Sicherung von Schifffahrtswegen durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI)

Künstliche Intelligenz, oder KI, hat die Welt im Sturm erobert. Allerdings ist ihr Einfluss nicht nur auf Gespräche durch Chatbots und virtuelle Assistenten beschränkt. Sie wird vielmehr in verschiedenen Branchen eingesetzt, um Kosten und die Wahrscheinlichkeit von Fehlern des Menschen zu reduzieren sowie die Effizienz zu verbessern, Nachhaltigkeit zu fördern und bessere Sicherheitsvorkehrungen einzuführen.

Die Schifffahrt ist eine solche Branche, in der KI enormes Potenzial zeigt und die Art und Weise, wie sie operiert, revolutioniert, was aufgrund der Bedeutung der Schifffahrtswirtschaft für den globalen Handel von großer Bedeutung ist.

Angesichts der Bedeutung des maritimen Sektors für den globalen Handel und der Bemühungen von Unternehmen, wettbewerbsfähig zu bleiben, ist die Verwendung von Machine-Learning-Algorithmen in Schifffahrtsoperationen von entscheidender Bedeutung. Mit der globalen Wirtschaft als komplexer und herausfordernder Umgebung können sogar kleine Verbesserungen erhebliche Vorteile bringen.

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Der Umfang von KI in der Schifffahrtswirtschaft

Wie wir wissen, haben Schifffahrtswegen enorme Bedeutung in der globalen Wirtschaft, da sie wirtschaftlich und umweltfreundlich sind. Dies erfordert sichere und effiziente Transportmittel, um Waren über Länder hinweg zu transportieren. Daher ist es wichtig, KI zu verwenden, um diese Wege zu sichern.

In diesem Zusammenhang werden fortschrittliche Technologien eingesetzt, um verschiedene Herausforderungen, denen Schifffahrtswegen gegenüberstehen, zu sammeln, zu analysieren, zu überwachen und zu beantworten. Zum Beispiel liefern KI-gesteuerte Systeme Echtzeit-Daten für Schifffahrtsrouten und verbessern die Navigation, während eine ständige Überwachung durch Sensoren Sicherheitsbedrohungen verhindert. Darüber hinaus analysieren KI-Algorithmen Daten, um Wartungsbedarf vorherzusagen, wodurch die Ausfallzeit reduziert und sichergestellt wird, dass Schiffe auf Hochtouren laufen.

Wie NauticExpo vor einigen Jahren schätzte, kann der Umsatz des globalen maritimen Frachtverkehrs bis 2023 200 Milliarden Dollar überschreiten, aber dafür muss die Branche “KI zu ihren digitalen Technologien hinzufügen”.

In der Schifffahrtswirtschaft kann KI helfen, Schifffahrtsgesellschaften Aufgaben zu automatisieren, die Planung zu verbessern, den Betrieb zu optimieren, bessere Entscheidungen zu treffen und die Sicherheit zu erhöhen. Sie hilft auch bei der Distributionsplanung, der Rationalisierung von Lade- und Entladevorgängen, der intelligenten Terminplanung und der Anpassung an die sich ändernden Marktrealitäten und die Marktnachfrage. Darüber hinaus kann die Verwendung von KI bei der Navigation, der Sicherung von Kommunikationssystemen und der Verbesserung der Notfallreaktion von großem Nutzen sein und so zur allgemeinen Schifffahrtssicherheit beitragen.

Eine Umfrage von Navis ergab, dass eine große Anzahl von Teilnehmern der Meinung ist, dass KI bei der Automatisierung von Prozessen eingesetzt werden kann, insbesondere für die Zuweisung von Container-Handhabungsgeräten und Deckungssystemen. Andere Teilnehmer sehen auch die Verwendung von KI bei empfohlenen Maßnahmen und der Vorhersage von Torvolumina sowie bei der Stauung von Schiffen. Allerdings ist der Mangel an Technologie und Fachwissen die größte Herausforderung bei KI, was verständlich ist, da die Technologie noch neu ist.

Um hierzu beizutragen, haben Unternehmen bereits Schritte unternommen. Zum Beispiel hat die Orient Overseas Container Line (OOCL) mit dem Asien-basierten Forschungsarm von Microsoft zusammengearbeitet, um Schifffahrtswegen durch KI zu verbessern. Im Rahmen der Partnerschaft besteht die Idee darin, KI-Entwickler durch Machine-Learning und intensive Trainings zu schulen.

Die Verwendung von Daten für die Sicherheit

Es ist wichtig zu beachten, dass effektive KI von Daten abhängt – von der Ausbildung bis zur Vorhersage benötigt KI diverse und massive Datenmengen, um gut zu funktionieren. Wenn also die Schifffahrtswirtschaft besser darin wird, mit komplexen und großen Datenmengen zu arbeiten, kann sie neue KI-Systeme aufbauen, um Menschen dabei zu helfen, Schiffe auf eine effizientere und sicherere Weise zu betreiben.

Vor kurzem haben Wissenschaftler an der University of Victoria und dem Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen KI verwendet, um das Auftreten von großen Rogue-Wellen vorherzusagen, die nicht nur Schiffe, sondern auch Ölbohrinseln beschädigen. Die Forscher nutzten enorme Mengen an großen Daten, 700 Jahre alt, über Ozeanbewegungen, um ein mathematisches Modell zu entdecken, das die Wahrscheinlichkeit solcher Wellen vorhersagen kann.

“Im Studium haben wir die kausalen Variablen kartiert, die Rogue-Wellen erzeugen, und KI verwendet, um sie in einem Modell zu sammeln”, sagte Dion Häfner, ein ehemaliger Doktorand am Niels-Bohr-Institut und Autor der wissenschaftlichen Studie, “das die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Rogue-Wellen berechnen kann”.

Dazu wurden die Daten von Bojen an über 150 verschiedenen Standorten entlang der US-Küsten und im Ausland 24 Stunden am Tag gesammelt. Die Studie zeichnete 100.000 Wellen als Rogue-Wellen auf. Durch die Verwendung von Machine-Learning verwandelten die Forscher all dies in einen Algorithmus. Die Studie fand heraus, dass diese Rogue-Welle aufgrund des Faktors “lineare Superposition” auftritt, etwas, das bereits seit 300 Jahren bekannt ist, aber nun durch Daten gestützt wird.

Was dies für die Schifffahrtswirtschaft bedeutet, ist, dass Frachtschiffgesellschaften diesen Algorithmus verwenden können, um vorherzusagen, wann das Risiko einer solchen gefährlichen Welle auftritt, und dann ihre Routen im Voraus planen können.

Darüber hinaus arbeiten Organisationen wie die Singapore Management University (SMU), Fujitsu und das Institute of High-Performance Computing (IHPC) von A*STAR bereits seit einiger Zeit an der Entwicklung von Big-Data- und KI-Technologien für die Schifffahrtswegverwaltung in Singapurs Hafen sowie den weltweit verkehrsreichsten Seewegen, den Straßen von Singapur und Malakka.

Diese Organisationen entwickeln Technologien, die Echtzeit-Daten verwenden, um die Verkehrsvorhersage zu verbessern und mögliche Kollisionen zu identifizieren. Die Idee besteht darin, eine nächste Generation von Schifffahrtsweg-Koordinierungstechnologien zu haben, ähnlich wie die Flugverkehrskontrolle.

Mit dieser Weiterentwicklung von autonomen Schiffen sagte Professor Lau Hoong Chuin, Leiter des Labors von SMU und Leiter des Urban Computing and Engineering Centre of Excellence (UCE CoE):

“Die Technologie kann potenziell die Schifffahrtswegverwaltung stören, um menschliche Fehler zu reduzieren und die Navigationsicherheit zu verbessern.”

Währenddessen zielt Singapurs Tuas-Hafen darauf ab, bis 2040 der weltweit größte vollautomatisierte Hafen zu werden, indem er das Next-Generation-Vessel-Traffic-Management-System (NGVTMS) von Singapurs Maritime Port Authority nutzt.

Die Automatisierung der Schifffahrtswirtschaft

Es ist bereits über ein Jahrzehnt her, dass Machine-Learning und KI die maritime Landschaft geprägt haben, und sie wächst weiter. Eines der Gebiete, in denen die Entwicklung stattfindet, ist die unbemannte Navigation für bestimmte Aufgaben, wie zum Beispiel autonome Schiffe, die sicher durch verkehrsreiche Schifffahrtswegen fahren oder durch komplexe Transportkanäle navigieren.

Laut einem gemeinsamen Bericht von Lloyd’s Register und Thetius aus dem Jahr 2023 werden die Märkte für Schifffahrtswegautonomie und KI-gesteuerte Systeme in fünf Jahren einen Wert von 5 Milliarden Dollar haben.

Da die Schiffe zunehmen und größer werden, ist die Anzahl möglicher Kollisionen gestiegen. Laut der Europäischen Agentur für maritime Sicherheit wurden zwischen 2014 und 2019 jährlich 4000 Kollisionen und Vorfälle gemeldet, von denen bis zu 96% auf menschliches Versagen zurückzuführen sind.

Daher werden autonome und ferngesteuerte Schiffe mit Sensoren getestet, die durch Radar, LIDAR (Light Detection and Ranging), Sonar, GPS und AIS Daten liefern, um die Navigation zu unterstützen.

Im Jahr 2018 arbeiteten Sea Machines Robotics und die dänische Firma A.P. Moller-Maersk zusammen, um ein KI-gesteuertes System auf einem Containerschiff zu testen, was das erste Mal war, dass die Schifffahrtswirtschaft die Installation von Computer-Vision-Technologie sowie LIDAR- und Wahrnehmungssoftware auf einem Schiff sah, um Transitoperationen zu verbessern und zu optimieren.

Dazu übernahm Sea Machines eine KI-basierte Lösung, die ähnlich wie die datengetriebenen Assistenzsysteme in Autos ist, um die situative Wahrnehmung auf See sowie die Identifizierung und Verfolgung von Objekten zu verbessern. Die Lösung verwendet fortschrittliche Sensoren, um kontinuierlich Informationen aus der Umgebung des Schiffes zu sammeln, die dann verwendet werden, um potenzielle Konflikte zu identifizieren und zu verfolgen und effizient anzuzeigen, um sicherere und effizientere maritime Operationen zu ermöglichen.

Die Automatisierung der Schifffahrtswirtschaft gewinnt an Fahrt. Das japanische Schifffahrtswunternehmen Mitsui OSK Lines (MOL) und das chinesische Technologieunternehmen SenseTime, bekannt für ihre Zusammenarbeit mit Honda bei selbstfahrenden Autos, führen Forschungen durch, um KI in Schiffsbilderkennungssystemen zu nutzen.

Dabei verwendet SenseTime ein System, das Ultra-Hochauflösungskameras und eine GPU verwendet, um automatisch Schiffe in der Umgebung zu identifizieren und so zu verhindern, dass große Schiffe mit kleineren kollidieren und die Sicherheit zu verbessern.

Diese Bilderkennungstechnologie, die durch die Kombination von KI-Tiefenlern-Technologie und der umfangreichen maritimen Erfahrung von MOL entwickelt wurde, kann auch zur Überwachung von Schifffahrtswegen verwendet werden.

Kürzlich startete Michigan Central, der Mobilitätsinnovationsarm von Ford und der Technologie-Hub Newlab, ein Pilotprojekt, um die Schifffahrtswirtschaft zu automatisieren. Während dieses achtwöchigen Projekts testeten die Partner ein selbstfahrendes Schiff von Mythos AI, das die Unterwasserlandschaft in Detroit’s Port of Monroe und den umliegenden Großen Seen kartiert.

Durch die Erstellung einer digitalen Zwillingsschaft soll das Schiff Frachtschiffen bessere Einblicke liefern, um ihre Prozesse zu verbessern. Die gesammelten Daten werden verwendet, um vollautomatische Schifffahrtswegen zu erstellen, autonome Schiffe in der Zukunft zu trainieren und autonome, emissionsarme Boote einzuführen. Mythos AI-CEO Geoff Douglass:

“Selbstfahrende Schiffstechnologie wird die maritime Logistik umgestalten. Die Skalierung dieser Innovation auf andere Häfen wird veraltete Systeme transformieren, Emissionen reduzieren und weltweit Wirtschaftswachstum fördern.”

Unternehmen, die KI für die Sicherung von Schifffahrtswegen nutzen

Eine Umfrage von McKinsey aus dem Jahr 2019 ergab, dass die Verwendung von KI in Standardgeschäftsprozessen in verschiedenen Bereichen des Unternehmens um fast 25% im Vergleich zum Vorjahr gestiegen ist. Logistik ist insbesondere eine KI-gesteuerte Branche, dank der großen Potenziale der Technologie, die maritime Wirtschaft zu verbessern, indem sie regelmäßige Aufgaben eliminiert.

Aber das ist nicht alles. Eine separate branchenübergreifende Studie von McKinsey über die Einführung von KI fand heraus, dass frühe Anwender mit einer proaktiven Strategie im Logistiksektor mehr als 5% Gewinnmargen erzielten.

KI kann der Schifffahrtswirtschaft erhebliche Vorteile bringen, und diejenigen, die tatsächlich handeln und beginnen, KI in ihr Geschäft einzubauen, können effizientere Netzwerke aufbauen, einen Wettbewerbsvorteil haben und am besten für die Zukunft gerüstet sein.

Heute gibt es mehrere Unternehmen, die KI für sichere Schifffahrtswegen erkunden und umsetzen.

1. Rolls Royce

Rolls-Royce ist eines dieser Unternehmen, das an autonomen Schifffahrtswegen und der Verwendung von KI zur Verbesserung der Navigation und Sicherheit in maritimen Operationen arbeitet. Im Laufe der Jahre hat das Unternehmen mehrere Lösungen vorgestellt, um Sicherheitsrisiken zu mindern, darunter das Intelligent-Awareness-System und vollautonome kommerzielle Schiffe. Für seine Bemühungen hat Rolls-Royce mit Intel und Google zusammengearbeitet.

Im Jahr 2022 erlebte Rolls-Royce einen bemerkenswerten finanziellen Aufschwung, mit einem Umsatz von 12,691 Milliarden Pfund, einem erheblichen Anstieg im Vergleich zu den 10,947 Milliarden Pfund des Vorjahres. Das Unternehmen verzeichnete auch einen deutlichen Anstieg des operativen Gewinns, der 652 Millionen Pfund erreichte, was eine Verbesserung von 238 Millionen Pfund im Vergleich zum Vorjahr darstellt.

2. Wärtsilä

Das Technologieunternehmen Wärtsilä ist ein weiteres, das an der Entwicklung von Smart-Shipping-Technologien arbeitet, einschließlich der Verwendung von KI für Navigation und Sicherheit. Das Unternehmen hat intelligente Hafellösungen, sichere Schiff-zu-Shore-Datenkommunikation und Interoperabilität in der elektronischen Navigation aufgebaut.

Das Unternehmen verzeichnete einen Anstieg der Auftragseingänge um 6%, der 6,074 Milliarden Euro erreichte, im Vergleich zu 5,735 Milliarden Euro im Vorjahr. Es verzeichnete auch einen deutlichen Anstieg der Nettoverkäufe um 22%, der 5,842 Milliarden Euro erreichte, im Vergleich zu 4,778 Milliarden Euro im Jahr 2021, wobei 48% dieser Verkäufe auf Dienstleistungen entfielen.

3. Nippon Yusen Kabushiki Kaisha

Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK), ein großes japanisches Schifffahrtswunternehmen, stellte 2021 sein Kollisionsvermeidungssystem vor. Orca AI, das Vision-Sensoren und Wärmebildkameras sowie KI-gesteuerte Algorithmen verwendet, ist für Schiffe entwickelt worden, um ein neues Ausguck-Unterstützungssystem zu haben, das ihnen eine verbesserte Sicht, insbesondere in schwierigen Bedingungen, bietet und so menschliche Fehler vermeidet.

Im Geschäftsjahr 2022 verfügte Nippon Yusen Kabushiki Kaisha (NYK) über eine erhebliche Liquidität mit Bargeld und Einlagen in Höhe von etwa 1,9 Milliarden Dollar. Es verzeichnete auch einen erheblichen Betrag an Forderungen, einschließlich Handels- und Vertragsvermögens, in Höhe von etwa 2,9 Milliarden Dollar, während die Vorratsvermögenswerte etwa 466 Millionen Dollar betrugen.

Bemerkenswerte Spieler

A.P. Moller-Maersk, eines der größten Schifffahrtswunternehmen der Welt, setzt aktiv digitale Technologien und KI ein, um Schifffahrtswegen zu optimieren und die Sicherheit zu verbessern.

Sea Machines Robotics ist ein in Boston ansässiges Unternehmen, das autonome Schiffskontrollsysteme entwickelt, die KI für mehr Sicherheit und Effizienz in maritimen Operationen nutzen. Das Unternehmen wird für die Entwicklung des ersten industriellen Steuerungssystems gelobt, das die autonome und ferngesteuerte Bedienung von kommerziellen Schiffen ermöglicht, einschließlich Arbeitsboote. Es entwickelt auch fortschrittliche Wahrnehmungstechnologie für verschiedene Arten von Schiffen sowie Navigationshilfetechnologie.

Dann gibt es den Schifffahrtswriesen MSC, der mit der Einführung der ID-basierten Containerabholung, einer Premiere für die Branche, prahlt. Anstatt einen PIN-Code zur Freigabe von Containern und ihrer Beförderung zu verwenden, nutzt die Technologie ID- und biometrische Daten, wodurch der Prozess effizienter und sicherer wird.

Das norwegische Unternehmen Kongsberg Gruppen ist auch an der Entwicklung von autonomen und KI-gesteuerten Lösungen für die Branche beteiligt, mit anderen Teilnehmern wie Bedrock Ocean Exploration, Ladar, Soshianest, i4 Insight, Buffalo Automation, Arinto Maritime GmbH, Vake und Massterly.

Schlussfolgerung

Wie wir gesehen haben, hat KI eine umfassende Implementierung und Vorteile in der Schifffahrtswirtschaft in Bezug auf Vorhersageplanung und -wartung, autonome Schiffe, Routenvorhersage, Containerpositionierung, Kraftstoffverbrauchsoptimierung, Emissionsreduzierung, Rationalisierung von Backoffice-Operationen, Nachfragevorhersage und dynamische Preisgestaltung.

Natürlich ist KI nicht ohne ihre Probleme, mit Schlüsselhindernissen bei ihrer weitverbreiteten Einführung, wie dem Mangel an spezifischen Fähigkeiten, der schlechten Qualität der Daten, dem Mangel an einer klaren Strategie und Vertrauensproblemen. Um nicht zu erwähnen, dass die meisten großen Schiffe nicht die richtige Kommunikationskapazität haben. Dann gibt es regulatorische Hindernisse für die weite Verbreitung von KI.

Trotz all dessen ist das Potenzial von KI einfach nicht zu ignorieren, mit einer wachsenden Unterstützung für ihre Implementierung. Im Laufe der Zeit, wenn die Technologie fortschreitet und die Verwendung von KI in der Branche wächst, werden wir wahrscheinlich eine große Transformation in der Schifffahrtswirtschaft sehen.

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