Автономный рейс: перспективы использования судов без экипажей

Развитие информационных технологий формирует глобальную тенденцию на автономизацию производственных и транспортных процессов в различных отраслях промышленности, сферах услуг и логистических системах. Мы уже привыкли к дискуссиям о будущем автономном наземном транспорте (такси, общественный транспорт, грузовые перевозки). Между тем есть отрасль, в которой внедрение инноваций в области автономных систем продвинулось, возможно, существенно дальше — речь идет о морском транспорте. Ещё в 2015 г. Президентским советом по модернизации экономки и инновационному развитию России утверждена дорожная карта «Маринет» по совершенствованию законодательства и устранению административных барьеров для эксплуатации техники с высокой степенью автоматизации, в т.ч. «безэкипажных судов». А в Норвегии в 2017 г. представлен проект первого безэкипажного контейнеровоза. Каковы реальные перспективы использования судов без экипажей?

Развитие информационных технологий формирует глобальную тенденцию на автономизацию производственных и транспортных процессов в различных отраслях промышленности, сферах услуг и логистических системах. Мы уже привыкли к дискуссиям о будущем автономном наземном транспорте (такси, общественный транспорт, грузовые перевозки). Между тем есть отрасль, в которой внедрение инноваций в области автономных систем продвинулось, возможно, существенно дальше — речь идет о морском транспорте. Ещё в 2015 г. Президентским советом по модернизации экономки и инновационному развитию России утверждена дорожная карта «Маринет» по совершенствованию законодательства и устранению административных барьеров для эксплуатации техники с высокой степенью автоматизации, в т.ч. «безэкипажных судов». А в Норвегии в 2017 г. представлен проект первого безэкипажного контейнеровоза. Каковы реальные перспективы использования судов без экипажей?

Rolls-Royce
Концепт автоматической системы швартовки для безэкипажного судна

Прежде всего определим, о каких судах будет говориться в этом кратком обзоре. Речь не пойдет ни о морских судах с высокой степенью автоматизации, ни о каких-либо специализированных дистанционно управляемых аппаратах, в том числе подводных и амфибийных, используемых для проведения специальных работ. Мы будем говорить только о морских судах, используемых в торговом мореплавании, и в основном для перевозки морем грузов.

Таким образом, речь пойдет о морских автономных надводных судах, далее — МАНС, в англоязычной терминологии MASS — Maritime Autonomous Surface Ships. Возможно, термин «автономные» в русскоязычной версии этой аббревиатуры является не вполне удачным по отношению к судам без экипажей хотя бы потому, что под определением «автономность» более привычно подразумевать срок плавания без пополнения запасов. Однако термин уже используется в русскоязычных документах Международной морской организации (ИМО), и мы будем далее использовать аббревиатуру МАНС, а смысл понятия «автономность» будет раскрыт далее.

В связи с тем, что некоторые разработчики объявили о наличии реально разработанных технологий [1] для использования судов высокой автономности для международных рейсов, на 98 сессии Комитета по безопасности мореплавания (КБМ) ИМО летом 2017 г. было принято решение провести регулятивный обзор по МАНС. C учетом поступивших от государств предложений на 99 сессии КБМ-99 в мае 2018 г. была учреждена специальная рабочая группа, которая выполнила работу по определению области регулятивного обзора (РО) [2], включая цели и задачи, методологию, инструменты, тип и размер судов, предварительные определения и различные типы и концепции автономии, автоматизации, эксплуатации и укомплектования экипажем. Также был разработан план работы по проведению РО.

Комитетом была определена главная цель работы — установить, насколько безопасно (и в смысле непосредственно безопасности мореплавания, и в смысле морской охраны, т.е. safety и security) и экологично может быть обеспечено использование МАНС с помощью инструментов ИМО, как существующих, так и разрабатываемых.

Работу было предложено выполнить в два этапа — на первом предполагалось определить, какие из действующих инструментов ИМО допускают и не допускают практическую реализацию и эксплуатацию МАНС, а также нуждаются в изменении.

На втором этапе, с учетом человеческого элемента, технологических и эксплуатационных аспектов, предполагается определить, как обеспечить возможность функционирования МАНС, используя стандартные подходы — изъятия, изменения или добавления инструментов, разработку новых инструментов, или предложить качественно новый подход.

На данном этапе были приняты для рассмотрения следующие обязательные инструменты ИМО:

1. Международные правила предупреждения столкновений судов в море, 1972 г., с поправками;
2. Международная конвенция по безопасным контейнерам, 1972 г., с поправками;
3. Конвенция о грузовой марке, 1966 г.;
4. Протокол 1988 г. к Конвенции о грузовой марке 1966 г.;
5. Международная конвенция по поиску и спасанию, 1979 г.;
6. Международная конвенция по охране человеческой жизни на море, 1974 г., с поправками (СОЛАС-74);
7. Соглашение 1996 г. к конвенции СОЛАС-74, в части специальных требований к пассажирским судам Ро-Ро;
8. Протокол 1978 г. к конвенции СОЛАС-74, Протокол 1988 г. к конвенции СОЛАС-74;
9. Протокол 1973 г. о помещениях на пассажирских судах, занятых в специальных перевозках;
10. Международная конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 г.;
11. Международная конвенция о подготовке и дипломировании персонала рыболовных судов и несении вахты 1995 г.;
12. Соглашение по пассажирским судам, осуществляющим специальные перевозки 1971 г.;
13. Международная конвенция по обмеру судов 1969 г. (КОС–69).

Методология РО будет заключаться в том, чтобы на первом этапе определить те положения в документах ИМО, которые:

• применимы к МАНС и исключают функционирования МАНС; или
• применимы к МАНС и не исключают функционирования МАНС и не требуют никаких действий; или
• применимы к МАНС и не исключают действия МАНС, но могут потребоваться внесение поправок или уточнений и/или могут иметь лакуны; или
• не применимы к функционированию МАНС.

В ходе второго этапа будет проведен анализ для определения наиболее подходящего способа обеспечения функционирования МАНС с учетом, кроме прочего, человеческого элемента, технологий и эксплуатационных факторов, путем:

• использования равноценных замен и эквивалентов, предусмотренных инструментами или разработки интерпретаций; и/или
• внесения поправок в существующие инструменты; и/или
• разработки новых инструментов; или
• ни одного из вышеперечисленного, а некоего принципиально нового решения, полученного в результате анализа. Работу предполагается проводить до 103 сессии КБМ, которая состоится в конце 2020 г. Кроме анализа инструментов к этому времени предполагается разработать «Временное руководство для испытания МАНС».

В качестве определения предварительно решено [3] использовать следующее — под МАНС мы будем понимать судно, которое в различной степени может действовать независимо от взаимодействия c человеком.

Степени автономности МАНС предлагается классифицировать следующим образом:

1. Судно с автоматизированными процессами и поддержкой принятия решений: мореплаватели находятся на борту для управления и контроля судовых систем и функций. Некоторые операции могут быть автоматизированы;
2. Дистанционно управляемое судно с мореплавателями на борту: судно контролируется и эксплуатируется из удаленного места, но мореплаватели находятся на борту;
3. Дистанционно контролируемое судно без мореплавателей на борту: судно контролируется и управляется из удаленного места. На борту нет мореплавателей;
4. Полностью автономное судно: управляющая система судна способна принимать решения и самостоятельно определять требуемые действия.

Данный перечень не является иерархическим. Следует отметить, что МАНС может функционировать в одной или нескольких степенях автономности в течение одного рейса.

Если говорить о реально существующих не на уровне концепций и разработок отдельных элементов, один из самых реальных проектов — норвежский безбалластный контейнеровоз Yara Birkeland.

По сообщениям компании Kongsberg Maritime, одного из ведущих производителей систем точного позиционирования, опубликованных в мае 2017 г., достигнуто соглашение с поставщиком минеральных удобрений Yara International о разработке, строительстве и поставке на линию судна для перевозки груза между тремя норвежскими портами, максимальное расстояние между которыми около 30 морских миль.

marinteknikk.no
Модель норвежского безбалластного контейнеровоза Yara Birkeland

Планируемые размерения судна — длина 80 м, ширина 14,8 м, осадка 6 м. Судно рассчитано на 120 TEU, и стоимость аналогичного небольшого контейнеровоза составляет приблизительно одну треть от требуемого финансирования в 25 млн долл. Судно предполагается эксплуатировать со скоростью 6 узлов (что близко к пределу управляемости для обычного судна) при максимально возможной скорости 12 узлов. Пропульсивный комплекс полностью электрический, состоящий из двух винторулевых колонок типа «Азипод» и двух тоннельных подруливающих устройств. Емкость аккумуляторной установки около 9 МВт-ч, соответственно, вместо снабжения топливом — зарядка аккумуляторов. Ясно, что в таком случае в месте зарядки аккумуляторов потребуется создание специальной станции электроснабжения высокой мощности, для того, чтобы обеспечить зарядку аккумуляторов в процессе погрузки-выгрузки.

Использование судна на лини заменит автомобильные перевозки химикатов и минеральных удобрений производства Yara International по маршруту Herøya — Brevik — Larvik, для перевозки которого в настоящее время используется 40 тыс. рейсов грузового автомобильного транспорта в год.

Спуск на воду был запланирован на вторую половину 2018 г. На протяжении первого года Yara Birkeland предполагается эксплуатировать опытным образом при наличии на борту экипажа, в 2019 г. планировалось управлять в удаленном режиме и к 2020 г. — в полностью автономном режиме.

Однако в мае 2018 г. на презентации, прошедшей на 99 сессии Комитета по безопасности мореплавания ИМО, разработчики заявили, что на тот момент в наличии была только 6-метровая модель весом 2,5 т., испытанная в бассейне в Тронхейме, что делало нереальными ранее объявленные сроки ввода судна в эксплуатацию В августе 2018 г. в прессе появились сообщения о том, что была выбрана верфь для строительства (Vard Braila, Румыния), и заключен контракт на поставку судна в 2020 г., на два года позднее ранее объявленного срока. Соответственно, переход к автономному использованию будет возможен не ранее 2022 г.

При этом предполагаемая стоимость судна была увеличена с 25 до 30 млн долл. Поддержка от правительства Норвегии через правительственное агентство ENOVA составила 133,6 млн норвежских крон, что составляет приблизительно половину стоимости судна. Участники проекта говорят о быстрой окупаемости, связанной с тем, что экипажу не надо будет выплачивать высокую заработную плату, но никаких конкретных расчетов не приводят.

По всей вероятности, при мощной поддержке со стороны экономически развитого государства проект действительно будет реализован. Экономическая эффективность весьма сомнительна — выгода заключается, скорее, в возможном технологическом прогрессе. При этом в обозримом будущем совершать международные рейсы такое судно не сможет.

Существует несколько отличий морского судна от летательного аппарата и автомобиля, принципиально важных для построения автономной системы. К ним стоит отнести прежде всего длительность использования, т.е. значительную продолжительность рейса и необходимость постоянного обслуживания механизмов, что обычно требует наличия достаточно большого экипажа, бóльшая часть которого не занята процессом управления самим судном.

Потребность в членах экипаже определяется в том числе и уровнем технологического развития судовых систем и механизмов. На морских судах традиционного назначения экипаж как правило составляет немногим более 20 человек, минимальный состав экипажа для функционирования судна регулируется специальными нормами и фиксируется в судовых документах, выдаваемых капитаном морского порта. Известные попытки автоматизировать работу главного двигателя и оставить судно без механиков, проводившиеся в некоторых пароходствах СССР в конце XX в. привели к тому, что были построены так называемые суда-автоматы для функционирования на непродолжительных рейсах. Механики были возвращены на них после опытной эксплуатации, несмотря на нехватку кают. Есть расхожее утверждение, что радиооператоры, без которых нельзя было представить экипаж морского судна большую часть XX в., были «случайными людьми на флоте». Специально никто не занимался сокращением этой судовой должности — необходимость в ней объективно отпала в связи с революцией в средствах радиосвязи и появлением устойчивых автоматизированных систем связи. Ничего подобного не наблюдалось по отношению к другим членам экипажа.

Николай Маркоткин:
Дивный новый мир без работы

Рассмотрим другой пример. Одним из традиционных элементов мореплавания является лоцманская деятельность, суть которой заключается в том, что в прибрежных зонах, в основном на подходах к морским портам, устанавливаются районы лоцманской проводки судов, где традиционно на судно поднимается лоцман, являющийся экспертом по своему району и дающий капитану судна советы для принятия решения по заходу или выходу из морского порта. Необходимость лоцманской проводки никем не оспаривается и является частью законодательства всех государств, имеющих морские порты. При этом процедура посадки и высадки лоцмана на судно остается одной из самых опасных, особенно для жизни лоцмана, операций. Казалось бы, современные методы передачи информации и возможность обустройства на судне пункта дистанционного наблюдения, а также радиолокационные службы управления движением судов должны дать развитие дистанционной лоцманской проводки с берега — без присутствия лоцмана на судне, тем более, что, с правовой точки зрения, этот вопрос решен во многих странах, в том числе и в России. Однако этого не происходит, и объяснения лоцманов и лоцманских организаций сводятся к тому, что присутствие на судне дает возможность лоцману использовать как хорошую морскую практику, так и интуицию, которая накапливается с опытом. При этом для дистанционной лоцманской проводки, когда лоцман находится в удаленном месте и осуществляет проводку конкретного судна, на которое он назначен (в этом отличие от оператора службы движения судов, который наблюдает за районом), не только разработана технология, но и имеются правовые основы.

На данный момент нам представляется, что самый реалистичный вариант использования МАНС — это использование судна высокой степени автономности по схеме выход\заход в порт с экипажем, возможно, сокращенным, и рейс до подхода к порту назначения без экипажа, где на судно должен подняться для захода в порт местный экипаж. Иначе для приема МАНС следует строить специальные порты с сильно защищенной от волнения и течений акваториями и системой диспетчеризации, позволяющей исключить одновременное движение судов в узких местах входов\выходов.

Парадоксально, но проще всего заменить интеллектуальной системой управляющего судном капитана или штурмана. Также технически возможно организовать удаленное управление маневрированием судна. Современные системы могут устойчиво передавать информацию на удаленный пункт, где управление судном будет мало отличаться от реального управления. Не так сложно организовать даже качку, если это необходимо для моделирования ситуации (при этом можно не раскачивать ходовой мостик, смещение изображения дает практически схожий эффект). Но находящийся на судне капитан не только выполняет прямые обязанности по управлению и несет ответственность по действующему законодательству [4], но и выполняет ряд обязанностей публично-правового характера, в том числе может возбуждать уголовное дело публичного обвинения, что предполагает его личное присутствие на судне. Для того чтобы изменить это, необходимо полностью пересмотреть, в том числе и национальные нормы права.

Известен ряд случаев, когда суда, двигаясь в зоне действия береговых служб управления движением судов (СУДС), попадали в аварийную ситуацию, вплоть до реальной посадки на мель. При этом операторы СУДС не могли связаться с экипажем в том числе из-за отсутствия судоводителя на ходовом мостике. Эти аварийные ситуации могли бы быть предотвращены в случае возможности у СУДС взять на себя управление или хотя бы иметь возможность сбавить ход. При этом, с правовой точки зрения, при действующих нормах права такую систему реализовать невозможно, поскольку не решен вопрос переноса ответственности от капитана на персонал СУДС.

Очевидно, что МАНС могут функционировать только при надежном и точном определении координат текущего местоположения судна, что подразумевает устойчивую работу ГНСС [5]. Также необходимым условием применения является надежная гидрографическая изученность района, т.е. надежные навигационные карты с подтвержденными регулярным промером глубинами.

Что касается применения МАНС в покрытых льдом районах, то нам представляется, что, несмотря на то, что действия по управлению судном в ледовых условиях в том числе под проводкой ледокола возможно формализовать достаточно точно для управления судном, существующие технологии не позволят реализовать подобные проекты в обозримом будущем в связи со слишком высоким уровнем риска. Алгоритм движения МАНС, например, за атомным ледоколом в несложных ледовых условиях достаточно прост, что, очевидно, позволит разработать опытные технологии.

Таким образом, с нашей точки зрения, в ближайшее время возможно применение технологии МАНС и внедрение реальных опытных проектов только в пределах территориальных морей и внутренних вод прибрежных государств на небольших расстояниях. Существующая система обеспечения безопасности и охраны морского судоходства, его правовые основы не позволят в ближайшее десятилетие внедрить морские перевозки на международных рейсах.

1. E.g. А. Mahapatra. Digitalisation and MASS, IMO, презентация 2017 г.

2. Под регулятивным обзором (РО) имеется в виду формулировка «Regulatory scoping exercise for the use of Maritime Autonomous Surface Ships (MASS)», использованная КБМ-98 для включения в план работы.

3. IMO takes first steps to address autonomous ships. IMO Briefing: 08 25/05/2018

4. Ст. 61-73 Кодекса торгового мореплавания РФ

5. Глобальные навигационные спутниковые системы, GPS, ГЛОНАСС, Galileo, Beidu и другие.