Logistics and Economics of Autonomous Vessels

AutoLog identifiserer og analyserer muligheter som oppstår når autonome fartøy brukes til å leverer tjenester. Vi bruker metoder fra logistikk, økonomi og informatikk. I særdeleshet ser vi på fleksibilitet og begrensninger i rute og tidsplan for rutegående fartøy og taxi-lignende løsninger. Vi presenterer også en økonomisk analyse av større lasteskip i internasjonal fart. I alle situasjonene legger vi stor vekt på hvordan autonome skip skal brukes for å møte usikkerhet i operasjoner; hvor er de bedre egnet og hvor er de dårligere egnet til å håndtere usikkerhet. Selv om prosjektet er på autonome skip, ser vi også på andre transportmodi. Dette gjøres for å se hva som kan overføres, og forstå bedre hvordan ulike modi vil virke sammen i framtida. Nesten all litteratur om autonome skip fokuserer på design og sikkerhet, lite på logistikk. Vi har derfor laget en litteraturoversikt der vi sammenligner med hva som finnes om autonome kjøretøy. Forskjellene er slående. Særlig ser vi at mens det er mye litteratur om logistikk for kjøretøy er det veldig lite om logistikk for fartøy. Så det er åpenbart et behov for å skjønne autonome skips rolle i logistikk og transport. Litteraturoversikten er publisert. Vi ser først på tradisjonelle rutegående fartøy. I dag er typisk rute og ruteplan for både gods- og (særlig lokal) passasjertransport basert på antatte behov. Passasjerer og transportører må så tilpasse seg dette. Autonome fartøy, kombinert med moderne kommunikasjonsteknologi vil kunne endre denne logikken, slik at fartøyenes ruter og ruteplaner tilpasses brukernes behov og ønsker. Vi ser på hvordan både brukere og rederier kan utnytte disse mulighetene. Mulige effekter er at en gitt rute kan dekke et større område eller at tilbud og etterspørsel tilpasses bedre i sann tid slik at forskjellen mellom rutegående og "on demand"-løsninger blir visket ut. I stor grad analyserer vi disse spørsmålene i lys av «Blå Bybane» i Bergen. Dette er et prosjekt under Næringsrådet, Bergen kommune og Vestland fylke om lokaltransport med båt som en del av byutviklingen i Bergen. Lignende prosjekter finnes også i for eksempel Haugesund. I tillegg ser vi på økonomien i bruk av ubemannede og autonome lasteskip i internasjonal fart. Her er det først og fremst en avveining mellom økt investeringskostnad grunnet større krav til redundans og lavere vedlikehold, økt servicenivå, lavere driftskostnader og potensielt mer plass for gods for gitte dimensjoner.

Faglig har prosjektet økt kunnskapen om hvordan logistikken endres når autonomi innføres ut over at faste kostnader går opp og variable kostnader ned. Den viktigste virkningen er at prosjektet har øket kunnskapen vi har om autonomi, noe som påvirker både forskning, undervisning og veiledning. Vi har også brakt denne kunnskapen ut til andre logistikkmiljøer gjennom foredrag og publikasjoner. Det at fartøyene har praktisk talt null i driftskostnader når de ligger i ro gjør at man lokalt kan ha mye mer fleksible transporttilbud, samt at skillet mellom taxi og rutebåt viskes ut. Fravær av mannskap øker fleksibiliteten fordi man ikke lenger er bundet av arbeidstidsbestemmelser. Når fartøyene ikke er i bruk kan de ligge på strategisk viktige steder som ikke nødvendigvis er lett tilgjengelige. Det siste kan være viktig for utrykningsfartøy av ulike slag. Det er viktig at brukere skjønner dette når autonomi vurderes slik at man fult ut utnytter teknologiens fortrinn. Tenker man seg at autonome fartøy er som tradisjonelle fartøy, bare uten mannskap, mister man mye viktig kunnskap. For større, havgående skip har vi identifisert to hovedutfordringer i forbindelse med implementering av autonomi. Den ene er at autonome skip ikke fungerer optimalt som en del av et ikke-autonomt logistikksystem. Eksempelvis er det nødvendig med autonome systemer i havn for navigasjon, fortøyning og lastbehandling, noe som medfører betydelige investeringer i ny infrastruktur. Den andre går på avveiningen mellom ytre dimensjoner på skipet (som driver energiforbruk) og lastekapasitet når elementer som har med menneskelig tilstedeværelse å gjøre fjernes fra skipets design (f.eks. skipets bro, lugarer osb.). Forskningen vår indikerer at miljøaspektet for ubemannede, autonome skip (d.v.s. utslipp per tonnmil) drives primært av at man kan ha et høyere lasteinntak for gitte skipsdimensjoner. Virkningene av dette er todelt: 1) At det er behov for tverrfaglig samarbeid på tvers av forvaltningsorganer og forskermiljøer som har ansvar for havn og sjø med tanke på politisk og praktisk implementering av autonome maritime systemer og 2) at praktisk skipsdesign bør fokusere på å optimalisere utnyttelsen av volum og vekt for ubemannede skip. Effekten på et samfunnsnivå er at politiske organer og forskningsinstitusjoner bør se utviklingen av maritime autonome logistikksystemer som en helhet heller enn en eksersis i design og teknologisk utvikling av enkeltskip som er tendensen til nå.

AutoLog aims at identifying and analysing opportunities created by autonomous vessels in the delivery of services. In our analysis, we combine tools from logistics, economics, and digital technology. In particular, AutoLog focuses on new opportunities in three areas: flexible lane design and scheduling, emergency medical services (EMS), and economics of deep-sea cargo shipping. With traditional manned vessels, liner shipping cargo services and (primarily local) public passenger transport services use fixed lanes and schedules on the basis of anticipated demand. Passengers and cargo shippers must, therefore, adapt to fixed lanes and schedules. Autonomous vessels create possibilities for changing this paradigm and make lanes and schedules adapt to passengers' and shippers' preferences. We assess how companies and users can benefit in this context. The benefits can be due to an enlarged coverage area and because of a better match between supply and demand. Second, we foresee autonomous vessels as a technological advancement to ameliorate the burden that EMS staffing places in the case of boat ambulances, and to improve the planning of the system. The project will address the problem of locating ambulance vessels to potential sites given a required service level, which is typically measure as the response time and geographical coverage in sparsely populated areas. This is particularly important in regions like Northern Norway. Third, the introduction of autonomous vessels in deep-sea cargo transport is, from an economic point of view, mainly an issue of cost competitiveness versus traditional manned designs. We will perform economic analysis of the two vessel types on selected international trades. The key trade-offs will be the initial higher capital cost of unmanned autonomous vessels due to the need for redundancy and low-maintenance designs versus the potentially lower operating costs and higher cargo intake for the same main dimensions.