Safe and Resilient Control Systems for Autonomous Ships

Bruk av digitale løsninger kan være med på å muliggjøre bærekraftig sjøtransport. For å sikre et vellykket grønt skifte, må vi utnytte de mulighetene teknologien gir oss, slik som beslutningsstøttesystemer og autonome skip, for energisparing og utslippsreduksjon. Det er også, imidlertid slik, at økt digitalisering fører til nye sikkerhetsutfordringer. De komplekse årsak-virkningsforholdene i disse systemene blir mindre synlige og vanskeligere å forstå for både operatører og utviklere. Tradisjonelt har menneskelige operatører vært ryggraden i komplekse systemers evne til å unngå ulykker gjennom å tolke situasjoner og gjøre tilpasninger for uforutsette endringer. Men med økt digitalisering og autonomi kan situasjonsforståelsen hos menneskelige operatører avta, og dermed også deres evne til å håndtere uforutsette situasjoner. SAFECOAST er et banebrytende prosjekt som vil møte disse utfordringene. Vårt mål er å være med på å legge grunnlaget for det grønne skiftet til sjøs ved å utvikle metoder og verktøy som muliggjør trygge og robuste digitale løsninger. Vi har som mål å skape kontrollstrukturer som kan håndtere uventede forstyrrelser, avvik og feil, samtidig som de tar trygge beslutninger under usikkerhet. Fokuset er på autonome skip, der vi vil utvikle banebrytende teknologiske løsninger, inkludert avanserte kontroll- og beslutningssystemer. Disse systemene vil kunne forutse, oppdage og forstå farlige situasjoner, slik at trygg navigering og beslutningstaking er mulig, selv i usikre omgivelser. Sammen med industrilederne Kongsberg Maritime og DNV, som er aktive deltakere i prosjektet, vil vi demonstrere denne teknologien gjennom case-studier for autonome skip. Ved å fjerne flaskehalsen som hemmer innovasjon innen digitalisering og den grønne overgangen, driver SAFECOAST maritime systemer mot en tryggere og mer bærekraftig fremtid.

Traditionally, human operators have been the main source of resilience in complex systems with their ability to interpret situations, adapt to changes, respond to disruptions to prevent accidents, and learn from experience. When computer control systems take over tasks and responsibilities from human operators, much of this resilience may be lost, since existing computer control systems are currently not able to adapt and solve problems outside their specification and design intent. The main objective of the SafeCoast project is to enable the development of highly resilient autonomous control architectures capable of coping with unstructured environments, handling sudden disturbances, deviations, failures, and making safe decisions under uncertainty. The project furthermore develops methods for understanding and assuring safe behavior of autonomous systems and their interactions with traditional systems. This is achieved by developing i) a framework for enhanced situation awareness by using online automatic hazard detection to anticipate, detect and understand system hazards; ii) a framework for online control architecture redesign that enables autonomous systems to adapt to disturbances and hazardous situations; and 3) a framework for safety assurance of adaptive and self-reconfigurable autonomous control architectures. Research results will be implemented and demonstrated in two case studies where autonomous ships are considered. An interdisciplinary approach if employed to address the research challenges from the fields of both control engineering and safety science.