Każdy dobry produkt może stać się jeszcze lepszy, jeśli jego producent ma odpowiednie ambicje, możliwości i zespół. To właśnie stało się udziałem zintegrowanego systemu automatyki oferowanego przez gdyńską firmę HG Solutions. Choć jej produkt był już ceniony na rynku wcześniej, teraz potrafi znacznie więcej. 

Urządzenia pracujące na współczesnych statkach są dokładnie opomiarowane. Działające na nich zintegrowane systemy automatyki IACMS (Integrated Automation Control and Monitoring System) zbierają z rozsianych po całej jednostce czujników dane, wspierając załogę w pracy z coraz większymi i coraz bardziej skomplikowanymi strukturami. W produkcji takich systemów wyspecjalizowała się gdyńska firma HG Solutions, która od lat dostarcza je m.in. na okręty polskiej marynarki wojennej. W pewnym momencie w siedzibie HG Solutions padło jednak pytanie: co jeszcze jesteśmy w stanie z naszym produktem zrobić? Po kilku latach pracy powstał najnowocześniejszy system, umożliwiający nie tylko kontrolę parametrów maszynowni, ale także m.in. samooptymalizację, oszczędność energetyczną, a także pełną skalowalność, która pozwala na zastosowanie rozwiązania na jednostce pływającej dowolnego typu i rozmiaru.

Wymyślić sztandarowy produkt na nowo

HG Solutions od lat dostarcza zintegrowane systemy automatyki przede wszystkim na remontowane i budowane okręty polskiej marynarki wojennej. Dzięki nim wszystkie urządzenia pracujące w części maszynowej jednostki pływającej są pod kontrolą. Postęp technologiczny pozwala na sterowanie częścią z nich z poziomu systemu, co ogranicza konieczność fizycznej interwencji, innymi słowy członkowie załogi nie muszą przemieszczać się po całym okręcie, by kontrolować poszczególne urządzenia. Do niezbędnego minimum ograniczona jest liczba czynności, które stosunkowo niedawno mechanicy okrętowi musieli wykonywać ręcznie. Maszynownia, dopóki nie dojdzie do awarii czy konieczności prac konserwacyjnych, jest w dużej mierze bezobsługowa. Pieczę nad zbieraniem i mierzeniem danych z urządzeń w niej stanowią właśnie budowane przez HG Solutions zintegrowane systemy automatyki. 

Ale kiedy pojawiła się szansa na rozwinięcie flagowego produktu, firma postanowiła nie czekać.

– Dostrzegliśmy szansę w postaci dofinansowania z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Postawiliśmy na ten kierunek mając już mocną podwalinę w postaci rozwiązania, którym dysponowaliśmy. Udało nam się stworzyć w firmie zespół pod przewodnictwem Krzysztofa Szymańskiego. Chcieliśmy nasz system polepszyć, żeby być bardziej konkurencyjnym, zbudować przewagę rynkową – wspomina Paweł Dubiel, dyrektor zarządzający HG Solutions.

Prace, najpierw nad stosownym wnioskiem, a potem już nad samym projektem, ruszyły w 2020 roku.

– W pierwszej fazie analizowaliśmy czego rynek potrzebuje, jakie mamy zdolności, co jesteśmy w stanie zrobić, jaki produkt finalny jest w naszym zasięgu, a jednocześnie może być atrakcyjny dla odbiorców. Na podstawie takiej analizy moim zadaniem było przygotowanie wniosku o dofinansowanie, a żeby je uzyskać należało przedstawić odpowiednią dokumentację. Jako kierownik projektu byłem też odpowiedzialny za stworzenie wizji produktu – określenie, czym dokładnie ma być – opowiada Krzysztof Szymański, Project Manager. – W fazie realizacji moim zadaniem było usuwanie z drogi zespołowi wszystkich przeszkód, żeby nasi inżynierowie mogli bez zakłóceń pracować nad projektem.

Do tej pory oferowane przez HG Solutions zintegrowane systemy automatyki były za każdym razem szyte na miarę, projektowane na potrzeby konkretnej jednostki. Pomysł zakładał zuniwersalizowanie systemu poprzez nadanie mu formy modułowej. To z kolei pozwala na szybsze budowanie konkretnych systemów, niezależnie od ich wielkości czy stopnia skomplikowania – wystarczy odpowiednio spasować ze sobą poszczególne moduły. Przekłada się to na skalowalność rozwiązania: ten sam system można zastosować na 60-metrowym frachtowcu, jak i na 400-metrowym kontenerowcu.

Kiedy wymienić część? 

Skalowalność i modułowość to jedynie część założeń, jakie postawiła przed sobą HG Solutions rozpoczynając projekt badawczy. Rozwinięty system musiał oczywiście w dalszym ciągu mierzyć wszystkie niezbędne parametry urządzeń w maszynowni, ale jego konstruktorzy poszli o krok dalej. Skonstruowany system potrafi  obecnie, dzięki zaszytej w nim logice, wysterować pracę poszczególnych urządzeń w odpowiednim do tego czasie. Dodatkowo, system alarmuje o stanach alarmowych – kiedy monitorowane wskaźniki wykroczą poza dopuszczalny zakres, system sygnalizuje potrzebę interwencji serwisowej. Taki system kontroli pracy maszynowni umożliwia tak naprawdę optymalizację potrzeb serwisowych. 

– Od wielu lat zauważalnym trendem rynkowym jest przestawianie utrzymania ruchu z książkowego, opartego na manualach i instrukcjach producenta, na condition-based maintenance, czyli opartego na faktycznej kondycji danego urządzenia. Poza stanem aktualnym monitorujemy także tempo degradacji. Mając takie dane, jak punkt obecny i tempo degradacji, możemy estymować przyszłość i przewidzieć, kiedy dana część osiągnie minimalny poziom zdatności do eksploatacji – tłumaczy Krzysztof Szymański. 

W ten sposób powstała funkcjonalność predykcyjna, która na podstawie dostępnych danych wylicza, kiedy dane urządzenie dojdzie do granic swojej wytrzymałości, dzięki czemu pozwala na wcześniejsze zaplanowanie prac serwisowych czy zamówienie odpowiednich części, a tym samym minimalizuje awaryjność. 

– Pływając wcześniej na statkach kilka razy spotkałem się z sytuacją, kiedy nie byłem w stanie czegoś naprawić ze względu na to, że na środku oceanu nie mieliśmy akurat tej potrzebnej części. Gdybym wiedział wcześniej, że ta część jest już na skraju zużycia, gdyby system potrafił estymować, że w ciągu miesiąca ona ulegnie już całkowitemu wyeksploatowaniu, zamówiłbym ją wcześniej. To byłoby duże ograniczenie kosztów armatora – mówi Szymański dodając, że nowy system HG Solutions to właśnie potrafi. 

Wskazania systemu predykcyjnego mogą przysłużyć się oszczędnościom jeszcze w jeden sposób – potrafi on określić, że dana część ma jeszcze przed sobą trochę życia, choć zalecenia producenta  wskazują na wymianę.

– Może się okazać, że producent zaleca wymianę części, np. łożyska silnika elektrycznego, co 10 tysięcy motogodzin, ale my dzięki pomiarom wiemy, że część bez problemu wytrzyma jeszcze 5 tysięcy. Po co wymieniać, skoro można jej jeszcze bezpiecznie używać? To zysk nie tylko ekonomiczny, ale również środowiskowy – tłumaczy Krzysztof Szymański. 

Z korzyścią dla środowiska

Najważniejszym założeniem, poczynionym przez zespół inżynierów HG Solutions już na samym początku pracy nad rozbudowaniem systemu, było poszukiwanie oszczędności energetycznej statku. Zadaniem systemu jest zoptymalizowanie pracy poszczególnych zespołów napędowych pracujących w systemach ogólnookrętowych. Na podstawie wykonanych pomiarów, ustalonych parametrów i odczytów, system sam się optymalizuje i ustawia pracę silników elektrycznych pod kątem optymalności energetycznej. Dzięki temu jednostka pracy wykonana jest przy najmniejszym możliwym zużyciu energetycznym lub na jedną jednostkę energetyczną przypada największa możliwa ilość wykonanej pracy. Tym samym system HG Solutions jest w stanie określić rzeczywiste zapotrzebowanie systemów ogólnookrętowych w danym momencie i dostosować rzeczywisty optymalny punkt pracy zespołów napędowych do realiów, uwzględniając np. zużycie podzespołów w zespole silnikowym, napędowym czy pompowym. 

Optymalizacja pracy zespołów napędowych przekłada się wprost na zużycie energii elektrycznej, a to z kolei prowadzi do oszczędności paliwa. To nie jest tylko teoria. Zespół HG Solutions miał możliwość testowania swojego systemu na promie Skania należącym do Unity Line. Sprawdzian odbywał się w trakcie normalnej eksploatacji jednostki pływającej na trasie między Świnoujściem i Ystad. 

– Osiągnęliśmy zmniejszenie energochłonności w systemie zaburtowej wody chłodzącej o 86% – mówi Szymański.

Aby tego dokonać, zespół HG Solutions podzielił wszystkie systemy napędowe na statku wykorzystujące energię elektryczną na kilka grup, a następnie przeanalizował, jakie czynniki wpływają na ich pracę. To miało przynieść odpowiedź na pytanie, jakie parametry mogą być regulowane, a które są „usztywnione” i krytycznie wymagane przez system w konkretnej wartości.

– Nie wszystkie systemy są w pełni elastyczne. Niektóre są usztywnione pod kątem pewnych parametrów, np. wymagają stałego ciśnienia, musi być konkretny czas albo musi to być tak zwany ASAP. W niektórych systemach jednak to pole elastyczności jest stosunkowo duże. Na przykład pompy balastowe, transfery paliwa między zbiornikami. To czynności, które nie wymagają ukończenia w ściśle określonym czasie ani z żadnym określonym ciśnieniem. Ta praca po prostu ma być wykonana w najbliższej przyszłości. To systemy, które świetnie nadają się do optymalizacji – tłumaczy Krzysztof Szymański. 

Wspomaganie diagnostyki i serwisu

Swój mały udział w dopracowaniu IACMS HG Solutions miała polska marynarka wojenna. Jedna z funkcjonalności nowego systemu powstała właśnie za sugestią jego użytkowników na polskich okrętach. Zgłaszali oni, że warto wspomóc proces diagnostyki. Zespół inżynierów HG Solutions, bazując na wiedzy inżynierskiej oraz swoim wieloletnim doświadczeniu, wykonał analizę przyczynowo-skutkową awarii systemów ogólnookrętowych, w wyniku której opracowano, a następnie zaimplementowano, mapy diagnostyczne i serwisowe.

– W momencie wystąpienia jakiegokolwiek stanu awaryjnego, w pierwszej kolejności uruchamia się moduł wspierający proces diagnostyki. Innymi słowy: system sam siebie bardzo dokładnie skanuje i na podstawie swojej wiedzy wspomaga użytkownika w analizie problemu, prowadząc do jak najszybszego jego rozwiązania – mówi Szymański. – W zależności od tego, jak bardzo maszynownia jest opomiarowana, system może albo w pełni samodzielnie dojść do przyczyny problemu, albo zasugerować użytkownikowi potencjalne możliwości i wskazać, że wie już na przykład 70% tego, co powinien do postawienia prawdopodobnej diagnozy problemu. W takim przypadku wskazuje użytkownikowi, gdzie ten musi się udać i jakie dane dostarczyć, żeby system miał pełnię informacji. Po kilku takich krokach jest w stanie wskazać, z czym jest problem – opisuje.

To nie koniec. Kiedy system wie już, w czym tkwi problem, włącza moduł wspomagania prac serwisowych. W sytuacji awarii, często bardzo stresującej dla człowieka, system prowadzi go za rękę. Potrafi wskazać użytkownikowi dokładnie, jakie czynności ten powinien wykonać, żeby w jak najkrótszym czasie przywrócić mechanizm do pełniej sprawności. 

System wspomagania diagnostyki i serwisu bazuje na ogromnej ilości danych. Obecnie zespół inżynierów HG Solutions pracuje nad implementacją sztucznej inteligencji – uczenia maszynowego – do udoskonalnia wypracowanego know how. Im więcej tego typu rozwiązań zostanie wdrożonych na statkach, im dłużej będą one funkcjonować, tym mądrzejsze będą się stawały – zbiory danych będą się rozbudowywać, a dzięki temu algorytmy wspomagające serwis będą funkcjonować lepiej. 

Na rynek bez kompleksów

– Dla zespołu, dla kolegów inżynierów, którzy byli zaangażowani w projekt, praca nad nim była bezcennym doświadczeniem. Dużo się wszyscy nauczyliśmy. Skorzystaliśmy z innego spojrzenia na pracę, bardziej naukowego, badawczo-rozwojowego. To był nasz pierwszy projekt tego typu, mamy więc też swoje wnioski i lekcje do odrobienia. Nie ukrywam, że rozważamy podjęcie nowych wyzwań – podsumowuje Paweł Dubiel, dyrektor zarządzający HG Solutions.

Teraz, kiedy projekt jest zakończony, nowy system IACMS czeka na implementację na statkach. Łatwo go uwzględnić przy projektowaniu jednostki i zainstalować podczas jej budowy. Ale może się on pojawić również w trakcie remontu.

– Oczywiście wiąże się to z tym, że stary system zastępujemy naszym. Okablowanie i oczujnikowanie pozostaje, bo to uniwersalne źródła danych.  Zdecydowanie łatwiej jest przy nowej budowie, to jest zawsze prostsze – mówi Szymański. 

– Każde zapytanie analizujemy indywidualnie i oczywiście jesteśmy otwarci na zapytania z rynku – nowe budowy, jednostki już istniejące w zakresie modernizacji, głównie zwracając uwagę na optymalizację efektywności energetycznej – dodaje Paweł Dubiel.

W HG Solutions wszyscy są spokojni o to, że ich supernowoczesna inteligentna wersja IACMS spotka się z uznaniem. Sebastian Banaszek, dyrektor handlowy w firmie, nie ukrywa, że liczy na kontakt ze strony stałego klienta – Polskiej Grupy Zbrojeniowej. System mógłby pojawić się zarówno na remontowanych okrętach polskiej marynarki, jak i na tych, które są już w budowie. 

– Dużo osób i firm wyrażało zainteresowanie tym produktem po targach BaltExpo. Nawet ostatniego tygodnia mieliśmy kilka telefonów z pytaniami o implementację – mówi Banaszek. Dodaje, że chodzi o „norweskie statki, te małe, czyli 60-metrowe, i średnie”. Po testach na promie  Skania rozwój produktu uważnie śledzi także jego armator.

Jak każdy nowy produkt, tak i system opracowany przez zespół HG Solutions wymagać będzie wprowadzenia na rynek. Krzysztof Szymański ma świadomość, że większość armatorów woli skorzystać z usług największych graczy na rynku globalnym, często choćby z powodu dostępności serwisów na całym świecie, nawet pomimo znacznie wyższej ceny. Kiedy jednak pytamy, czy firma z ulicy Gwarancyjnej 3 w Gdyni może stawać w szranki z tymi największymi na rynku, Szymański odpowiada krótko: teraz już tak.

– Po zakończeniu tego projektu jestem w pełni przekonany, że nasz produkt nie ustępuje niczemu, co jest aktualnie w ofercie największych firm, które działają na tym rynku – mówi stanowczo.