Một thời đại mới đang gõ cửa. Những con tàu thông minh sẽ được định nghĩa bởi dữ liệu số, lập trình máy tính và nền tảng hạ tầng công nghệ mới – cũng chính là động lực của thế giới hiện đại. Những động lực này tất yếu sẽ đổi mới và thúc đẩy chuỗi cung ứng theo hướng bền vững và thân thiện với môi trường hơn. Thậm chí, nhiều hợp đồng thương mại quốc tế có thể trở thành "hợp đồng thông minh" được mã hóa bằng máy tính. Tất cả những chuyển đổi này hợp nhất tạo nên khái niệm "vận tải thông minh".
QUAN ĐIỂM CỦA IMO VỀ TÀU THÔNG MINH
Dựa trên đề xuất năm 2017 của một số quốc gia thành viên, Ủy ban An toàn Hàng hải (MSC) thuộc IMO đã thống nhất thay đổi chương trình nghị sự liên quan đến vấn đề tàu tự hành trên biển. Tuy nhiên, đây chỉ là một bước thăm dò nhằm xác định cách thức vận hành an toàn, thân thiện với môi trường và được bảo đảm của các tàu tự hành trên mặt nước (MASS) có thể được đưa vào các văn kiện của IMO.
Theo đề xuất đó, Kế hoạch Chiến lược giai đoạn 2018-2023 của IMO bao gồm "Tích hợp các công nghệ mới và tiên tiến vào khung pháp lý" là một trong những định hướng chiến lược then chốt, nhấn mạnh việc cân bằng giữa lợi ích công nghệ tiên tiến với các mối quan ngại về an toàn, an ninh, tiềm năng chi phí, tác động môi trường và tạo thuận lợi cho thương mại toàn cầu, cả trên tàu và trên bờ.
TÀU THÔNG MINH: MỘT NHU CẦU THIẾT YẾU
Để giải bài toán cạnh tranh về chi phí và sự suy giảm trong vận tải do cạnh tranh logistics gay gắt, các hãng tàu đang buộc phải tinh giản đội ngũ thuyền viên. Bên cạnh đó, làn sóng thúc đẩy nâng cao hiệu quả và giảm phát thải carbon trong ngành hàng hải đã làm gia tăng sự quan tâm tới trí tuệ nhân tạo (AI).
Do đó, nhu cầu tự động hóa trong công nghệ điều hướng và điều khiển tàu đang bùng nổ mạnh mẽ, hướng tới mô hình vận tải thông minh, an toàn và kinh tế hơn. Cùng với đó, những bước tiến của công nghệ thông tin thông minh – được biết đến là cốt lõi của Cách mạng Công nghiệp 4.0 – đang thúc đẩy quá trình trực quan hóa tàu tự hành. Hiện nay, thông qua mô hình hợp tác công - tư, các quốc gia như Trung Quốc, EU, Hàn Quốc, Nhật Bản... với sự sẵn có ngày càng tăng của các công nghệ này đang định hình sự phát triển thế hệ tàu tự hành thân thiện với môi trường.
Tàu thông minh đang tạo nên cuộc cách mạng trong thiết kế và vận hành, tái định nghĩa toàn bộ ngành hàng hải toàn cầu cũng như vai trò của các yếu tố cơ bản trong ngành, đồng thời tạo ra những tác động trực tiếp đến các đơn vị đóng tàu, hãng vận tải, chủ tàu, các nhà cung cấp hệ thống hàng hải và cả những doanh nghiệp thuộc những lĩnh vực khác sản xuất công nghệ liên quan. Việc giám sát từ xa theo thời gian thực và liên tục trên phạm vi toàn cầu sẽ giúp đội tàu trở nên an toàn, hiệu quả và tin cậy hơn và được tích hợp chặt chẽ hơn vào chuỗi cung ứng toàn cầu, tạo ra nguồn hỗ trợ doanh thu cùng với lợi thế tối ưu hóa chi phí cao hơn.
TÀU THÔNG MINH LÀ GÌ?
Dự án Tàu Thông Minh, có tính đến việc ứng dụng các khái niệm kinh tế toàn cầu và tuân thủ các quy định của ngành hàng hải, hướng đến việc tối ưu hóa đa tầng trong tiêu thụ nhiên liệu, kiểm soát khí thải CO2 và carbon, cũng như hiệu quả năng lượng khi được triển khai đồng bộ.
Giải pháp này sẽ tận dụng các công nghệ thương mại sẵn có (COTS) và có khả năng cung cấp một hệ thống quản lý và giám sát hiệu suất hàng hải toàn diện dựa trên nền tảng đám mây, tích hợp công nghệ ICT và IoT, bao quát toàn bộ vòng đời của tàu, nhằm tối đa hiệu quả năng lượng, giảm phát thải và tiêu thụ nhiên liệu, đồng thời hướng tới việc đưa các khái niệm kinh tế tuần hoàn vào lĩnh vực hàng hải.
- Việc ứng dụng các ứng dụng AI trên tàu giúp loại bỏ sai sót của con người và tránh các tai nạn - Các tàu thông minh được kỳ vọng sẽ làm giảm thiểu các tai nạn hàng hải do lỗi của con người bằng cách loại bỏ rủi ro thông qua các thuật toán đưa ra quyết định tốt hơn và các hệ thống xử lý quyết định hiệu quả.
Hợp đồng thông minh cho phép theo dõi lô hàng minh bạch trong toàn bộ chuỗi giá trị vận tải - Một phương thức tiếp cận tập trung vào dữ liệu hơn sẽ mở rộng chuỗi giá trị, đồng thời có khả năng giảm thiểu chi phí bảo trì. Hơn nữa, phương thức này có thể nâng cao tính an toàn và hiệu quả trong các hoạt động vận hành cũng như các chiến lược tương tự.
Thực tế tăng cường (AR) kết hợp với phân tích Dữ liệu lớn (Big Data) sẽ mang lại trải nghiệm người dùng nhập vai toàn diện trong việc điều hướng tàu. Thực tế tăng cường có thể hoạt động như một hình ảnh trực tiếp về môi trường vật lý, thế giới thực, nơi các yếu tố được trực quan hóa bằng các đầu vào cảm biến do máy tính tạo ra như đồ họa, video và dữ liệu GPS. Công nghệ này hoạt động bằng cách tăng cường nhận thức hiện tại về thực tế so với nhận thức ảo.
- Hệ thống cảm biến và kết nối sẽ tạo ra một lượng dữ liệu khổng lồ nhằm hỗ trợ tối ưu hóa vận hành tàu. - Các cảm biến thông minh và liên lạc qua vệ tinh có thể tạo điều kiện cho mạng lưới tích hợp giữa các hệ thống trên tàu và trên bờ, cho phép đánh giá một lượng lớn dữ liệu về tình trạng tàu hoạt động theo thời gian thực. Có nhiều loại dữ liệu cảm biến khác nhau có sẵn trong quá trình vận hành tàu như vị trí, tốc độ trên mặt đất, tốc độ gió, lưu lượng nhiên liệu, mô-men xoắn trục, số vòng quay trên phút (RPM) và dữ liệu khí thải.
- Những hiểu biết được tạo ra từ Dữ liệu lớn (Big Data) giúp đưa ra quyết định tốt hơn trên nhiều chức năng trên tàu cũng như tại cảng. - Phân tích dữ liệu lớn hiện nay cũng có thể được áp dụng để giải quyết các thách thức hiện thời, mang lại sự an toàn, hiệu quả và nâng cao năng suất. Trong vòng 5-10 năm tới, việc bắt buộc áp dụng ECDIS (Hệ thống hiển thị hải đồ và thông tin điện tử), quy định MRV của EU sắp tới, và động lực thị trường về tính minh bạch cũng như sự kết nối tàu-bờ tốt hơn sẽ khiến ngành hàng hải ngày càng phụ thuộc vào việc truyền tải và chia sẻ dữ liệu. Giải pháp thông minh là triển khai các hệ thống sẽ tự động hóa phần lớn quy trình này nhằm tăng năng suất và giảm giờ làm của con người.
Việc áp dụng Điện toán đám mây giúp lực lượng lao động cả trên bờ và dưới tàu dễ dàng hơn trong vận hành, giao tiếp và hợp tác - Dịch vụ đám mây cung cấp cho người dùng các tài nguyên CNTT mọi lúc, mọi nơi thông qua các thiết bị đầu cuối di động có dây/không dây và Internet, đang thu hút sự chú ý như một ngành then chốt trong cuộc cách mạng công nghệ lần thứ 4. Dịch vụ đám mây là một dịch vụ theo yêu cầu, cung cấp các tài nguyên, phần mềm và cơ sở hạ tầng tri thức dựa trên nền tảng Internet.
Điện toán đám mây cho phép các công ty vận tải quản lý dữ liệu tập trung và áp dụng các chính sách dữ liệu giữa các địa điểm trên toàn cầu - Các dịch vụ đám mây thường được chia thành các mục tiêu dịch vụ công cộng (public), riêng tư (private) và kết hợp (hybrid) dựa trên đối tượng phục vụ. Dịch vụ công cộng được quản lý bởi bên cung cấp thứ ba cho phần lớn người dùng không xác định. Nó hạn chế các dịch vụ bằng cách thiết lập các chính sách riêng tư cho những dữ liệu không muốn chia sẻ và cung cấp những thông tin cần thiết để chia sẻ với các bên liên quan.
Công nghệ tàu thông minh sẽ làm gia tăng lượng dữ liệu phục vụ tối ưu hóa hoạt động vận tải biển và đáp ứng các yêu cầu xử lý ngày càng cao. Theo chiến lược GHG của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO), mục tiêu là cắt giảm 40% tổng lượng phát thải carbon của ngành vận tải biển vào năm 2030.
NHỮNG LỢI THẾ KHÁC CỦA TÀU THÔNG MINH
Tối ưu hóa nhiên liệu
Trong khi ngành hàng hải đang chuyển dịch sang nhiên liệu LNG, động cơ nhiên liệu kép và cải tiến thiết kế, việc tối ưu sử dụng nhiên liệu trên toàn bộ thiết bị tàu vẫn là yếu tố then chốt để giảm chi phí vận hành. Công nghệ tàu thông minh cho phép cả tàu mới lẫn tàu 10–20 năm tuổi thu thập dữ liệu nhiên liệu đầy đủ trên tàu, qua đó phân tích tác động của tải hàng, trạng thái ballast, tốc độ và các thông số vận hành khác đến mức tiêu thụ nhiên liệu trong các điều kiện khai thác và môi trường khác nhau.
Giám sát tình trạng thiết bị
Bảo vệ các thiết bị then chốt và tối đa hóa hiệu quả khai thác là ưu tiên hàng đầu của các chủ tàu. Khi các quy định môi trường ngày càng chặt chẽ và mở rộng phạm vi áp dụng, yêu cầu tuân thủ cũng trở nên phức tạp hơn. Trong bối cảnh đó, các công cụ và kỹ thuật giám sát tình trạng thiết bị ngày càng đóng vai trò quan trọng, giúp nhà khai thác chủ động quản lý, phòng ngừa hoặc giảm thiểu những rủi ro và chi phí phát sinh.
Trong vòng một thập kỷ qua, công nghệ giám sát tình trạng trực tuyến đã phát triển nhanh chóng. Từ chỗ kỹ sư phải trực tiếp kiểm tra thiết bị và dựa vào kinh nghiệm, cảm nhận cá nhân, hoạt động giám sát nay đã chuyển sang sử dụng các hệ thống cảm biến và nền tảng số hiện đại. Sự chuyển dịch này cho phép các chủ tàu và đơn vị khai thác lập kế hoạch bảo trì chính xác hơn, giảm tối đa tác động đến tiến độ vận hành và chi phí khai thác.
Thời gian quay vòng tàu
Thời gian quay vòng tàu ngày càng được rút ngắn nhờ các công nghệ dự báo tuyến hành trình và khuyến nghị tốc độ tối ưu. Khi cảng tiếp nhận và khai thác dữ liệu vận hành của tàu theo thời gian thực, thông tin này có thể được sử dụng để điều phối các tàu khác hiệu quả hơn, qua đó giảm đáng kể thời gian tàu lưu cảng.
Bên cạnh đó, việc tự động định tuyến theo lộ trình tiết kiệm nhiên liệu giúp rút ngắn thời gian hành trình và hạn chế nguy cơ chậm trễ vốn thường xảy ra trong khai thác truyền thống. Hãng tàu OOCL cho biết chính việc ứng dụng sâu rộng công nghệ thông tin và các giải pháp số tiên tiến đã giúp hãng đạt mức độ tin cậy đội tàu lên tới 83,3%, trở thành đơn vị đầu tiên đạt được kết quả này.
Thuyền viên và công tác quản lý
Các con tàu ngày càng trở nên phức tạp với số lượng hệ thống tăng lên, đòi hỏi đội ngũ quản lý, kỹ sư và thuyền viên có trình độ cao hơn. Xu hướng vận hành từ xa và tự động hóa đang thúc đẩy sự dịch chuyển của nhiều vị trí đi biển lên các trung tâm điều hành trên bờ, yêu cầu kỹ năng và trình độ chuyên môn cao, đồng thời tạo sức hút mới đối với lực lượng lao động trẻ.
Việc kết hợp cảm biến với các thuật toán hỗ trợ ra quyết định giúp nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành tàu. Tuy nhiên, điều này không đồng nghĩa với việc chi phí nhân sự sẽ giảm. Trước thực trạng thiếu hụt kéo dài thuyền viên và nhân sự chất lượng cao cả trên tàu lẫn trên bờ, ngành hàng hải đang bước vào giai đoạn tái cấu trúc mạnh mẽ về cơ cấu việc làm và kỹ năng nghề nghiệp.
Triển vọng phát triển của tàu thông minh
Triển vọng tàu thông minh đang được thúc đẩy mạnh mẽ trên phạm vi toàn cầu với sự tham gia của nhiều quốc gia và tập đoàn lớn. Tại CSIC (Trung Quốc), tàu chở hàng không người lái đã được đưa vào thử nghiệm, trong khi Nhật Bản triển khai dự án Nền tảng Ứng dụng Tàu Thông minh. Ở châu Âu, chương trình MUNIN đặt mục tiêu phát triển hoàn chỉnh tàu tự hành vào năm 2035, trùng với tầm nhìn của Rolls-Royce. Dự án Yara Birkeland do Yara và Kongsberg hợp tác hướng tới thay thế khoảng 40.000 chuyến xe tải bằng vận tải biển tự động. Tại Hàn Quốc, Hyundai đang phát triển các công nghệ ICT hàng hải tiên tiến, trong khi Phần Lan xây dựng sáng kiến AAWA với sự tham gia của Inmarsat và DNV. Cùng với sự đầu tư của các “ông lớn” như Maersk và IBM, và trong bối cảnh ngành hàng hải đang ở cấp độ tự động hóa 2 theo đánh giá của IMO, 5 năm tới được kỳ vọng sẽ chứng kiến sự xuất hiện của tàu tự hành ở mức độ cao hơn, hướng tới mục tiêu tự động hóa cấp độ 4.
Hành trình tiến tới vận tải biển tự hành hoàn toàn vẫn còn dài, với các dự báo cho rằng phải mất từ 10–30 năm nữa mới có thể hình thành các tuyến tàu tự động hoàn chỉnh. Giai đoạn chuyển tiếp sẽ đầy thách thức khi tàu thông minh hoạt động song song với hệ thống vận tải truyền thống. Tàu thông minh vẫn còn ở phía trước, nhưng cũng không còn quá xa.
Tại Marine Digital, chúng tôi phát triển giải pháp tàu thông minh với hệ thống phần cứng – phần mềm tích hợp, thu thập dữ liệu từ AMS, NMEA và nhiều nguồn khác (kể cả dữ liệu analog), nhằm nâng cao khả năng phân tích giám sát hiệu suất tàu, dự báo bảo trì và hỗ trợ điều hướng.
Chris Lin
Nguồn: marine-digital
