美海军用数字孪生技术优化造船厂

导语

当前，美海军正在进行耗资数十亿美元的“船厂基础设施优化计划”（SIOP），将数字孪生技术应用于振兴造船厂和改善基础设施。该项目计划历时20年，耗资210亿美元，旨在对四个船厂进行现代化改造，分别位于缅因州基特里、夏威夷珍珠港、弗吉尼亚朴茨茅斯、以及华盛顿普吉特湾。

01

背景

美海军负责修理潜艇和航母的公共造船厂正在老化，面临工作效率低，逐渐被淘汰等问题，亟需进行现代化升级。多年以来，其任务从造船到维护，再到核动力船舶维护。基础设施却没有跟随这些变化而发展。

因此，海军于2017年开始为SIOP项目奠定基础，2018年夏季正式启动船厂基础设施优化计划。该项目是工业制造优化计划，重点是造船厂的生产力，以及其如何影响整个国防。目标是让潜艇尽可能高效地进出造船厂，使舰队指挥官及时拥有完成任务所需的资产。海军海上系统司令部负责后勤、维护和工业运营的执行主任斯蒂芬妮·道格拉斯表示，该项目的关键在于“数字孪生”的建模和仿真技术，通过这项技术，明确如何优化流程，为船厂的运营提供最高效和最具生产性的布局。

02

工作进展

美海军选择西门子政府技术公司作为主要承包商，已于2020年底完成了第一个数字孪生的珍珠港海军造船厂。普吉特湾最近也完成了其基线模型，并将很快开始对其产业优化进行分析。与此同时，朴茨茅斯的数据收集工作于2021年1月结束。美海军计划2021年所有船厂将安装并运行数字孪生建模。

目前，美国防部已经从珍珠港造船厂的数字孪生卫星上收集了大量信息。SIOP办公室计划在4月份对数据进行筛选，并制定一个新的开发计划，包括实现目标效率所需的基础设施投资，以及执行这些投资的战略。目前未出现因新冠疫情而造成的延误。

随着各种数字孪生设备上线，海军正在将其应用到整个项目中。将数据和信息输入模型并识别软件中的限制，并突破这些限制来提高系统的效率。

03

面临的挑战

造船厂通过计算机建模来提高船厂的效率，改善工作流程，并找出如何最大限度地提高造船过程的可预测性。但该项目目前也面临巨大挑战：数字孪生建模的规模比新建船厂小得多，因此可供投资的资金也更少；数字孪生技术需要大量的软件和时间，这将需要重大的投资；另外有专业人士认为SIOP计划耗时太长等。