Zo zorgen slimme scheepswerven voor efficiënte en duurzame scheepsbouw

De scheepsbouwindustrie bevindt zich op een keerpunt. Terwijl wereldwijde regelgeving rondom emissies strenger wordt en de vraag naar schepen blijft groeien, staat de industrie voor grote uitdagingen. De zogenaamde slimme scheepswerf biedt een innovatieve oplossing. De daarvoor toegepaste technologie verhoogt niet alleen de productiesnelheid en kwaliteit, maar ook de winstgevendheid en duurzaamheid.

De scheepsbouwindustrie is een van de meest complexe en kapitaalintensieve sectoren ter wereld. De sector staat bovendien aan de vooravond van een grote transformatie. Terwijl internationale regelgeving rondom emissiereductie steeds strenger wordt, stijgt tegelijkertijd de vraag naar nieuwe schepen, vooral in regio’s zoals Azië en Europa. Scheepswerven moeten sneller en duurzamer produceren. Die productiestijging mag uiteraard niet ten koste gaan van de kwaliteit.

Dat lijkt een lastige spagaat, maar hoeft het niet te zijn. Slim gedigitaliseerde scheepswerven bieden namelijk een toekomstgerichte oplossing. Deze oplossingen combineren traditionele methoden met geavanceerde digitale tools, zodat scheepswerven efficiënter, winstgevender en milieuvriendelijker kunnen opereren.

Wat is een slimme scheepswerf?

Een slimme scheepswerf is een moderne, technologisch geavanceerde werf waar digitale processen, zoals virtual twins, data-analyse en automatisering, een centrale rol spelen. In plaats van uitsluitend te vertrouwen op fysieke processen, wordt elk aspect van het ontwerp, de planning, de productie en het onderhoud gesimuleerd en geoptimaliseerd met behulp van digitale technologie. Hierdoor ontstaat een gestroomlijnde en nauwkeurige productieomgeving. Een met een minimale kans op fouten en maximale efficiëntie.

De kern van een slime scheepswerf is de integratie van het 3DEXPERIENCE-platform van Dassault Systèmes. Met dit platform kunnen scheepswerven een zogeheten ‘model-based’ aanpak hanteren. Alle productiestappen zijn daarbij digitaal gemodelleerd en getest voordat ze fysiek worden uitgevoerd.

Virtual twin

Deze aanpak gaat veel verder dan alleen digitale tekeningen; het platform maakt gebruik van een ‘virtual twin’, een virtuele kopie van het schip en de werf, om verschillende scenario’s te simuleren en processen te optimaliseren. Deze virtuele tweeling is instrumenteel in het verbeteren van het ontwerp, de planning en de operationele workflows van de scheepswerf zelf. Door materiaalstromen, werkruimte-indelingen en planningsbeperkingen te modelleren, kunnen scheepswerven knelpunten anticiperen en oplossen voordat ze zich in de fysieke wereld voordoen. Deze technologie vergemakkelijkt ook het testen van diverse scenario’s, zoals veranderende weersomstandigheden of logistieke uitdagingen, het verminderen van fouten en het minimaliseren van onverwachte vertragingen in de operaties.

Sleuteltechnologieën

Een slimme scheepswerf gebruikt een aantal sleuteltechnologieën:

• Productieautomatisering: een digitaal model zorgt voor een automatisering van de werkvoorbereiding, planning en uitvoering van structuren en uitrustingen. Dit verhoogt de productiviteit en verlaagt de operationele kosten​.
• Virtuele planning en simulatie: dankzij het simuleren van processen kunnen scheepswerven het bouwproces optimaliseren, waardoor de bouwtijd drastisch wordt verkort. Dit verlaagt niet alleen de bouwkosten, maar zorgt ook voor een betere planning en efficiënter gebruik van middelen​.
• Realtime monitoring: digitale platforms zoals DELMIA maken het mogelijk om in realtime de voortgang van het productieproces te volgen. Dat maakt datagedreven beslissingen mogelijk. Ook kun je zo planningen aanpassingen op basis van actuele omstandigheden​​.
• Kwaliteitscontrole en AR: innovaties zoals Augmented Reality (AR) ondersteunen operators bij het uitvoeren van kwaliteitsinspecties. Met AR-projecties of tablets kunnen medewerkers tijdens assemblage in realtime afwijkingen detecteren door de fysieke constructie te vergelijken met digitale modellen​.

Uitdagingen in de huidige scheepsbouw

De scheepsbouwindustrie staat voor aanzienlijke operationele en economische uitdagingen. Traditionele productieprocessen kunnen niet langer voldoen aan de eisen van de huidige markt, die snelle levering, hoge kwaliteit en lage kosten vereist. Dit zijn enkele van de belangrijkste uitdagingen waarmee scheepswerven vandaag de dag te maken hebben:

Op tijd leveren
Voor scheepswerven is tijdige levering cruciaal. Elke dag vertraging kan leiden tot enorme boetes, wat de winstmarge aanzienlijk drukt. Dit probleem is vooral voelbaar in regio’s zoals Azië, waar grote commerciële werven te maken hebben met steeds strengere deadlines en complexe bouwprojecten. Zo rapporteerde Hyundai Heavy Industries in Zuid-Korea een verlies van 20 miljard won (ongeveer 14,5 miljoen dollar) vanwege vertragingen in de levering van een speciaal schip.

De druk om schepen sneller en goedkoper te bouwen neemt verder toe door de stijgende kosten van materialen, zoals staal. Ook strengere milieuregels zijn een extra complicerende factor. Daarom zijn nieuwe technologieën steeds belangrijker om het bouwproces te versnellen zonder de kwaliteit te verlagen.

Hoge eisen aan de infrastructuur
Het bouwen van moderne schepen, zoals containerschepen, cruiseschepen en marineschepen, vereist enorme infrastructuurcapaciteit. Grote werven moeten jaarlijks tientallen schepen produceren. Dat betekent dat er aanzienlijke ruimte, kraancapaciteit en dokken nodig zijn. In een tijd van toenemende vraag naar nieuwe schepen, kampen veel werven met capaciteitsbeperkingen. De grootste commerciële werven bouwen meer dan 40 schepen per jaar. Het voorkomen van bottlenecks kan alleen met een gestroomlijnde logistiek en materiaalaanvoer.

Tekort aan arbeidskrachten
Een van de grootste uitdagingen in de scheepsbouw is het tekort aan geschoolde arbeidskrachten. Veel ervaren werknemers gaan met pensioen, en het werven van nieuwe, gekwalificeerde werknemers verloopt moeizaam. Dit geldt vooral voor gespecialiseerde functies zoals lassers, pijpfitters en monteurs. Bovendien is de scheepsbouw minder aantrekkelijk voor jongere generaties vanwege de zware arbeidsomstandigheden en het trage tempo waarin nieuwe technologieën worden omarmd.

Complexiteit en stijgende kosten
Naast de druk om op tijd te leveren, worden scheepswerven geconfronteerd met steeds complexere projecten en stijgende kosten voor materialen en energie. Schepen moeten niet alleen groter en geavanceerder worden, maar ook voldoen aan strengere regelgeving op het gebied van emissies en duurzaamheid. Dit alles vraagt om een grotere mate van precisie en efficiëntie in het bouwproces.

Zo lossen slimme scheepswerven deze uitdagingen op

De slimme scheepswerf biedt oplossingen voor elk van de bovengenoemde uitdagingen. Dat heeft meerdere redenen.

Efficiëntie en kostenbesparing
Dankzij een ‘model-based’ aanpak en virtual twins kunnen scheepswerven productieprocessen simuleren en optimaliseren voordat ze fysiek worden uitgevoerd. Dit betekent dat je fouten vroeg in het proces identificeert en corrigeert. Dat gaat verspilling tegen en drukt de productiekosten. Zo kun je tijdens de montagetijd de droogdokfase met meer dan 60% verminderen door potentiële knelpunten en fouten al in de ontwerpfase te identificeren.

Daarnaast kunnen scheepswerven hun infrastructuur virtueel optimaliseren door het verplaatsen van materialen en goederen te simuleren. Dit helpt bij het wegnemen van bottlenecks en verhoogt de veiligheid en efficiëntie van het productieproces.

Betere planning en nauwkeurigheid
Digitale tools voor planning en resource management maken nauwkeurige planningen en snelle reacties op onverwachte veranderingen mogelijk. Dit verhoogt niet alleen de kans op tijdige oplevering, maar zorgt er ook voor dat scheepswerven flexibel genoeg zijn om aan nieuwe markteisen te voldoen.

Deze tools zorgen ook voor realtime inzicht in de productie en maken bovendien datagedreven beslissingen mogelijk. Daarmee kunnen scheepswerven hun productielijnen optimaliseren en hun concurrentiepositie versterken. In combinatie met automatiseringstechnologieën kunnen zij hun planningsprocessen verder optimaliseren. Dat leidt tot een hogere productiviteit en lagere operationele kosten.

Slimme arbeidssystemen en robotisering
Het automatiseren van repetitieve taken met robots en machines verbetert de efficiëntie en veiligheid en vult de vaardigheden van het personeel aan. Robots kunnen helpen bij taken zoals lassen en materiaalverwerking, waardoor werknemers zich kunnen richten op complexere, hoogwaardige activiteiten. Dit verhoogt niet alleen de productiesnelheid en -kwaliteit, maar verbetert ook de veiligheid op de werkplek.

Door zware of gevaarlijke taken over te nemen, vermindert automatisering tevens de fysieke belasting van werknemers, terwijl een hoge standaard van precisie en kwaliteit behouden blijft. Bovendien kunnen digitale systemen de expertise van ervaren werknemers vastleggen en toegankelijk maken voor nieuwe generaties, waardoor kenniscontinuïteit wordt gegarandeerd en de capaciteiten van het personeel worden versterkt.

Duurzaamheid en innovatie
De druk om schonere, milieuvriendelijkere schepen te bouwen neemt toe. Vergaande gedigitaliseerde scheepswerven zorgen voor een slimmer beheer van het energieverbruik en de emissies. Door middel van simulaties en geautomatiseerde systemen kunnen scheepswerven niet alleen hun ecologische voetafdruk verkleinen, maar ook voldoen aan de strengere internationale regelgeving op het gebied van duurzaamheid.

Noodzakelijke stap

De transformatie naar slimme scheepswerven is geen toekomstmuziek meer. Het is een noodzakelijke stap voor scheepswerven die willen blijven concurreren in een steeds complexere en veeleisendere markt. Geavanceerde digitale technologieën kunnen zorgen voor meer efficiëntie, een betere kostenbeheersing en duurzamere processen. Zo kunnen scheepswerven niet alleen concurrentievoordeel behalen, maar ook bijdragen aan een duurzamere toekomst voor de hele sector.

Auteur: Marc Overton, Managing Director EuroNorth bij Dassault Systèmes