PRESEA - KI-gestützte Verkehrsprognose zur Erhöhung der Sicherheit im Seeverkehr
Inhaltsübersicht
Hintergrund des Projekts
Im Gegensatz zu retrospektiven Betrachtungen ist eine vorausschauende Übersicht über den Schiffsverkehr in bestimmten Seegebieten oder Häfen bisher nicht möglich gewesen. Neben wirtschaftlichen Aspekten ist die Seeverkehrsprognose auch sicherheits- und umweltpolitisch von Bedeutung. Bei Unfällen oder Bergungen, die Schifffahrtswege blockieren oder verengen (z.B. EVER GIVEN im Suezkanal), erleichtert eine Verkehrsprognose die Steuerung des zukünftigen Schiffsverkehrs in der Region. Das Projekt bietet einen neuen Dienst für die maritime Industrie und ermöglicht innovative Geschäftsmodelle. Die Anwendung ist nützlich für maritime Logistikunternehmen, die von verbesserten Hafenprognosen und Ankunftszeiten profitieren, sowie für die maritimen Sicherheitsbehörden, die erstmals im Voraus detaillierte Informationen über das zu erwartende Verkehrsaufkommen in der Nord- und Ostsee erhalten können. Die im Rahmen von PRESEA entwickelte Webanwendung zur Vorhersage des Seeverkehrs wird von Reedereien, Kanalbetreibern und Verkehrsleitzentralen zur Erhöhung der Sicherheit im Seeverkehr genutzt.
Ziel des Projekts
Ziel von PRESEA ist die Entwicklung einer KI-gestützten, echtzeitbasierten Softwareanwendung, die den tatsächlichen Schiffsverkehr in einem bestimmten Gebiet der Nord- und Ostsee bis zu 14 Tage im Voraus vorhersagt und benutzerfreundlich darstellt. Die Software basiert auf AIS-Daten (Automatic Identification System), Fahrplänen für Linienverkehr, Fähren und Kreuzfahrtschiffe sowie Gezeiten- und Wetterdaten.
Überprüfung der United Nation Location Codes
Ein wesentlicher Schritt bei der Vorhersage des Seeverkehrs ist die Interpretation des Ziels im AIS. Sehr häufig verwenden die Schiffe zu diesem Zweck den UNLoCode. Um zu überprüfen, ob JCS alle LoCodes für einen Hafen erfasst hat, wurden diese mit den mehr als 4500 FleetMon Port Areas verglichen. Bei dieser Untersuchung wurden mehrere Fehler in den UN-Datenbanken festgestellt, die an die Behörden weitergeleitet wurden.
Identifizierung der nächsten Häfen auf der Reise
In einem komplexen Verfahren wird der nächste Hafen anhand der im AIS enthaltenen Zielzeichenfolge ermittelt. Dabei werden mehr als 300.000 alternative Schreibweisen und Interpretationen von Hafennamen verwendet. Unter Berücksichtigung der letzten Hafenanlauf wird der nächste Hafen zusammen mit dem UNLoCode ermittelt.
Im nebenstehenden Beispiel wurde die Atlantic Clover als nächster Hafen von Hon Gai in Vietnam identifiziert. Dieses Schiff wird nun mithilfe eines Routing-Algorithmus zu seinem Ziel geleitet.
Der nächste entscheidende Schritt besteht darin, die voraussichtlich kommenden Häfen zu ermitteln. Dazu wurden Hafenanläufe aus den Jahren 2010 bis 2020 und die Hafenanläufe für jedes Schiff (AIS A-Class) verwendet. Mit Querverweisen auf den aktuellen Zustand und den aktuellen Manager und Eigentümer des Schiffes werden die nächsten 5 Häfen vorhergesagt. Hunderte von Millionen von Hafenanläufe wurden für diesen Prozess untersucht und wie beschrieben in Beziehung zueinander gesetzt.
Es wurde eine permanente Überprüfung der Ergebnisse durchgeführt. Dabei wurde zu einem beliebigen Zeitpunkt in der Vergangenheit gesprungen und die Ergebnisse mit der späteren Vergangenheit abgeglichen.
Die Auswertung ergab eine extrem gute Trefferquote, d.h. JCS wird für fast alle kommerziell beschriebenen Schiffe die kommenden Hafenanläufe vorhersagen können.
Umsetzung
Mit Hilfe des Gemeinschaftsprojekts MERMAID (Maritime Routing Maps based on AIS Data) werden die Informationen zum weltweiten Schiffsverkehr und dessen Algorithmen sowie die Anwendung grundlegender Verfahren der künstlichen Intelligenz (KI) miteinander verknüpft. Ziel der KI ist es, die nächsten Häfen unter Berücksichtigung früherer Anläufe, des Schiffstyps und der Länge des Schiffes möglichst genau vorherzusagen. Eine besondere Innovation von PRESEA besteht darin, das Routing-Netzwerk, das bereits statische Umweltbedingungen wie Untiefen und Meerengen berücksichtigt, mit einer automatisierten Dynamik auszustatten, die die Routenführung bei Wetterphänomenen in Echtzeit auf der Grundlage komplexer Berechnungen je nach Schiffstyp verschiebt.
Ergebnisse
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Poster 1: Automatisches Identifikationssystem (AIS) Um die Sicherheit im Seeverkehr zu erhöhen und die Schifffahrt besser kontrollieren zu können, wurde das AIS zur Ausrüstungspflicht für eine Vielzahl von Schiffen. Welche Schiffe davon betroffen sind, wie das System aufgebaut ist, wie es funktioniert und einige andere Informationen über das AIS wurden in einem übersichtlichen und informativen Poster zusammengestellt und präsentiert.
Poster 2: Gleichnamige Häfen auf der ganzen Welt Damit ein Schiff sein Ziel eindeutig angeben und im AIS korrekt anzeigen kann, gibt es für jeden Hafen einen sogenannten LOCODE. Trotzdem kann es vorkommen, dass die Besatzung den vollen Namen des jeweiligen Hafens in das AIS eingibt. Dies kann in manchen Fällen zu Unklarheiten führen, da es weltweit verschiedene Häfen mit demselben Namen gibt. Die wichtigsten sind in diesem Poster grafisch dargestellt.
Poster 3: UN/LOCODE Eine der Hauptaufgaben des Teilprojekts ist die Entwicklung von sinnvollen Algorithmen zur Zuordnung von Zielhäfen. Diese werden in der Regel als sogenannter LOCODE in das AIS eingegeben. Dies führte zu verschiedenen Fragen, z.B. nach der rechtlichen Grundlage des LOCODE und wie und von wem dieser vergeben und dokumentiert wird. Zur anschaulichen Veranschaulichung wurde ein Poster mit den wichtigsten Informationen zum Thema erstellt.
Fertigstellung des Projekts
Nach Abschluss des Projekts im Frühjahr 2022 lassen sich folgende Meilensteine zusammenfassen. Die anstehenden Häfen werden mit einer Wahrscheinlichkeit von über 90% zuverlässig erkannt. Durch einen selbstlernenden Algorithmus können Rechtschreibfehler und mehrdeutige Abkürzungen bei der manuellen Eingabe des Zielhafens mit dem tatsächlichen Zielhafen abgeglichen und eindeutig interpretiert werden. Dadurch wird die Ankunftszeit eines Schiffes in zukünftigen Häfen (ETA = Estimated Time of Arrival) noch genauer bestimmt. Auszüge und Projektergebnisse werden auf der Online-Abschlussveranstaltung präsentiert. Weitere Forschungs- und Produktentwicklungen in den Bereichen künstliche Intelligenz, Schiffssicherheit und Emissionen gelten als nahezu sicher. In der Industrie werden die Ergebnisse des Projekts ab Mitte 2022 von mehreren großen Unternehmen im Rahmen interner Studien genutzt und anschließend in den Logistikabteilungen eingesetzt.
Abschlussveranstaltung im Maritimen Cluster Norddeutschland
Die Abschlussveranstaltung zum Projekt PreSEA findet am 16. Mai 2022 von 13:00 bis 15:30 Uhr unter dem Motto "Erhöhung der Resilienz maritimer Lieferketten durch KI-gestützte Seeverkehrsprognose | PRESEA" digital statt. Organisatoren sind FleetMon und die Fachgruppe Maritime Sicherheit des Maritimen Clusters Norddeutschland.
Veranstaltungen
Wann: Sep 24 2020
Das Projekt PRESEA wurde auf der Konferenz vorgestellt. Der Titel der Präsentation lautete "PRESEA-Projekt - Vorteile der Seeverkehrsvorhersage in Notfällen".
Blog & Veröffentlichungen
Die Datenrevolution in der Schifffahrt
Wie eine echtzeitgestützte Seeverkehrsvorhersage zur Organisation und Optimierung der Warenströme im Seeverkehr beiträgt
Inhaltsübersicht
Projektkoordinator
JAKOTA Cruise Systems GmbH
FleetMon | Auf den Spuren der sieben Weltmeere
Projektpartner
Assoziierte Partner
Reederei F. Laeisz, Daimler AG, Synfioo, DNV
Gegründet von
BMWI - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Rahmen des Projekts
Echtzeittechnologien für die Sicherheit im Seeverkehr
Projektträger
Projektträger Jülich
Projektdauer
Juni 2019 - November 2021
Fördervolumen
750.000 Euro
Kontakt
JAKOTA Cruise Systems GmbH
Dr. Carsten Hilgenfeld
Tel.: +49 381 36765000
