Известно, что в мире происходит четвертая промышленная революция (Индустрия 4.0), в рамках которой возникла концепция «Судостроение 4.0». Последняя предполагает цифровизацию основных процессов работы верфи для военного кораблестроения и коммерческого судостроения. Сопутствуют этому:
- интеграция профессионального персонала,
- протекающие в мире процессы развития науки и техники,
- задачи, требующие решений,
- новые технологии, используемые в мире и, в частности, в кораблестроении.
Результатом этого комплекса предпосылок в кораблестроении стала возможность создания цифровой верфи. Ее существенные преимущества (начиная с этапа проектирования кораблей и судов и заканчивая их выводом из эксплуатации): повышенное качество работ, экономическая эффективность, безопасность, а также возможность разработки и создания продукта. Это новый, повышенный уровень объединения разных дисциплин производства, строительства и управления проектами на протяжении всего жизненного цикла надводных кораблей и судов. Прогнозируется, что рынок цифровых верфей вырастет с 1,3 млрд. дол. в 2023 г. до 5,5 млрд. дол. к 2030 г. при среднегодовом темпе роста в 19,1%.
Профиль основных участников рынка цифровых верфей на 2022 г., %:
- типы центров обработки данных (ЦОД) компаний: Ранг (Tier) 1-20, Ранг 2-55 и Ранг 3-5;
- персоналы компаний: уровень С- 50, уровень управления - 25, остальные профили - 25;
- регионы: Северная Америка - 60, Европа - 20, Азиатско-Тихоокеанский регион - 10, Южная Америка - 5,0 и остальные страны - 5,0.
Основные предприятия, работающие на рынке цифровых верфей, - Siemens (Германия), Dassault Systemes (Франция), Accenture (Ирландия), SAP (Германия), ВАЕ Systems (Великобритания) и другие.
Концепция «Судостроение 4.0» предусматривает:
- автоматизированную интеграцию реальных сведений в процесс принятия решений;
- разработку и внедрение связанных технологий для проектирования, производства и эксплуатации;
- снижение воздействия надводных кораблей и судов на окружающую среду, связанного с их производством, эксплуатацией и утилизацией, в том числе снижение излучаемого подводного шума и выбросов утилизированных материалов;
- доступную и устойчивую эксплуатацию;
- снижение рисков, повышение безопасности и защищенности;
- цифровой надзор за морскими и военными активами в процессе проектирования и производства.
Успех внедрения концепции «Судостроение 4.0» зависит от следующих факторов:
- возможностей технологий, которые должны справляться с возникающими проблемами, решения для которых отсутствуют в технологиях «Индустрия 4.0»;
- внедрения не разрозненных технологий, а представляющих собой часть более широкой интегрированной среды;
- обеспечения максимально возможной безопасности в рамках цифрового потока данных;
- возможностей технологий по обеспечению устойчивости результатов.
Создание надводных кораблей сходно с полномасштабным строительным проектом, а не с традиционным изготовлением деталей и изделий. Именно поэтому поддержка управления проектами имеет решающее значение.
Даже коммерческое судостроение, хотя зачастую менее сложное по конструкции, имеет собственный набор сложностей, таких как регламенты и правила импорта/экспорта, различающиеся в зависимости от страны, новые требования по борьбе с инфекционными заболеваниями, высокие затраты на рабочую силу и др. Глобальная конкуренция в судостроении весьма жесткая, и в ней доминируют страны с менее затратной рабочей силой: более 90% мирового судостроения приходится всего на три страны - Китай, Республику Корея и Японию.
Это означает необходимость управления процессами поставок для оптимизации дефицитных ресурсов и деталей, которые производятся и поставляются несколькими предприятиями второго и третьего уровня по всему миру, и обязательное вовлечение в эти процессы судостроителей, которые продолжают поддерживать управление активами после строительства и развертывания кораблей и судов.
Обеспечение трансформационных изменений на верфи и в море
Трансформационные технологии, которые считаются неотъемлемой частью концепции «Судостроение 4.0» (от искусственного интеллекта и машинного обучения до ЗD-печати и цифровых двойников), будут играть определяющую роль в стратегиях цифровой трансформации.
В последние годы ВМС развитых стран предпринимают шаги к внедрению процессов цифровизации. В частности, в 2017 г. ВМС Великобритании объявили о проекте NELSON, специально разработанном для цифровой трансформации флота, а в 2020 г. ВМС США в проекте Naval Operational Business Logistics Enterprise (NOBLE) предложили удалить более 700 баз/данных/cepверов приложений и объединить более 23-х изолированных систем приложений с целью повышения готовности активов.
Любая успешная программа цифровой трансформации означает создание полностью интегрированной среды данных, требующей тесного сотрудничества с военными организациями и поставщиками программного обеспечения. Цифровая верфь должна опираться на достаточно гибкую программную систему, чтобы реагировать на растущие объемы и сложности информации для обеспечения измеримых эксплуатационных преимуществ.
Безопасность в цифровой морской экосистеме
Цифровой поток от классических кораблей и автономных платформ предоставляет большие возможности для повышения эффективности координации, эксплуатации, обслуживания и кибер-устойчивости.
Однако этот поток критически важных данных представляет собой одну из самых больших возможностей для кибер-угроз и кибер-атак на корабли ВМС. Необходимо обеспечить сквозную кибер-безопасность и разработать технологии защиты от несанкционированного доступа к широкому кругу систем, от небольших автономных кораблей и судов до крупных систем, таких как авианосные ударные группы.
Корпоративное программное обеспечение должно стать стратегическим средством обеспечения информационной и кибер-безопасности. Обеспечение должно быть разработано с нуля с учетом безопасности и учитывать риски и угрозы на всех этапах жизненного цикла разработки программного обеспечения.
Устойчивое развитие считается частью любой прогрессивной стратегии производственного бизнеса, поэтому концепция «Судостроение 4.0» должна положительно повлиять на устойчивость.
Международная морская организация возглавляет усилия по ускорению решения проблем с топливом и технологией в ответ на климатическую проблему, в частности, поставлена задача к 2050 г. сокращать ежегодно не менее 50% выбросов СO2.
ВМС рассматривают вопрос проведения более экологичных операций для новых кораблей, в частности, ВМС Великобритании внедрили систему каталитического восстановления на двух своих новейших надводных кораблей, что снижает выбросы оксида азота до 97%.
Надлежащая оптимизация цепочки поставок может помочь в управлении новыми технологиями производства, которые значительно сократят выбросы. Когда данные передаются через одну систему, корпоративное программное обеспечение может фактически присвоить оценку устойчивости каждому процессу в цепочке поставок верфи.
Управление цифровой верфью в рамках концепции «Судостроение 4.0»
Робототехника - эффективное средство для цифровизации логистических задач верфи, с множеством применений для промышленных роботов при выполнении строительных задач, прокладке трубопроводов и кабелей, обеспечении качества решения административных задач.
Роботы в качестве автономных агентов могут управлять скоростями и точностью, а также функционировать в условиях, невозможных или опасных для человека.
Управление изменениями в конструкции - самая затратная часть кораблестроения, при этом даже незначительные изменения в конструкции надводного корабля или судна могут оказать значительное влияние на сроки текущего строительства и его завершения. Использование цифровых двойников потенциально позволяет свести изменения в проекте к приемлемому минимуму, обеспечивая оптимальные варианты для внесения изменений с наименьшими затратами как на текущие работы, так и на завершение строительства в целом.
Безопасность - это еще одна область цифровизации в кораблестроении. Автономные агенты обладают возможностями для снижения рисков столкновений, а также снятия физического напряжения, которому подвергаются работники.
Используемые устройства оснащены датчиками, которые отслеживают жизненно важные сигналы от персонала и могут уведомлять последних, а также медицинских специалистов о надвигающихся проблемах, связанных со здоровьем.
Подверженность рискам кибер-безопасности и сбои в работе специалистов, например, вследствие быстро меняющихся требований к навыкам работников, вызванных цифровой трансформацией, требуют пристального внимания при составлении плана преобразований, чтобы гарантировать максимальную выгоду от проекта цифровой трансформации.
В результате разработчики кораблей и гражданских судов, а также организации ВМС решают вопросы перехода к интегрированной среде данных, поскольку только так они смогут извлечь выгоду из преимуществ по эффективности, прозрачности, безопасности и устойчивости концепции «Судостроение 4.0».
# индустрия 4.0 # промышленность #наука #цифровизация #автономность # роботы # технологии