View
4
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Elektrisch & Hybride Mark van der Heijden
22 | juni 2019
Het is een bijzonder gezicht. De man op de zes meter
lange RHIB houdt zich stevig vast aan de flinke stellage
waarop onder meer een radar en AIS zijn bevestigd,
maar hij bedient de boot niet. De RHIB lijkt autonoom
door de Rotterdamse haven te varen – links, rechts, keren, enzovoort.
In werkelijkheid is het een test van het Wageningse onderzoeksinsti-
tuut Marin. De RHIB wordt vanaf de kant bestuurd. In een eerste
test leidt iemand de RHIB als een radiografisch bestuurbare boot
door de haven. De tweede keer ontvangt de RHIB waypoints, geo-
grafische punten in de haven waarlangs de boot moet varen. De
man aan boord is er alleen om in noodgevallen te kunnen ingrijpen.
De twee testen zijn de eerst zichtbare stappen van wat rond eind
dit jaar moet leiden tot een autonoom varende RHIB. “Het is een
onderwerp dat in de samenleving steeds prominenter aanwezig is”,
vertelt Egbert Ypma, teamleider Autonomy & Decision Support bij
Marin. “In de automotive industrie zijn diverse ontwikkelingen
waar wij ook gebruik van maken. Ook datascience, machine learn-
ing en de toegenomen computer resources zijn technologieën die
deze stappen mogelijk maken.”
Marin heeft geen patenten en ontwikkelt geen producten. Het doel
van de testen is dan ook niet een commercieel product op de markt
te brengen. “Marin is een onafhankelijk onderzoeksinstituut dat
het bedrijfsleven helpt bij het ontwikkelen van producten. We ver-
vullen bijvoorbeeld een rol bij het testen van schepen en concep-
ten. Ons doel is dit ook op het gebied van autonoom varen te gaan
doen. Daarvoor is begrip van de kritische aspecten van dit systeem
heel belangrijk, om op basis daarvan advies te kunnen geven.”
– Allereerst, waarom wil men autonoom kunnen varen?
“Er zijn veel dull, dirty & dangerous jobs waarvoor het lastig blijkt
Stap voor stap werkt onderzoeksinstituut
Marin aan de ontwikkeling van een autonoom
varende RHIB. Twee eerste testen in de Rotter-
damse haven zijn positief verlopen. Maar elke
stap vooruit werpt weer veel nieuwe vragen
op. “We willen begrijpen wat een autonoom
schip nodig heeft”, zegt Egbert Ypma,
teamleider Autonomy & Decision Support.
‘Autonomie is niet de heilige
graal, je past het toe waar het
een toegevoegde waarde heeft’
Eind dit jaar verwacht Marin een
autonoom varende RHIB te lanceren
Geen man
overboord
`F
OT
O:
MA
RIN
juni 2019 | 23
om gekwalificeerde mensen te vinden. Van Oord is daarom bijvoor-
beeld bezig een remote support in te richten, die tijdens het bag-
gerproces vanaf de wal support geeft aan de bemanning aan boord.
Deltares, dat zich bezighoudt met hydrologie en bodemonderzoek,
wil graag meer metingen doen. Dat kun je net zo goed autonoom
doen. En de Nederlandse marine is met de Belgische marine de
vervanging van mijnenjagers aan het invullen. Autonome systemen
spelen daar een grote rol in.”
– Wat is het belangrijkste aspect van autonoom varen?
“Alles begint met situational awareness. Het schip moet weten
waar het is, wat er om het schip heen gebeurt en wat de status van
het schip is. Hoeveel generatoren heeft het schip tot zijn beschik-
king? Hoeveel brandstof is aanwezig? Als het een elektrisch schip
is, wat is het ontladingsprofiel van de accu’s?”
– Hoe krijgt het schip die informatie binnen?
“Daarvoor heeft het schip een aantal sensoren tot zijn beschikking:
lidar, radar, AIS, GPS, enzovoort. Soms vullen de verschillende
sensoren elkaar aan. De andere keer moeten verschillende data ge-
combineerd worden tot een consistent wereldbeeld. Dat is een
complex proces. Als je bijvoorbeeld de omgeving in kaart wil bren-
De eerste testen in de Rotterdamse haven zijn positief verlopen, maar roepen weer nieuwe vragen op.
Egbert Ypma: ‘We willen begrijpen
wat een autonoom schip nodig heeft.’
24 | juni 2019
gen, gaat het in eerste instantie om de schepen om het schip heen.
Daarvoor is er AIS. Die informatie is niet altijd correct en wordt
aangevuld met gegevens van de radar. Met name op kleine schepen
zorgen de golven echter voor verstoring. Als die data niet goed ge-
filterd wordt, worden er in het autonome systeem onverwachte be-
slissingen genomen. Daarom zijn er zoveel verschillende sensoren
nodig, om de informatie te kunnen combineren.
Dan blijkt ook dat de mens op de brug een wel heel flexibele factor
is. De sea clutter kan bijvoorbeeld door de operator worden aange-
past. Maar hoe doe je dat zonder dat iemand aan boord is?”
– Goed, het schip kent zijn eigen situatie en die van de
omgeving. Wat dan?
“Als je weet wat er in je omgeving gebeurt, kun je een plan gaan
maken. Daarin zijn verschillende stadia te onderscheiden. Het
lange-termijnplan is bijvoorbeeld van Rotterdam naar New York
varen. Op korte termijn zal je dat plan moeten aanpassen aan
de lokale situatie. Een aspect daarbij is bijvoorbeeld collision
avoidance.”
– Het voorkomen van botsingen. Wat is daar lastig aan?
“Collision avoidance is een heel complex onderwerp dat veel vra-
gen opwerpt. Hoe ga je om met een schip dat je tegenkomt? En
wat als het er meerdere zijn? De verkeersregels op zee spelen daar-
bij een rol, maar deze zijn nooit bedacht om geautomatiseerd te
worden. Ze kennen een lange historie met veel jurisprudentie
waarbij veel zaken een rol spelen. Soms zijn deze regels dan ook
multi-interpretabel. In die gevallen praten de kapiteins via de mari-
foon van schip tot schip. Maar hoe doe je dat als niemand aan
boord is? Val je dan terug op remote control? Bovendien, je kan
situaties krijgen waarin een autonoom en niet-autonoom schip el-
kaar tegenkomen. Het autonome schip mag dan geen onverwachte
beslissingen nemen. Al die aspecten – van de vele complexe syste-
men tot de enorme variatie in verkeerssituaties – wil je goed testen
voor je een autonoom schip de zee op stuurt.”
– Marin heeft onlangs twee testen uitgevoerd met schepen
die niet autonoom varen, maar vanaf de kant werden be-
stuurd. Waarom eerst op deze manier getest?
“We onderscheiden een aantal lagen tussen met de hand en auto-
noom besturen. Het begint met een kapitein aan boord. Daarboven
zit remote control. Het stuurwiel en de throttle worden op afstand
bediend. Hiermee testen we de datacommunicatie.
“Een stap daar weer boven zit het shore control-systeem. Vanaf de
kant worden waypoints opgestuurd en die missie voert het schip
uit terwijl het gemonitord wordt door het shore control systeem.
Het is een laag niveau van autonoom besturen. Op dit moment
meet het schip enkel zijn positie. Wat er in de omgeving gebeurt,
wordt in het shore control-systeem bijgehouden. Ook als het on-
derweg fout gaat, grijpt het systeem in. In de volgende fase van het
project wordt collision avoidance toegevoegd.”
– Wat was de uitkomst van de testen?
“Dat het werkt! De basis ligt er. Er is automatisering aan boord
met een link naar de wal. Het shore control-systeem is actief.
Hiermee kunnen we voorsorteren op de volgende stappen: het
toevoegen van collision avoidance, zodat het schip zelf ingrijpt als
er iets onverwachts gebeurt.
“We zijn nu bezig om de juiste data uit de sensoren te krijgen, deze
informatie bij elkaar te vegen en te zorgen dat we daar een consis-
tent beeld uit krijgen. Die kennis zijn we nu aan het opbouwen. De
achtergrond daarvan is dat we willen begrijpen wat een autonoom
schip nodig heeft. We willen bijvoorbeeld begrijpen wat de perfor-
mance van sensoren is in regen, mist of tussen golven. Dat zal nog
heel wat iteraties nodig hebben. Er zijn veel verschillende sensoren
met vele verschillen in performance. Welke daarvan zijn relevant?
Er zijn nog uitdagingen te over.”
‘Er zijn dull, dirty & dangerous
jobs waarvoor je lastig gekwali-
ficeerde mensen kan vinden’
FO
TO
: M
AR
IN
juni 2019 | 25
– Wat zijn de volgende stappen?
“We hopen dit jaar stappen te maken in sensor fusion en situation
awareness. Collision avoidance willen we eind dit jaar ook gaan
testen. Volgend jaar gaan we verder met het modelleren van senso-
ren, eventueel in samenwerking met andere bedrijven. Ons uitein-
delijke doel is om een simulatieomgeving te creëren waarin we alle
relevante factoren van autonoom varende schepen op een realisti-
sche manier, in realistische condities kunnen testen.”
– Wanneer zullen de eerste autonome schepen varen?
“Het is goed eerst te weten hoe we naar autonomie kijken. Is het
de heilige graal? Nee, we moeten kijken waar we het kunnen toe-
passen en waar het toegevoegde waarde heeft. Het zou bijvoor-
beeld een rol kunnen spelen in de binnenvaart. Daarbij zouden we
met een man minder kunnen varen, omdat de kapitein of stuur-
man andere dingen kan doen. Als het kritiek wordt, kan het sys-
teem de kapitein of stuurman een seintje geven.
“Een andere toepassing zijn bijvoorbeeld elektrische, autonome
ferries. Die varen vaak relatief beperkte afstanden in een beschutte
omgeving. Uitdagingen daarbij zijn het kruisende scheepvaart-
verkeer en het aan- en afvaren. In Noorwegen is dit al concreet.
Yara, de Noorse kunstmestfabrikant, heeft voor vervoer tussen
twee vestigingen de keuze tussen jaarlijks 40.000 truckloads door
dicht bewoond gebied of een meer klimaatvriendelijke optie. Het
gaat om een afstand van 7 zeemijl in een fjord, dus een korte af-
stand in een beschutte omgeving. Zij hebben besloten dat vanaf
2022 met een autonoom, elektrisch schip te doen, de Yara
Birkeland. Dus ja, het begint te komen, er zijn allerlei interessante
ontwikkelingen.”
Spreker tijdens Smart Maritime TechnologyTijdens het Smart Maritime Technology event op donderdag
13 juni in Rotterdam spreekt Egbert Ypma over de uitdagin-
gen voor autonome beslissingsprocessen en besturing.
De man aan boord van de RHIB is er slechts om in een noodgeval te kunnen ingrijpen.
Recommended