Risk mitigation by design of autonomous maritime automation systems : Design of autonomous maritime systems

Abstract: Autonomous marine surface vehicles rely on computer systems with computer intelligence making decisions to assist or replace the navigating officer. A fundamental requirement for the design and implementation of such a cyber-physical system is seamless, predictable, and secure interoperability between vendor-specific hardware and software subsystems. The article describes a system design that includes mechanisms to mitigate the risks and consequences of software defects, individual component malfunction, and harmful cyber interference. It addresses international regulations in the field and demonstrates a system design that can meet the requirements for safe behaviour in foreseeable events while also having the ability to call for human assistance if the autonomous system is unable to handle a situation. The paper presents a design for highly automated vessels with several inherent risk-reducing features, including the ability to isolate and encapsulate abnormal behaviours, built-in features to support resilience to unexpected events, and mechanisms for internal defence against cyber-attacks. The article shows how this is provided by a novel middleware that supports risk mitigation, dependability, and resilience.
Autonome Überwasserfahrzeuge sind auf Computersysteme angewiesen, deren Computerintelligenz Entscheidungen trifft, die den Navigationsoffizier unterstützen oder ersetzen. Eine grundlegende Voraussetzung für den Entwurf und die Implementierung eines solchen cyber-physischen Systems ist die nahtlose, vorhersehbare und sichere Interoperabilität zwischen herstellerspezifischen Hardware- und Software-Subsystemen. Der Artikel beschreibt ein Systemdesign, das Mechanismen zur Minderung der Risiken und Folgen von Softwarefehlern, Fehlfunktionen einzelner Komponenten und schädlichen Cyber-Interferenzen umfasst. Er befasst sich mit den internationalen Vorschriften in diesem Bereich und zeigt ein Systemdesign, das die Anforderungen an ein sicheres Verhalten bei vorhersehbaren Ereignissen erfüllen kann und gleichzeitig die Möglichkeit bietet, menschliche Hilfe anzufordern, wenn das autonome System nicht in der Lage ist, eine Situation zu bewältigen. Im Beitrag wird ein Entwurf für hochautomatisierte Schiffe mit mehreren inhärenten risikomindernden Merkmalen vorgestellt, darunter die Fähigkeit, abnormale Verhaltensweisen zu isolieren und zu kapseln, eingebaute Merkmale zur Unterstützung der Resilienz bezüglich unerwarteter Ereignisse und Mechanismen zur internen Abwehr von Cyberangriffen. Der Artikel zeigt, wie dies durch eine neuartige Middleware ermöglicht wird, die Risikominderung, Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit unterstützt.

Object Details

• Alternative title: Risikominderung durch das Design von autonomen maritimen Automatisierungssystemen : Design von autonomen maritimen Systemen
• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Englisch

References and Relationships

• Bibliographic citation: Risk mitigation by design of autonomous maritime automation systems ; volume:70 ; number:5 ; year:2022 ; pages:469-481 ; extent:13 ; Automatisierungstechnik ; 70, Heft 5 (2022), 469-481 (gesamt 13)

Contributors, Places and Time

• Creator: Dittmann, Kjeld ; Blanke, Mogens

Further information

• DOI: 10.1515/auto-2021-0151
• URN: urn:nbn:de:101:1-2405311625389.807443287843
• Rights: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 14.08.2025, 10:56 AM CEST