近年來,國際海事組織(IMO)和歐盟(EU)的環保法規推動航運業和造船業向綠色轉型,環保型船舶訂單比例隨之增加。在此背景下,全球造船業正致力于可持續發展,造船業逐漸傾向于應用虛擬孿生(Virtual Twin)技術,使船廠能夠在虛擬環境中創建、模擬和優化與現實相同的造船生產流程,并將其作為新型造船解決方案。
IMO旨在到2050年實現溫室氣體零凈排放
當前,全球約90%的貿易通過海運進行,航運業排放量約占全球排放總量的3%。因此,IMO通過制定修訂后的溫室氣體(GHG)戰略,到2050年實現溫室氣體凈零排放,到2030年增加可持續燃料的使用,使其占航運業總能耗的10%。全球正在加快推進脫碳進程,例如,亞馬遜、宜家和聯合利華等大型零售商計劃到2040年完全使用零排放燃料船舶運輸貨物。
向更清潔航運的過渡正在為可持續材料、替代燃料、綠色推進解決方案、自動化以及自主和遙控船舶奠定基礎。海事行業需要重新思考船舶設計、建造、運營和維護方式,此舉意味著必須成功開發、部署和整合一系列復雜技術,而船廠和設備供應商到船東、港口運營商和船級社等整個生態系統中所有利益相關者之間的合作對實現這一目標至關重要。
聚焦虛擬孿生模型制造
法國達索系統研發的3D Experience平臺正在為智能船廠(Smart Shipyard)提供“基于模型的系統工程(MBSE)”。基于模型的制造是一種通過產品和流程的數字模型來指導船廠運營的方法。船廠可以使用三維(3D)模型來創建、模擬和優化造船生產流程。該技術不僅適用于建模,還能針對不同情況改善模型,并提供具有最佳外形和匹配度的體驗,從而提高生產效率,減少錯誤并改善質量控制。
智能船廠基于模型的方法可以為船舶整體項目階段的資源和運營管理提供一致的綜合視圖,同時包括整個船廠生態系統(工程、生產、供應商和船級社)的反饋循環。將船廠整個生產流程整合到制造運營管理解決方案中,有助于提高全球船廠的按時交船率。
為應對船舶概念設計階段的復雜性,利益相關者需要將新技術整合到船舶概念中,并在最終確定設計之前模擬和分析多種方案。MBSE在實現這一目標方面發揮著關鍵作用。該技術允許利益相關者探索不同技術的可行性,例如具有多種相互依存關系的復雜推進系統,這是了解船舶作為系統體系的重要一步。
在保證質量的同時,船廠縮短交船期并降低設計和生產成本同樣需要基于模型的方法。該方法可以充分利用整個生態系統的信息,并確保船舶整個生命周期的質量和一致性,包括供應商等所有利益相關者都能更全面地了解船舶。從概念和設計階段到建造、運營和維護階段,利益相關者都可以通過全面的可追溯性來滿足監管和客戶要求。
達門造船采用3D Experience平臺
早在2017年,荷蘭造船集團達門造船已采用達索系統的3D Experience平臺對其運營進行數字化轉型。
該平臺為達門造船提供單一的、具有完全可追溯性的數字化環境,將允許達門造船的團隊捕獲和重新使用所有業務部門的現有數據,旨在更快地應對設計變化,在設計過程中更早地開始規劃制造,更好地與供應商合作來按時和在預算內交付船舶。達門造船也將能更好地管理項目和產品組合,以支持售后服務和新產品推出。
達索系統相關人員表示:“具有競爭力的造船企業必須想方設法利用正在定義造船新時代的先進技術,并在行業中獲得優勢。3D Experience平臺及其行業解決方案體驗正在改變造船實踐,以支持船企的戰略目標。”。
與韓國船企進行戰略合作
韓國造船業也在積極采用數字孿生技術進行可持續管理。日前,達索系統宣布與HD韓國造船海洋、HD現代重工簽訂戰略合作協議,各方將合作構建基于虛擬孿生的造船設計與生產一體化綜合平臺。此次合作旨在通過造船設計與生產一體化綜合平臺,實現造船設計和生產流程統一,提高生產效率和創新能力,縮短造船周期、降低造船成本、提高建造質量和效率。
根據協議,達索系統將把該公司基于3D Experience平臺的造船解決方案和標準化程序應用于HD現代重工的業務系統。目前,HD現代重工正在加速推進數字化轉型,以有效應對造船海洋行業當前面臨的尖端環保型船舶研發、勞動力資源短缺以及ESG(環境、社會和公司治理)要求等難題。
此外,達索系統還于2022年與三星重工簽署諒解備忘錄(MoU),以合作創建基于數字化轉型技術的智能船廠,從而完全實現船廠數字化并擴大競爭優勢。
根據諒解備忘錄,達索系統將組織成立數字化轉型咨詢小組,以定義并驗證實現智能船廠所需的程序和工具。三星重工基于3D Experience平臺的智能船廠將支持獨特的數字線程,以整合各種數據源和實時操作信息。通過連接船舶的虛擬孿生和船廠的虛擬孿生,利用人工智能實現業務流程的自動化和標準化,以優化船廠內部資源和供應鏈的規劃和運營,進而實現生產方式和生產執行的智能創新。