澳大利亞海軍SEA 5000型未來護衛(wèi)艦項目計劃于2018年底前，在納凡蒂亞公司F-100型護衛(wèi)艦、芬坎蒂尼公司的改進型歐洲多用途護衛(wèi)艦和BAE公司26型全球戰(zhàn)斗艦改型之間做出選擇。2017年9月，BAE系統(tǒng)公司宣布，如果該公司的方案在澳海軍未來護衛(wèi)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(shù)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(shù)據(jù)來提高設(shè)計和建造流程的效率，以擺脫傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，以及過時且同步性差的生產(chǎn)場所。目前，隨著各國海軍預(yù)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(shù)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(yè)的共識。
數(shù)字化和數(shù)據(jù)驅(qū)動的下一代船廠不僅應(yīng)能更便宜和更高效地進行設(shè)計和建造，而且還應(yīng)有效降低艦船的全壽期成本。其關(guān)鍵就在于創(chuàng)建一個數(shù)字化流程，一個包含整個供應(yīng)鏈的信息同步體系，并構(gòu)建“統(tǒng)一數(shù)據(jù)”，以管理概念設(shè)計，詳細(xì)設(shè)計、施工，以及艦船整個服役期內(nèi)升級和改進所涉及到的一切。
造船4.0：自動化和數(shù)據(jù)交換革命
在傳統(tǒng)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(shè)計被分解為一系列單獨的任務(wù)區(qū)域，每個任務(wù)區(qū)域都與下一個無關(guān)，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(diào)整，以被動適應(yīng)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(xiàn)實時直接協(xié)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(yè)4.0”自動化和數(shù)據(jù)交換革命成果的造船模式，這種革命正在橫掃整個制造業(yè)，以上提出的問題正在成為過去時。數(shù)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(tǒng)一的通用設(shè)計數(shù)據(jù)倉庫，以取代陳舊的、孤立的、交互性差的技術(shù)平臺及其分散的數(shù)據(jù)。
基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)的成本控制：涵蓋整個供應(yīng)鏈
將以上工業(yè)4.0設(shè)想擴展到包含整個供應(yīng)鏈和整個項目所有相關(guān)利益方，則可在艦船全壽命周期中提供中心化、易訪問的“統(tǒng)一數(shù)據(jù)”，這意味著船舶設(shè)計和建造成本將顯著降低。
負(fù)責(zé)設(shè)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(yè)”號航母（CVN-80）項目將節(jié)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(tǒng)一數(shù)據(jù)”模擬
隨著在艦船建造流程中引入先進的產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件，造船項目全過程數(shù)據(jù)管理能力獲得了較大提升，而3D數(shù)據(jù)正在給造船工業(yè)帶來同樣的變化。先進的3D建模軟件能夠在構(gòu)建零件，空間和內(nèi)部結(jié)構(gòu)之前對其進行檢查，從而使設(shè)計人員能夠驗證和優(yōu)化設(shè)備，管道和布線的布設(shè)，并在它們變成物理現(xiàn)實之前消除潛在問題和沖突。
這也意味著不同的產(chǎn)品特點，配件和功能可以提前試用，以在設(shè)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(xué)進行優(yōu)化。此外，開發(fā)出的最佳解決方案還會立即反饋形成“統(tǒng)一數(shù)據(jù)”的組成部分。
3D建模在制造階段也能取得重大收益。數(shù)字3D建?？赡M整個制造過程，使船廠可以依次檢查每一步工序，從而優(yōu)化整個裝配過程中的物料流，直至船只離開船塢。
數(shù)字孿生：為優(yōu)化而生
艦船裝備的快速發(fā)展使艦隊要面對比以往任何時候都更加先進且復(fù)雜的技術(shù)，現(xiàn)代海軍還要求艦船使用壽命更長并長時間保持技術(shù)先進性。為了在長達(dá)50年的服役期內(nèi)適應(yīng)不斷變化的需求以及適時變換角色，艦船在使用周期內(nèi)不可避免地會涉及到升級和改裝，這可能是數(shù)字孿生概念最初提出的主要誘因。
數(shù)字孿生技術(shù)的用途很廣，基于精確的數(shù)字孿生數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)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(yōu)化和重新設(shè)計最加容易。更進一步，數(shù)字孿生還可以在研究新組件對船舶結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的產(chǎn)生的持續(xù)影響方面發(fā)揮重要作用，能夠運用高度真實的模擬在一系列假設(shè)情景下研究艦船的整體性能，而不需要冒實際風(fēng)險。數(shù)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(fā)生的嚴(yán)重或意外問題。
未來護衛(wèi)艦的純數(shù)字圖紙
無論BAE系統(tǒng)公司最終是否能夠贏得澳大利亞海軍9艘新型未來護衛(wèi)艦合同，并在阿德萊德建造他們的數(shù)字化船廠，數(shù)字化造船都將毫無疑問地成為造船模式的未來發(fā)展趨勢。亨廷頓英戈爾斯工業(yè)公司和紐波特紐斯船廠等企業(yè)，已經(jīng)提出在其下一艘航空母艦“企業(yè)”號的設(shè)計建造過程中使用純數(shù)字圖紙。目前這些企業(yè)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(shù)字化，以及利用激光掃描對“尼米茲”級航母的內(nèi)部空間進行3D成像。
盡管只發(fā)掘使用了數(shù)字化造船應(yīng)用潛力中非常小的一部分能力，但船企發(fā)現(xiàn)這些舉措已經(jīng)在新航母設(shè)計建造和老航母中期大修中取得了“非常顯著的節(jié)省”效果，而且這僅僅是個開始。正如BAE系統(tǒng)公司首席執(zhí)行官Glynn Phillips 2017年9月份所說的那樣，“數(shù)字化能夠在傳統(tǒng)船舶設(shè)計和制造計劃中的每個要素上實現(xiàn)重大躍升。”
