Zo helpt Model-Based Systems Engineering jou effectief in de concept ontwerpfase

7 juli 2022

Maritieme model based systems engineering houdt de maritieme sector al jaren bezig. Het blijkt nogal een enorme uitdaging om een schip te vervatten in wiskundige formules. Het omzetten van een schip in formules is nog maar het begin van de complexiteit. Veel maritieme engineers lopen er tegenaan dat ze stranden in een moeras van resultaten. Geert Schouten, directeur van Shipbuilder: “Wij hebben al jaren ervaring met model based systems engineering. Met onze nieuwe tool zijn wij in staat om de wirwar van resultaten wél te vertalen naar een optimaal scheepsdesign. Weg uit het resultaten moeras, hallo innovatief scheepsdesign.” In dit artikel neemt Geert je mee door de wiskundige wereld van model based systems engineering (MBSE) en hoe je deze methode succesvol kan inzetten.

Handmatig doorrekenen? Geen goed idee!

Geert: “Een schip is een complex object, want werkelijk alles heeft een relatie met elkaar. Daarom duurt het handmatig berekenen van een scheepsdesign zomaar drie tot vier weken. De engineers moeten werkelijk alles doorrekenen. Eén wijziging in het eisenpakket van een schip leidt direct tot dagenlang nieuwe berekeningen maken middels de bekende design spiral. Maar fouten liggen op de loer. Om risico’s te verkleinen wordt door sommige maritieme bedrijven de Systems Engineering methodiek toegepast. Deze methodiek koppelt de eisen van een schip aan standaard rekenmodellen, waardoor risico’s verkleind worden. Voor bijvoorbeeld een kraan of lier hoef je als engineer dus niet het wiel opnieuw uit te vinden. Echter, ook dat dat zijn losse berekeningen. Om die aan elkaar te koppelen wordt er veel van het slimme brein van de maritieme engineer gevraagd.”

Model based Systems Engineering in de maritieme sector nu

“Daarom starten steeds meer maritieme bedrijven met MBSE. Daarmee verwoord je het gehele  design van een schip in een wiskundig algoritme. Het voordeel hiervan is, dat bij wijzigingen van de scheepseisen, de berekeningen veel sneller zijn doorgevoerd. Er is echter wel een nadeel aan het ontwikkelen van een scheepsdesign met MBSE. Op basis van de eisen krijgt een engineer gemakkelijk 10 to 20 resultaten, dat zijn de configuratiemogelijkheden van een schip. En welke is dan de juiste keuze? Ze voldoen namelijk allemaal aan de eisen van het schip. Vanaf dat moment gaan veel maritieme bedrijven steeds verder het resultatenmoeras in. Men gaat aan de hand van één of twee parameters bepalen welke uitkomst van het model de beste basis vormt voor het design. Dat is natuurlijk begrijpelijk. Het kost namelijk al ongelofelijk veel rekenwerk van een engineer om de MBSE resultaten te koppelen aan één parameter, laat staan 10, 20 of 30 parameters.. Als je dit duizelt, dan begrijp ik dat. Dus laat ik je een voorbeeld geven.”

Dag voordelen van MBSE!

“Stel je voor dat je als maritiem engineer een baggerschip wilt ontwerpen. Je voert alle eisen in het MBSE systeem in en je krijgt vervolgens 20 scheepsconfiguraties opgeleverd. Welke is dan het beste? Hoe beoordeel je dat? Wat er vervolgens vaak gebeurt is dramatisch voor de uitkomst. Sterker nog, voor de hele maritieme industrie. Men bepaalt bijvoorbeeld dat de parameter ‘goedkoopst per kuub baggeren’ leidend moet zijn in het uiteindelijke ontwerp. Maar op basis van één parameter kun je geen succesvol schip ontwerpen. Hoor je wel eens van die verhalen uit de maritieme sector dat een schip geen zand kon baggeren, omdat het gekozen model voor klei was gemaakt? Die fouten zijn hierop terug te voeren. Want net zo belangrijk voor een baggerschip zijn de condities waarin deze moet gaan werken, de duurzaamheidsparameters, de CAPEX en OPEX en zo kan ik nog wel even doorgaan. Waarom worden deze parameters dan toch niet allemaal meegenomen? De verklaring is eenvoudig. 1 parameter is al complex genoeg om los te laten op je MBSE design. Laat staan 10, 20 of 30 parameters. Hoe slim het menselijk brein ook is, 30 parameters loslaten op een hoogst complex design kan niemand.”

Voordelen MBSE wel maximaal inzetten

“Niemand kan dat inderdaad, maar Shipbuilder Software kan dat wel. Wij hebben een krachtige tool ontwikkeld waarmee je op basis van al je parameters de MBSE resultaten kunt laten doorberekenen op weg naar het ideale design. Het resultaat mag er zijn. De engineers krijgen een top 3 van designs voorgesteld. Onze software geeft ook aan hoe de top 3 tot stand is gekomen en welk voordeel ieder top-drie-resultaat heeft. En dat is nog niet alles. Omdat achter deze tool een artificial intelligence engine draait, worden de resultaten van jouw designs steeds verfijnder. En de engineer hoeft dus niet meer intensief het saaie doorrekenwerk te doen. Hij of zij kan zich juist focussen op het verder ontwikkelen van innovaties. Daar is de mens veel beter in dan software. Een win-win, want de innovaties volgen elkaar steeds sneller op en de designs worden steeds beter. We zijn de perfectie nabij.” In deze video leggen Geert Schouten (directeur) en Cees Verkerk (manager Marketing & Communicatie) je uit hoe MBSE succesvol ingezet kan worden bij maritieme projecten. [embed]https://youtu.be/PzOtjMDjJys[/embed]