Quand le premier navire entièrement numérisé, autonome et respectueux de l'environnement sera-t-il prêt à naviguer? La réponse est incertaine, mais le projet ShippingLab de l’Autorité maritime danoise vise à résoudre la plupart des problèmes techniques et de gestion dans à peine deux ans. Rapports de Tom Mulligan.

Le projet ShippingLab du Danemark est une initiative de trois ans qui a commencé ses travaux en mars 2019 dans le but de développer le premier navire entièrement opérationnel, entièrement numérique, autonome et respectueux de l'environnement. Près de 30 partenaires travaillent ensemble au sein de ShippingLab, qui est coordonné par le cluster maritime danois, Blue Denmark. Un partenaire principal est le groupe d’automatisation et de contrôle au sein du département de génie électrique de l’Université technique du Danemark, qui a étudié les systèmes autonomes au cours des 25 à 30 dernières années en se concentrant sur divers domaines d’application, y compris les bateaux de plaisance. Vers 2010-2011, en collaboration avec la marine royale danoise, le groupe a lancé une série de projets portant sur le développement d'algorithmes de contrôle et de perception pour réaliser le fonctionnement sans pilote d'un jet d'eau à grande vitesse.

Sur une période de quatre à cinq ans, cette collaboration a produit un savoir-faire significatif sur les enjeux liés à la détection et à la classification des objets lors de la navigation, et elle a qualifié le groupe pour piloter scientifiquement une enquête promue par l'Autorité maritime danoise, le projet Electronic Outlook ( 2017-2019), pour évaluer le potentiel des capteurs électro-optiques en tant que moyens complémentaires pour accroître la sensibilisation du navigateur. Un an après le début de cette enquête, un financement supplémentaire a été levé pour effectuer des recherches sur les méthodes et les algorithmes de développement de solutions dans le cadre du projet Autonomous Situation Awareness for Navigation (ASAN), qui s'étend de 2018 à 2021.

«ShippingLab a été initialement créé à l'automne 2017 en tant que forum d'innovation visant à créer et à développer des idées de R&D dans le but ultime de faire du Danemark un hub mondial de puissance maritime, comme l'envisage le cluster Plan for Growth in the Blue Denmark lancé par le danois. Gouvernement au début de 2018 », a déclaré le professeur associé Roberto Galeazzi du groupe DTU Automation and Control. «Trois axes de recherche principaux étaient au centre de l'attention: la numérisation, l'autonomie et la décarbonisation. Le forum ShippingLab a été mis en place grâce à une collaboration entre le danois Maritime, Danish Shipping, Force Technology, Maritime Engineering DTU, CBS, le Danish Metalworkers Union et l'Autorité maritime danoise.
Une plateforme de capteurs acquérant des données pendant la navigation. La plateforme est équipée de deux caméras couleur, deux caméras monochromes, une caméra infrarouge, un radar FMCW, un récepteur GNSS et une unité de mesure inertielle (IMU). (Photo: DTU)

Fonctionnement autonome à grande échelle

Sur la base des efforts de recherche en cours du professeur Mogens Blanke, du professeur agrégé Galeazzi et du professeur agrégé Søren Hansen, une proposition a été faite pour mettre en place un projet d'innovation pour le développement et la démonstration à grande échelle de fonctionnalités / systèmes pour la navigation autonome et la supervision des ferries de passagers. dans les eaux danoises:

«En particulier, l'idée principale était de développer des outils avancés pour la navigation autonome et l'aide à la décision en exploitant la technologie et les méthodes de capteur électro-optique de pointe dans la fusion de capteurs, l'IA et la théorie du contrôle pour permettre aux navires de fonctionner avec un système en partie sans surveillance. pont », a expliqué Galeazzi. «Sur la base de cette idée, DTU a réussi à rassembler un solide réseau d'acteurs industriels du cluster maritime danois qui partageait la vision de la démonstration du navire autonome au Danemark.»

L'accent mis sur les ferries a été inspiré par la composition géographique du Danemark, un pays caractérisé par de nombreuses petites îles avec une connectivité plutôt limitée avec le continent. Il était envisagé que les ferries autonomes pourraient, à court et moyen terme, améliorer le transport en mer, car la réduction des effectifs sur un seul ferry pourrait générer plus de passages en redistribuant le personnel. À long terme, on prévoyait que de nouveaux modèles commerciaux pourraient être activés par l’autonomie, comme le «ferry-on-demand».

«L'autonomie et la numérisation transformeront radicalement le secteur maritime en améliorant les performances des navires et de la flotte, en augmentant la sécurité des équipages, des cargaisons et des navires, en soutenant la décarbonisation, en faisant passer les politiques de maintenance de périodiques à prédictives et en introduisant de nouveaux modèles commerciaux, pour ne citer que quelques-uns des avantages, »Dit Galeazzi.

Les systèmes de connaissance autonome de la situation pourraient avoir un impact important sur l'industrie du transport maritime en termes de sécurité accrue pendant la navigation dans des conditions météorologiques difficiles ainsi que pendant la nuit, lorsque la visibilité est limitée. De tels systèmes pourraient être répandus dans la flotte mondiale pour aider l'officier de quart à surveiller la situation générale autour d'un navire et réduire considérablement la charge de travail dans des scénarios de navigation difficiles avec des conditions météorologiques difficiles et des rencontres avec plusieurs navires.

«Des systèmes pour éviter les collisions pourraient également être développés et profiter au navigateur», a déclaré Galeazzi. «L'intégration de ces systèmes à bord des navires n'implique pas d'opérations sans pilote, mais elles donneront à l'équipage des informations exploitables améliorées lui permettant de prendre des décisions, ce qui contribuera éventuellement à réduire la charge de travail, la fatigue et le stress.

Des solutions partiellement et entièrement autonomes trouveront probablement d'abord une application dans les navires pour les opérations portuaires, côtières et offshore, et ici le marché potentiel pourrait être important: transport maritime à courte distance, ferries côtiers, petits navires RoRo, remorqueurs, navires de ravitaillement pour les opérations offshore, et bateaux pour la lutte contre les incendies:

«Dans ces cas, l'autonomie augmentera à nouveau la sécurité en retirant les humains des environnements dangereux, en diminuant la consommation d'énergie et en standardisant les opérations. La numérisation sous la forme, par exemple, de la surveillance avancée de l'état des systèmes de machines des navires peut fournir aux propriétaires de navires une grande quantité d'informations et donner aux entreprises d'exploitation et de maintenance des informations sur la façon dont le navire est exploité, permettant une maintenance plus efficace et peut-être moins chère », a déclaré Galeazzi.

«Un navire plus numérisé est potentiellement un navire plus transparent en termes, par exemple, d'émissions, et le public peut disposer d'instruments plus puissants pour confirmer le respect des réglementations environnementales», a déclaré Galeazzi. «La société peut certainement bénéficier de la véritable création du navire autonome.»

Des doctorants participant aux tests de technologies de détection à Faaborg, au Danemark, en décembre 2019. Photo: DTU