澳大利亞海軍SEA 5000型未來護衛艦項目計劃于2018年底前，在納凡蒂亞公司F-100型護衛艦、芬坎蒂尼公司的改進型歐洲多用途護衛艦和BAE公司26型全球戰斗艦改型之間做出選擇。2017年9月，BAE系統公司宣布，如果該公司的方案在澳海軍未來護衛艦項目中勝出，則將花費1億美元在澳大利亞阿德萊德興建一座數字化船廠。

 

　　近年來，世界各大船企都在積極布局“智能化”制造模式，，利用豐富的數據來提高設計和建造流程的效率，以擺脫傳統的生產方式，以及過時且同步性差的生產場所。目前，隨著各國海軍預算壓力的加大和國防開支普遍受到前所未有的審查，這些數字化舉措已獲得更多的需求牽引，更好，更快，更便宜地建造軍艦已成為船舶工業的共識。

 

　　數字化和數據驅動的下一代船廠不僅應能更便宜和更高效地進行設計和建造，而且還應有效降低艦船的全壽期成本。其關鍵就在于創建一個數字化流程，一個包含整個供應鏈的信息同步體系，并構建“統一數據”，以管理概念設計，詳細設計、施工，以及艦船整個服役期內升級和改進所涉及到的一切。

 

　　造船4.0：自動化和數據交換革命

 

　　在傳統的造船模式下，每天工作面對的是孤立和離散的單元工作流，整體設計被分解為一系列單獨的任務區域，每個任務區域都與下一個無關，基本上沒有任何層級的直接交互。隨著工程的推進，各個團隊間的計劃會前后調整，以被動適應變化，這顯然會延長建造周期，同時還增加了錯誤或遺漏的可能性。此外，這一模式無法實現實時直接協作，不同團隊之間很難進行思路和想法方面的交流。

 

　　造船4.0指采用了“工業4.0”自動化和數據交換革命成果的造船模式，這種革命正在橫掃整個制造業，以上提出的問題正在成為過去時。數字化船廠將使用最先進的一體化計劃工具，以及實時更新的，任何人都能接入使用的，統一的通用設計數據倉庫，以取代陳舊的、孤立的、交互性差的技術平臺及其分散的數據。

 

　　基于統一數據的成本控制：涵蓋整個供應鏈

 

　　將以上工業4.0設想擴展到包含整個供應鏈和整個項目所有相關利益方，則可在艦船全壽命周期中提供中心化、易訪問的“統一數據”，這意味著船舶設計和建造成本將顯著降低。

 

　　負責設計和建造美國海軍航空母艦的紐波特紐斯船廠總裁Matt Mulherin表示，即將建造的美國海軍“企業”號航母（CVN-80）項目將節省超過15％的成本。對于“更好，更快，更便宜”口號的信徒而言，這是美妙的音樂，但對于船企來說意義更為重大。

 

　　3D建模：最合適的解決方案和“統一數據”模擬

 

　　隨著在艦船建造流程中引入先進的產品生命周期管理（PLM）軟件，造船項目全過程數據管理能力獲得了較大提升，而3D數據正在給造船工業帶來同樣的變化。先進的3D建模軟件能夠在構建零件，空間和內部結構之前對其進行檢查，從而使設計人員能夠驗證和優化設備，管道和布線的布設，并在它們變成物理現實之前消除潛在問題和沖突。

 

　　這也意味著不同的產品特點，配件和功能可以提前試用，以在設計階段就對施工過程和未來維護過程中涉及到的人體工效學進行優化。此外，開發出的最佳解決方案還會立即反饋形成“統一數據”的組成部分。

 

　　3D建模在制造階段也能取得重大收益。數字3D建模可模擬整個制造過程，使船廠可以依次檢查每一步工序，從而優化整個裝配過程中的物料流，直至船只離開船塢。

 

　　數字孿生：為優化而生

 

　　艦船裝備的快速發展使艦隊要面對比以往任何時候都更加先進且復雜的技術，現代海軍還要求艦船使用壽命更長并長時間保持技術先進性。為了在長達50年的服役期內適應不斷變化的需求以及適時變換角色，艦船在使用周期內不可避免地會涉及到升級和改裝，這可能是數字孿生概念最初提出的主要誘因。

 

　　數字孿生技術的用途很廣，基于精確的數字孿生數據，負責艦船改裝和升級的工程師可在項目啟動之初就看到裝備和配件如何裝配在一起，從而使優化和重新設計最加容易。更進一步，數字孿生還可以在研究新組件對船舶結構和系統的產生的持續影響方面發揮重要作用，能夠運用高度真實的模擬在一系列假設情景下研究艦船的整體性能，而不需要冒實際風險。數字孿生甚至可以幫助船員在岸上專家的支持下解決海上發生的嚴重或意外問題。

 

　　未來護衛艦的純數字圖紙

 

　　無論BAE系統公司最終是否能夠贏得澳大利亞海軍9艘新型未來護衛艦合同，并在阿德萊德建造他們的數字化船廠，數字化造船都將毫無疑問地成為造船模式的未來發展趨勢。亨廷頓英戈爾斯工業公司和紐波特紐斯船廠等企業，已經提出在其下一艘航空母艦“企業”號的設計建造過程中使用純數字圖紙。目前這些企業已成功實施了幾個試點計劃，包括在“約翰?肯尼迪”號（CVN-79）項目中，將超過1,000個獨立工作包數字化，以及利用激光掃描對“尼米茲”級航母的內部空間進行3D成像。

 

　　盡管只發掘使用了數字化造船應用潛力中非常小的一部分能力，但船企發現這些舉措已經在新航母設計建造和老航母中期大修中取得了“非常顯著的節省”效果，而且這僅僅是個開始。正如BAE系統公司首席執行官Glynn Phillips 2017年9月份所說的那樣，“數字化能夠在傳統船舶設計和制造計劃中的每個要素上實現重大躍升。”