Elektrisch & Hybride Mark van der Heijden

22 | juni 2019

Het is een bijzonder gezicht. De man op de zes meter

lange RHIB houdt zich stevig vast aan de flinke stellage

waarop onder meer een radar en AIS zijn bevestigd,

maar hij bedient de boot niet. De RHIB lijkt autonoom

door de Rotterdamse haven te varen – links, rechts, keren, enzovoort.

In werkelijkheid is het een test van het Wageningse onderzoeksinsti-

tuut Marin. De RHIB wordt vanaf de kant bestuurd. In een eerste

test leidt iemand de RHIB als een radiografisch bestuurbare boot

door de haven. De tweede keer ontvangt de RHIB waypoints, geo-

grafische punten in de haven waarlangs de boot moet varen. De

man aan boord is er alleen om in noodgevallen te kunnen ingrijpen.

De twee testen zijn de eerst zichtbare stappen van wat rond eind

dit jaar moet leiden tot een autonoom varende RHIB. “Het is een

onderwerp dat in de samenleving steeds prominenter aanwezig is”,

vertelt Egbert Ypma, teamleider Autonomy & Decision Support bij

Marin. “In de automotive industrie zijn diverse ontwikkelingen

waar wij ook gebruik van maken. Ook datascience, machine learn-

ing en de toegenomen computer resources zijn technologieën die

deze stappen mogelijk maken.”

Marin heeft geen patenten en ontwikkelt geen producten. Het doel

van de testen is dan ook niet een commercieel product op de markt

te brengen. “Marin is een onafhankelijk onderzoeksinstituut dat

het bedrijfsleven helpt bij het ontwikkelen van producten. We ver-

vullen bijvoorbeeld een rol bij het testen van schepen en concep-

ten. Ons doel is dit ook op het gebied van autonoom varen te gaan

doen. Daarvoor is begrip van de kritische aspecten van dit systeem

heel belangrijk, om op basis daarvan advies te kunnen geven.”

– Allereerst, waarom wil men autonoom kunnen varen?

“Er zijn veel dull, dirty & dangerous jobs waarvoor het lastig blijkt

Stap voor stap werkt onderzoeksinstituut

Marin aan de ontwikkeling van een autonoom

varende RHIB. Twee eerste testen in de Rotter-

damse haven zijn positief verlopen. Maar elke

stap vooruit werpt weer veel nieuwe vragen

op. “We willen begrijpen wat een autonoom

schip nodig heeft”, zegt Egbert Ypma,

teamleider Autonomy & Decision Support.

‘Autonomie is niet de heilige

graal, je past het toe waar het

een toegevoegde waarde heeft’

Eind dit jaar verwacht Marin een

autonoom varende RHIB te lanceren

Geen man

overboord

`F

OT

O:

MA

RIN

juni 2019 | 23

om gekwalificeerde mensen te vinden. Van Oord is daarom bijvoor-

beeld bezig een remote support in te richten, die tijdens het bag-

gerproces vanaf de wal support geeft aan de bemanning aan boord.

Deltares, dat zich bezighoudt met hydrologie en bodemonderzoek,

wil graag meer metingen doen. Dat kun je net zo goed autonoom

doen. En de Nederlandse marine is met de Belgische marine de

vervanging van mijnenjagers aan het invullen. Autonome systemen

spelen daar een grote rol in.”

– Wat is het belangrijkste aspect van autonoom varen?

“Alles begint met situational awareness. Het schip moet weten

waar het is, wat er om het schip heen gebeurt en wat de status van

het schip is. Hoeveel generatoren heeft het schip tot zijn beschik-

king? Hoeveel brandstof is aanwezig? Als het een elektrisch schip

is, wat is het ontladingsprofiel van de accu’s?”

– Hoe krijgt het schip die informatie binnen?

“Daarvoor heeft het schip een aantal sensoren tot zijn beschikking:

lidar, radar, AIS, GPS, enzovoort. Soms vullen de verschillende

sensoren elkaar aan. De andere keer moeten verschillende data ge-

combineerd worden tot een consistent wereldbeeld. Dat is een

complex proces. Als je bijvoorbeeld de omgeving in kaart wil bren-

De eerste testen in de Rotterdamse haven zijn positief verlopen, maar roepen weer nieuwe vragen op.

Egbert Ypma: ‘We willen begrijpen

wat een autonoom schip nodig heeft.’

24 | juni 2019

gen, gaat het in eerste instantie om de schepen om het schip heen.

Daarvoor is er AIS. Die informatie is niet altijd correct en wordt

aangevuld met gegevens van de radar. Met name op kleine schepen

zorgen de golven echter voor verstoring. Als die data niet goed ge-

filterd wordt, worden er in het autonome systeem onverwachte be-

slissingen genomen. Daarom zijn er zoveel verschillende sensoren

nodig, om de informatie te kunnen combineren.

Dan blijkt ook dat de mens op de brug een wel heel flexibele factor

is. De sea clutter kan bijvoorbeeld door de operator worden aange-

past. Maar hoe doe je dat zonder dat iemand aan boord is?”

– Goed, het schip kent zijn eigen situatie en die van de

omgeving. Wat dan?

“Als je weet wat er in je omgeving gebeurt, kun je een plan gaan

maken. Daarin zijn verschillende stadia te onderscheiden. Het

lange-termijnplan is bijvoorbeeld van Rotterdam naar New York

varen. Op korte termijn zal je dat plan moeten aanpassen aan

de lokale situatie. Een aspect daarbij is bijvoorbeeld collision

avoidance.”

– Het voorkomen van botsingen. Wat is daar lastig aan?

“Collision avoidance is een heel complex onderwerp dat veel vra-

gen opwerpt. Hoe ga je om met een schip dat je tegenkomt? En

wat als het er meerdere zijn? De verkeersregels op zee spelen daar-

bij een rol, maar deze zijn nooit bedacht om geautomatiseerd te

worden. Ze kennen een lange historie met veel jurisprudentie

waarbij veel zaken een rol spelen. Soms zijn deze regels dan ook

multi-interpretabel. In die gevallen praten de kapiteins via de mari-

foon van schip tot schip. Maar hoe doe je dat als niemand aan

boord is? Val je dan terug op remote control? Bovendien, je kan

situaties krijgen waarin een autonoom en niet-autonoom schip el-

kaar tegenkomen. Het autonome schip mag dan geen onverwachte

beslissingen nemen. Al die aspecten – van de vele complexe syste-

men tot de enorme variatie in verkeerssituaties – wil je goed testen

voor je een autonoom schip de zee op stuurt.”

– Marin heeft onlangs twee testen uitgevoerd met schepen

die niet autonoom varen, maar vanaf de kant werden be-

stuurd. Waarom eerst op deze manier getest?

“We onderscheiden een aantal lagen tussen met de hand en auto-

noom besturen. Het begint met een kapitein aan boord. Daarboven

zit remote control. Het stuurwiel en de throttle worden op afstand

bediend. Hiermee testen we de datacommunicatie.

“Een stap daar weer boven zit het shore control-systeem. Vanaf de

kant worden waypoints opgestuurd en die missie voert het schip

uit terwijl het gemonitord wordt door het shore control systeem.

Het is een laag niveau van autonoom besturen. Op dit moment

meet het schip enkel zijn positie. Wat er in de omgeving gebeurt,

wordt in het shore control-systeem bijgehouden. Ook als het on-

derweg fout gaat, grijpt het systeem in. In de volgende fase van het

project wordt collision avoidance toegevoegd.”

– Wat was de uitkomst van de testen?

“Dat het werkt! De basis ligt er. Er is automatisering aan boord

met een link naar de wal. Het shore control-systeem is actief.

Hiermee kunnen we voorsorteren op de volgende stappen: het

toevoegen van collision avoidance, zodat het schip zelf ingrijpt als

er iets onverwachts gebeurt.

“We zijn nu bezig om de juiste data uit de sensoren te krijgen, deze

informatie bij elkaar te vegen en te zorgen dat we daar een consis-

tent beeld uit krijgen. Die kennis zijn we nu aan het opbouwen. De

achtergrond daarvan is dat we willen begrijpen wat een autonoom

schip nodig heeft. We willen bijvoorbeeld begrijpen wat de perfor-

mance van sensoren is in regen, mist of tussen golven. Dat zal nog

heel wat iteraties nodig hebben. Er zijn veel verschillende sensoren

met vele verschillen in performance. Welke daarvan zijn relevant?

Er zijn nog uitdagingen te over.”

‘Er zijn dull, dirty & dangerous

jobs waarvoor je lastig gekwali-

ficeerde mensen kan vinden’

FO

TO

: M

AR

IN

juni 2019 | 25

– Wat zijn de volgende stappen?

“We hopen dit jaar stappen te maken in sensor fusion en situation

awareness. Collision avoidance willen we eind dit jaar ook gaan

testen. Volgend jaar gaan we verder met het modelleren van senso-

ren, eventueel in samenwerking met andere bedrijven. Ons uitein-

delijke doel is om een simulatieomgeving te creëren waarin we alle

relevante factoren van autonoom varende schepen op een realisti-

sche manier, in realistische condities kunnen testen.”

– Wanneer zullen de eerste autonome schepen varen?

“Het is goed eerst te weten hoe we naar autonomie kijken. Is het

de heilige graal? Nee, we moeten kijken waar we het kunnen toe-

passen en waar het toegevoegde waarde heeft. Het zou bijvoor-

beeld een rol kunnen spelen in de binnenvaart. Daarbij zouden we

met een man minder kunnen varen, omdat de kapitein of stuur-

man andere dingen kan doen. Als het kritiek wordt, kan het sys-

teem de kapitein of stuurman een seintje geven.

“Een andere toepassing zijn bijvoorbeeld elektrische, autonome

ferries. Die varen vaak relatief beperkte afstanden in een beschutte

omgeving. Uitdagingen daarbij zijn het kruisende scheepvaart-

verkeer en het aan- en afvaren. In Noorwegen is dit al concreet.

Yara, de Noorse kunstmestfabrikant, heeft voor vervoer tussen

twee vestigingen de keuze tussen jaarlijks 40.000 truckloads door

dicht bewoond gebied of een meer klimaatvriendelijke optie. Het

gaat om een afstand van 7 zeemijl in een fjord, dus een korte af-

stand in een beschutte omgeving. Zij hebben besloten dat vanaf

2022 met een autonoom, elektrisch schip te doen, de Yara

Birkeland. Dus ja, het begint te komen, er zijn allerlei interessante

ontwikkelingen.”

Spreker tijdens Smart Maritime TechnologyTijdens het Smart Maritime Technology event op donderdag

13 juni in Rotterdam spreekt Egbert Ypma over de uitdagin-

gen voor autonome beslissingsprocessen en besturing.

De man aan boord van de RHIB is er slechts om in een noodgeval te kunnen ingrijpen.