Der digitale Steuermann

Dass sich heute wenige junge Menschen finden, die als Schiffsführer arbeiten wollen, liege auch daran, dass die Mannschaft oft lange unterwegs sei, meint Gödde. Mindestens sieben Tage dauere ein Einsatz, manchmal sogar vier Wochen. Das mache den Beruf für viele unattraktiv. Wer hingegen in der Fernsteuerzentrale an Land arbeitet, hat einen Bürojob und geht abends nach Hause.

Ein Dutzend Rundum-Kameras an Bord

Mittlerweile hat HGK Shipping einige ihrer Schiffe mit der dafür nötigen Technik ausgestattet – die Tankmotorschiffe „Synthese 21“ und „Walcheren“ sowie einen Koppelverband für den Transport trockener Güter. Dieser besteht aus dem Motorschiff „Niedersachsen 2“, das einen Schubkahn, einen sogenannten Leichter, vor sich herschiebt. „Die Investition dafür ist beachtlich“, sagt Tim Gödde. So wird jedes Schiff mit zehn bis zwölf 360-Grad-Kameras ausgestattet, die das Schiff und die Umgebung nahtlos überblicken. Hinzu kommen Sensoren und Kontrollboxen. Die empfangen über Mobilfunk die Befehle aus der Fernsteuerzentrale und steuern die Ruderanlage und den Motor entsprechend. Um auch bei Dunkelheit Hindernisse vor und hinter dem Schiff zu erkennen, sind auf dem Achter- und Vorschiff LIDAR-Sensoren installiert (die Abkürzung steht für Light detection and ranging), die das Umfeld mit Lasern abtasten. Die erkennen sogar Kanus.

In Belgien dürfen die Schiffe bereits ferngesteuert unterwegs sein. Die deutschen Behörden aber prüfen noch. „Obwohl wir derzeit und in der ersten Testphase gemäß den geltenden Verordnungen noch eine Mannschaft an Bord haben, die jederzeit eingreifen könnte, dürfen unsere Schiffe noch nicht in den Probebetrieb gehen und somit nicht aus der Ferne gesteuert werden“, sagt Tim Gödde. Für ihn sei das unverständlich, weil das Schiff gleich doppelt überwacht sei – von der Mannschaft an Bord und dem Personal in der Leitzentrale von SEAFAR. Tim Gödde hofft, dass die Genehmigung im Verlauf des Jahres 2025 erteilt wird.

Pionierarbeit in der Königsdisziplin

Viele Medien haben inzwischen über die Fernsteuerung für Schiffe und das Start-up SEAFAR berichtet. Doch die Königsdisziplin ist das autonome beziehungsweise „hochautomatisierte“ Fahren – ganz ohne, dass der Mensch eingreift. Künftig sollen Schiffe von allein durch die europäischen Binnengewässer navigieren, so die Vision. Dass das möglich ist, hat der Pionier der Automatisierung in der Schifffahrt, der Regelungstechniker Ernst Dieter Gilles, bereits Anfang der 2000er-Jahre gezeigt. Schon damals tuckerte Gilles, der Gründungsdirektor des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme mit seinem autonomen Forschungsschiff „Falke“ die Elbe bei Magdeburg entlang.

In der Stadt war er dafür bekannt, in einem Gartenstuhl auf dem Vorschiff zu sitzen, während die Falke von ganz allein steuerte. „Integriertes Navigationssystem“ nannte er seine Entwicklung. Den Begriff „Autopilot“ vermied er. Denn in der Binnenschifffahrt ist der Name Autopilot bereits seit den 1980er-Jahren vergeben. Man bezeichnet damit eine Rudersteuerung, welche die Drehbewegung des Schiffes regelt, den sogenannten Wendegeschwindigkeitsregler. Der Schiffsführer stellt damit einen Winkel ein, um zum Beispiel eine Flussbiegung zu durchfahren. Er muss dann nur noch wenig gegensteuern, sollten der Wind oder die Strömung das Schiff vom Kurs abbringen.

Gilles entwickelte damals die mathematischen Grundlagen für das hochautomatisierte Fahren. Dabei geht es letztlich darum, das Navigationssystem eines Schiffes geschickt mit der Ruderanlage und dem Motor zu verbinden. Im Grunde muss ein Schiff nur erkennen, wo es sich befindet, wohin es fahren will und Motor sowie Ruder entsprechend steuern. Doch das ist unglaublich knifflig. Flüsse schlängeln sich kurvenreich durch die Landschaft. Schnelle Strömungen stemmen sich den Schiffen entgegen, lassen Bug und Heck abdriften. Mehr als 250 Meter sind manche Gefährte lang – es ist ein wahres Kunststück, sie sicher durch eine enge Flussbiegung zu manövrieren. Passt der Flussschiffer nicht auf, dreht sich sein Schiff aus dem Fahrwasser, wird zum Spielball des Stroms. Außerdem herrscht auf Flüssen wie dem Rhein dichter Verkehr. Schiffe überholen sich – mal links, mal rechts. Am Niederrhein fahren mitunter fünf oder gar sechs Schiffe direkt nebeneinander.

Automatisch auf Linie

Trotz dieser Hürden haben sich die Entwickler recht nah an das hochautomatisierte Fahren herangetastet; zum Beispiel Alexander Lutz, ein ehemaliger Doktorand von Ernst Dieter Gilles, der vor zehn Jahren das Unternehmen Argonics gegründet hat. Lutz verkauft Automatisierungstechnik für Schiffe. So hat er vor einiger Zeit den „TrackPilot“ auf den Markt gebracht, „das weltweit erste System zur automatischen Bahnführung von Binnenschiffen“. Zur Erklärung: An Bord eines Binnenschiffs befindet sich eine sogenannte elektronische Gewässerkarte – ein Bildschirm, auf dem wie bei einem Navigationssystem die Umgebung zu sehen ist. In diese Karte kann der Schiffsführer mithilfe des Trackpilot Wegpunkte einzeichnen, an denen das Schiff vom Start bis zum Ziel entlangfahren soll – etwa von Rotterdam bis zum Mannheimer Hafen. Besonders daran ist, dass das Schiff diese Linie von allein abfährt. Mithilfe des GPS-Systems kann es bestimmen, wo es sich befindet. Der TrackPilot steuert das Ruder dann so, dass das Schiff stets auf der vorgezeichneten Ideallinie bleibt – selbst bei starker Strömung und bei kräftigem Seitenwind.

„Der TrackPilot erleichtert den Schiffsführern die Arbeit enorm, weil sie die Bahn des Schiffes nicht manuell korrigieren müssen“, erläutert Alexander Lutz. „Im Grunde müssen sie die Fahrt nur noch überwachen und zum Beispiel ausweichen, wenn ein anderes Schiff zu nahe kommt.“ Kunden können den TrackPilot um ein Warnmodul erweitern, das von allein erkennt, wenn ein anderes Schiff auf Kollisionskurs ist.

Kollisionen sollen verhindert werden

Derzeit arbeitet Lutz zusammen mit Kollegen von HGK Shipping und der Universität Kiel im Projekt „KoliBRI“ an einem System, das nicht nur warnt, sondern aktiv in die Steuerung eingreift, um Kollisionen zu verhindern. Dazu muss das System den Kurs anderer Schiffe verfolgen und deren Bewegung vorausberechnen können. Nur dann ist es möglich, den Punkt einer möglichen Kollision rechtzeitig zu ermitteln – und das Schiff aus der Gefahrenzone zu lenken. Allerdings: Bis die Kollisionsvermeidung zu einem festen Bestandteil des TrackPilot wird, dürfte es noch dauern. Laut Vorschrift muss bislang im Ernstfall der Schiffsführer eingreifen. „Daher ist es bis zum hochautomatisierten Fahren noch ein längerer Weg, obwohl es technisch eigentlich schon möglich wäre“, sagt Lutz. „Wenn im Ernstfall der Computer die alleinige Rückfallebene ist und die Entscheidungen trifft, dann wäre ich als Hersteller der Technik haftbar, wenn es zu einer Kollision kommt.“

Auch bei Seeschiffen ist die Automatisierung ein Thema. Auch hier tippen Kapitäne heutzutage Wegpunkte in den Bordcomputer, die das Schiff dann von allein über Hunderte von Seemeilen abfährt. Dennoch muss stets ein Offizier auf der Brücke sein, der die Fahrt überwacht – selbst wenn meilenweit kein Schiff zu sehen ist. Bei Dunkelheit und schlechtem Wetter kommt eine zweite Person als Ausguck hinzu. „Gerade für die langen Strecken über die hohe See wünschen sich viele Schiffsoffiziere eine Automatik, die die Arbeit für ein paar Stunden übernimmt“, sagt Hans-Christoph Burmeister, der am Hamburger Fraunhofer-Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen die Abteilung Nautik und Seeverkehr leitet. Doch bislang seien die Bordsysteme relativ dumm. Sie halten stumpf den Kurs, selbst wenn Hindernisse im Weg liegen. Zwar existieren auch in der Seeschifffahrt Kollisionswarner, die Alarm geben, wenn ein anderes Schiff gefährlich nah kommt. Aber von allein ausweichen kann auch ein Seeschiff nicht.

Deshalb entwickelt Hans-Christoph Burmeister zusammen mit Kollegen ein „Ausguck-Assistenzsystem“, das Schiffe automatisch aus der Gefahrenzone lenkt. „Ausweichalgorithmen, die die Geschwindigkeit und den Kurs des eigenen Schiffes und der anderen miteinander verrechnen, gibt es wie Sand am Meer“, berichtet er. Die Herausforderung bestehe darin, dem Computer die nautischen Regeln und Befehle beizubringen, an die sich die Offiziere zu halten haben. Das Problem dabei: Die Regeln sind nicht mathematisch präzise, sondern eher butterweich formuliert. Beispielsweise heißt es in den Reglements nicht „weichen Sie dann und dann um zehn Grad aus“, sondern eher „Sie sollten in eine andere Richtung steuern“. Burmeister: „Bei gut ausgebildeten Nautikern verlässt man sich einfach auf die ,gute Seemannschaft‘, also darauf, dass sie in jedem Fall professionell reagieren und das Richtige tun.“

Die Schwierigkeit bei dichtem Schiffsverkehr

Ein Computer ist dazu zunächst nicht in der Lage. Der muss mit allen Eventualitäten gefüttert werden. Aktuell entscheidet der Ausweichassistent bereits in 95 Prozent der Fälle richtig. „Die klassischen Situationen decken wir damit ab“, sagt Burmeister. „Wenn aber sehr viele Schiffe im Blickfeld liegen, kann der Assistent noch Probleme haben. Allerdings ist das auch für einen Menschen ziemlich anspruchsvoll.“

Bei der Entwicklung der neuen Assistenten hilft Lennart Swoboda mit. Als Bereichsleiter Automatisierung bei der Hamburger Reederei Bernhard Schulte Group ist er dafür zuständig, die Schiffe mit Technik auszustatten, die der Mannschaft die Arbeit erleichtert. Einen Assistenten, der den zweiten Ausguck ersetzt oder bei stundenlanger Geradeausfahrt auf dem Meer zeitweise die Wache auf der Brücke komplett übernimmt, hält er für sinnvoll. Die Offiziere könnten sich in dieser Zeit ausruhen oder andere Dinge erledigen, sagt Swoboda. In brenzligen Situationen könnte der Automat sie rechtzeitig über einen Pieper auf die Brücke rufen.

Ganz ohne Menschen geht es nicht

„Dass Seeschiffe künftig ganz autonom und ohne Besatzung unterwegs sind, ist aber eher nicht zu erwarten“, meint er; einfach deshalb, weil auf einem großen Schiff zahlreiche Aufgaben zu erledigen sind. Beim Laden und Löschen der Ladung, beim Anlegen und Festmachen im Hafen muss ohnehin jemand auf dem Schiff sein. Auch für den Fall, dass auf Hoher See, 1.000 Seemeilen vom Land entfernt etwas kaputt geht, sei es gut, Leute an Bord zu haben. „Unbemannte Schiffe kommen für uns auch deshalb nicht in Frage, weil es weltweit viele Häfen gibt, in denen wir schon aus Sicherheitsgründen nicht ohne Mannschaft anlegen würden“, sagt Lennart Swoboda.

Derzeit hat er andere technische Lösungen im Blick. So stattet die Reederei ihre Schiffe seit einiger Zeit mit zusätzlichen Kameras aus. Je zwei 180-Grad-Kameras, die nach vorn und nach hinten blicken sowie zwei Thermalkameras, die Wärmestrahlung wahrnehmen. In der Dunkelheit sind Objekte in der Ferne normalerweise schlecht zu erkennen. Im Thermalbild sieht man andere Schiffe deutlich besser. Und mit den 180-Grad-Kameras können die Offiziere auf der Brücke nun auch nach hinten blicken. Normalerweise ist der Blick verbaut. Jetzt können sie sehen, ob sich von hinten Schiffe nähern. Die Bilder der Kameras lassen sich zusammen mit Informationen aus den Navigationsgeräten in die elektronische Seekarte auf der Brücke einspielen oder auch auf einem Tablet anzeigen. Das können die Schiffsführer mit in die Nocks nehmen, die beiden kleinen Ausgucke an der Seite der Brücke. Der zusätzliche Rundumblick der Panoramakameras hilft beim Anlegen oder wenn ein Lotsenboot längsseits geht.

„Die Kameratechnik haben wir bereits auf einigen Schiffen installiert. Unsere Leute finden sie hilfreich“, sagt Lennart Swoboda. In den nächsten Monaten sollen weitere der insgesamt 80 Schiffe damit ausgestattet werden. Ein Assistent, der das Schiff allein steuert, ist das zwar noch nicht. Doch das Beispiel zeigt, dass sich die Seefahrt bereits mit wenig technischem Aufwand sicherer machen lässt.