乍一看，除了一些安裝組件外，海洋產(chǎn)業(yè)和制造業(yè)并無太多共同之處，然而仔細(xì)觀察卻發(fā)現(xiàn)，這些企業(yè)都面臨著類似的挑戰(zhàn)：即數(shù)字化和能源效率，從ABB公司到德國(guó)Papenburg邁爾造船廠的一次新聞采訪之旅便證明了這點(diǎn)。
圖1 目前安裝在邁爾游輪“世界夢(mèng)”號(hào)上的Azipod推進(jìn)器降低了能耗，使船舶更具操控性
數(shù)字化對(duì)于ABB這樣的自動(dòng)化公司而言并不陌生，但它現(xiàn)在也在加快實(shí)施進(jìn)度，蘇黎世ABB公司服務(wù)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)負(fù)責(zé)人Christopher Ganz博士認(rèn)為，這樣做是虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)以及其他諸多因素的共同作用的結(jié)果，ABB集團(tuán)了解其背后的流程：現(xiàn)在到了他們使用自己的專長(zhǎng)為其他公司的數(shù)字化提供支持的時(shí)候了。
通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)創(chuàng)造真正的附加值
自動(dòng)化供應(yīng)商ABB公司將其數(shù)字產(chǎn)品和服務(wù)匯集到ABB Ability中，它們同樣可以用于海洋產(chǎn)業(yè)，這與在哪里使用聯(lián)網(wǎng)組件完全無關(guān)：基礎(chǔ)是采集和分析所記錄的數(shù)據(jù)，然后必須從中創(chuàng)造附加值，必須付諸行動(dòng)。“數(shù)字化本身并不具備附加值，如果來自數(shù)字領(lǐng)域的知識(shí)沒有回流到物理領(lǐng)域，用來節(jié)省時(shí)間或能源，那么它就不會(huì)帶來任何好處。”Ganz介紹說。
Christopher Ganz博士
當(dāng)然這一切都是為了有所回報(bào)，因此位于Papenburg的ABB公司專門針對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)需求提供了量身定做的軟件包和數(shù)字服務(wù)。優(yōu)化的船隊(duì)管理對(duì)于該行業(yè)來說非常重要，由此可以降低油耗和維護(hù)成本，同時(shí)提高生產(chǎn)率以及乘客、船員和貨物的安全性。
圖2 目前可以提供給海洋工業(yè)的數(shù)字服務(wù)：包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)、運(yùn)行監(jiān)測(cè)以及船隊(duì)信息
ABB公司、船舶運(yùn)營(yíng)商以及船東都可以從系統(tǒng)和信息的數(shù)字化和聯(lián)網(wǎng)中受益，隨著船舶基于衛(wèi)星支持的監(jiān)控可能性的完善以及云計(jì)算的應(yīng)用，諸如ABB公司這樣的供應(yīng)商不僅僅能夠提供電氣和自動(dòng)化組件及系統(tǒng)，如包括變頻器和控制柜在內(nèi)的Azipod推進(jìn)器以及ABB Ability 800xA控制系統(tǒng)和眾多行業(yè)認(rèn)可的儀器，此外借助今天的先進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸和分析系統(tǒng)，還有基于云的解決方案可供使用，這為單個(gè)船舶或整個(gè)船隊(duì)在節(jié)約成本和提高性能方面提供了巨大潛力。
以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)的預(yù)見性維護(hù)
圖3 船員通過遠(yuǎn)程診斷服務(wù)與ABB公司取得聯(lián)系，以便提前計(jì)劃維護(hù)和排除故障
其中一種數(shù)字解決方案是遠(yuǎn)程診斷服務(wù)(RDS)，對(duì)于海洋產(chǎn)業(yè)而言，使用RDS4Marine相當(dāng)于擁有了一個(gè)可將船舶上所有技術(shù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)匯集、使其可視化并用于監(jiān)測(cè)的條件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它通過衛(wèi)星加密通信與ABB的服務(wù)器連接，如果在診斷平臺(tái)上檢測(cè)到事故(例如壓力下降)，維修技術(shù)人員可以給工作人員提供指導(dǎo)，以便他們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)解決問題，這樣就避免了長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)和高成本的維護(hù)。此外，遠(yuǎn)程維護(hù)和預(yù)見性維護(hù)可使服務(wù)工程師的人數(shù)減少70%，維護(hù)成本降低50%。不過今天的數(shù)字化手段不僅僅在于收集和分析內(nèi)部船舶數(shù)據(jù)，Ganz所要求的附加值還在于許多其他信息的合并及可視化，例如天氣數(shù)據(jù)、燃料消耗或波浪情況。根據(jù)這些Octopus軟件可以優(yōu)化調(diào)整動(dòng)態(tài)位置，也就是說，根據(jù)算法可實(shí)時(shí)計(jì)算最佳動(dòng)態(tài)位置，以便最大限度地減少損失。通過其他組件(船體，螺旋槳)的數(shù)據(jù)還能達(dá)到額外的節(jié)約效應(yīng)。
如今保險(xiǎn)公司要求航運(yùn)公司根據(jù)具體情況采用考慮到關(guān)鍵天氣和海浪數(shù)據(jù)的路線規(guī)劃軟件，這不僅是為了節(jié)省燃油，而且也是為了在考慮風(fēng)向和潮流的情況下制定出從A到B的最佳安全路線。另一個(gè)系統(tǒng)計(jì)算海岸附近以及潮汐區(qū)域水深對(duì)船舶流動(dòng)阻力以及進(jìn)港時(shí)最佳速度的影響，通過這樣的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)以及性能和驅(qū)動(dòng)優(yōu)化，可節(jié)省高達(dá)5%的燃料。
圖5 與傳統(tǒng)船用推進(jìn)系統(tǒng)相比，Azipod推進(jìn)器的燃料使用量更少，而且它們還進(jìn)行了數(shù)字化聯(lián)網(wǎng)并通過自己位于挪威的中心進(jìn)行監(jiān)控
適應(yīng)未來的可替代驅(qū)動(dòng)方案
對(duì)于造船廠和船東而言，為了減少氮氧化物和細(xì)小顆粒負(fù)荷，可替代的驅(qū)動(dòng)方案變得越來越重要。 與城市內(nèi)環(huán)保區(qū)類似，美國(guó)、歐洲和中國(guó)在大片沿海地區(qū)界定了所謂的“排放控制區(qū)”(ECA)，在這里為了減少NOx和SOx排放量將不再燃燒重油。自2017年起，這一規(guī)定適用于所有大于600千瓦的內(nèi)燃機(jī)(這大致相當(dāng)于一艘漁船的驅(qū)動(dòng))，因此這些船舶都同時(shí)配備兩個(gè)不同的燃料系統(tǒng)。在河運(yùn)中也有地方法規(guī)要求使用替代性燃料，因此船東不得不重新考慮并使用新的推進(jìn)系統(tǒng)，以便適應(yīng)未來的需要。
正如德國(guó)ABB海事與港口部負(fù)責(zé)人Martin Schiefer所介紹的那樣，25年多以來，柴油電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已成為首選驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使用這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)在最佳恒定條件下運(yùn)行，并通過發(fā)電機(jī)發(fā)電，不僅可在船上使用，而且還可用于諸如Azipod推進(jìn)器這樣的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 與傳統(tǒng)的剛性軸推進(jìn)系統(tǒng)相比，Azipods推進(jìn)器的燃料消耗要低10%至15%。此外柴油電力驅(qū)動(dòng)更安靜也更緊湊，Azipod推進(jìn)器由安放在水線下方機(jī)艙內(nèi)的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元組成，同時(shí)負(fù)責(zé)船舶的驅(qū)動(dòng)和控制功能。
此外，電池混合動(dòng)力解決方案已被用于渡輪，而柴油機(jī)的使用越來越少。通常情況下渡輪使用電池驅(qū)動(dòng)在海岸附近行駛，并使用內(nèi)燃機(jī)在開闊水域中提供更高的速度。特別是在斯堪的納維亞半島，純電池驅(qū)動(dòng)的渡輪已進(jìn)入規(guī)劃階段或已在使用之中。ABB公司為混合動(dòng)力和電池驅(qū)動(dòng)的渡輪提供基于ABB機(jī)器人的能量存儲(chǔ)單元、直流電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和電池充電系統(tǒng)。
圖6 經(jīng)過18個(gè)月的建造之后終于大功告成：2017年9月，配備著兩臺(tái)Azipod推進(jìn)器的“世界夢(mèng)”號(hào)游輪駛出船塢
為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，邁爾造船廠也使用ABB組件,該造船廠最近建造的“世界夢(mèng)”號(hào)游輪(亞洲航運(yùn)公司夢(mèng)幻游輪)就配備了一臺(tái)柴油電力推進(jìn)器和兩臺(tái)Azipod推進(jìn)器。 除了ABB公司外，還有大約800家其他合作伙伴公司和供應(yīng)商參與了這艘游輪的建造。
