Hafen intelligent mit IoT von IBM

Der Hafen Rotterdam ist, gemessen an der umgeschlagenen Frachtmenge, der größte Hafen Europas und soll nun zum intelligentesten Hafen der Welt umgestaltet werden. Zu diesem Vorhaben gehört unsere Initiative zur digitalen Transformation mit der Unterstützung von IBM. Von Vincent Campfens und Charles Dekker

Angesichts der Tatsache, dass mehr als 85 % aller weltweit gehandelten Güter während ihrer Nutzungsdauer mindestens einmal per Schiff transportiert werden, spielen Häfen in der globalen und lokalen Wirtschaft eine entscheidende Rolle. Wir beschäftigen 90.000 Menschen und sorgen mit 10,5 Milliarden Euro für 3,3 % des niederländischen Bruttosozialprodukts. Trotz des starken weltweiten Wettbewerbs ist der Hafen Rotterdam für seine Servicequalität und seine hervorragenden Verbindungen zum übrigen Europa bekannt. Laut World Economic Forum-Bericht von 2017 haben die Niederlande im nunmehr sechsten Jahr in Folge die beste Hafeninfrastruktur der Welt.

In den letzten Jahrhunderten legte die Schifffahrt ein enormes Innovationstempo vor und vollzog durch den Übergang von der Segel- zur Dampfschifffahrt und durch technische Neuerungen wie Funk und Radar einen rasanten Wandel. Jetzt nimmt die Branche mit ihrer neuesten Innovation – vernetzte Schiffe – wieder Fahrt auf. Ähnlich wie selbstfahrende Autos in der Automobilbranche verkehren vernetzte Schiffe autonom und kommunizieren miteinander, um Kollisionen zu vermeiden. Unser Ziel für den Hafen Rotterdam ist es, bis 2025 autonome Schiffe abfertigen zu können.

Digitaler Zwilling wird für vernetzte Steuerungstechnik vorbereitet

Um uns auf diesen Meilenstein vorzubereiten, statten wir unser 42 km langes Hafengelände, das sich von der Stadt Rotterdam bis zur Nordsee erstreckt, mit der IoT-Technologien von IBM und IBM Cloud aus. Unsere Digitalisierungsinitiative umfasst zahlreiche Elemente, die alle darauf abzielen, den Hafen Rotterdam zum intelligentesten vernetzten Hafen der Welt umzugestalten.

Mithilfe von IBM IoT erstellen wir einen digitalen Zwilling des Hafens – eine exakte digitale Nachbildung unseres Betriebs, die alle Ressourcen im Hafen Rotterdam widerspiegelt und Daten zu Schiffsbewegungen, Infrastruktur, Wetter, Geografie und Wassertiefe mit hundertprozentiger Genauigkeit verfolgt. Dieser Teil unserer Digitalisierungsinitiative hilft uns dabei, Szenarien zu testen und besser zu verstehen, wie wir die Effizienz unseres Betriebs steigern und gleichzeitig strenge Sicherheitsstandards einhalten können.

Jedes Jahr schlagen hier mehr als 140.000 Schiffe ihre Güter um. Die Koordination der Anlegestellen der einzelnen Schiffe ist eine komplexe Aufgabe mit einer Vielzahl von Beteiligten, die sicher und zuverlässig ausgeführt werden muss und mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann. Mit einem neuen digitalen Dashboard können wir die Abläufe aller Beteiligten gleichzeitig anzeigen und dabei die Gütermengen maximieren, die den Hafen passieren, und so die Effizienz steigern. Die Reedereien und der Hafen können die Liegezeiten damit um bis zu einer Stunde verkürzen und auf diese Weise bis zu 80.000 US-Dollar einsparen. Darüber hinaus können im Hafen so täglich mehr Schiffe anlegen.

Vorhersage von Wasser- und Wetterbedingungen

Wir setzen nun IoT-Sensoren, Augmented Intelligence (AI) und intelligente Wetterdaten ein, die von IBM und anderen Partnern koordiniert werden, um die Verfügbarkeit von Liegeplätzen und andere wichtige Daten zu erfassen. Beispielsweise ermöglichen genaue Wasser- und Wetterdaten es den Reedereien, den optimalen Zeitpunkt für die Einfahrt in den Hafen abzuschätzen, indem sie die günstigsten Bedingungen ermitteln. The Weather Company, ein Unternehmen von IBM, versorgt uns mit genauen Wetterdaten, und die Lösung von IBM analysiert zudem Wasser- und Kommunikationsdaten.

Durch den Zugriff auf Daten zu Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, (relativer) Luftfeuchtigkeit, Trübung und Salzgehalt des Wassers sowie zum Wasserdurchfluss und zu Wasserständen, Gezeiten und Strömungen können wir die Sichtverhältnisse besser vorhersagen und so die Durchfahrtshöhen für Schiffe berechnen. Darüber hinaus lässt sich durch die Vorhersage von Wasserverhältnissen, Windrichtung und -geschwindigkeit bestimmen, wie ruhig ein Schiff in den Hafen einlaufen kann. Mithilfe dieser Daten lassen sich darüber hinaus die Verschiffungskosten erheblich senken. Ruhige Wasser- und Wetterbedingungen ermöglichen einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch und wirtschaftliche Nutzlasten pro Schiff und tragen außerdem dazu bei, dass die Fracht sicher ankommt.

3D-Druck an Bord

Wir haben ein neues Forschungs- und Entwicklungslabor namens Rotterdam Additive Manufacturing LAB (RAMLAB) in unseren Werften eingerichtet, das 30 Partner umfasst. Wir sind der Auffassung, dass qualitativ hochwertige technische Ersatzteile bei Bedarf jederzeit und überall verfügbar sein sollten und zwar zu einem wettbewerbsfähigen Preis. Dies ist das erste Feldlabor für 3D-Druck, das auf Seehäfen und Reedereien spezialisiert ist und es ermöglicht, die Verfügbarkeit einer Vielzahl zertifizierter Schiffsbauteile aus Metall zu sicherzustellen. In diesen Produktionsprozess fließt kognitive IoT-Technologie von IBM ein. Dabei werden mithilfe eines Roboterschweißarmes hochwertige Metalle schichtweise aufgetragen, um Komponenten wie Schiffsschrauben bei Bedarf und schneller als je zuvor herzustellen. Während der herkömmliche Fertigungsprozess für das Bauteil eines bestimmten Schiffs in der Regel sechs bis acht Wochen in Anspruch genommen hat, kann das Bauteil nun in nur 200 Stunden gefertigt werden.

Digitale Delfine

Mit IoT eröffnen sich uns unzählige bahnbrechende Möglichkeiten. In einem weiteren Teil der IBM IoT Connecting Services-fähigen Digitalisierungsprojekte setzen wir „digitale Delfine“ ein. Dabei handelt es sich um intelligente Kaimauern und mit Sensoren ausgestattete Bojen, die das Laden und Löschen von Schiff zu Schiff unterstützen und mit einem Zeitstempel versehene Daten über ihren Status und ihre unmittelbare Umgebung generieren. Diese digitalen Delfine bieten Einblicke in den Zustand und die Nutzung eines Liegeplatzes sowie in die Wasser- und Wetterverhältnisse in der Umgebung. Außerdem ermöglichen sie es den Hafenbetreibern, den optimalen Ort und Zeitpunkt für das Anlegen von Schiffen zu bestimmen. Hierbei kommt maschinelles Lernen zum Einsatz, um aus Datenmustern zu lernen, sodass sich die Hafenbetreiber auf hundertprozentig genaue Echtzeitdaten über die Infrastruktur des Hafens verlassen können. Diese Daten werden im Hafen verwendet und für alle freigegeben, die den Hafen nutzen.

Volle Fahrt voraus

So sieht die Zukunft unserer Branche aus – und wir gestalten sie auf der Grundlage unserer Erfahrungen als Pioniere auf diesem Gebiet, unserer Zusammenarbeit mit IBM und seinem globalen IoT-Partnernetzwerk, dem u. a. Cisco angehört und das seinen Sitz in der weltweiten IoT-Zentrale von IBM in München hat, sowie mit dem IBM Partner Axians. Wir haben Kurs auf die grundlegende Umgestaltung des Hafens genommen, um einen beachtlichen Mehrwert für die Menschen und all die anderen Häfen zu bieten, die die Services unseres Hafens in Anspruch nehmen. Volle Fahrt voraus!

Vincent Campfens ist Business Consultant at Port of Rotterdam.

Charles Dekker ist Managing Consultant Defense and Security beim Port of Rotterdam.