Offshore-Vermessungsschiffe: Bereit für schnellere Sensoren

Die LeeWay Odyssey bei COVE in Dartmouth, Nova Scotia.

Einsatz des Kraken Katfish.

Einsatz des Kraken Katfish.

LeeWay Striker soll im Dezember 2018 nachgerüstet werden.

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2009 schrieb ich eine Arbeit über den Einsatz unbemannter Systeme für Verteidigungsanwendungen. Zu dieser Zeit dominierten die drei Schlagworte „langweilig, schmutzig und gefährlich“ die Erzählung darüber, wofür sie verwendet werden. Diese Worte ergaben im Zusammenhang mit militärischen Anwendungen, bei denen der Wert in der Effektivität gemessen wird, mit der die Mission ausgeführt wird, einen Sinn: Sie lokalisieren eine explosive Mine über mehrere Stunden ohne Risiko für den Menschen und mit weniger Spielraum für menschliches Versagen. Vorwärts 10 Jahre, jetzt in der Rolle des CEO von LeeWay Marine, bewerte ich erneut Roboter, aber unter dem Gesichtspunkt, eine kommerzielle Lösung zu finden, die einen Wettbewerbsvorteil bietet.

LeeWay besitzt und betreibt Vermessungsschiffe des Center for Ocean Ventures und Entrepreneurship (COVE) in Dartmouth, Nova Scotia, Kanada. COVE ist eines von mehreren Zentren für Meerestechnologie im atlantischen Kanada (Kanadas vier östlichsten Provinzen, einschließlich Neufundland und Labrador, Nova Scotia, Prince Edward Island und New Brunswick) die neueste und größte (manchmal nicht) Meerestechnologie. Wir sehen es, mobilisieren es, starten es und stellen es wieder her (wenn alles nach Plan läuft) und bewerten seine Wirksamkeit für die kommerzielle Nutzung. AUVs, gezogene Robotik, Sonare mit synthetischer Apertur, Mehrstrahl, akustische Quellen, akustische Arrays, Minenjäger, U-Boot-Jäger, Öljäger, Fischverfolger, ROVs, Fallkameras, UxVs; Die Liste ist endlos und wir lieben jede Sekunde.

In Anbetracht dessen kann ich dieses Robotik-Rätsel mit einem einigermaßen erfahrenen und zunehmend anspruchsvollen Auge besprechen. Ich weiß mit Sicherheit, wie wichtig unbemannte Systeme für das Geo-Vermessungs-Ökosystem der Zukunft sein werden, und ich weiß auch, dass die Endkunden (Öl- und Gasproduzenten, Offshore-Windparkbesitzer, IT-Unternehmen, nationale hydrografische Agenturen usw.) zunehmend zuversichtlich sind die von diesen Maschinen gesammelten Daten. Ich sah in Echtzeit, wie Kraken Robotics 'KATFISH (gezerrtes Sonar mit synthetischer Apertur, SBP, MBES) 10 m über dem Meeresboden schwebte, mit 8 Knoten geschleppt wurde und hochauflösende Bilder eines noch nie entdeckten Wracks im Nordatlantik aufzeichnete . Ich beobachtete die Gesichter erfahrener Hydrographen, die den mit der Nachbearbeitung verbundenen Automatisierungsgrad und die Geschwindigkeit, mit der das Produkt an den Kunden geliefert werden konnte, nicht glauben konnten. Angesichts der betrieblichen Effizienz, die die Robotik von Natur aus liefern kann, würde man erwarten, dass sie das Allheilmittel ist, um den Hunger eines jeden Offshore-Infrastrukturentwicklers zu stillen, Effizienzsteigerungen bei Vermessungsvorgängen zu finden. Bei der Beobachtung des Offshore-Vermessungsmarkts muss man jedoch nur AIS Marine Tracker in verschiedenen produktiven Vermessungsregionen überprüfen, um zu sehen, dass sich dieselben großen schwimmenden Hotel- / Vermessungsschiffe um einen kostbaren Sonarkopf von der Größe eines Abendessens tummeln Teller. Das ist genau das, was wir bei Leeway immer noch tun!

Einsatz des Kraken Katfish. Innovationshemmnisse
Warum befinden wir uns bei so großartiger Vermessungsrobotik auf dem Markt „in Eisen“? Einer der Klassiker, der dieses Thema ausführlich mit vielen aufgeschlossenen Branchenexperten erörtert hat, ist, dass Schiffseigner / Vermessungsunternehmen zu viel Kapital in Schiffen und anderen Vermessungsgütern gebunden haben. Dies führt zu einer erheblichen Zurückhaltung, sich aggressiv der Robotik zuzuwenden. Dies mag zwar zutreffen, aber ich würde auf der Grundlage meiner Beobachtungen argumentieren, dass große multinationale Umfrageunternehmen tatsächlich die ersten Anwender dieser Technologie sind, die ihren Einsatz in einem breiteren Markt beeinflussen und ermöglichen. Nach meinen Beobachtungen ist es nicht der Grund, warum die Meeresrobotik einen langsamen Einstieg in den Vermessungsmarkt findet, wenn der verbleibende Wert der vorhandenen Schiffe unterdrückt wird.

Das eigentliche Problem, basierend auf der Analyse, die wir durchgeführt haben, ist, dass die Robotik allein noch keinen Paradigmenwechsel erzwingen wird, da sie das allgemeine Wertversprechen nicht wesentlich verbessert, um das Binden großer Vermessungsschiffe zu erzwingen (oder sogar zu ermöglichen). Insbesondere die Schiffe mit geotechnischen Fähigkeiten haben etwas von Robotern noch nicht zu beeinflussen. Aus unserer Sicht wurden die meisten UxVs auf dem Markt, mit Ausnahme von XOcean XO-450 und Kraken Katfish, entwickelt, um wettbewerbsfähige, taktische Verbesserungen zu erzielen und nicht um ein strategisches Geschäftsproblem zu lösen. Schiffsbetreiber und Vermessungsunternehmen benötigen im Allgemeinen immer noch mittelgroße / große Schiffe, um UxVs zu starten, zu verwalten und wiederzuerlangen und das Kontingent von Vermessern und Schiffsbesatzungen aufzunehmen. In zunehmendem Maße erfolgt die Nachbearbeitung von Daten auch an Bord des Schiffes während der Datenerfassungsphase, sodass ein Produkt schnell an den Kunden geliefert und das Projekt monetarisiert werden kann. Wenn nichts anderes, ist das Schiff nur ein Hotel, in dem Roboter eingesetzt werden können oder nicht. Wenn Roboter vorhanden sind, basiert der Wert dieser Operation wahrscheinlich eher auf der Effektivität oder Sicherheit als auf der Effizienz.

Zum Beispiel ist es durchaus möglich, ein AUV mit einer Tiefe von 3000 m auf dem Rücken unseres 140-Fuß-Vermessungsschiffs zu tragen (lassen Sie uns 4 mitnehmen). Wir haben einen fantastischen Start-und Recovery-Stinger, um das zu tun. Die Realität ist, dass die Kosten für den Kauf oder das Leasing des AUV mehr als das Dreifache der Projektkosten betragen, verglichen mit dem altmodischen (und zuverlässigen!) Rumpf- oder Mast-MBES. Wir würden das Gebot schlicht und einfach nie gewinnen, wenn wir einen tatsächlichen ROI mit einem AUV anstreben würden. Versuchen wir alternativ ein paar USVs. Sie sind in Bezug auf Kosten- und Risikomanagement etwas weniger belastend. Befestigen Sie einen LARS am Backbord- und Steuerborddeck, starten Sie ein paar USVs und steigern Sie Ihre Effizienz, indem Sie 3 Durchschnitte gleichzeitig ausführen. Fügen Sie der bestehenden Brigade von 12 Vermessungsingenieuren, zwei Beobachtern von Meeressäugetieren und zwei archäologischen Beobachtern zwei Techniker und zwei USV-Operatoren hinzu, und Sie befinden sich in einem 800-Tonnen-Vermessungsschiff, in dem alle Gehirne und Augäpfel untergebracht sind. Es verwandelt sich in ein Hundefrühstück und es ist die Mühe nicht wert.

Alternativ können Sie das Schiff vollständig eliminieren und eine 5 m lange USV bei 4 Knoten nehmen, es vom Regierungskai in Sambro, Nova Scotia, aus starten, es einige Seemeilen in den Nordatlantik schicken und beobachten, wie die „Sister Islands“ ihren Weg haben es. Es spielt keine Rolle, wie viele Marinearchitekten die Rumpfform analysierten; Es gibt keine 5m irgendetwas, das die "Schwestern" aufnehmen kann, Punkt. Wenn es so glücklich ist, arbeitet ein solches fähiges Schiff 10-15 Tage lang ungestraft und sammelt Terra-Bytes mit großen Datenmengen. Dieses Konzept ist meiner Meinung nach ziemlich solide und bietet ein sehr anständiges ConOps. Es ist nicht ohne Fehler oder Risiken im Zusammenhang mit Geo-Vermessungen, da die umfangreichen Daten an Bord gesperrt sind und die Daten "hoffentlich" gut sind. Es gibt einige zusätzliche Betriebskonzepte, die hier angewendet werden könnten, einschließlich kleinerer, schneller Unterstützungsschiffe und unbegrenzter Breitband-VSAT-Lösungen, die dazu beitragen können, dass es gut funktioniert.

LeeWay Odyssey begibt sich nach Bedford, Nova Scotia, um den Kraken Katfish zu testen.

Wem gehört die neue Wertschöpfung?
Aus unserer Sicht gibt es mehrere interessante Permutationen und Kombinationen von UxVs, die mit Gefäßen gekoppelt sind und angewendet werden können, um ein anständiges Lösungsset zu erstellen. Egal wie Sie es in Scheiben schneiden, es wird zu einem Wettlauf um eine konvergierende Lösung mit minimaler Lebensfähigkeit. Wie wir sehen, handelt es sich bei der Verlagerung zur Roboter-Dominanz lediglich um den Wert, den die Eigentümer eines Kapitalvermögens auf ein anderes handeln. Von einem großen, teuren und relativ unkomplizierten Objekt zu einem oder mehreren hochkomplexen Roboterobjekten. Mittelfristige betriebliche Effizienzsteigerungen werden sich sicherlich in den verschiedenen Schiffs- / Roboter-Permutationen und -Beziehungen niederschlagen. Dies wird jedoch nur zu einer Marge für die Asset-Eigner führen, da die Robotik-Eigner die vergleichenden Schiffskosten als Grundlage für ihre Preisstrategie verwenden. Im Vergleich zu einem Schiffstag kann ein Roboter 20% einsparen. Warum würden sie das nicht tun? Sie würden den Wert auf dem Tisch belassen, wenn sie etwas anderes tun. Entwickler zahlen also für die verarbeiteten Daten ungefähr das Gleiche wie jetzt. Außerdem, wenn ich dieses Problem aus der Sicht der Entwickler betrachte; Kein Wunder, dass immer noch große Schiffe dominieren. Warum etwas Neues riskieren, wenn es grundsätzlich gleich viel kostet? Diese Projekte beinhalten bereits genügend Risiken. Warum sollten Sie mehr Risiken eingehen? Das Value Prop ist noch nicht für Mid- und Offshore-Vermessungen verfügbar.

Wenn wir es ernst meinen mit der Steigerung der Produktivität, muss sich die gesamte Methodik grundlegend ändern - eine, die das gesamte Spektrum der technischen Vorteile berücksichtigt, die mit Schiffskonstruktionen, Sensortechnologie, autonomen Plattformen, Leistungsdichte und maschinellem Lernen verbunden sind. Ich bin davon überzeugt, dass KI- und Blockchain-Methoden irgendwo hineinpassen. Wenn wir dieses Problem bei LeeWay angehen, beginnen wir mit drei grundlegenden Realitäten:

1. Zum Sammeln von geophysikalischen Daten muss ein physisches Objekt (Schiff, Satellit, AUV, UxV, Boje usw.) zum Zeitpunkt der Erfassung vorhanden sein. Daher ist das gesammelte Datenvolumen in erster Linie eine Funktion der zurückgelegten Entfernung.

2. Der kommerzielle Wert wird immer als Funktion der Zeit gemessen (Umsatz pro Periode). Die schnelle Verarbeitung der Daten ist für die gesamte Wertschöpfungskette von Bedeutung.


3. Die Effizienz bei Erfassungsmethoden, Sensoren und Verarbeitung wird sich allmählich zu einer monolithischen Lösung mit gleichbleibender Betriebsmarge verschmelzen. Ähnlich wie in der Passagierflugzeugindustrie, in der die Betriebseffizienz so fein abgestimmt und branchenweit ist, sind im Allgemeinen nur Marketing und Vertrieb von Bedeutung.

Geschwindigkeit ist das, worauf es ankommt
Da der Wert über die Zeit gemessen wird, ist das Warenvolumen (in diesem Fall Daten) pro Zeiteinheit der fundamentale Einflussfaktor auf den potenziellen Gesamtwert. Wenn alle Dinge gleich sind, können Sie möglicherweise nur dann eine wachsende Ertragskurve pro Anlage erzielen, wenn Sie das Volumen der nachbearbeiteten Einsen und Nullen pro Zeiteinheit erhöhen. Daher steht der Wert in direktem Zusammenhang mit der Geschwindigkeit der Datenerfassung / -verarbeitung und nur mit der Geschwindigkeit.

Geschwindigkeit auf dem Meer ist nicht neu. LeeWay hat kürzlich Nordamerikas schnellstes Offshore-Datenerfassungsschiff mit einer Höchstgeschwindigkeit von 55 Knoten in Betrieb genommen. Installieren Sie 5400 PS in einem 100.000-Pfund-Boot und Voila! Unabhängig von der installierten Leistung und Stabilität vor der Küste reduzieren wir die Drosselung jedoch auf 6-8 Knoten, sobald die Sensoren eingeschaltet werden, da dies die maximale Leistungsgeschwindigkeit des Sensors ist. Um es klar auszudrücken, beim Game Changer geht es überhaupt nicht um das Schiff, sondern um die Geschwindigkeit, mit der die Sensoren effektiv arbeiten können. Wenn Sie dies lesen und in der Lage sind, die Richtung Ihrer Produktentwicklung und -forschung zu beeinflussen, denken Sie an Geschwindigkeit. Wenn ich Geschwindigkeit sage, meine ich 20-30knots und höher. Ich weiß, dass die Physik schwierig ist, ich wurde mehrmals verwarnt. Unsinn. Es wurde nicht entwickelt, weil es keinen Bedarf gab. Wenn Sie die Umfragebranche ändern möchten, erstellen Sie ein MBES oder SAS, das mit 25 Knoten arbeiten kann. Lassen Sie alle anderen ihre Zeit damit verbringen, den Apfel mit hocheffizienten USVs und AUVs zu polieren. In der Zwischenzeit wird Ihr 25-Knoten-MBES den Apfelwagen komplett aus dem Gleichgewicht bringen.
Die drei Geschwindigkeitsgrundlagen:

• Geschwindigkeit ist die einflussreichste Variable, die sich über einen bestimmten Zeitraum auf das Volumen des monetarisierbaren Produkts auswirkt.

• Geschwindigkeit reduziert die Zeit und treibt alle Betriebskosten auf dem Meer an.

• Geschwindigkeit bringt das Offshore näher an die Heimat, bietet chirurgische Eingriffe und reduziert das Wetterrisiko erheblich.

Sobald sich die Geschwindigkeit etabliert hat, werden die verschiedenen betrieblichen Effizienzmerkmale wie Autonomie, Leistungsdichte, Plattformstabilität, Datenübertragungsraten usw. tatsächlich skalierbar sein. Es ist vorstellbar, dass die endgültige Lösung aus zwei entgegengesetzten Richtungen erreicht werden kann. Die erste Lösung basiert auf vorhandenen UxVs und kann auf größere, schnellere Plattformen skaliert werden. Die zweite Möglichkeit sieht vor, dass mittelgroße bis große Hochgeschwindigkeitsschiffe mit autonomer Technologie als grundlegendes Betriebssystem konstruiert werden. In meinen Augen ist die ultimative Lösung ganz offensichtlich und basiert auf der Physik des Ozeans. Die zugefügte Wassermasse erfordert die Fahrzeugmasse, um dem Impuls entgegenzuwirken. Daher stehe ich auf der Seite des Konzepts, mit Substanz zu beginnen und von dort aus zu bauen.

Aus unserer Sicht sind alle Anstrengungen zur Verbesserung der Effizienz auf dem Meer wichtig. Die Eliminierung von Menschen auf See, die Verwendung kleinerer, effizienterer Plattformen mit längerer Lebensdauer, besseren Abdeckungsraten und höherer Auflösung sind alles wichtige Grenzwerte. Keines dieser Elemente kann einen Wert wie die Einführung der Sensorgeschwindigkeit aufheben.

Über den Autor: Jamie Sangster ist der Gründer von Leeway Marine. Vor seiner Zeit bei Leeway war Jamie 20 Jahre lang Marineingenieur und Marinearchitekt bei der Royal Canadian Navy. Er verfügt über umfangreiche Erfahrung auf See an Bord der großen kanadischen Kriegsschiffe.