Es ist eines der Großprojekte an der Hochschule Stralsund: 5G-PortVG. Seit Dezember 2021 haben Vertreter*innen der Fakultät für Maschinenbau und der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik darin gemeinsam gearbeitet.
„In drei Leitprojekten haben wir ein Stück Zukunftsgeschichte für die Häfen und die Schifffahrt in der Region Vorpommern geschrieben – in einem Team mit acht Kolleg*innen und namhaften Partnern wie der Weißen Flotte, NautiTronix, der DEN GmbH als Gesamtprojektleitung, der atene KOM GmbH und der Witeno GmbH“, konstatiert Prof. Dr.-Ing. Jens Ladisch. Dem Prorektor für Forschung und Entwicklung an der HOST obliegt an der Hochschule die Projekt-Leitung. Die Potenziale der neuen Mobilfunkstandards sind im Projekt auf den Bereich Schifffahrt und Hafenlogistik übertragen worden, um dort zukunftsfähige, innovative und nachhaltige Lösungen anzubieten.
Assistenzgesteuertes Fahren einer Fähre
Die hohen Datenübertragungsraten und die hohe Verlässlichkeit der 5G-Technologie eröffnen neue Möglichkeiten für Prozessautomatisierung und Assistenzsysteme. Konkret bedeutet das, dass das automatisierte Fahren einer Fähre der Weißen Flotte erprobt wurde. In Zukunft könnte die „Sünje“ assistenzgesteuert unterwegs sein. Dafür gab es bereits sehr erfolgreiche Realversuche. Das Ganze sieht vereinfacht so aus: Sensoren an Bord, kombiniert mit einer landseitigen Sensorik, analysieren die Umgebung und klassifizieren mittels KI Objekte und Personen auf dem Wasser in seeschifffahrtsrelevante Kategorien. Im Seerecht werden Ausweichregeln in Abhängigkeit der Kategorie des jeweiligen Verkehrsteilnehmers unterschiedlich definiert. Hier macht es einen Unterschied, ob sich zwei Motor betriebene Wasserfahrzeuge oder ein Motor betriebenes Schiff und ein Segelboot begegnen. Es gelten für beide Fälle unterschiedliche Ausweichregeln. Der Einsatz intelligenter Assistenzsysteme trägt dazu bei, die Sicherheit zu erhöhen und bei komplizierten Entscheidungsabläufen zu unterstützen.
Der maritime Bereich eignet sich durch das jährlich wachsende Umschlagvolumen der Seehäfen und den damit verbundenen Verkehrsanstieg besonders gut zur Erprobung dieser neuen Möglichkeiten, erklärt Prof. Dr.-Ing. Ladisch. Der Hafensektor dient hierbei ebenfalls als „Testfeld“ für Logistik, - Transport- und Dienstleistungsprozesse, die auch in anderen (Wirtschafts-)Bereichen zum Einsatz kommen könnten.
Das Campusnetz
Alle Projektbestandteile werden durch 5G-Campusnetzwerke verbunden, eins am Selliner See und eins direkt auf dem Campus der HOST. Ein 5G-Campusnetz gewährleistet einen sicheren, schnellen und stabilen Datenaustausch. Diese wurden 2023 errichtet, gingen danach in Betrieb und werden im Bereich Forschung genutzt – das an der Hochschule vor allem zur Überwachung und Steuerung von autonomen Transportfahrzeugen, zum Datenaustausch mit maritimen Systemen sowie dem Übertragen von umfangreichen Sensordaten im Rahmen des 5G-Projekts. Es auch für andere Forschungsanwendungen zu nutzen, ist möglich.
Hintergrund: 5G-Netze können lokal und in sich geschlossen betrieben werden. Sie verwenden in diesen Fällen zugewiesene lizenzbasierte Frequenzen, die von der Bundesnetzagentur vergeben werden. Aufgrund des standortsgebundenen Geltungsbereichs der Frequenzen sind diese Netze auf ein bestimmtes Gelände, wie im Fall der HOST: den Campus, begrenzt. Die Campusnetze mit ihrer individuellen Frequenz können ganz gezielt auf die Anforderungen des Umfelds angepasst werden, da sie nicht für den Gebrauch durch die Öffentlichkeit vorgesehen sind.
Die drei Leitprojekte
In parallellaufenden Leitprojekten wurde die Anwendung des 5G-Mobilfunks in den drei zentralen Hafensegmenten – See, Kaikante und Land – mittels Labormodellen und in Pilotversuchen erprobt. Großes Augenmerk lag auf der Entwicklung teilautonomer beziehungsweise autonomer Assistenzsysteme für die Schiffsführung und Hafenlogistik. Weiterhin soll die Erprobung von Mehrwertdiensten zusätzlich Potenziale für den Bereich Dienstleistung aufzeigen.
In den Leitprojekten „Kaikante-See“, „Kaikante-Land“ und „Mehrwertdienste“ wurden mehrere Modelle und Ideen entwickelt beziehungsweise erprobt
- wie das Modell Verladestation, bei dem unbemannte Fahrzeuge über automatisiertes Fahren landseitig in den Häfen für den Gütertransport eingesetzt werden.
- Anhand eines Modells eines autonom fahrendenden Schiffes wurde zum Beispiel die dynamische Routenanpassung zur Kollisionsvermeidung erprobt. Zum Einsatz kam ebenfalls ein für akkreditierte Ausbildungsstudiengänge für Marineoffiziere und Kapitäne zugelassener Schiffssimulator zur realitätsnahen Simulation von Verkehrssituationen auf See und im Hafenbereich.
- Auch wurde Sensorik für den landseitigen Hafenbereich entwickelt, über die Objekte erkannt und klassifiziert werden können.
- Als Mehrwertdienst wurde zum Beispiel ein interaktives Informationssystem mit Echtzeitdaten für Tourist*innen aufgelegt sowie eine interaktive virtuelle 3D-Brücke geschaffen.
Das Gesamtprojekt lief stufenweise sowie parallel in Labor, Pilot und Praxis. Ergebnisse, also Forschungsarbeiten und Ideen, werden offen mit Politik und Wirtschaft geteilt, sodass 5G-basierte Geschäftsmodelle in die Praxis übertragen können. Das Team und die Partner sind aktuell auf der Suche nach Projekten, in denen die entwickelten Technologien anwendungsnah erprobt werden können.
Team an der HOST:
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Jens Ladisch (Prorektor für Forschung und Entwicklung)
Prof. Dr.-Ing. Mark Vehse (Dekan der Fakultät für Maschinenbau)
Prof. Dr. rer. nat. Christian Bunse (Fakultät für Elektrotechnik und Informatik)
Reik Schick (Fakultät für Maschinenbau)
Olaf Keitsch (Fakultät für Elektrotechnik und Informatik)
Jan Schmidt (Fakultät für Elektrotechnik und Informatik)
Arnold Lange (Fakultät für Maschinenbau) unterstützte das Team zudem als Beauftragter für das 5G-Campusnetz der HOST
Studentische Beteiligung: Über Projekt- sowie Abschlussarbeiten und auch Verträge für Studentische Hilfskräfte konnten mehrere Studierende aktiv in das Projekt eingebunden werden.
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