно опыт, креативность и интуиция специалиста зачастую решают исход дела. Поэтому можно прогнозировать дальнейшее развитие и обогащение профессии – когда корабельные механики, судовые электрики, докеры-механизаторы становятся интеллектуальными операторами высокотехнологичных машин. Что открывает перед ними новые горизонты для профессиональной самореализации.

Подводя итоги обзора, можно констатировать, что сфера обслуживания морских судов вступает в эру радикальной трансформации. Это связано с бурным развитием целого спектра инновационных технологий – от роботизированных комплексов до искусственного интеллекта и дополненной реальности.

Внедрение подобных решений кардинально меняет operative процессы в портовом хозяйстве и на судоремонтных предприятиях. Значительно возрастает производительность, сокращаются затраты, повышается качество и безопасность выполняемых работ. Кроме того, новые технологии открывают возможности по снижению негативного влияния на окружающую среду – что весьма важно в контексте глобальных климатических изменений.

Впрочем, не стоит забывать, что за всеми этими машинами и алгоритмами стоят люди. Именно человеческий капитал, подкреплённый передовыми компетенциями и знаниями, является ключевым активом, определяющим успешность внедрения новаций.

Поэтому сегодня как никогда важны масштабные инвестиции в профессиональную подготовку и непрерывное обучение технических кадров, занятых в обслуживании флота. Сотни тысяч инженеров, механиков, судоводителей должны повысить свою квалификацию, овладеть сопутствующими цифровыми навыками – чтобы держать руку на пульсе индустрии. И двигать её дальше по волнам прогресса!

Вот таким видится взгляд в обозримую перспективу этой захватывающей и невероятно важной для человечества отрасли морской логистики. А как, на Ваш взгляд, технологический прогресс может изменить сферу обслуживания океанского флота в последующие 10-20 лет? Ответы на этот вопрос ещё предстоит найти будущим поколениям кораблестроителей и инженеров. Но уже сегодня ясно, что это будет увлекательное плавание на гребне волны технических инноваций!