HOLIShip

Projektlaufzeit
09.2016 - 08.2019
Projektauftrag
EU-Rahmenprogramm Horizon 2020
Motivation und Forschungsfragen

Maritime Wirtschaftsgüter wie Schiffe und Offshore Plattformen sind keine Serienprodukte und erfordern typischerweise große Investitionen. Während es im Luft-, Schienen- und Straßentransport Skaleneffekte einer Serienproduktion und ausreichende Vorlaufzeiten der Entwicklung gibt, fehlt beides bei Maritimen Produkten. Ein hochentwickelter Produktentwurf erfordert eine stetige Überprüfung der Anforderungen, um über den gesamten Lebenszyklus für unterschiedliche Einsatzbedingungen die notwendige Flexibilität bei optimaler Leistung zu gewährleisten. Das erfordert erheblich verbesserte Entwurfswerkzeuge unter Einschluss einer disziplinübergreifenden Mehrzieloptimierung und der virtuellen Testung des Gesamtentwurfs als auch seiner Komponenten.

Der heutige Bedarf der Auftrags- und Einzelfertigung basiert auf einer unzureichenden Wissensbasis, unzulänglichen Vorlaufzeiten für einen vollständigen Optimierungszyklus und unvollständiges Zusammenspiel der verschiedenen Entwurfsdisziplinen. Darüber hinaus gibt es für den Produktlebenszyklus Unsicherheiten und Änderungen hinsichtlich der Einsatzbedingungen, die bei einer ganzheitlichen Optimierung über diesen Produktlebenszyklus berücksichtigt werden müssen. HOLISHIP wird diese Unzulänglichkeiten bestehender Entwurfsprozesse maritimer Produkte mit einem systembasierten Ansatz adressieren.

Das frühe Entwurfsstadium eines jeden maritimen Produktes ist von einer Fülle möglicher Lösung gekennzeichnet. Der Entwurf hat hier größte Flexibilität und Entscheidungen haben größtmögliche Auswirkungen. Eine größere Freiheit des Entwurfs und Lebenszykluskostenbetrachtungen in diesem frühen Stadium können zu einem alle Anforderungen erfüllenden optimalen Produkt führen. Vor dem Hintergrund bei gestiegenen Sicherheitsanforderungen die Betriebskosten zu reduzieren und Umweltauflagen einzuhalten muss die maritime Wirtschaft dringend neue lebenszyklusbasierte Entwurfskonzepte einschließlich der virtuellen Testung der Produkte.

Eine zusätzliche Herausforderung und ein zunehmendes Verkaufsargument sind für Schiffe die Verteilung von Entwurfsaufgaben auf verschiedene Ingenieurbüros bei enger Kooperation mit System- und Ausrüstungslieferanten, bei der alle gefordert sind, an einem Entwurf mit optimalen Leistungsdaten zu arbeiten.

Lösungsansatz

Durch die Verknüpfung der Entwurfsziele der verschiedenen beteiligten Disziplinen bringt HOLISHIP alle Europäischen Akteure zusammen, um den Entwurf maritimer Produkte zu verbessern.

HOLISHIP entwickelt innovative Entwurfsmethoden, die alle funktionalen und Leistungs- Anforderungen wie Lebenszykluskosten, Umweltauflagen, technische und regulatorische Anforderungen im frühen Entwurfsstadium unter Berücksichtigung der Systemkomplexität berücksichtigen. HOLISHIP wird eine Entwurfssoftwareplattform für den gesamten Lebenszyklus bereitstellen, die auch das virtuelle Testen ermöglicht.

Beide Konzepte werden zu signifikanten Verbesserungen über alle Lebenszyklusphasen und für alle im Team beteiligte Akteure aus Industrie, Entwurfs- und Ingenieurdisziplinen, Schiffbauern, Ausrüstern, Reedern und Beratern führen.

Der wesentliche Nutzen besteht in den Phasen des Produktlebenszyklus für die einzelnen Gruppen in:

  • 1. Entwurf [Werft, Entwurfs-/Ingenieurbüros, Ausrüster]: Verkürzung des Entwurfsprozesses, verbesserte Entwurfs- und Kundenanforderungen durch Nutzung eines erweiterten Entwurfsraums unter Berücksichtigung zugeordneter Kosten und Risiken.
  • 2. Herstellung [Werft, Ausrüster]: Hinsichtlich Kosten und Dauern optimierte Produktionsprozesse
  • 3. Betreiber [Eigner]: Verbesserter Schiffsbetrieb und –kosten unter wechselnden Einsatzbedingungen
  • 4. Wartung [Eigner, Werften, Ausrüster]: Reduzierung von Anzahl, Dauer und Kosten von Wartungsfällen sowie optimierte Zustandsüberwachung

Hinsichtlich des Endes eines Produktlebenszyklus werden fortgeschrittene Entwurfssysteme die Verschrottung und die Wiederverwertung von Material und Komponenten zum Vorteil der Umwelt, Eigner und beteiligten Industrie erleichtern.

Ziele

HOLISHIP bringt ein Team führender Europäischer Teilnehmer aus Industrie, Wissenschaft und Forschung für die geplanten Entwicklungen zusammen. Dabei verfolgt HOLISHIP folgende wesentlichen Ziele:

  • 1. Entwicklung eines Softwarewerkzeuges für die Mehrziel- und multidisziplinäre ganzheitliche Optimierung und Integration von Schiffen und Offshore-Plattformen über den gesamten Produktlebenszyklus.
  • 2. Entwicklung und Test eines 'Virtual Vessel Framework‘ (VVF) für die Entwurfsoptimierung und Konzeptvalidierungsstudien effizienterer und sicherer Schiffe.
  • 3. Verbesserung des Schiffsentwurfs durch eine verbesserte Rückkopplung aus dem Betrieb eines komplexen Systems in den Entwurfszyklus.
  • 4. Messbare Reduzierung der Lebenszykluskosten durch einen innovativen ganzheitlichen Schiffsentwurf und Nachweis für typische Europäische Anwendungen.
  • 5. Reduzierung von Entwicklungszeit und –kosten durch die innovativen Entwurfsmethoden und Integrationsprozesse.
  • 6. Nachweis optimaler und innovativer Konfigurationen mit messbaren Verbesserungen hinsichtlich Technik und Betrieb.
  • 7. Vollständige Nutzung des VVF nach Abschluss des Projektes, um fortgesetzte Nutzung und Verbesserung des VVF sicherzustellen.
  • 8. Verbreitung und Verwertung der Projektergebnisse zum Wohle der Europäischen maritimen Wirtschaft.
Erwartete Ergebnisse

Um diese Ziele zu erreichen werden folgende Ergebnisse bereitgestellt:

  • Mehrziel- und multidisziplinäres Schiffsentwurfssystem, das bestehende und neuartige Softwarewerkzeuge für einen verbesserten Schiffsentwurf bei reduzierten Entwurfs- und Entwicklungszeiten bietet.
  • Sammlung von Modellen und Softwarewerkzeugen für Entwurfsoptimierung und Simulation.
  • Das ‚Virtual Vessel Framework‘ für eine umfassende Schiffssimulation.
  • Eine Reihe von Anwendungsfällen , zur Demonstration und Verwertung des HOLISHIP Entwurfsansatzes.
Die Rolle des ISL in HOLISHIP

Das ISL stellt Marktanalysen auf der Basis von historischen Daten für verschiedene Anwendungsfälle und Schiffstypen bereit. Die Marktdaten werden analysiert und zur Grundlage für das zu entwickelnde Optimierungskonzept. Das setzt verschiedene Szenarien wie beispielsweise für verschiedene Treibstoffpreisentwicklungen voraus. Ausgehend von einem allgemeinen Überblick zu verschiedenen Schiffstypen und Anlagen werden Flottenentwicklungen, Neubaubestellungen, Abwrackungen und ggf. des Schffsbetriebsmanagement betrachtet. Wesentliche charakteristische Parameter wie Baukosten, Treibstoffkosten, planmäßige Überprüfungen und Klassekosten werden betrachtet, um ein geeignetes Kostenmodell zu definieren.

Ferner wird sich das ISL an der Lebenszykluskostenevaluation beteiligen; diese behandelt die relevantesten Entwurfsaspekte der maritimen Produkte von HOLISHIP.

Dieses Projekt wurde aus dem Horizon 2020-Programm für Forschung und Innovation der Europäischen Union im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 689074 finanziert.