Ansøgning om resultatkontraktmidler, Femern Bælt udbud

Transkript

1 Ansøgning om resultatkontraktmidler, Femern Bælt udbud Aktivitetsplan (titel): 1) Aktiviteten kort (resumé) Sejladssikkerhed ifm. større anlægsarbejder Aktivitetsplan nr.: F2 I forbindelse med udslæb, positionering og nedsænkning af de 217 meter lange tunnelelementer vil sikkerheden for skibstrafikken i Femern Bælt blive påvirket. Der savnes objektive metoder og risikovurderingsværktøjer til undersøgelse og optimering af de kombinerede effekter af VTS 1, diverse farvandsafmærkninger og optimering af sejladslogistik omkring arbejdsområderne. Der vil blive udviklet generiske risikoanalytiske simulatorbaserede online værktøjer til objektiv vurdering af sikkerheden for skibstrafikken i nærheden af store offshore anlæg og anlægsarbejder som Femern Bælt tunnel byggeriet. Der eksisterer i dag forskellige ikke integrerede analyseværktøjer som IALA s 2 IWRAP 3, PAWSA 4 m.fl. der med udgangspunkt i historiske AIS 5 data (data som udsendes fra skibene om skibstype, position, fart mv.) for et givet område kan give indikationer af trafiktætheder og kollisionsrisici. Når disse analyser skal modificeres for at tage højde for hypotetiske fremtidige trafikintensiteter og forhindringer (i form af afspærrede arbejdsområder relateret til f.eks. Femern Bælt tunnelbyggeriet) i forbindelse med formelle sikkerhedsvurderinger (FSA 6 ) sker det i dag typisk gennem real-time simulatorstudier, som i høj grad er afhængige af subjektive erfaringsbaserede vurderinger og forventninger om fremtidige sejladsmønstre. Det er ambitionen med det aktuelle projekt at udvikle et helt nyt sammenhængende risikovurderingskoncept som kan sikre væsentligt bedre, objektive rationelle sikkerhedsforbedrende risikoanalyser. Det nye online webbaserede analyseværktøj vil være i stand til at drage nytte af eksisterende systemer (AIS, trafiktælling, sejladsmønstre, simuleringsteknik mv.) foruden det nyeste inden for kunstig intelligens, mønstergenkendelse og elektronisk udkig. Værktøjet vil blive simulatorbaseret, hvor de nye elementer indbygges, foruden at det vil kunne køre i fast-time dvs. at et antal simuleringer kan afvikles over kort tid uden at en navigatør styrer skibet. Værktøjet vil blive en web/cloud løsning, således at SMV er og andre kan bruge værktøjet uden selv at skulle investere andet end i pay-per-view. Eksempelvis kan brugeren logge ind på systemet, indsætte egne data om byggeområdet, importere forventede trafikdensiteter for området og derefter vil systemet beregne en aktuel risikoprofil for sejladssikkerheden i området. Systemet vil indeholde en numerisk navigatør der vil være i stand til at genkende f.eks. forhindringer (byggefartøjer, bygge områder, byggelys mv) og reagere ud fra det, hvilket vil betyde at brugeren kan få viden og input til at lave en optimal plan omkring logistik for en byggefase til havs. Brugerne kan i en hvilken som helst fase i deres projekt lægge deres data (nye forhindriner, ny farvandsafmærkning, nye skibe mv) ind i simulatoren og derefter køre simuleringer hvor den numeriske navigatør styrer skibet, hvorved evaluering af risikoprofilen for den valgte løsning kan gennemføres. De simulatorbaserede værktøjer kan tillige anvendes til træning i forbindelse med transport og nedsænkning af tunnelelementer til gavn for rederier, entreprenører og udstyrsleverandører engageret i disse operationer. 2) Aktivitetens relevans og potentiale 1 VTS: Vessel Traffic Service (se f.eks. 2 IALA: International Association of Marine Aids to Navigation and Light House Authorities 3 IWRAP: IALA Waterway Risk Assessment Program 4 PAWSA: Ports And Waterways Safety Assessment programme 5 AIS: Automatic Identification System (maritimt radiosystem til automatisk identifikation af skibe og andre enheder i forbindelse med søfart. Systemet fungerer ved at fartøjer, som er udstyret med en AIS-radiotransponder med mellemrum udsender en digital radiobesked på et reserveret VHF-bånd) 6 FSA: Formal Safety Assessment (struktureret, systematisk, omkostningseffektiv, risikoanalystisk metode til forbedring af sikkerhed)

2 Formålet med aktiviteten er at undersøge og mindske de sikkerhedsmæssige implikationer for skibstrafikken i Femern Bælt under anlægsarbejdet i forbindelse med Femern Bælt tunnelen, hvor arbejdsområderne i lange perioder vil forstyrre skibstrafikken (~ skibspassager pr. år) på rute T (ruten som skibe med stor dybgang skal følge gennem Femern Bælt). Endvidere vil resultaterne på sigt også være relevante i forhold til sikkerhedsvurderinger i forbindelse med anlæg af nye offshore havvindmølleparker og øvrige konstruktioner placeret offshore med potentiel påvirkning af eksisterende skibstrafik. Aktiviteten addresserer udfordringen vedrørende sikkerhed og sikring under indsatsområdet Intelligent Byggelogistik i notatet GTS indsats for Femern Bælt særlige indsatsområder udsendt af Styrelsen for Institutioner og Uddannelsesstøtte og opfylder direkte ønsket: Der savnes objektive metoder og risikovurderingsværktøjer til undersøgelse og optimering af de kombinerede effekter af VTS, diverse farvandsafmærkninger og optimering af sejladslogistik omkring arbejdsområderne. Aktiviteten skal resultere i en bedre forståelse af de risici der opstår, når rutemønstrene for den eksisterende skibstrafik ændres, samtidigt med at arbejdsskibene medfører en øget trafikintensitet til og fra tunnelarbejdsområdet. Derudover skal projektet anvise scenarier og afledede krav til nødberedskab samt foreslå alternative rutesystemer og afmærkningsstrategier omkring anlægsarbejderne. Aktiviteten adresserer en generel samfundsudfordring og målgruppen omfatter: Søfartsstyrelsen Beredskabsstyrelsen Lodserier (DanPilot og Danish Pilot Services) Femern Bælt VTS Konsulenter (25 konsulenter som potentielt kunne være interesserede, heraf mange SMV ere) Bygherrer og bygherrekonsulentvirksomheder (f.eks. Sund og Bælt A/S, DONG Energy, COWI og Rambøll samt ca. 20 andre rådgivervirksomheder) Entreprenører (operatører af slæbebåde, uddybningsfartøjer, pramme, installationsfartøjer, crewbåde m.m.) Færgerederier (Scandlines, m.fl.) Coasterrederier Danske havne Det maritime erhverv (Det Blå Danmark) beskæftiger ca personer direkte og yderligere personer indirekte og er et udpræget globaliseret erhverv og med en eksportandel på ca. 65 %. Dansk skibsfart, er Danmarks største enkeltstående eksporterhverv og har en ambition om at drive kvalitetsskibsfart, hvor der arbejdes efter høje sikkerhedsstandarder. Aktiviteterne i nærværende plan vil forbedre sejladssikkerheden gennem udvikling og demonstration af nye operations- og trafikregulerings-procedurer (inklusiv ektremtvejrsprocedurer). Der vil blive udviklet rationelle risikovurderingsmetoder til risikostyring og konsekvensminimering med henblik på at generere formelle input til international regeludvikling. Aktiviteterne er drøftet med Søfartsstyrelsen som finder det særdeles relevant at udvikle disse værktøjer rettet mod autonome teknologier også set i relation til anbefalinger i regeringens netop offentligtgjorte vækstplan for Det Blå Danmark Den forbedrede sikkerhed vil mindske risici for skader på personer, materiel og miljø i forbindelse med kollissionsulykker. 3) Videnspredning og inddragelse Der etableres en bred følgegruppe med repræsentanter fra hele målgruppen, hvoraf flere vil blive involveret direkte i udviklingen af de nye risikovurderingsværktøjer. Søfartsstyrelsen Konsulentfirmaer, COWI, Rambøll, A1 Consult, DanPilot,

3 Femern A/S Formidlingen af projektets resultater vil primært ske gennem videnspredningsarrangementer i samarbejde med Innovationsnetværket Femern Bælt samt Transportens Innovationsnetværk. Innovationsnetværkene vil assistere med identifikation og invitation af interessenter inden for de relevante målgrupper, samt i forbindelse med afholdelse af worshops og konferencer. Med henblik på at påvirke den internationale regeludvikling vil formidling også ske i IALA gennem deltagelse i komiteen for risikovurdering. Komiteen afholder to møder årligt og dertil en konference for hvert fjerde år. 4) Konkrete aktiviteter Projektet vil udvikle et online risikoanalyseværktøj som vil være i stand til at give input til foranstaltninger, forholdsregler, risikoreducerende tiltag og procedurer i forhold til sejladssikkerhed i byggefasen for offshore anlægsprojekter som eksempelvis Femern Bælt tunnelen, havvindmølleparker mv. Specifikt vil projektet: Identificere sikkerhedskritiske faktorer i forhold til udlægning og markering af offshore byggeområder mv. Identificere risikonedsættende tiltag såsom placering af farvandsafmærkning herunder vurdering af behov for virtuel afmærkning), optimering af ruter, mv Identificere afværge og redningsberedskab omkring byggeområderne for at minimere kollisionsrisici. Udvikle rute- og separations-systemer (inkl. farvandsafmærkning) omkring byggeområder. Identificere træningsbehov for navigatører af skibe der manøvrerer i og omkring disse offshore byggeområder for at minimere risikoen for kollision. Med baggrund i resultaterne af risikoanalysen give anbefalinger til udvikling af regelgrundlag for vejledning af skibstrafikken til, fra og rundt om større offshore anlægsarbejder og havvindmølleparker Aktivitetsplanen har fokus på de sikkerhedsmæssige udfordringer der opstår i forbindelse med anlægsarbejder i områder med stor trafik intensitet. Der vil være særligt fokus på sikker navigation i komplekse trafikseparationssystemer under vanskelige vejrmæssige forhold (for Femern Bælts vedkommende f.eks. tæt tåge eller kraftig vind). Det generiske risikoanalytiske simulatorbaserede online værktøj består af en række elementer, der samlet systematisk kan benyttes til at vurdere risici og muligheder for forebyggende og afbødende handlinger. Målene for projektet opnås gennem følgende primære udviklingsaktiviteter alle relateret til udviklingen af online risikoanalyseværktøjet: Numerisk navigatør Til brug i risikovurderingsværktøjet vil der blive udviklet en helt ny form for numerisk navigatør (en avanceret autopilot med menneskelige egenskaber) som baseret på adaptive/selvlærende intelligente systemer vil være i stand til at identificere manøvreegenskaber og navigationsstrategier for hvert eneste skib i en omfattende mængde AIS data, og dermed muliggøre flytning af skibstrafik uden om hypotetiske forhindringer. Den numeriske navigatør vil være i stand til at se at der er både farvandsafmærkning og byggelys i området, der vil forstyrre navigatøren og således reagere på dette feks. med sænkning af fart, ændring af rute mv. Et eksempel på menneskelige egenskaber er hvor tæt skibene kan komme på hinanden og på de forhindringer de møder. Dette indbygges i den numeriske navigatør ved brug af individuelt tilpassede comfort zoner for hvert fartøj og systemet vil beregne et objektivt safety-indeks. Den numeriske navigatør vil selv kunne lægge en rute uden om forhindringer når den anmodes om at lægge en rute fra A til B. Dvs selv tage højde for byggeområder, skibstrafik, søvejsregler mv. Med den numeriske

4 navigatør koblet til en skibssimulator kan man automatisk udføre et større antal simuleringer af skibstrafikken i hurtig tid og derved opnå et kvantitativt grundlag for risikovurdering og risikoreducerende tiltag. Trafiksimuleringsmodul Med bagggrund i resultaterne (den optimale rute) af indledende analyser med brug af den numeriske navigatør, vil det være muligt at komme med løsninger til optimering af farvandsafmærkning og anbefalede ruter. Dette kan eftervises i en tidsdomæne skibstrafik simulationsmodel. Med afsæt i ovenstående, vil systemet understøtte udvikling af sikkerhedsforbedrende operationelle procedurer for større offshore anlægsarbejder. Det kunne f.eks. være midlertidig farvandsafmærkning, anbefalinger for arbejdsbelysning, alarmberedskab gennem VTS funktionen, mv.. Formal Safety Assessment (FSA) Systemet vil understøtte gennemførelse af FSA studier mhp. at identificere risici for skibstrafikken til og fra byggeområderne samt de risici som de afspærrede byggeområder udgør for den øvrige skibstrafik. Risikoprofiler og acceptkriterier Systemet vil understøtte systematisk arbejde med risikoprofiler, herunder vurdering og sammenlignende analyse af acceptkriterier. Det vil være muligt for brugerne at definere egne acceptkriterier. Det vil være muligt for brugerne at danne sig et objektivt billede af den sikreste løsning med laveste risiko ved sammenlignende studier af forskellige løsningsalternativer. Online system og Datagenerering Det er hensigten, at de udviklede værktøjer kan stilles til rådighed for fremtidige brugere gennem en internetbaseret løsning, således at brugerne effektivt og løbende i forbindelse med omlægning af byggeområder vil kunne foretage nye risikovurderinger. Med et online værktøj vil det blive muligt for brugerne at indlægge egne data for brug i simuleringerne af risici f.eks. CAD-tegninger, surveys, vejrdata, mm. Data vil kunne forberedes med f.eks online eller downloadede programmer, således at det sikres at data er brugbare for online værktøjet. 5) Nyhedsværdi og ambitionsniveau Der eksisterer i dag forskellige ikke integrerede analyseværktøjer som IALA s IWRAP, PAWSA m.fl. der med udgangspunkt i historiske AIS data for et givet område kan give indikationer af trafiktætheder og kollisionsrisici. Når disse analyser skal modificeres for at tage højde for hypotetiske fremtidige trafikintensiteter og forhindringer (i form af afspærrede arbejdsområder ifm med f.eks. anlæg af havvindmølleparker eller f.eks. Femern Bælt tunnelbyggeriet) i forbindelse med formelle sikkerhedsvurderinger (FSA) sker det i dag typisk gennem realtime simulatorstudier, som i høj grad er afhængige af subjektive erfaringsbaserede vurderinger og forventninger om fremtidige sejladsmønstre, dvs. man baserer sig her på menneskers erfaringer. Det er ambitionen med det aktuelle projekt at udvikle et helt nyt sammenhængende risikovurderingskoncept som baserer sig på objektive rationelle sikkerhedsforbedrende risikoanalyser. Værktøjet vil kunne bruges online af brugerne og afvikles som fast-time simuleringer med data som er udviklet af brugeren vha. af programmer der enten ligger online eller som kan downloades, således at data kan forberedes før brug af simulatoren. Værktøjet vil indeholde avancerede adaptive modeller ( numeriske navigatører ) af skibenes manøvreegenskaber og manøvrestrategier som efter en indlæringsperiode (med baggrund i historiske AIS tracks ved brug af kunstig intelligens og neurale netværk) vil være i stand til at navigere udenom for forhindringer (byggefartøjer, byggeområder mv) Værktøjet vil kunne anvendes i byggeprojekter offshore samt til havnebygningsprojekter. Der findes i dag ikke online værktøjer som kan tage brugernes egne data og bruge dem til at få en vurdering af et givent offshore byggeprojekts risikoprofil mht. det sejladsmæssige og som samtidig baserer sig på nyere teknologi, som kunstig intelligens og neurale netværk. De eksisterende værktøjer og metoder tager enten kun delvist afsæt i det målte trafikmønster og -densitet gennem et begrænset antal simulerede

5 scenarier (full-mission realtids-simuleringer med deltagelse af f.eks. lodser) eller har ikke de menneskelige faktorer indbygget i et tilstrækkeligt højt omfang til at sikre høj pålidelighed af resultaterne. Med det foreslåede risikovurderingsværktøj vil riskovurderingen fremover kunne favne både de menneskelige faktorer og målte trafikdata og dermed vil risikovurderingen ikke længere udelukkende være baseret på subjektive ekstrapolationer af trafikdensiteter og forventninger om nye trafikmønstre, men være baseret på rationelle objektive trafikprediktionsmetoder. De eksisterende værktøjer og metoder stiller store krav til økonomi og kompetencer. Hensigten med det nye web-baserede online risikovurderingsværktøj er, at det i langt højere grad vil gøre det økonomisk opnåeligt at gennemføre risikoanalyser for især mindre virksomheder, idet værktøjet ikke stiller større krav til investering i udstyr og at eget personale kan benyttes. 6) Vidensamarbejde og -hjemtagning FORCE har en lang tradition for tæt samarbejde inden for det maritime område med DTU MEK (inden for bølgemodellering) og DTU ELEKTRO (inden for reguleringsteknik), og dette samarbejde vil blive yderligere intensiveret under denne resultatkontrakt. Der vil være synergi med EU H2020 projektet EFFICIENSEA2 ( som ledes af den danske søfartsstyrelse og løber frem til 2018, hvor FORCE bl.a. arbejder med ruteoptimeringssystemer. I EFFICIENSEA2 projektet arbejdes med en lang række kommunikations- og ombord-systemer, som alle har til formål at effektivisere og lette den administrative arbejdsbyrde, samtidigt med at sikkerheden forbedres. Nærværende aktivitetsplan vil bygge videre på erfaringerne opnået i EFFICIENSEA2. I resultatkontraktperioden vil der blive tilstræbt gearing af RK-midlerne gennem deltagelse i et eller flere nationale og/eller internationale projekter. Således kan det nævnes, at FORCE allerede er med i et nationalt projekt vedrørende autonome skibe med fokus på elektronisk udkig. Endelig vil der blive samarbejdet med DHI om dybde-, bølge- og strøm-data. 7) Sammenhæng med instituttets strategi og afsæt i instituttets ressourcer FORCE s strategi på området for maritim rådgivning er at fokusere på udvikling af simuleringsbaserede værktøjer til brug for offshore byggelogistik simuleringsstudier med henblik på at udvide funktionaliteten på eksisterende simulatorer med bla. risikovurdering og online services, hvilket harmonerer med den foreslåede udvikling af risikovurderingsværktøjet til større offshore anlægsarbejder. Aktiviteten bygger på de integrerede kompetencer og faciliteter, som FORCE Technology besidder unikt på verdensplan: Spidskompetencer: Hydro- og aerodynamik Manøvrering Simulering Pædagogik Træning Softwareudvikling og IT Faciliteter: Vindtunneller Modelbassiner Simulatorer Disse faciliteter og kompetencer suppleret med de øvrige GTS institutter udgør centrale elementer i den meget stærke maritime infrastruktur til innovation og videnformidling og stimulerer dermed til samfundsmæssig vækst og værdiskabelse. Fra FORCE s gældende strategiplan for perioden skal særligt fremhæves: - Divisionen Maritim Industris services og produkter hviler på en basal hydro- og aerodynamisk ekspertise, som gennem årene bl.a. er udbygget med en stærk softwareudviklings-kompetence. I kraft heraf spænder divisionen over klassiske skibsdesignydelser, som suppleres og understøttes med nye, avancerede computerpakker, over havnedesign og farvandslayout fastlagt ved brug af

6 realtids-simulatorer samt - FORCE Technology vil i strategiperioden servicere industrien med en række kommercielle services herunder sikkerhed ved maritime operationer, risikovurderinger mv. som begge - sammen den nye digitaliseringsstrategi understøtter fokus for nærværende aktivitet. Udviklingsprojektet ligger endvidere centralt på FORCE s strategiske vej, som retter sig mod en stærkere online servicering af offshoremarkedet. Strategien har fokus på udvikling af vore kompetencer inden for risikovurdering i forhold til havnedesign, offshore byggeprojekter og simulatorbaseret evaluering direkte rettet mod de maritime udfordringer, der er forbundet med offshore anlægsprojekter. 8) Tidsplan og milepæle År 1 A. Vidensamarbejde, -hjemtagning og kompetenceopbygning A.1.1: Videninput fra IALA komitéen for risikovurdering B. Udvikling af teknologisk service B.1.1: Brugerkrav specifikation B.1.2: Opstilling af risikoacceptkriterier B.1.3: Design af risikovurderingskoncept C. Inddragelse og videnspredning C.1.1: Etablering af følgegruppe C.1.2: Afholdelse af to følgegruppemøder År 2 A. Vidensamarbejde, -hjemtagning og kompetenceopbygning A.1.1: Videninput fra IALA komitéen for risikovurdering B. Udvikling af teknologisk service B.2.1: Numerisk navigatør læsning af AIS data B.2.2: Numerisk navigatør automatisk ruteplan B.2.3: Visuel genkendelsesfunktion i numerisk navigatør B.2.4: Data input program for numerisk navigatør C. Inddragelse og videnspredning C.2.1: Præsentation af resultater i IALA komitéen for risikovurdering C.2.2: Præsentation af risikovurderingskoncept på konference C.2.3: Afholdelse af to følgegruppemøder År 3 A. Vidensamarbejde, -hjemtagning og kompetenceopbygning A.3.1: Videninput fra IALA komitéen for risikovurdering B. Udvikling af teknologisk service B.3.1: Implementering af online service B.3.2: Pilot projekt i en udvalgt virksomhed C. Inddragelse og videnspredning C.3.1: Demonstration for SMV er og øvrige interessenter fra målgruppen C.3.2: Præsentation af projektresultater på konference C.3.3: Afholdelse af to følgegruppemøder