Inleiding:
Een faciliterend digitaal samenwerkingsplatform, het Joint Maritime Digital Platform (JMDP), wordt ontwikkeld en ingericht om het cyclische innovatieproces, het modulair
ontwikkelen, bouwen en het efficiënte operationeel gebruik te ondersteunen. Betrokken
bedrijven uiten een sterke behoefte om gezamenlijk de beschikbare kennis beter en
sneller veilig te kunnen ontsluiten, nieuwe kennis op te doen, deze veilig uit te
wisselen en gericht toe te passen in de ontwikkeling van nieuwe schepen. Het JMDP
is geen centrale databank, maar faciliteert digitaal samenwerken door, waar gewenst
en nodig, het organiseren van beveiligde toegang en gebruik van elkaars data en modellen
zodat deze effectief tussen organisaties kunnen worden uitgewisseld en toegepast.
JMDP vormt daarmee een hefboom voor de sector bij nieuwe innovatie en de verduurzaming
van schepen. Wanneer ontwerptools en modellen van kennisinstituten bijvoorbeeld getraind
worden met operationele data van scheepseigenaren, zal dit de nauwkeurigheid van deze
modellen vergroten. Ook wanneer bijvoorbeeld adviessystemen aan boord gevoed worden
met modellen die systeemgedrag nauwkeurig beschrijven, zal dit ten goede komen aan
de operationele werking van het schip als geheel. Ketensamenwerking en goede (commerciële)
afspraken tussen partijen over eigenaarschap, toegang en gebruik van elkaars data
is hierbij van cruciaal belang. Hiermee worden de verschillende componenten om deze
integratie mogelijk te maken bij elkaar gebracht. Het JMDP ondersteunt deze ketensamenwerking
via twee gekoppelde onderdelen:
-
1. Via het beschikbaar maken van nieuwe data standaarden, gereedschappen en ontwikkelmethodieken
voor elke fase in de levensduur van schepen. Dit deel gaat vooral over het standaardiseren
van wat je met elkaar uitwisselt, als middel om het samenwerken rondom cyclische innovatie
te ondersteunen.
-
2. Via een veilige data-infrastructuur (digitale ruimte) om gegevens te kunnen bundelen,
te openen, te delen, te verwerken en te gebruiken. JMDP stelt hierbij eisen aan te
gebruiken standaarden, veiligheid, toegankelijkheid, gebruikersprofielen, technische-
en organisatorische randvoorwaarden om dit mogelijk te maken. JMDP is daarmee ook
(waar mogelijk) ondersteunend in de samenwerkingsafspraken die partijen onderling
maken rondom data uitwisseling. Dit deel gaat dus vooral over hoe de uitwisseling van gegevens vervolgens technisch en veilig tussen partijen georganiseerd
wordt.
De structuur in de samenwerking zal gebaseerd worden op modellen voor systems engineering
waarvan het V-model waarschijnlijk de meest bekende is. Omdat het V-model in vele
gevallen (onterecht) alleen geassocieerd wordt met fysieke productontwikkeling en
de nadruk wordt gelegd op de ontwikkeling van de digitale samenwerking, is in deze
programmalijn gekozen voor een weergave gebaseerd op de Model-Based Engineering Diamond
van Boeing (2018) en uitgebreid naar operationele fase. Zie figuur hieronder.
a. Figuur 1: figuur gebaseerd op Model Based Engineering Diamond van Boeing (2018)
–
www.boeingsuppliers.com/modelbasedengineering.html
Kern van dit diamant-model is dat de digitale ontwikkeling parallel loopt aan de ontwikkeling
van het fysieke product en die ontwikkeling veel beter ondersteunt. Immers kunnen
in de digitale, modelgebaseerde omgeving veel tussentijdse testen en analyses uitgevoerd
worden, waarvan de resultaten direct gebruikt worden om de ontwikkeling van het fysieke
product (component, systeem of schip) te sturen. In het Maritiem Masterplan ligt de
focus op de ontwikkeling en demonstratie van klimaatneutrale energiesystemen, maar
deze methodiek kan ook toegepast worden op andere componenten, systemen en op het
schip als geheel.
Doordat deelnemende onderzoek- en demonstratieprojecten (hierna: O&D-projecten) bijdragen
aan de ontwikkeling van standaarden voor digitale samenwerking op het gebied van ontwerp-,
bouw- en operationele data en via het JMDP informatie en modellen toegankelijk worden
gemaakt voor andere bedrijven, wordt het platform relevant en trekt het ook andere
bedrijven in de maritieme sector aan. Het JMDP is een open platform, bedrijven hoeven
geen onderdeel te zijn van een O&D-project om deel te kunnen nemen aan het platform.
Door deelname aan het platform kunnen kosten worden bespaard en doorlooptijden worden
verkort bij alle ketenpartners.
Uitgangspunt: Onvoldoende bijdrage of deelname aan JMDP is een afwijzingsgrond
Bijdrage/deelname aan JMDP wordt als volgt omschreven:
-
– Bijdragen aan het verbeteren van de digitale samenwerking tussen ketenpartners (binnen
de O&D-projecten) door het configureren en gebruiken van één of meerdere digital twins
via het JMDP, waarbij data-uitwisseling georganiseerd wordt volgens binnen het JMDP
gezamenlijk gekozen/ontwikkelde ketenstandaarden.
Een Digital Twin (DT) is een digitale representatie van eigenschappen en gedrag van
het fysieke product (component, systeem of schip) dat kan worden ingezet in verschillend
fasen van de levenscyclus van het schip (ontwerp, bouw, operatie), ter ondersteuning
van verschillende soorten processen (statusbeheer, beoordelen/beslissen, optimaliseren/voorspellen).
De DT is een middel om informatie vanuit verschillende bronnen bijeen te brengen en
beschikbaar te maken voor deelnemende ketenpartners.
-
– In de meest eenvoudige vorm wordt de DT gebruikt om de statische eisen en eigenschappen
van het product vast te leggen en te beheren. Versie en statusbeheer kan betrekking hebben op planning, logistiek, klanteisen, gewicht, afmetingen, onderdelenlijsten,
prestatieparameters, etc.
-
– Een laag dieper betreft de toepassing van analyses, modellen en testprotocollen om
de eigenschappen van het product te beoordelen en te beslissen of deze voldoen aan gestelde klanteisen. De gebruikte analyses en rekenmodellen kunnen
gebaseerd zijn op fysica of AI-modellen zijn. Verificatie en validatie van de uitkomsten
passen in deze laag en ook onafhankelijke partijen moeten hiermee kunnen werken (onderzoeksinstanties
en klassebureau’s bijvoorbeeld).
-
– In de meest complexe vorm worden de gebruikte analysemethoden ook complexer, kunnen
meerdere scenario’s worden beschouwd, systeemgedrag voorspeld en prestatieparameters worden geoptimaliseerd. Het vastleggen en beheren van de dynamische eigenschappen.
Er wordt van uitgegaan dat geen enkele DT alle fasen en processen kan ondersteunen,
het is waarschijnlijker dat meerdere DT-modellen ingezet worden. In de huidige praktijk
is samenwerking in de keten al in vele vormen aanwezig, de volgende ontwikkelingsstap
is om die samenwerking te digitaliseren, te optimaliseren en te vereenvoudigen, ondersteund
door het JMDP.
Rankschikkingscriteria: toekenning van hoger aantal punten naarmate O&D-project met meerdere ketenpartners
deelneemt en bijdraagt aan het verbeteren van digitale samenwerking via het JMDP.
De adviescommissie kan per fase (ontwerp, bouw, operatie) 0–3 punten toekennen.
Een O&D-project kan maximaal 9 punten scoren door in de aanvraag concreet te omschrijven
hoe in elke fase digitaal wordt samengewerkt, met welke partijen wordt samengewerkt
via de DT, met welk doel de DT wordt ingezet en wat de meerwaarde is voor de deelnemende
partijen. Wanneer gevalideerde modellen via het JMDP breder gedeeld worden dan het
samenwerkingsverband van een O&D-project kan een extra punt worden toegekend. In totaal kan een O&D-project dus maximaal 10 punten scoren. Een
project wordt afgewezen indien minder dan 5 punten worden behaald.
Voorbeelden:
Ter ondersteuning van het schrijven en de beoordeling van O&D-projectvoorstellen zijn
in de tabel hieronder enkele voorbeelden toegevoegd van DT modellen.
|
ontwerp
|
bouw
|
operatie
|
Versie- en statusbeheer
|
Samenwerken in een gedeelde dataomgeving om te komen tot de baselines: ‘As Defined’
en ‘As Designed’
Voorbeelden:
– Een geïntegreerde planning van de werf en haar toeleveranciers, waarin de Work Breakdown
Structure, levertijden en voortgang sneller inzichtelijk zijn voor alle ketenpartners.
– Een 3D CAD/PDM model van een schip met daarin vastgelegd de klanteisen, systeemarchitectuur,
interfaces, componenten, sensoren, onderdelenlijsten (E-BOM), afmetingen, prestatieparameters,
etc.
– Het koppelen van databases om productinformatie en modellen uit andere bronnen toe
te voegen aan het 3D CAD/PDM model.
|
Samenwerken in een gedeelde dataomgeving om te komen tot de baselines: ‘As Built’,
‘As Tested’ en ‘As Delivered’
Voorbeelden:
– Een geïntegreerde planning van de werf en haar toeleveranciers, waarin de Work Breakdown
Structure, levertijden en voortgang sneller inzichtelijk zijn voor alle ketenpartners.
- Een 3D CAD/PDM model waaruit productie-informatie gedestilleerd kan worden (M-BOM)
en wijzigingen eenvoudig verwerkt en beheerd kunnen worden.
– Een ERP model van een schip waarin transactionele data is vastgelegd.
|
Samenwerken in een gedeelde dataomgeving om te komen tot de baselines: ‘As Operable’,
‘As Maintainable’ en ‘As Upgraded/Retrofitted’
Voorbeelden:
– Digital Twin met manuals en onderhoudsinstructies (S-BOM)
– Bijhouden van emissie reports, draaiuren, operationele condities, etc.
– Vastleggen van systeemconditie, loggen van data en toetsen tegen van te voren vastgesteld
kaders (drempelwaardes, onderhoudsschema’s).
|
Beslissen en beoordelen
|
Verrijking van Digital Twin modellen als hierboven beschreven met analyses en rekenmodellen
ter ondersteuning en beoordeling van ontwerpkeuzes. Doel is zeker te stellen dat de
‘As Designed’ status voldoet aan de klanteisen zoals vastgelegd in ‘As Defined’. Dit
ondersteunt de dialoog en co-creatie met ketenpartners.
Er zijn veel verschillende analyses en rekenmodellen die in het ontwerp worden toegepast,
de meeste hebben informatie nodig vanuit verschillende ketenpartners (en klassebureaus)
om tot beoordeling en beslissing te kunnen komen.
Voorbeelden van analyses waarvoor data uitgewisseld moet worden tussen partijen zijn:
– CFD modellen
– Costmodellen
– Interfaceanalyses
– Prestatieanalyses
– Sterkteberekeningen
– Warmte balans
|
Gebruiken van Digital Twin modellen om Verificatie en Validatie stappen in het proces
(FAT, HAT, SAT) te ondersteunen; digitaal samenwerken om testplannen en -protocollen
op te stellen, af te stemmen, accorderen en om testresultaten te beoordelen, interventies
te bepalen en uitvoering daarvan te borgen.
|
Monitoren van systeemgedrag, loggen van data en binnen vooraf bepaalde kaders, drempelwaardes
en onderhoudsschema’s.
Het toepassen van Digital Twin modellen om data van meerdere bronnen over systeemcondities
en logging tegen kaders te beoordelen, te analyseren en maatregelen te nemen.
Dit vraagt modellen om data met elkaar in verband te brengen om reactief onderhoud
te initiëren.
|
Optimaliseren en voorspellen
|
Verrijking van Digital Twin modellen als hierboven beschreven met complexere analyses
en rekenmodellen teneinde in een zo vroeg mogelijk stadium het gedrag van het schip,
systeem of component te kunnen voorspellen en optimaliseren.
Hier is een samenwerking met kennisinstellingen van belang om kennisontwikkeling te
borgen en te valoriseren.
Acceleratiegedrag, betrouwbaarheid, thermische belasting, dynamische belasting, trillingen,
|
Bouwproces ondersteunen met productiesimulaties in een Digital twin teneinde de meest
efficiënte bouwstrategie te bepalen.
Tijdens FAT, HAT en SAT ook dynamische metingen doen, bijvoorbeeld een stapbelasting
op een generator of een oplopende ramp belasting van een voortstuwingsmotor of brandstofcel.
Tijdens de proeftocht ook een dynamische meting doen.
De resultaten van de metingen worden met behulp van de Digital Twin geanalyseerd en
geoptimaliseerd.
|
Inzetten van data-analyses met data uit meerdere bronnen om operatie van het schip,
realtime en voorspellend.
DT-modellen worden gekoppeld aan adviessystemen aan boord t.b.v. optimaal systeemgedrag,
reisplanning.
Voorbeeld: Tijdens de operatie dynamische metingen doen van acceleratie, thermische
belasting en degradatie. Deze resultaten analyseren in de Digital Twin (om te relateren
aan andere systemen) en aan boord geadviseerd worden over te nemen acties.
|