Mười công nghệ tàu biển thông minh cho ngành hàng hải

Theo MarineInsight

Khi thế giới tiến tới mức độ tự động hóa cao hơn, ngành vận tải biển cũng đang thích ứng với xu hướng này bằng các công nghệ thông minh trên tàu biển. Công nghệ tự trị cho tàu biển, Internet vạn vật (IoT) và phân tích dữ liệu đại diện cho các tính năng hiện đại mà các công ty và toàn bộ ngành hàng hải đang nỗ lực để đạt tới.

Công nghệ tự trị là việc tạo cho phần mềm một mức độ tự do cao hơn trong việc đưa ra các quyết định quan trọng sau khi đánh giá trọng số của nhiều thông số khác nhau. IoT cho phép người dùng kết nối hàng ngày các vật thể với đám mây hoặc internet để điều khiển các đồ vật hàng ngày chỉ bằng một nút bấm. Phân tích dữ liệu là xương sống đằng sau tất cả các công nghệ mới, nó cho phép các nhà khoa học và kỹ sư khai thác và thu thập thông tin hữu ích từ hàng đống dữ liệu mà lẽ ra không thể phân tích được.

Bằng cách kết hợp các tính năng này vào ngành hàng hải, chúng ta có thể cải thiện hiệu quả của vận tải biển, quản lý thời gian và sản lượng tốt hơn. Trong bài viết này, chúng ta cùng xem xét đến 10 phát minh quan trọng có thể cách mạng hóa công nghệ tàu biển thông minh.

1.      Trí tuệ nhân tạo (AI) – Số hóa hàng hóa và tối ưu hóa việc bố trí hàng trên tàu chở container

Hàng ngày, một lượng hàng hóa trị giá hàng tỷ đô la được vận chuyển thông qua đường thủy và hơn một tỷ container được luân chuyển giữa các cảng trên toàn cầu. Nhiều trong số này là các mặt hàng có mức độ ưu tiên cao và phải được chuyển sang một cảng mới trong một khung thời gian cố định. Những mặt hàng khác có thời gian cho phép lâu hơn và không được coi là hàng cần vận chuyển khẩn cấp hoặc ngay lập tức. Khả năng phân loại và phân biệt các container và hàng hóa dựa trên khung thời gian giao hàng của chúng là rất quan trọng. Điều này giúp đảm bảo rằng hàng hóa có yêu cầu khẩn cấp được ưu tiên hơn các mặt hàng khác và được chất lên các tàu container để đến đích sớm nhất. Điều này giúp hợp lý hóa luồng thương mại và hàng hóa giữa các cảng. Ngoài ra, bằng cách phân bổ hàng hóa hợp lý giữa hàng trăm tàu thuyền đi qua một cảng, lưu lượng giao thông ở bến cảng có thể được giảm bớt.

Theo một báo cáo, trung bình khoảng 30 - 40% năng lực vận chuyển trên các tàu vẫn còn trống. Với việc tối ưu hóa hàng hóa bằng kỹ thuật số, không gian trống có thể được giảm xuống dưới 15 - 20%.

Các tàu container và các tàu chở hàng khác chuyên chở hàng ngàn container khác nhau về kích thước, khối lượng và điểm đến. Những biến số này làm cho thứ tự sắp xếp chúng trên tàu là rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả. Ví dụ, có thể một chiếc container cần được dỡ xuống đầu tiên lại nằm ở dưới lớp dưới cùng và như vậy, bến cảng sẽ phải dỡ tất cả container ở bên trên nó lên để tiếp cận được với container đó.

Mặc dù theo tiêu chuẩn của ngành, kích thước của các container thường là hai mươi và bốn mươi feet (TEU và FEU) nhưng cũng có những thay đổi được thực hiện đối với hàng hóa bất thường và kích thước của các container được sửa đổi có thể rất khác nhau. Do đó, nếu chúng được bố trí không phù hợp thì có thể gây bất tiện cho việc xếp thêm các container khác. Tương tự, khối lượng là một yếu tố quyết định thứ tự của việc xếp hàng, các tải trọng nặng hơn phải được tập trung sao cho chúng không làm hỏng các thùng chứa khác và gây bất lợi đến ổn định của tàu.

Với rất nhiều thông số và yếu tố quyết định như trên, chúng ta sẽ tiết kiệm được nhiều chi phí khi có công nghệ như tối ưu hóa bằng kỹ thuật số để giúp quyết định việc bố trí container trên tàu một cách tốt nhất.

 

2. Phân tích dữ liệu lớn

Phân tích dữ liệu phụ thuộc vào việc khai thác, thu thập và rút ra suy luận từ các kho lưu trữ thông tin lớn đến từ các môi trường hoạt động lớn như các tàu và cảng. Chúng có thể cũng bao gồm dữ liệu về loại container, khối lượng và điểm đến, hoặc dữ liệu về bản thân con tàu như độ chúi, ổn định, hiệu suất động cơ và thông tin liên lạc.

Với số lượng lớn các biến số như vậy và hàng nghìn con tàu đang chạy trên khắp các đại dương của thế giới vào bất kỳ thời điểm nào thì việc sử dụng dữ liệu này một cách có tính cấu trúc sẽ là một thách thức. Phân tích dữ liệu, tìm cách sắp xếp và tìm ra mối tương quan giữa vô số thông tin này sẽ cho ra những kết luận hữu ích. Ví dụ, ta có thể biết được về lịch sử xu hướng dịch chuyển của các container, điều kiện biển và phản ứng của tàu với các điều kiện thời tiết thay đổi khác nhau. Việc có được các suy luận này sẽ giúp công ty phân tích các thông số hiệu suất khác nhau để sử dụng nhằm đạt hiệu quả tốt hơn.

3. IoT trên tàu biển

Internet of Things (IoT) cho phép người dùng điều khiển các đồ vật hàng ngày với sự trợ giúp của điện thoại hoặc hệ thống điều khiển tổng hợp như điều khiển từ xa. Chẳng hạn, ta có thể bật và tắt hệ thống điện, di chuyển cửa ra vào và mở cửa sổ chỉ bằng cách chạm vào một nút. Công nghệ này có các ứng dụng to lớn trong lĩnh vực vận tải biển vì chúng cung cấp khả năng điều khiển từ xa cho người điều khiển tàu hoặc hành khách mà không cần sự hiện diện thực tế. Ví dụ: trên tàu khách, các cabin riêng lẻ có thể được truy cập từ xa với sự trợ giúp của một ứng dụng hoặc điều khiển từ xa mà khách được cung cấp. Đèn, quạt, cửa và thậm chí các đồ vật có thể được theo dõi chặt chẽ mà không cần phải bước chân vào phòng. Tương tự, trong trường hợp khẩn cấp, thuyền trưởng của tàu có thể tiếp cận từ xa những khu vực quan trọng.

Đối với tàu container hoặc các tàu chở hàng khác, IoT sẽ giúp kiểm soát nắp hầm hàng, lớp container, hệ thống vách ngăn và hệ thống thủy lực mà không cần phải có một người có mặt thường xuyên tại hiện trường. Các tàu container rất lớn và thường chỉ được biên chế một thuyền bộ từ ba mươi đến bốn mươi người, bao gồm các kỹ sư, kỹ thuật viên và các nhân viên khác. Trong trường hợp như vậy, việc tiếp cận được từ xa sẽ tiết kiệm đáng kể thời gian trong vận hành cũng như tạo cho thuyền trưởng mức độ kiểm soát cao hơn đối với máy móc.

Nắp hầm hàng và hệ thống vách ngăn phải được giám sát chặt chẽ trong quá trình cập cảng và xếp dỡ hàng. Bằng cách cho phép một người giám sát và kiểm soát được các hệ thống sẽ giải phóng cho thuyền viên để họ làm các nhiệm vụ quan trọng hơn. Công nghệ này có thể được điều chỉnh và tích hợp vào hầu hết mọi ngóc ngách của con tàu, từ điều khiển hàng hải đến thiết bị điện và các khả năng của chúng gần như là vô tận.

4. Quản lý tuyến hành trình của tàu bằng kỹ thuật số

Nói chung, các con tàu đi theo các tuyến đường đã được thiết lập trước dựa trên một số dữ liệu đầu vào. Ý tưởng là bằng cách nghiên cứu các điều kiện của biển, các tuyến đường đã sử dụng và các yếu tố khác, người vận hành tàu có thể phác thảo một tuyến đường thích hợp để tốn ít thời gian nhất. Tuy nhiên, các con tàu thường có thể có hành trình kéo dài vài tháng và việc dự đoán chính xác trước các điều kiện biển là không khả thi.

Quản lý tuyến đường theo thời gian thực có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện thời gian và hiệu quả của chuyến đi. Do tàu ở trên biển trong một thời gian dài và khả năng các điều kiện trên biển có thể thay đổi đáng kể trong vài giờ thì điều quan trọng là các nhà vận hành tàu phải có sẵn các dữ liệu theo thời gian thực để sử dụng. Dữ liệu này có thể bao gồm thời tiết, cảnh báo về cướp biển, mật độ lưu thống tại cảng và các thông số khác. Hơn nữa, bằng cách sử dụng phần mềm tính toán để xác định tuyến hành trình, nhiều yếu tố có thể được tính đến để cho ra một tuyến hành trình tối ưu.

5. Điều động tàu thông minh / Tự động điều khiển

Trên đất liền, các ô tô tự lái sử dụng công nghệ tự động điều khiển để đưa ra quyết định dựa trên tuyến đường mà chúng di chuyển. Các tham số bao gồm phát hiện ra người đi bộ, các xe ô tô khác và tín hiệu giao thông mà vẫn đi theo tuyến đường mà không bị mất kiểm soát. Trong ngành vận tải biển, việc điều khiển tự hành như vậy là một hoạt động quan trọng vì các con tàu lớn hơn và phức tạp hơn nhiều so với ô tô. Việc tích hợp công nghệ thông minh như AI và máy học vào hệ thống điều động sẽ cho phép các tàu di chuyển chính xác trên hành trình mà không cần người lái hoặc thuyền trưởng phải liên tục nhập dữ liệu. Việc này giảm thiểu khả năng xảy ra lỗi do con người và cũng cho phép thông tin về tuyến đường được thực hiện ngay lập tức theo thời gian thực. Công nghệ này cũng có phạm vi rộng lớn trong vận hành các cảng. Nhìn chung, cầu cảng là những không gian hạn chế với các con tàu. Để có thể cập cầu an toàn mà không bị va chạm, công nghệ tàu thông minh có thể được sử dụng để hỗ trợ thuyền trưởng trong điều động tàu.

6. Hệ thống đẩy thông minh

Vì nhu cầu ngày càng tăng về hệ thống đẩy tàu và yêu cầu hiệu suất đầu ra lớn hơn nên công nghệ thông minh cũng được phát triển để tạo ra mức độ kiểm soát tốt hơn cho thuyền trưởng của tàu. Điều này cho phép điều khiển được bước, góc chém nước và tốc độ của chân vịt để đạt được hiệu suất tối ưu. Tuy nhiên, điều này cũng đặt ra một yêu cầu lớn về khả năng phán đoán của sỹ quan máy và thuyền trưởng, vốn thường mắc phải những sai sót của con người. Với mức độ kiểm soát cao hơn thì nguy cơ thiệt hại đối với thiết bị hoặc bản thân tàu sẽ cao hơn. Do đó, việc giao quyền điều khiển hệ thống đẩy cho công nghệ thông minh sẽ giúp một máy tính đưa ra quyết định và điều khiển thiết bị với mức độ chính xác cao hơn. Điều này cho phép thuyền trưởng vẫn duy trì việc kiểm soát con tàu mà không cần phải liên tục theo dõi các chân vịt. Tương tự, các sỹ quan máy có thể cho phép phần mềm giám sát trạng thái của động cơ diesel hàng hải để chúng luôn nằm trong vùng hoạt động có thể chấp nhận được.

7. Các hệ thống điều khiển tích hợp

Con tàu là một thực thể khổng lồ, có chiều dài hàng trăm mét, với nhiều tầng boong và hàng nghìn nhân viên nên việc theo dõi được toàn bộ con tàu và tất cả các hệ thống vận hành của nó có thể là một kỳ công. Các hệ thống điều khiển tích hợp sẽ tạo ra một giải pháp duy nhất để giám sát các hệ thống và thành phần khác nhau tạo nên các con tàu lớn. Các hệ thống này sử dụng công nghệ thông minh kết nối các bộ phận của con tàu với một máy chủ trung tâm. Chúng có thể bao gồm động cơ đẩy, hệ thống lái tàu và thông tin liên lạc do các bộ phận khác nhau quản lý. Với một cái nhìn tổng hợp được hiển thị trên máy chủ, thuyền trưởng hoặc các sĩ quan có thể biết được hoạt động của bất kỳ bộ phận nào của con tàu vào bất cứ lúc nào. Trong trường hợp các giá trị hiệu suất như vòng tua động cơ hoặc nhiệt độ thiết bị vượt quá phạm vi được chấp nhận, một cảnh báo sẽ được chuyển tiếp đến bộ phận liên quan và tới buồng lái. Điều này cải thiện sự an toàn và bảo trì của tàu ngoài việc cung cấp cho người điều hành tàu cái nhìn tổng quan về hoạt động của tàu.

8. Công nghệ Blockchain

Blockchain là một công nghệ thay đổi cuộc chơi và được cho là sẽ cách mạng hóa các ngành công nghiệp. Nó được coi là một bước tiến khổng lồ tiếp theo trong các lĩnh vực thanh toán bằng cách tạo ra một phương thức nhanh chóng, an toàn và minh bạch để thu nhận các khoản thanh toán từ bất kỳ nơi nào trên thế giới. Tuy nhiên, trong vài năm qua, công nghệ blockchain đã phát triển mạnh mẽ và cũng đang được sử dụng trong lĩnh vực sinh thái và bền vững. Nếu được triển khai đúng cách, ngành hàng hải sẽ có thể tận dụng các lợi thế như chất lượng dữ liệu cao, tính toàn vẹn của quá trình, hợp đồng thông minh có thể định được bố cục, chi phí giao dịch thấp hơn, mạng được trao quyền, đơn giản hóa hệ sinh thái và nhiều hơn thế nữa. Nhiều công ty và tổ chức nổi tiếng đã chung tay để nghiên cứu, phát triển và triển khai công nghệ này trong ngành hàng hải.

9. Robot / Drone / In 3D

Cũng giống như trong các ngành công nghiệp khác, công nghệ robot tiên tiến cũng đang ảnh hưởng đến các hoạt động trong ngành hàng hải. Robot đã được sử dụng trong việc bảo trì, an ninh và kiểm tra tàu thuyền. Các công ty như HMM đã bắt đầu thay thế lao động của con người bằng robot trong các môi trường rủi ro, ví dụ: trong công việc làm sạch thân tàu trên các tàu của công ty.

 

Hơn nữa, một số công ty đã bắt đầu sử dụng robot để kiểm tra tàu từ xa, đặc biệt là trong thời gian bị hạn chế đi lại như hiện nay. Ngay cả máy bay không người lái hiện cũng đang được sử dụng rộng rãi cho các nhiệm vụ như giao hàng hóa cho tàu, an ninh và giám sát hàng hải và kiểm tra từ xa. Việc triển khai in 3D cũng đang được thực hiện, đặc biệt để giải quyết vấn đề cung ứng kịp thời các bộ phận thay thế trên tàu. Khi công nghệ phát triển hơn nữa và tầm quan trọng của an toàn con người được coi trọng hơn, chúng ta sẽ thấy các công nghệ robot tiên tiến hơn thống trị các khía cạnh khác nhau của ngành hàng hải.

10 Thực tế tăng cường (AR)

Thực tế tăng cường là một trong những công nghệ đang cách mạng hóa hầu hết các ngành công nghiệp ngày nay. Nó đóng một vai trò quan trọng trong ngành hàng hải khi công nghệ phát triển. AR hiện đang được sử dụng chủ yếu để huấn luyện thuyền viên và đã được một số cơ sở huấn luyện hàng hải triển khai. Nó sẽ giúp sinh viên học hỏi từ các kinh nghiệm thực tế mà nếu không có AR thì sẽ không thể thực hiện được.

AR cũng đang được sử dụng để bảo dưỡng và kiểm tra tàu một cách hiệu quả. Sử dụng các công cụ như thiết bị AR đeo được và phần mềm hướng dẫn từ xa, việc sửa chữa và bảo trì đang được thực hiện bằng hình ảnh trực quan mà không cần có sự hiện diện thực tế của kỹ thuật viên tại hiện trường.

Không cần phải nói, AR cũng đang được dùng trong quá trình thiết kế và đóng tàu, mô phỏng các mô hình ảo có thể giúp giải quyết nhiều vấn đề ở giai đoạn đầu của quá trình thiết kế. Bằng cách áp dụng công nghệ mới như AI, khoa học dữ liệu và IoT, nhười ta có thể đưa ngành công nghiệp hàng hải lên các cấp độ cao hơn. Khi giá dầu tăng, điều quan trọng là phải tìm ra những con đường khác để có thể đổi mới. Việc tích hợp các phát triển tàu thông minh sẽ tạo ra cho toàn bộ ngành công nghiệp hàng hải một lối thoát cho nghiên cứu và sáng tạo. Ngoài ra, nó cũng làm tăng hiệu quả và giúp chuyển đổi ngành giao thông vận tải lớn nhất này thành một ngành xanh bằng cách tập trung vào việc cắt giảm lượng khí thải và giảm lượng khí thải carbon.

Người dịch: Thuyền trưởng Nguyễn Văn Thư