Цифровая трансформация — повсеместное внедрение цифровых технологий практически во все процессы и системы — возможно, является самой большой силой для изменений в инженерном сообществе. Цифровые инновации разрушают традиционные парадигмы проектирования кораблей и открывают новые способы модернизации и поддержания будущей интегрированной структуры сил. Признавая высокоинтегрированный характер системной инженерии на основе моделей, в этой статье будет представлена многофакторная структура, для согласования традиционных процессов, используемых для проектирования и разработки физических систем, с новой парадигмой создания цифрового производства.
Сообщество морских инженеров сосредоточено на использовании новых цифровых инструментов и методов для использования достижений в области вычислений, моделирования, управления данными и аналитических возможностей. Все эти новые технологии необходимы для преобразования инженерных методов, необходимых для разработки, определения характеристик и анализа усовершенствований на уровне корабля и системы в рамках динамической цифровой среды инженерной экосистемы. Системная инженерия, обеспечиваемая интегрированным цифровым подходом на основе моделей, обеспечивает основу для цифрового инженерного плана. В этом контексте ранее разрозненные типы моделей интегрируются с симуляциями, цифровыми двойниками, системами и компонентами на разных уровнях абстракции и точности на протяжении всего жизненного цикла системы. Это интегр
ированное представление обеспечивает улучшенное прогнозирование производительности платформы корабля за счёт использования динамических моделей для поддержки непрерывной (часто виртуальной) проверки и подтверждения ключевых решений.
Навигация по цифровому будущему: создание основы для трансформации
Благодаря использованию цифровых моделей инженерное сообщество в кораблестроении сможет быстро определять, разрабатывать и развёртывать решения в быстро меняющемся пространстве задач. Кроме того, цифровая инженерия трансформирует проектирование, интеграцию и поддержку кораблей и корабельных систем, перемещая инженерные методы из традиционной парадигмы «проектирование-строительство-испытание» в методологию «моделирование-анализ-строительство». Многие страны уже стремятся реализовать цифровое представление надводных кораблей на протяжении всего жизненного цикла, где каждая платформа, система и подсистема точно представлены с помощью аналитических и описательных моделей, а поэтому легко прослеживаются до определения задач и требований. Использование такого моделирования позволяет принимать обоснованные решения с необходимой скоростью.
Во всех развитых странах руководство, на высоком политическом уровне, пытается обеспечивать структуры для разработки требований и инвестиционных стратегий, которые позволяют проводить деятельность по проектированию систем на основе моделей (MBSE — Model Based Systems Engineering). Эти мероприятия в настоящее время проводятся в правительстве, промышленности и научных кругах, чтобы помочь принимать более эффективные решения.
Владельцам верфей, кораблей, буровых платформ и связанным с ними заинтересованным сторонам требуется обученная и технически квалифицированная рабочая сила для создания цифровой технической базы, авторитетного источника данных и разработки проверенных моделей. Процесс цифрового проектирования также требует технологической инфраструктуры, способной связывать модели, симуляции и/или симуляторы, построенные на основе соответствующих данных, инструментов и другой вспомогательной информации.
С необходимостью применения методов цифрового проектирования связана острая необходимость преобразования внутренних процессов, посредством которых строятся и поддерживаются в надлежащем техническом состоянии надводные корабли.
Международный совет по системной инженерии (INCOSE) определяет проектирование на основе моделирования как «формализованное применение для поддержки системных требований, проектирования, анализа и проверки, начинающееся на этапе концептуального проектирования, продолжающееся на этапах разработки и более поздних этапах жизненного цикла». Проектирование с построением цифровых двойников, используемое в этом контексте, отходит от традиционных ориентированных только на документацию процессов разработки судовых систем. Это значительное прогрессивное отклонение от первоначальной концепции до поддержки в гораздо более динамичном и гибком процессе системного проектирования. Все системы и компоненты корабля, спроектированные на основе моделей, эффективно повышают прослеживаемость и, в конечном счёте, снижают риски для объектов, механизмов, интерфейсов и систем на более ранних этапах жизненного цикла разработки.
Новая эра развивающихся технологических альтернатив и возможность превратить сотни терабайт входящих данных в стратегическое преимущество, подчёркивает необходимость технического единства. Объединение инженерных методов на основе моделей и применение цифровых технологий моделирования в реальном времени позволит инженерам-кораблестроителям легко оценивать технические элементы, находить критические пробелы и перенастраивать существующие подходы к проектированию с помощью настраиваемых моделей. В результате это позволяет быстрее принимать решения и повышает вероятность успешных результатов на протяжении всего жизненного цикла новых корабельных систем. Традиционный подход пока будет продолжать служить в качестве основного элемента по мере того, как вся отрасль будет превращаться в инновационную цифровую инженерную экосистему.
